Выбор архитектуры и топологии сети доступа
Союз стандартизации МСЭ-T определяет различные способы архитектуры сетей доступа [4-6]:
- FTTP – оптика до сегмента сети;
- FTTB – оптика до строения;
- FTTH – оптика до квартиры;
- FTTO – оптика до офиса;
- FTTU – оптика до пользователя;
- FTTCab – оптика до распределительного шкафа;
- FTTC – оптика до распределительной коробки.
Оптическая секция локальной сети доступа может быть пассивной или активной, а её архитектура может быть, как точечной point-to-point, так и многоточечной point-to-multipoint. Различием является то, что каждая архитектура FTTx может предоставить различные сервисы и различную локализацию ONU в каждой из данных архитектур. Почти все архитектуры FTTx включают в себя участки с распределительными медными кабелями. А архитектуры построения FTTH/FTTU предполагают доведение оптического кабеля до конечного абонента, которые позволяют уменьшить участок медного кабеля до минимума, что обеспечивает высокую полосу пропускания и стабильность.
Для правильного выбора топологии сети доступа стоит учитывать несколько факторов:
- технологию оптической сети доступа;
- виды услуг, которые нужно предоставить абоненту сети;
- плотность застройки и расположение домов в местности, в которой нужно внедрить оптическую сеть доступа.
Правильный выбор топологии сети позволяет успешно эксплуатировать и расширять её объёмы. Рассмотрим различные топологии сетей на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Различные варианты топологий сетей
В технологии GPON стандартной топологией является point-to-multipoint «точка-многоточка», которую так же называют «звезда». На практике возможно исполнение топологии «дерево» и «шина».
Стандартная топология сети применяется в основном в районах с плотной застройкой, на малом расстоянии от OLT.
Топология сети «шина» используется в районах с менее плотной населённостью, такой как коттеджные посёлки, где дома стоят вдоль одной улицы. Данная схема требует большую разность выходных мощностей сплиттеров. Данная схема для города не применима.
Схема построения «дерево» используется при проектировании сети доступа, с высокой плотностью абонентов в зоне обслуживания (городах).
Определение состава оборудования для многоквартирных домов
В качестве основы станционного оборудования будем использовать мультисервисный узел доступа и агрегации MA4000-PX, производимый российским предприятием «Элетекс», которое позволяет строить сети на основе технологии GPON.
Внешний вид данного оборудования показан на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Мультисервисный узел доступа MA4000-PX
Основным элементом MA4000-PX является масштабируемый Ethernet уровня L2+ коммутатор (PP4X), который взаимодействует с оптическими интерфейсами доступа PLC8, которые служат для подключения пользовательских устройств по технологии GPON.
Данный модуль имеет исполнение 9U для установки в стандартную стойку 19”. Питание узла доступа организуется на модуле МП800, который резервируется, в каркасе УЭП2-3 с возможностью установки дополнительного коммутатора и реализации горячего резервирования для повышения отказоустойчивости системы и увеличения пропускной способности. Одна система может иметь один или два центральных коммутаторов PP4X показанных на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 – Плата управления и коммутации PP4X
Данная плата имеет 2 порта 10/100/1000 Base-T/1000 Base-X(SFP) и 4 порта 10 GBase-R (SFP+)/1000Base-X(SFP). Внешний вид передней панели, описание разъемов, индикаторов и органов управления модуля PP4X показан на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 – Внешний вид передней панели, описание разъемов, индикаторов и органов управления модуля PP4X
Для подключения абонентских устройств используются модули оптического доступа PLC8 который показан на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 – Модуль интерфейсов GPON PLC8
Модуль PLC8 поддерживает 8 портов SFP-xPON. В узел доступа MA4000-PX можно установить до 16 модулей интерфейса PLC8, с коэффициентом разветвления каждого порта – 1:64. Данный модуль предназначен для организации широкополосного доступа в сеть передачи данных по технологии GPON на скорости до 2.5Gbps в сторону пользователя. Модуль предназначен для использования на участке «последней мили» и позволяет подключить до 512 оконечных устройств (ONT). Внешний вид передней панели, описание разъемов, индикаторов и органов управления модуля PLC8 показано на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 – Внешний вид передней панели, описание разъемов, индикаторов и органов управления модуля PLC8
Взаимодействие модулей осуществляется по линии связи 10 Гбит/c. Схема подключения модулей показана на рисунке 2.9.
Рисунок 2.9 – Схема подключения модулей в крейте MA4000
Внешний вид крейта показан на рисунке 2.10.
Рисунок 2.10 – Внешний вид крейта MA400-PX
Состав крейта зависит от схемы применения. Крейт имеет 18 позиций для установки модулей. Обязательным для установки в крейт является модуль центрального коммутатора PP4X. Может быть установлено до двух модулей такого типа в целях обеспечения резервирования и увеличения производительности системы. Для их установки предназначены две центральные позиции. Остальные 16 позиций в крейте являются универсальными – в любую из позиций могут быть установлен интерфейсный модуль PLC8. Два модуля ввода питания обеспечивают требуемый уровень надёжности. Модули обеспечивают автоматический переход на резервное питание при отказе одного из источников питания и защиту от неправильного подключения фидеров питания.
Для организации кабельного телевидения на длине волны 1550 нм сигнал от передатчика CATV через усилитель EDFA объединяется с каналом передачи данных в оптических сумматорах
Рассмотрим участок волоконно-оптической магистральной сети. На магистральном участке (от головной станции до распределительного устройства) волоконно-оптический кабель будет прокладываться на городских опорах воздушной линии связи, для этого подберём кабель, который предназначен для данного типа прокладки. Данным кабелем будет использоваться кабель ДПОм, конструкция данного кабеля показана на рисунке 2.11.
Рисунок 2.11 – Конструкция кабеля ДПОм
Кабель имеет модульную конструкцию, оптические волокна находятся внутри модулей, которые заполнены гидрофобным гелем. Внешняя оболочка сделана из высокопрочного полиэтилена. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) располагается в центре кабеля, обмотан водоотталкивающими нитями и на него намотаны модули и кордели. Конструкцией кабеля предусмотрено наличие периферийного силового элемента из стального троса или стеклопластика. Данный кабель имеет растягивающее натяжение в 12 кН, что позволяет увеличить расстояние до 150 метров между опорными пунктами.
Рассмотрим подробнее параметры эксплуатации и основные технические характеристики кабеля марки ДПОм:
- рабочий диапазон температур: от -60 до 70 °С;
- допустимое растягивающее усилие: от 4 до 12 кН;
- допустимое раздавливающее усилие: не менее 0,5 кН/см;
- количество оптических волокон в кабеле: до 144.
При реализации магистрального участка магистрального участка рекомендуется использование оптических распределительных шкафов (ОРШ). От ОРШ кабели меньшей ёмкости прокладываются непосредственно до зданий. Магистральный участок рекомендуется использовать, когда требуется довести ВОК от головной станции до района с плотной застройкой.
На распределительном участке при распределении кабеля в многоэтажных домах используются кабели вертикальной прокладки типа ОМВ. Конструкция кабеля марки ОМВ показана на рисунке 2.12.
Рисунок 2.12 – Конструкция кабеля марки ОМВ
Данные кабели пожаробезопасны, имеют пониженное выделение вредных и токсичных веществ при горении. Силовые элементы предотвращают осевое скручивание кабеля, а структура кабеля позволяет легко извлекать волокна при монтаже Конструкция микромодулей состоит из пучка волокон, в данном проекте на один этаж используется один микромодуль, а количество волокон рассчитывается в соответствии с количеством квартир. На каждом этаже устанавливают оптический разветвитель, который обеспечивает разъёмное соединение кабелей с абонентским участком. На абонентском участке используется кабель устойчивый к изгибам и раздавливающим нагрузкам типа ОВП-2Д. Конструкция кабеля ОВП-2Д показана на рисунке 2.13.
Рисунок 2.13 – Конструкция кабеля марки ОВП-2Д
На абонентском участке прокладывается волоконно-оптический кабель с двумя волокнами, одно из которых является резервным.
У абонентов устанавливаются оконечные устройства предприятия «ЭЛЕТЕКС» Различных типов в зависимости от потребности конечного пользователя: NTU-1, NTU-2VC, NTU-RG-1421GC-Wac.На рисунке 2.14 представлено одно из оконечных устройств – NTU-RG-1421GC-Wac.
Рисунок 2.14 – Абонентское устройство NTU-RG-1421GC-Wac
Каждое из этих устройств подключается через порт GPON к распределительной сети.