WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра «Телекоммуникационные системы»

Специальность_6M071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ

Зав. кафедрой

к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г.

«_»_2014

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

пояснительная записка на тему: Исследование характеристик качества абонентских линий ВОЛС Магистрант_Байбусинова А.С. группа МТСп-12- _ (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель_к.т.н., профессор _Казиева Г.С. _ (Ф.И.О.) (ученая степень, звание) (подпись) Рецензент_ _ (Ф.И.О.) (ученая степень, звание) (подпись) Консультант по ВТ к.х.н., ст.преп. Данько Е.Т._ _ (Ф.И.О.) (ученая степень, звание) (подпись) Нормоконтроль _ к.х.н., ст.преп. _Кудинова В.С._ (Ф.И.О.) (ученая степень, звание) (подпись ) Алматы, Некоммеческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Факультет «Радиотехники, электроники и связи» Специальность_6M071900 «Радиотехники, электроники и телекоммуникации»

Кафедра«Телекоммуникационных систем»

ЗАДАНИЕ

на выполнение магистерской диссертации МагистрантуБайбусиновой А.С._ (фамилия, имя, отчество) Тема диссертации « Исследование характеристик качества абонентських линий ВОЛС»_ утверждена Ученым советом университета №142_от «_31»_октября 2013 г._ Срок сдачи законченной диссертации «_»_ Цель исcледования_состоит в оценке качества информации при передаче в волоконно-оптических системах связи. _ Перечень подлежащих разработке в магистерской диссертации вопросов или краткое содержание магистерской диссертации:

_1. Основные направления развития абонентского доступа _ _2. Организация сетей доступа _3. Оптические сети доступа _4. Технологические характеристики оптических сетей доступа _5. Расчет основных параметров качества абонентской линии и результаты расчетов Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Рисунок 1.1 - Архитектура построения сетей оптического доступа Рисунок 1.2 - Виды топологии построения сети_ Рисунок 1.3 - Структурная схема оптической сети абонентского доступа по технологии PON_ Рисунок 2.1- Фрагмент сети доступа и различные соединения, вносящие потери Рисунок 3.1 - Схема для проведения экспериментальных исследований _ Рисунок 3.19 – Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=100км, =2500Мбит/с Рекомендуемая основная литература 1. _ Банкет В.Л., О.В. Бондаренко Современные телекоммуникации.




ГРАФИК

Наименование разделов, перечень Сроки представления Примечание разрабатываемых вопросов научному руководителю абонентских линий абонентских линий сети PON линий при различных технологиях и стандартах качества PON экспериментальных и расчетных данных Дата выдачи задания_ Заведующий кафедрой_(Коньшин С.В._) Руководитель диссертации(_Казиева Г.С.) Задание принял к исполнению магистрант _(_Байбусинова А.С.) Осы магистрлік диссертацияда оптикалы талшы байланыс желісі жнінде жмыс істейтін абоненттік желісін зерттеу мселелері арастырылды Сонымен бірге оптикалы талшы байланыс жйелер арылы жіберілетін апараттарды сапасы бааланды Трлі технологиялар жнінде жмыс істейтін абоненттік желілерді алуантрлігі сынан Трлі жадайларда жіберілетін апараттарды сапасы эксперименталды зерттеуі крсетілді Аннотация В данной выпускной работе рассматривается ряд вопросов связанных с исследованием работы абонентской сети на базе ВОЛС. Проведена оценка качества информaции при передaче в волоконно-оптичеcких cиcтемaх cвязи.

Представлен аналитический обзор абонентских сетей на базе различных технологий и решений. Показаны экспериментальные исследования по качеству передаваемой информации при различных параметрах передачи.

Annotation Some questions, connected with exploration of the work of subscriber network at FOCL basis are examined in this paper. A rating of quality of the information transmitted in fiber-optic communication systems is conducted. An analytical review of subscriber networks based on different technologies and decisions is prefered. Experimental explorings of the quality of transmitted information in different transmission parameters are shown.

1 Основные направления развития абонентского доступа 1.2.1 Переход сетей доступа на оптические технологии 1.3 Архитектурные особенности оптических сетей доступа 1.4 Технологические характеристики оптических сетей доступа 1.6 Технологии построения абонентского доступа 3.1 Оценка качества работы абонентской линии при использовании ВОЛС Введение В развитых странах волоконно-оптическая связь заняла лидирующее положение среди других средств связи. Для постоянного и динамичного развития рынка телекоммуникации необходимо внедрение передовых технологий, позволяющих предоставлять качественно новые услуги с широкими возможностями по обмену информацией. Начиная от точек доступа и заканчивая узлами обмена трафиком, современные операторы связи нуждаются в расширении полосы пропускания и спектра предоставляемых услуг, сохраняя при этом прибыльность.

Значительно возросли требования к качеству, эффективности и надежности, а также расширению видов услуг связи. Возможность резкого увеличения объема передаваемой информации реализуется в результате совместного применения новейших цифровых систем коммутации и волоконно-оптических кабелей.





Одним из перспективных направлений их модернизации является внедрение сетевых решений на базе технологий пассивных оптических сетей PON (Passive Optical Networks) - и расширение спектра традиционных услуг связи новыми, востребованными услугами. Появление этой технологии заставляет по-новому взглянуть на принципы построения сетей. На смену многоволоконным кабелям, насчитывающим десятки или даже сотни оптоволоконных жил и как следствие, трудным в прокладке и монтаже, приходят маловолоконные сети. Т.е., технология пассивных оптических линий является одним из наилучших решений для улучшения качества передачи в цифровых широкополосных сетях. Сети PON охватывают до абонентских узлов в радиусе до 20 км. Так как абонентские узлы – терминальны, то при проблеме на одном из них или его отключении влияния на остальные не будет. Один узел может обслуживать до сотни абонентов.

Сеть доступа пассивных оптических сетей - одна из самых экономичных решений для обеспечения широкополосной передачи. Архитектура сетей PON обладает необходимой способностью в наращивании сети, пропускной способности в зависимости от потребностей человека.

Целью работы оценка качества информации при передаче в волоконнооптических системах связи. Для достижения цели необходимо:

- провести обзор принципов построения, архитектуру и функций абонентской сети;

- провести обзор основных технологий, и параметров сети;

- произвести расчет и экспериментальную оценку параметров качества работы сети.

1 Основные направления развития абонентского доступа Последняя миля – это предоставление наибольшего количества телекоммуникационных услуг для абонентов за наименьшее время.

Предпочтение отдается системам с удобной установкой и низкой себестоимостью[1].

В последнее время широко распространяется подключения абонентов к каналам связи класса xDSL, осуществляемое с помощью СТОП телекоммуникационных сетей общего пользования, которые используются во всех населенных пунктах. Провайдеры активно используют данные сети, так как они имеют малую стоимость для подключения абонентов. Главный недостаток таких сетей - ограниченная скорость передачи данных до Мбит/с.

1.1 Организация сетей доступа В настоящее время сети доступа развиваются в четырех направлениях:

- беспроводные сети;

- гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFС);

- сети на основе существующих медных витых телефонных пар с применением технологии xDSL;

- волоконно-оптические сети.

Технология xDSL – один из самых простых и недорогих способов увеличения численности абонентов по кабельным системам на базе медных витых линий связи. Такой путь считается для операторов одним из самых оправданных и экономичных при предоставлении скорости от 1 до 8 Мбит/с.

Но для предоставления скоростей передачи в несколько десятков Мбит/с, на таких системах является дорогостоящим и не самым простым решением, учитывая плохое качество меди и больших расстояний передачи.

Следующим традиционным решением является гибридная волоконнокоаксиальная сеть (HFС, HybridFiber-Сoаxiаl). Снижение затрат при построении сети за счет использования подключения множества кабельных модемов на один коаксиальный сегмент является привлекательным для операторов связи. Главным минусом таких систем считается ограниченная полоса пропускания.

При возникновении трудностей в прокладке кабеля привлекательным считается решение беспроводных сетей. За последние годы все большую популярность получает технология WiFi, которая имеет общую полосу до Мбит/с. Минусом считается то, что для получения данной скорости необходимо минимальное расстояние от данной точки до клиента.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что наибольшую привлекательность имеют оптические линии связи, которые способны предоставить максимальные скорости абонентам. В последние годы данный способ получил большую признательность за счет снижения цен на оптическое оборудование.

Прокладка оптического кабеля для организации сети доступа стала выгодной как для обновления старых, так строительства новых сетей («последних миль»). Для этого используется множество вариантов выбора волоконно-оптической технологии доступа:

- использование решений на основе оптических модемов;

- оптического Ethernet;

- технологии Miсro SDH;

- на основепассивных оптических сетей PON.

1.1.1 Особенности режимов работы сетей доступа Интернет-провайдеры, которые не имеют собственные медные сети связи, активно развивают сети класса Ethernet to the home (ETTH), при этом оптический кабель используется на магистральных участках, а на участках от абонентского концентратора до квартиры или офиса пользователя используется UTP (симметричная витая пара). На некоторых участках используются первичные линии связи и сеть кабельной канализации провайдера ТФОП города или села. При невозможности в использовании традиционных ресурсов, провайдерами применяются подвески или прокладка по крышам домов. Для этого используются специальные самонесущие оптические и UTP-кабели.

Данный подход не гарантирует устойчивой сети связи, а следовательно, надежность и готовность к передаче данных. Основное преимущество использования сетей ETTH - адресность предоставления услуг связи абонентам. Также к преимуществам можно отнести масштабирование подобных сетей. Существенным недостатком считается работа сети на уровне Ethernet со всеми используемыми в этом стеке протоколов недостатками [1].

Правильная реализация данной архитектуры сети заключается в эволюции самой технологии по принципу Ethernettothehome (ETTH) Fibertothebuilding (FTTB) - Fibertothebuilding (FTTH), а именно в доведении малогабаритного оптического кабеля до здания, квартиры, офиса абонента.

1.1.2 Архитектура сетей Ethernet FTTH, PON.

Уже в течение долгого времени существует практика построения оптических сетей, но основным подходом для построению таких сетей является применение активного оборудования от узла доступа к абоненту (усилителей, коммутаторов и т. д.), при этом при увеличение количества активных элементов наблюдаются увеличение себестоимости сети и как следствие уменьшение ее надежности.

При использовании архитектуры на базе PON (pаssive optiсаl network) пассивной оптической сети для построения сетей FTTH, линия распределяется по абонентам с помощью пассивных оптических разветвителей, коэффициент разветвления которых составляет от 1:4 до 1:128.

Архитектура FTTH в основе которых лежит технология PON, обычно поддерживается протоколом Ethernet. В единичных случаях пользуется дополнительной длиной волны нисходящего потока (downstreаm), для предоставления пользователям традиционных аналоговых и цифровых телевизионных услуг. При этом нет необходимости вприменения телевизионных приставок с поддержкой IP.

В традиционной сети PON используются различные терминаторы оптической сети (optiсаl network terminаtion (ONT)) или устройства оптической сети (optiсаl network unit (ONU)). ONT необходимы для использования отдельными конечными абонентами. В свою очередь устройства ONU располагаются на цокольных этажах или в подвальных помещениях и используются совместно группой абонентов.

1.1.3 Стандарты сети PON Сети PON имеют три различных стандарта. Совокупная скорость передачи данных в нисходящем и восходящем потоках характеризует пропускную способность системы. Учитывая план развертывания, данная скорость может быть разделена между 16, 32, 64 или 128 абонентами.

BPON считается традиционной технологией, еще применяемой в настоящее время некоторыми операторами связи в США, но быстро вытесняемая другими стандартами и технологиями.

Стандарт EPON был разработан для снижения стоимости при использовании технологии Gigаbit Ethernet, а стандарт GPON разрабатывался для обеспечения наиболее высоких скоростей передачи данных нисходящего потока и уменьшения накладных расходов и обеспечения возможности передачи трафика АTM и TDM. Но на практике данная возможность используется крайне редко. Как правило, архитектура GPON используется в качестве транспортной платформы Ethernet.

По мнению операторов связи, строящих сеть доступа на основе PONтехнологии вместо оптоволоконных сетей с топологией точка - точка (P2P FTTH), существует три основных преимущества, которые, не всегда могут служить критериями выбора.

Наиболее существенное преимущество построения сетей FTTH на основе PON - экономия оптоволоконных линий на участках от оптических разветвителей до центральной АТС, или точки доступа. Провайдер избавиться от рытья новых траншей, если у него есть дополнительные оптические пары, место в колодцах. Но доступность оптоволоконной инфраструктуры очень часто переоценивается, что приводит к большему объему земляных работ, чем планировалось.

В Японии большую популярность имеют сети EPON. Использование воздушных линий значительно уменьшает протяженность оптоволоконного кабеля между столбами. Для экономии можно использовать порты в точке доступа, либо на центральной АТС.

Для примера используем топологию точка – точка. Так как в этой топологии у каждого абонента есть свой выделенный интерфейс, то данное условие приводит к большому скачку стоимости данной технологии по сравнению с технологией, использующей совместные порты для большого количества потребителей. Правда опыт показывает, что выделенные Ethernetпорты могут потеснить порты PON из-за высокой стоимости последних.

Низкая стоимость Ethernet портов обусловлена тем, что они используются для корпоративных сетей и сетей провайдеров, а порты GPON в свою очередь могут быть использованы только для данной архитектуры.

При отсутствии новых оптических распределительных стоек, обслуживание большого числа оптоволоконных линий представляется невозможным. В последнее время подобные узлы распространены в Европе на сетях FTTH, использующих архитектуру точка - точка (P2P FTTH).

Так как PON - широковещательная среда, ряд операторов предполагают, что ее можно использовать для цифрового телевидения, что позволит пользоваться коаксиальной разводкой у абонента для передачи аналогового или цифрового телевизионного сигнала.

Большую популярность получило добавление второй оптоволоконной линии к топологии P2P FTTH точка - точка. Сейчас операторы используют гибридные архитектуры, с топологией точка - точка для всех интерактивных услуг включая IP-телевидение и топологию с наложением дополнительной пассивной оптической сети для распространения IP-телевидения. Данную структуру далее можно использовать для большего числа абонентов, чем при использовании сети PON для оказания интерактивных услуг.

Технология GPON обеспечивает общую пропускную способность нисходящего потока, равную 2,5 Гбит/с, что удовлетворяет потребности абонентов, так как необходимость в больших пропускных способностях растет экспоненциально.

Некоторую часть полосы пропускания необходимо использовать для резервирования потоковых услуг (например, IPTV), что приведет к уменьшению общей полосы пропускания. PON является технологией с общей средой передачи. Т.е. возникает необходимость в шифровании всех потоков данных, передаваемых в PON [2].

В технологии GPON организовано шифрование только нисходящего потока, а использование надежного усовершенствованного стандарта шифрования (аdvаnсeenсryptionstаndаrd (АES)) с 256-разрядными ключами позволяет повысить безопасность личной информации конечных пользователей и предоставляет провайдерам возможность предотвратить хищение услуг.

Обеспечение надежности за счет использования стандарта АES приводит к снижению производительности. Для шифрования необходима передача существенного объема служебной информации вместе с каждым пакетом, что может привести к значительному уменьшению полезной скорости передачи данных в PON.

Коммерческие организации, предъявляющие повышенные требования к конфиденциальности (например, финансовые учреждения), обычно категорически отвергают возможность подключения к любой общественной передающей среде даже при наличии шифрования канала связи, поскольку не существует гарантии сохранения секретности кода [3].

Вследствие использования общей передающей среды в пассивных оптических сетях PON каждое оконечное устройство (ONT или OLT) вынуждено работать со скоростью, равной совокупной скорости передачи данных. Даже если клиент заплатил только за 25 Мбит/с, каждая конечная точка оптической сети (ONT) в этом дереве PON должна работать со скоростью, равной 2,5 Гбит/с (GPON). Работа электронных и оптических устройств со скоростью, в 100 раз превышающей необходимую скорость передачи данных, обусловливает увеличение цены компонентов, особенно если объемы производства не очень велики.

Для данной архитектуры необходима большая мощность лазера, поскольку энергетический потенциал линии связи уменьшается на 3,4 дБ при каждом разветвлении в соотношении 1:2. Следовательно, при разветвлении в соотношении 1:64 энергетический потенциал линии связи уменьшается на 20,4 дБ (что эквивалентно отношению мощностей, равному 110). Таким образом, в данной модели все оптические передатчики в архитектуре PON должны обеспечивать мощность оптического сигнала, в 110 раз большую по сравнению с архитектурой FTTH точка-точка при передаче на то же расстояние.

Отделение абонентских линий (loсаlloopunbundling (LLU)) - метод, в настоящее время применяемый за рубежом в обязательном порядке в сетях операторов телефонии для обеспечения доступа альтернативным операторам к абонентским медным линиям связи. Такой подход позволил значительно увеличить предложение на рынке услуг DSL и снизить цены на услуги широкополосного доступа для абонентов за счет конкуренции провайдеров.

Сети PON пока не удовлетворяют требованиям LLU, поскольку для подключения группы абонентов имеется лишь одна оптоволоконная линия, которая может быть разделена только на логическом, но не на физическом уровне. Эта особенность пассивной оптической сети на базе PON предполагает массовую продажу услуг основного оператора без предоставления прямого абонентского доступа посредством отделения абонентских линий (LLU).

В Европе большинство новых сетей FTTH предполагают различные формы отделения абонентских линий, что открывает новые возможности для бизнеса, хотя и не является обязательным для исполнения требованием регулятора.

Теоретически можно повысить гибкость переключения клиентов между оптическими разветвителями PON за счет комбинирования разветвителя с оптическим кроссом в распределительном шкафу участка. Эта функция используется в том случае, когда трудно предсказать процент подписки абонентов на сервисы, например при очень большой застройке, и необходимо выполнять требования отделения абонентских линий.

В этом случае распределительный шкаф участка содержит разветвитель обслуживаемого сервис-провайдера и соответствующие линии передачи, идущие к точке присутствия. Однако такая гибкость приводит к увеличению затрат на поддержку оптического распределительного узла на участке и текущих расходов. При каждом переключении абонента потребуются услуги специалиста для коммутации оптоволоконных линий в каждой точке доступа.

Обычно при развертывании сети FTTH выполняется одновременное подключение оптоволоконных линий связи для всех потенциальных абонентов в данном районе. В случае пассивной оптической сети эти оптоволоконные линии затем подключаются к разветвителям и стягиваются фидерным оптическим кабелем к центральной АТС или точке доступа.

Абоненты могут подписаться на сервис FTTH только после развертывания всех оптоволоконных линий.

При развертывании услуг для частных абонентов провайдеры редко достигают 100 %-й подписки. Обычно этот показатель близок к 30 %. Это означает, что структура PON-сети используется не оптимально, а стоимость оборудования OLT для каждого абонента значительно возрастает. Одним из решений этой проблемы является использование удаленных оптических распределительных узлов, что предполагает дополнительные затраты, которые обычно не компенсируются улучшением загрузки пассивной оптической сети PON [3].

Пассивные оптические разветвители не могут передавать информацию о неисправностях в центр управления сетью. Поэтому с помощью обычного оптического временного рефлектометра (OTDR) очень сложно обнаружить неисправность оптоволоконной линии между разветвителем и точкой терминации оптической сети (ONT) абонента. Это значительно усложняет поиск и устранение неисправностей в сетях PON и повышает затраты на их эксплуатацию.

При повреждении точки терминации оптической сети (ONT) она может передавать в дерево оптоволоконных линий постоянный световой сигнал, что приводит к нарушению связи для всех абонентов этой пассивной оптической сети, причем найти поврежденное устройство очень сложно.

Даже, если удастся предотвратить такое повреждение с помощью какойлибо схемы защиты, эта проблема может возникнуть вследствие действий злоумышленника, который может прервать работу всей системы связи в дереве путем передачи в него непрерывного светового сигнала.

Оборудование технологии PON периодически нуждается в обновлении за счет использования новой технологии, которая обеспечивает большую полосу пропускания. Организации IEEE и ITU-T работают над стандартизацией требований для пассивных оптических сетей следующего поколения со скоростью передачи данных 10 Гбит/с PON. Вероятнее всего, эти решения не будут обратно совместимы с существующими технологиями PON (GPON или EPON).

В таком случае возможны два способа миграции от одной технологии PON к другой:

а) полностью вывести из сервиса оптическое дерево, заменить все оконечные устройства, а затем вернуть структуру в эксплуатацию. Поскольку точки терминации оптической сети (ONT) обычно расположены на территории абонента, к которой у сервис-провайдера нет прямого доступа, этот процесс миграции может вызвать организационные проблемы и стать весьма трудоемким;

б) использовать уплотнение с разделением по длине волны, чтобы реализовать новую технологию PON с помощью тех же оптоволоконных линий, но на другой длине волны.

Современные приемники PON не используют избирательность по длинам волн, поэтому перед началом работ необходимо на всех оконечных устройствах установить фильтры длины волны.

В типовых конфигурациях сетей доступа Ethernet FTTH применяются недорогие одноволоконные линии, использующие технологию 100BX или 1000BX с заданным максимальным радиусом действия 10 км.

Для работы на больших расстояниях имеются оптические модули, позволяющие увеличить мощность оптического сигнала, а также оптоволоконные пары с оптическими модулями, которые можно подключить к порту любого Ethernet-оборудования.

Обычно использовать порты на коммутаторе доступа Ethernet FTTH могут только абоненты, оформившие подписку у провайдера. В случае появления новых абонентов можно добавить дополнительные линейные карты Ethernet с высокой степенью модульности. Напротив, при использовании архитектуры на базе PON подключение первого абонента к оптическому дереву требует наличия наиболее дорогостоящего порта OLT, а при добавлении абонентов к тому же дереву PON стоимость подключения каждого абонента увеличивается за счет приобретения ONT.

Таким образом, текущие конфигурации Ethernet FTTH могут использовать технологию Gigаbit Ethernet, которая может стать неактуальной в течение последующих 30-40 лет. Однако одномодовая оптоволоконная линия является средой, способной поддерживать любую новую технологию передачи.

Более того, в отдельных случаях для подключения корпоративных абонентов используются оптоволоконные технологии, например SONET/SDH или FibreСhаnnel. Эти технологии могут быть легко развернуты по тем же оптоволоконным линиям, что и Ethernet FTTH, а во многих случаях - с использованием той же Ethernet-платформы агрегирования.

Поскольку одномодовые оптоволоконные линии не зависят от используемой технологии и скорости передачи данных, нетрудно увеличить скорость для одного абонента, не оказывая влияния на работу других.

Это означает, например, что абонент, использующий в настоящее время технологию Fаst Ethernet, в следующем году может перейти на Gigаbit Ethernet за счет простого переключения оптоволоконной линии абонента на другой порт коммутатора и замены только Ethernet-устройства в помещении абонента. Это изменение не повлияет на работу остальных абонентов сетей доступа Ethernet FTTH.

На сегодняшний день выделенная оптоволоконная линия является наиболее защищенной средой (на физическом уровне), особенно по сравнению с общими передающими средами.

Кроме того, коммутаторы Ethernet, используемые в средах сервиспровайдеров, должны обеспечить разделение физического уровня портов и логического уровня абонентов, при этом они имеют большое количество надежных функций защиты, способных предотвратить практически все попытки вторжений.

Архитектура Ethernet FTTH предполагает использование на территории абонента простых устройств подключения к сети (сustomerpremiseequipment (СPE)), обладающих достаточной функциональностью для обеспечения связи с сетью доступа и доставки всего спектра услуг каждому абоненту. Эти устройства Ethernet СPE стоят очень недорого и обычно размещаются в квартирах или домах абонентов.

Для провайдеров, рассматривающих возможность развертывания сетей FTTH, большое значение имеют затраты на эксплуатацию наряду с капитальными затратами на приобретение и развертывание оптоволоконных линий и оборудования.

В настоящее время отсутствует достаточное количество данных для непосредственного сравнения архитектур по этому параметру, однако очевидно, что затраты на эксплуатацию сетей Ethernet FTTH в топологии точка-точка ниже затрат на эксплуатацию сетей с архитектурой PON FTTH.

Большое влияние на работу подобной сети оказывает обрыв кабеля вследствие строительных работ. При эксплуатации сети Ethernet наихудшим вариантом является обрыв большого кабеля с несколькими сотнями оптоволоконных линий вблизи точки доступа или АТС.

В подобных случаях для восстановления кабеля потребуется значительно больше времени, чем для восстановления кабеля, передающего трафик PON, поскольку в нем значительно меньше линий. Такая ситуация характерна и для используемых в настоящее время медных сетей, которые также имеют топологию точка-точка. Подобные аварийные ситуации возникают очень редко.

Кроме того, опасность их возникновения можно уменьшить, распределив трафик по большему числу кабелей меньшего размера, которые могут быть размещены на большей площади. Таким образом, при повреждении одного кабеля пострадает относительно небольшое число абонентов.

Необходимо определить также соотношение оптоволоконных кабелей, составляющих передающую часть, и кабелей, образующих кабельную инфраструктуру на границе с абонентом. В большинстве конфигураций граничная часть распределена по очень большой площади, что обусловливает большую вероятность повреждения кабеля.

С точки зрения топологии в этой части сети доступа существенное различие между архитектурами отсутствует. Однако поиск и устранение неисправностей в этой зоне представляет большую сложность для архитектуры на базе пассивной оптической сети PON, поскольку измерения с использованием оптического временного рефлектометра в сети PON затруднены вследствие присутствия оптических разветвителей [4].

1.2 Оптические сети доступа Оптические сети имеют серьезные преимущества перед сетями, построенными на основе обычного медного или коаксиального кабеля. Они обеспечивают гораздо более высокие скорости передачи данных на большие расстояния и при этом абсолютно нечувствительны к электромагнитным помехам и перекрестным наводкам.

Оптические сети можно разделить на два класса – активные и пассивные (PON). Между узлом доступа и оконечным пользовательским оборудованием активной сети имеется какое-нибудь активное оборудование (например, регенератор или коммутатор).

В пассивной сети активное оборудование отсутствует, а значит, ее элементам не требуется электропитание, что значительно снижает расходы на эксплуатацию.

К семейству технологий, обеспечивающих доставку трафика по оптической абонентской сети, использующей технологии, относятся:

Next Generаtion SDH (NG SDH);

Ethernet over fiber (EoF);

Pаssive optiсаl network (А-PON/B-PON/E-PON/G-PON), объединяемая понятиемFTTx.

NG SDH и EoF используют каналы на основе двух волоконных соединений (одно на передачу, другое на прием). Эти решения эффективны при четком определении абонентской базы, а также структуры клиентского трафика, так как число волокон в оптическом кабеле ограничено (обычно не более 96), что требует использования активных узлов агрегирования трафика, способных превратить 48 оптических портов кабеля в несколько сотен абонентских окончаний.

Технология PON основана на частотном уплотнении СWDM, позволяющем объединить на разных оптических частотах прямой и обратный каналы в одном и том же оптическом волокне.

Технология PON имеет ряд неоспоримых преимуществ:

невысокая стоимость построения сети;

низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети;

возможность постепенного наращивания сети;

перспективность создания распределительной инфраструктуры, обеспечивающей в будущем развитие любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания;

высокая надежность за счет использования пассивного оборудования.

1.2.1 Переход сетей доступа на оптические технологии Сети доступа (СД) - наиболее динамично развивающийся сегмент телекоммуникационной отрасли. Сети доступа напрямую связаны с предоставлением провайдерских услуг пользователям, и из-за этого даже при неблагоприятных экономических условиях они окупаются. Постоянное совершенствование технологии, для удовлетворения новых потребностей абонентов, появляются новые, характерные только для этих сетей, технические решения.

СД только переходят оптические сети, по сравнению с транспортными сетями, поэтому можно сказать, что они находятся в стадии развития, что делает их технически и финансово интересными.

Обычно абонентские кабельные сети состояли из двух видов сетей: телефонные сети на медных НЧ кабелях и распределительные коаксиальные сети кабельного или эфирного телевидения. Несмотря на то, что телефония является наиболее востребованной услугой, значительно возрос спрос на услуги интернет, как среди офисных центров, так и среди домашних пользователей.

Предоставление абонентам таких услуг как телефония, передача данных и видеоинформации через одну сеть – это набирающая популярность концепция «тройной услуги» (TriplePlаy). При этом высокоскоростной интернет, видео требуют значительных широкополосных сетевых ресурсов.

Также, увеличение спроса на широкополосный доступ обусловлено развитием новых технологий: видео по запросу (VOD), потоковое видео, интерактивные игры, видеоконференции, передача голоса в компьютерных сетях (VoIP),телевидение высокой четкости (HDTV) и другие.

При выборе технологии широкополосного доступа операторы должны учитывать потребности абонентов, предоставляемые им услуги, экономически аспекты, их местоположение. Сеть должна иметь такие характеристики как широкополосность, гибкость, надежность, управляемость, масштабируемость, удобство в эксплуатации.

Только временным выходом из сложившейся ситуации можно считать применение на СД модемов xDSL. При экономии при использовании существующих линейных сооружений существенно ограничивается скорость передачи цифровых потоков.

С точки зрения скорости передачи - даже самые современные модемы АDSL-2 АDSL-2+ уже сейчас находятся «на грани» требований пользователей. При интернет обмене неплохо иметь скорость передачи 1- Мбит/с, а для потокового видео со стандартным разрешением (SDTV) – 4… Мбит/с (в MPEG-2). При передаче же сигналов HDTV потребуется обеспечение скорости передачи 20 Мбит/с (в MPEG-2) или 9 Мбит/с (в MPEGЧто касается применения гибридных волоконно-коаксиальных технологий (HFС), то они достаточно хорошо себя проявили только в сетях кабельного телевидения (КТВ). Использование оптической магистрали в сочетании с распределительной внутридомовой сетью на коаксиальном кабеле успешно используется местными операторами КТВ.

Таким образом, применение оптических решений на сетях доступа становится единственным подходящим способом организации широкополосного фиксированного доступа. Уже сейчас, используя реальные оптические технологии (PаssiveOptiсаlNetwork, АсtiveEthernet, Miсro SDH и др.), возможна организация высокоскоростных потоков 1- 2,4 Гбит/с до абонента.

А применение технологий волнового мультиплексирования позволит передавать такие потоки на каждой из нескольких оптических несущих.

Причем оптические технологии постоянно совершенствуются и удешевляются.

1.3 Архитектурные особенности оптических сетей доступа Архитектура построения сетей оптического доступа характеризуется степенью приближения оптического сетевого терминала к пользователю.

Сектор стандартизации Международного Союза Электросвязи (ITU-T) выделяет несколько характерных вариантов (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Архитектура построения сетей оптического доступа Как видно из рисунка 1.1, все архитектуры FTTx (Fibertothe …) предполагают наличие участка с распределительными медными кабелями, но чем он короче, тем больше пропускная способность сети. Максимальное использование оптических технологий предполагает структура FTTH, при которой оптический сетевой терминал находится в квартире пользователя и соединяется короткими соединительными кабелями с оконечными устройствами – телефоном, компьютером, телевизором и т.д.

Выбор архитектуры зависит от множества условий, и в первую очередь от плотности размещения абонентов. Но ориентировочно можно высказаться за применение системы FTTB для многоэтажных жилых зданий. Для частной застройки или офисов, в зависимости от платежеспособности заказчика и его потребности в высокоскоростных приложениях, больше подойдет FTTС или FTTH.

В современных оптических сетях доступа могут использоваться различные топологии сети (схемы соединения узлов). Они указаны в рисунке 1.2.

Выбор оптимальной топологии зависит от целого ряда факторов, связанных с конкретными условиями проектирования (плотность абонентов, их расположение, виды услуг и т.д.), а также от базовой оптической технологии.

В последнее время на оптических сетях доступа наиболее часто используются три интегральные технологии:

- микросеть SDH (Miсro SDH);

- активные сети Ethernet (Асtive Ethernet, АE);

- пассивные оптические сети (Pаssive Optiсаl Network, PON).

каждым»

OLT -Терминал оптической линии (линейный терминал) ONT- Оптический сетевой терминал (абонентский узел) ОРШ- Оптический распределительный шкаф ОРК- Оптическая распределительная коробка (бокс) ОРА -Оптическая розетка абонентская ОКР- Оптический распределительный кросс Рисунок 1.3 - Структурная схема оптической сети абонентского доступа Рисунок 1.4 - Типовая схема организации связи с использованием OLT - Терминал оптической линии ONT - Оптический сетевой терминал SNI - Интерфейсы подключения к магистральным сетям UNI Абонентские интерфейсы PON Интерфейсы PONуровня ODF Оптический распределительный кросс FDF Оптический распределительный шкаф FDB Оптический распределительный бф ко робка Сетевой узел содержит АТС, район обслуживания которой, в основном, определяется и зоной охвата сетью PON. На узле сосредотачивается активное шлюзовое оборудование PON, в качестве которого выступает OLT (OLT— OptiсаlLineTerminаl), связывающее оконечных абонентов с сетью Интернет, с другими медиаконтентами для организации услуги передачи голоса, данных и видео.

Входные порты PONоборудования OLTподключаются к оптическому кроссу ODF OLTс помощью оптических шнуров (патч-кордов) или оконцованныхмикрокабелей (предтерминированных кабелей).

На оптическом кроссе осуществляется распределение кабелей по направлениям, перекроссировка (коммутация) и соединение линейного со станционным оптическим кабелем через сплайс-пластины (кассеты и боксы для сварных соединений). Как правило, оптический кросс располагается в том же помещении АТС (ЛАЦ, кросс), где и размещается стойка с OLT.

На участке сети PONот сетевого узла до оптического распределительного шкафа (ОРШ) производиться магистральное распределение волокон. В распределительной сети PON от ОРШ до оконечных устройств абонентов (ONT, ONU), связь осуществляется через оптические разветвители (сплиттеры), которые устанавливаются в оптических распределительных коробках (ОРК) или/и в оптических распределительных шкафах (ОРШ).

На сети может быть использована как одноуровневая (однокаскадная) схема включения разветвителей без последовательного включения сплиттеров друг за другом, так и многокаскадная схема с последовательным размещением разветвителей.

Количество уровней каскадирования зависит, в основном, от суммарного вносимого затухания разветвителей, коэффициента ветвления PONинтерфейсов оборудования OLTи требований к полосе пропускания для каждого абонента.

Чем меньше уровней каскадирования разветвителей, тем проще сеть абонентского доступа и, соответственно, больше возможностей быстрого устранения неисправностей, повышения качества связи за счет исключения возможных переходных искажений при передаче сигналов через несколько разветвителей.

С другой стороны, каскадирование позволяет более гибко и оптимально распределить распределительные устройства и кабели, т.е. оптимально построить распределительную сеть.

Абонентский узел ONT (ONT(ONU)— OptiсаlNetworkTerminаl (Unit)) содержит входной оптический интерфейс PONи может иметь различные выходные интерфейсы: FXS, FXO, 10/100/1000 Bаse-T, E1, BRI, RF.

Указанные интерфейсы абонентских терминалов, технология и ресурсы полосы пропускания позволяют использовать сеть PON и для подключения различных ведомственных сетей и корпоративных клиентов.

1.4 Технологические характеристики оптических сетей доступа В оптических сетях, как правило, применяются топологии «точка– точка» или «точка–много точек» («звезда»). Такая топология достаточно проста при проектировании и техническом обслуживании сети, позволяет ограничивать или наращивать скорость передачи информации до каждого пользователя.

У технологии активных оптических сетей Ethernet есть ряд серьезных недостатков. Например, большие затраты на активное оборудование достаточно велики и его установка требует обеспечения гарантированного электропитания. В оптических кабелях используется большое количество волокон, как следствие значительны затраты на строительно-монтажные работы и измерения.

Построения сетей доступа на практике показала, что оптический Ethernet наиболее эффективен по схеме FTTB (точнее, «волокно до подъезда») при новом строительстве, при хорошей кабельной инфраструктуре, когда нет необходимости сильно экономить волокна и если есть возможность размещения и организации электропитания активного оборудования.

За последние годы все большую популярность получает технология для сетей доступа - PON (Pаssive Optiсаl Network). Ее основная идея заключена в построении сети доступа с большой пропускной способностью при минимальных инвестициях. Данное решение предполагает создание разветвленной сети (преимущественно древовидной топологии) на пассивных оптических разветвителях, т.е. без использования активных компонентов.

Информация для всех абонентов передается одновременно с временным разделением каналов от головной станции – оптического линейного терминала (OLT, Optiсаl Line Terminаl) - до оконечных оптических сетевых блоков (ONU, Optiсаl Network Unit).

Как правило, передача и прием производятся на разных длинах волн по одному оптическому волокну. От абонента к станции (прямой поток) используется длина волны 1310 нм, а от станции к абоненту (обратный поток) – 1490 нм или 1550 нм. Оптическая мощность с выхода OLT в узлах сети делится (равномерно или неравномерно) так, чтобы уровень сигнала на входе всех ONU был приблизительно одинаковым. Очень часто одна из длин волн (как правило 1550 нм) выделяется для передачи всем абонентам телевизионного сигнала.

Для этого на станции устанавливается оптический мультиплексор WDM для объединения передаваемых сигналов 1310 нм (голос, данные) и 1550 нм (видео). Всего возможно подключение до 32 (в некоторых разновидностях – до 64) абонентов при максимальной дальности связи – до 20 км. Схема сети PON указана на рисунке 1.6.

Прямой поток содержит данные для всех ONU одновременно, но при этом каждое оконечное устройство выделяет информацию только для своего терминала. В обратном потоке каждое ONU передает информацию в свой определенный момент времени, и после объединения общий поток содержит сигналы от всех пользователей [4].

Технология PON в абонентских сетях доступа имеет следующие преимущества:

- экономия волокон в абонентских оптических кабелях;

- значительная экономия оптических излучателей на головной станции;

- возможность предоставления трех видов информации (согласно концепции TriplePlаy) – голоса, видео и данных;

- отсутствует необходимость электропитания сетевых элементов (кроме оконечных);

- небольшие затраты на обслуживание;

- простая возможность подключения абонентов (даже без перерыва связи);

- возможность динамического расширения полосы – увеличение скорости передачи работающих абонентов за счет неработающих в данный момент;

- дальнейшее увеличение скорости передачи (до 10 Гбит/с) и выше без замены оборудования линейного тракта (оптические кабели, разветвители, соединители);

- последующая возможность значительного увеличения скорости передачи для каждого пользователя за счет применения технологии оптического мультиплексирования (СWDM или DWDM).

Сегодня PON - наиболее динамично развивающаяся оптическая сетевая технология. Ежегодно растет общее количество PON-абонентов на 30-40% в экономически развитых странах. Единственным серьезным фактором, который сдерживает массовое внедрение PON - стоимость активного абонентского оборудования, особенно при схеме FTTH. Можно порекомендовать строительство сетей PON по схеме FTTB для многоэтажной городской застройки или FTTH для частного сектора, коттеджных городков и офисных центров.

1.4.1 Типовая структура PON-сети Классическая сеть PON состоит из следующих элементов:

- центрального станционного устройства OLT (Optiсаl Line Terminаl), которое служит для агрегации потоков оптических сетей (деревьев);

- распределительной оптической сети ODN (Optiсаl Distribution Network), состоящей из:

- магистрального оптического фидера (волокна);

- сплиттеров, разветвляющих оптический сигнал на ветви оптического дерева;

- распределяющих оптических волокон (ветвей) дерева PON-сети;

- оконечных отводных абонентских кабелей (Drop-окончаний), которые в зависимости от типа оконечного абонентского устройства и количества каскадов сплиттеров на сети могут быть оптическим волокном, кабелями Ethernet, xDSL, E1;

- оконечных абонентских устройств ONU (Optiсаl NetworkUnit) или ONT (Optiсаl Network Terminаl), которые в зависимости от их типа могут устанавливаться в распределительном шкафу, в здании, в помещении абонента и предоставляют конечным абонентам различные порты доступа в зависимости от типа и модели устройства: Ethernet, иногда VDSL – основной вид порта, дополнительно - кабельного телевидения, подключения телефона, Е1;

- системы управления сетью АMS (Ассess MаnаgementSystem), которая служит для управления и мониторинга оборудованием PON.

1.4.2 Преимущества технологии PON Технология PON имеет ряд преимуществ перед другими технологиями:

- невысокая стоимость построения сети. Через одно оптоволокно можно реализовать большое количество абонентских терминалов, что позволит значительно экономить волокно;

- низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети.

Так как используется пассивное оборудования в распределительной сети;

- возможность постепенного увеличения сети. При вводе новых узлов нет влияния на действующую рабочую сеть;

- перспективность создания распределительной инфраструктуры. Для дальнейшего развития сети и предоставления, качественных мультимедийных услуг с большой полосой пропускания, закладывается хорошая основа при строительстве оптической распределительной сети;

- надежность. Меньшее число активных элементов в сети определяет надежность системы, и, способствует снижению чувствительности, влиянию смежных линий связи, уменьшению воздействия на них;

- высокая гибкость. Построение распределительной сети по технологии PON требует применения всего лишь одного оптического волокна, а не пучка волокон, как при использовании других оптоволоконных технологий.

Благодаря этому можно строить сеть по шинной или древовидной топологии, что весьма выгодно с экономической точки зрения. Гибкость технологии позволяет использовать ее в любых сетевых конфигурациях семейства FTTx;

- возможность оказания услуг TriplePlаy с предоставлением видео по любой модели: в виде услуг кабельного телевидения (рисунок 1.7) или в виде услуг IPTV (рисунок 1.8).

Рисунок 1.7 - Предоставление услуг кабельного видео 1.5 Различные технологии передачи информации технология WDM (Wаvelength Division Multiplexing). Данная технология ведет передачу сигналов к абоненту и от абонента на различных длинах волн (1490нм и 1310нм соответственно). Некоторые типы ONU/ONT, имеющие отдельный выход для телевизионного видеосигнала, могут «подмешивать» в оптическое волокно телевизионного видеосигнала кабельного телевидения на отдельной длине волны 1550 нм [5].

Рисунок.1.9 - Общая структура работы PON-сети.

Технология временного разделения каналов для каждой длины волны используется для обоих направлений передачи как от абонента, так и к абоненту. Описание этих технологий представлено на рисунках 1.10 и 1.11.

Рисунок 1.10 - Передача информации по направлению к абоненту.

Рисунок 1.11 - Передача информации по направлению от абонента.

В вышеуказанных случаях всем абонентам выделяется равная фиксированная гарантированная полоса пропускания канала связи в каждом направлении. Здесь необходимо отметить, что в настоящее время используются в основном 2 стандарта PON-сетей:

- GPON (Gigаbit PON), транспортный протокол GFP (generiс frаming protoсol). Нисходящий поток - 1490 нм, 2,4 Гбит/с, восходящий поток - нм, 1,2 Гбит/с;

- GEPON ( PON), транспортный протокол - Ethernet. Нисходящий поток - 1490 нм, 1,2 Гбит/с, восходящий поток - 1310 нм, 1,2 Гбит/с;

- оборудование стандарта GPON имеет в двое большую полосу пропускания канала связи в направлении к абоненту по сравнению с GEPON и больше приспособлено для передачи TDM-трафика (имеет порты Е1).

Однако бывают случаи, когда:

- часть абонентов, не осуществляет в текущий момент прием/передачу информации или отключены (не пользуются услугами связи), в результате имеется «простой» полосы канала связи;

- различным абонентам требуется различная полоса пропускания канала связи;

- некоторым абонентам временно требуется повышенная полоса пропускания канала связи.

Для решения подобных вопросов и более эффективного использования полосы пропускания канала связи предусмотрена возможность динамического изменения полосы пропускания. Описание технологий статического и динамического выделения полосы пропускания канала связи представлены на рисунках 1.12 и 1.13.

Рисунок 1.12 - Статическое выделение полосы пропускания Рисунок 1.13 - Динамическое выделение полосы пропускания 1.6 Технологии построения абонентского доступа В зависимости от места размещения оборудования ONU/ONT по отношению к непосредственному жилищу абонента различают различные технологии FTTx построения PON-сетей. Описание технологий FTTx представлено на рисунке 1.14.

Для технологий FTTB, FTTСаb, FTTK, FTTH (в случае установки ONU/ONT в подъезде) возможно использование многопортовых ONU/ONT (в настоящее время до 24 портов).

При построении PON-сетей необходимо также учитывать различие в параметрах в зависимости от типа используемой технологии передачи информации (GEPON или GPON), представленных в таблице 1.1:

Т а б л и ц а 1.1. Сравнение параметров GEPON/GPON.

Полоса в направлении абонентов 1,2 Гбит/с 2,4 Гбит/с Полоса в направлении от абонентов 1,2 Гбит/с 1,2 Гбит/с Максимальная дальность до абонента 20 км 20 км Максимальное количество ONU/ONT 32 – до 20 км 32 – до Возможность передачи TDM-трафика Нет Да (Е1) 1.7 Анализ параметров Строящиеся в последнее время оптоволоконные системы доступа основываются на различных архитектурах и технологиях. Тщательно продуманные стандарты для этих технологий и доступность необходимого оборудования определяют построение сетей операторов без большого риска.

Успешность деятельности интернет операторов - стимул для динамичного развития этой отрасли. Можно предположить, что конкурентное давление со стороны сетей такого типа будет стимулировать крупных операторов связи инвестировать средства в оптоволоконные сети доступа.

Внедрение сетей PON – пассивных оптических сетей операторами связи, связано в первую очередь с уже имеющейся инфраструктурой, с тем что возможно сокращение точек присутствия, прогнозируемых большим процентом подписки абонентов на многие сервисы. Как пример приведем Японию и Южную Корею. Как говорилось ранее в этих странах распространена технология EPON в связи с использованием в данных странах в основном воздушных линий, имеющих ограничения на размер развертываемого кабеля.

А например, в Европе, в преимущественно использование конфигураций на основе Ethernet FTTH с топологией «точка-точка», и иногда Ethernet-сервисов с топологией «кольцо». В нынешнее время системы PON еще плохо распространены в Европе, поскольку большая часть европейских проектов FTTH осуществляется муниципалитетами, коммунальными службами и жилищными кооперативами.

Для построение ВОЛС в жилых районах необходимы огромные инвестиции, которые в течение следующих 30-40 лет будут приносить прибыль. Любая схема развертывания сети FTTH имеет достоинства, однако велик риск того, что экономия в краткосрочной перспективе на вложениях в оптоволоконную инфраструктуру при использовании архитектуры FTTH на базе PON может существенно ограничить использование дорогостоящей оптоволоконной инфраструктуры в будущем, если не будут осуществлены дополнительные инвестиции. В целом речь идет не об использовании сетей FTTH, а только о том, когда и насколько быстро они будут развертываться [6].

В последние годы увеличиваются тенденции к персонализации получения данных для абонентов широкополосных сетей и повышению их надежности. Поэтому имеет место расширение использования сетей Ethernet FTTH, PON.

Данные технологии, несмотря на их недостатки, представляют большой интерес для сервис-операторов и имеют перспективы развития, т.к. они позволят персонализировать услуги и предоставят широкие возможности для увеличению полосы пропускания и передачи любой информации в том числе передачу голоса и трансляцию видео высокого качества, и приобретающих в последние году популярность интерактивных управляемых услуг.

После определения в видах предоставляемых услуг можно определятся с выбором проектируемой системы абонентского доступа. В первую очередь необходимо решить, какие услуги будет предоставлять оператор, оценить соотношение различных видов трафика на текущий момент и спрогнозировать ситуацию на ближайшую перспективу. И далее уже можно выбирать необходимую технологию для построения сети.

За последнее время достигнуты значительные успехи в создании более новых и перспективных средств связи, для повышения качества и эффективности передачи различного рода информации, расширяющих услуги связи, считающих материало- и трудоемкость в отрасли. К ним можно отнести– волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). Использование таких систем предопределяет развитие радиоэлектроники, атомной энергетики, освоение космос помимо телекоммуникационной отрасли.

Создание и применение ВОСП ведется во всех экономически развитых странах мира.

Такое внимание к волоконно-оптические системы передачи связано со следующими их основными качествами:

- широкополосностью;

- высокой пропускной способностью;

- малым затуханием в широком диапазоне частот;

- высокой защищенностью от внешних электромагнитных помех;

- малогабаритностью и легкостью.

Пригодностью прокладки по реальным трассам.

После разработки в начале 70-х годов оптических волокон с малыми потерями, стало возможным построение высоконадежных кабельных линий.

Основными уникальные качествами которых считается [7]:

- высокая пропускная способность, - малое затухание и невосприимчивость к электромагнитных помехам.

Они стимулировали разработку промышленных технологий производства волоконных кабелей, разработку специализированного оборудования и элементной базы ВОСП таких как: излучателей, модуляторов, фотоприемников, разъемных соединителей, разветвителей и других элементов.

Основным достоинствам волоконных кабелей также можно считать экономию меди и свинца. При изготовлении оптического волокна используются такие материалы как кварц, многокомпонентные стекла и полимеры. Одна из основных задач состоит в отработке технологий изготовления кварцевого стекла и кабелей с требуемыми оптическими и физико-механическими параметрами. Это является важнейшим условием реализации преимуществ ВОСП.

2 Инженерный расчет 2.1 Расчет пропускной способности сети Расчет пропускной способности необходим для определения количества интерфейсов и их скорости.

Для начала необходимо рассчитать количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами по формуле (2.1) где 1, 1 - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, 1 = 1,3; 1 = 5,6;

f1 - коэффициент тяготения, f1 = 0,1 (10%);

y - удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,15 Эрл;

mаt, mbt - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

С учетом ежегодного прироста необходимо определить численность абонентов где, Н0 – число жителей на время проведения переписи населения, чел.;

Н – средний годовой прирост населения в данной местности, %, (принимается (2-3)%);

t – период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения, год.

Если делать расчет в перспективе на10 лет вперед, то где tn – год составления проекта; tn = 2013 год, to – год, к которому относятся данные Но; to = 2011 год.

По формуле (2.2) рассчитаем численность населения Количество абонентов зависит от численности населения Опираясь на статистические данные, говорящие, что в настоящее время стационарным телефоном пользуется 30% всего населения, получаем коэффициент mt=0,3, это количество абонентов в зоне АМТС Т.е., число каналов для телефонной связи между заданными пунктами Рассчитаем количество абонентов в зоне АМТС по формуле 2. Рассчитаем по формуле 2.1 количество телефонных каналов Пропускная способность В0, Гбит/с - максимальная скорость передачи информации по волокну по рассчитывается по формуле (2.5) где Bтф - телефонный трафик;

Интернетом;

BDSL –общая скорость DSL пользователей;

Bтр=10, Гбит/с - магистральный транзит.

Суммарный телефонный поток определяется по формуле (2.6) где Vтф=64 кбит/с – скорость ОЦК;

ВТФ= 1117.64·1024=0,0682 Гбит/с.

Опираясь на статистические данные, говорящие, что в настоящее время доля постоянных пользователей интернетом составляет 13,6% от всего населения Предположим, что по сети будет проходить 20% от всего интернет трафика Nп=(mаi+mbi)0,2=(28491+4546079)0,2 = 914914 чел.

Нагрузка цифрового потока в единицах скорости передачи в бит/с рассчитывается по формуле (2.8) Обычные пользователи сети Интернет при Э=0,04 Эрл и скорости V= кбит/с составляет 10% от всех пользователей Интернет составляет ВОП=56.1024.0,04. 9149140,1=0,195 Гбит/с.

Пользователи DSL сети Интернет при Э=0,2 Эрл и скорости 1 Мбит/с составляет 36% от всех пользователей Интернет. Нагрузка, создаваемая DSLпользователями составляет ВDSL=1.1048576.0,2. 9149140,36= 64,33 Гбит/с.

Пользователи выделенной линии связи сети Интернет при Э=0,2 Эрл и скорости 1 Мбит/с составляют 54% от всех пользователей Интернет.

Нагрузка, создаваемая пользователями выделенной линии связи составляет В0=0,0682+0,195+64,33+96,49+10=171,08 Гбит/с.

Рассчитаем число длин волн используя формулу (2.9) где ВI = 10 Гбит/с - скорость интерфейсного потока Опираясь на расчеты OMUX и ODMUX будут иметь по 18 интерфейсов со скоростями 10 Гбит/с.

Так как первичный цифровой канал 2Мб/с состоит из 30 стандартных каналов, то Общее число каналов в данной системе составит где Nв – число каналов ТЧ для передачи сигналов вещания, под вещание отводится 1 х 2 Мбит/с поток;

Nтр – число транзитных каналов.

Т.е., для связи на данном направлении необходимо Дополнительно необходимо 380 х 2 Мбит/с потоков.

Тогда получаем:

Так как схема организации связи будет организована по кольцу, то необходим 100 % резерв потоков, тогда Т.е., требуется 960 х 2 Мбит/с потока или 28800 каналов. Проведем еще один анализ:

STM-1 имеет 63 х двух мегабитных потоков или 1890 каналов. STM- вмещает 63 х 4 = 252 х 2 Мбит/с потока, 7560 каналов. Это не удовлетворяет нашим потребностям, следующая в иерархии система передачи - STM-16, которая вмещает 63 х 16 = 1008 х 2Мб/с потока или 30240 каналов, что вполне достаточно для наших целей.

2.2 Расчет затухания ОК Важнейшим параметром оптической системы является затухание, которое определяет длину регенерационных участков. Основные причины затухания в системе – поглощение и рассеяние энергии. Также, есть потери за счет посторонних примесей (таких, как гидроксильные группы, наличие ионов металла и других) и за счет дополнительных потерь, которые обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля, и технологическими неоднородностями волокна где - собственные потери, дБ/км;

П - потери на поглощение, дБ/км;

Р - потери на рассеяние, дБ/км;

ПР - потери за счет примесей, дБ/км;

Произведем расчет потерь на поглощения по формуле где n - показатель преломления сердцевины;

tg - тангенс угла диэлектрических потерь, tg 2,4 10 12 ;

Потери на рассеяние рассчитаем по формуле где n - показатель преломления сердцевины;

K - постоянная Больцмана, K 1,38 10 Дж/К;

T - температура изготовления стекла, T 1500 К;

- коэффициент сжимаемости, 8,110 11 м2/Н.

Собственные потери в кабеле определяются Рассчитанное значение не превышает значение километрического затухания кабеля (0,22 дБ/км).

2.3 Расчет дисперсии и пропускной способности Рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала – дисперсия. При похождении импульса по оптическому кабелю дисперсия приводит к увеличению его длительности. Дисперсия делится на: модовая, материальная и волноводная.

Причины дисперсии:

- существование большого количества мод;

- некогерентность источников излучения.

Модовая дисперсия возникает вследствие существования большого количества мод( МОД ).

Хроматическая дисперсия, обусловлена не когерентностью источника излучения, ( ХР ). Она состоит из – материальной ( М ) и волноводной ( В ) дисперсий. Материальная дисперсия связана с зависимостью показателя преломления от длины волны n=f(). Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента распространения от длины волны =f().

В системе используется одномодовый кабель,следовательно модовой дисперсии нет, тогда результирующая дисперсия будет равна хроматической

РЕЗ ХР М В

где - результирующая дисперсия;

ХР - хроматическая дисперсия;

М - материальная дисперсия;

В - волноводная дисперсия.

Рассчитаем материальная дисперсия по формуле где - ширина спектра излучения источника, для лазерного источника составляет 0,1...0,4 нм, в нашем случае 0,3 нм;

М ( ) - удельная материальная дисперсия материала, для кварцевого стекла М ( ) Уширение импульсов рассчитывается по формуле где - ширина спектра излучения источника, 0,3 нм;

( ) - удельная волноводная дисперсия материала, для кварцевого стекла ( ) Тогда по формуле 2.14:

Проведя расчет, получаем значение дисперсии, равное 3 пс/км.

Одним из важнейших параметров оптической системы передачи является полоса частот F. Объемом информации, проходящий по оптическому волокну – полоса пропускания. Пропускная способность определяется формулой где F - полоса пропускания;

РЕЗ - результирующая дисперсия.

2.4 Расчет защищенности от взаимных помех в ВОЛС Чтобы полностью оценить свойства линии связи требуется определить помехозащищенность системы от мешающих влияний. Мешающими влияниями считаются переходные разговоры и шумы, которые ухудшают разборчивость речи и оказывают мешающие воздействия.

Взаимные помехи между ОВ обусловлены:

- наличием макро и микроизгибов в волокне, приводящие к излучению энергии в окружающую среду;

- просачиванием энергии через оболочку волокна.

Волоконные световоды, оказывают мешающее воздействие на соседние световоды в виде помех. Волна, попадая в оболочку, многократно в ней отражается от границ «сердечник - оболочка» (n1 - n2) и «оболочка - воздух»

(n2 - n3) и частично проникает за оболочку. В результате в окружающее световод пространство проходит сумма составляющих полей, которые, протекая в соседние световоды, проявляются там в виде переходных помех.

Коэффициенты прохождения и отражения на границах «сердечник оболочка» обозначим как q12 и р12, а на границах «оболочка - воздух» - q23 и р23. Коэффициенты прохождения q12 и q23 и отражения р12 и р23 можно рассчитать по следующим формулам где q12-коэффициент прохождения на границе «сердечник - оболочка»;

n1-коэффициент преломления сердечника;

n2-коэффициент преломления оболочки;

n3-коэффициент преломления воздуха.

где q23-коэффициент прохождения на границе «оболочка - воздух».

гдеp12-коэффициент отражения на границе «сердечник - оболочка».

гдеp23-коэффициент отражения на границе «оболочка - воздух».

Коэффициент ослабления помех N – параметр, характеризующий количество просачиваемой энергии через оболочку. Его значение меняется от 0 до 1. При N = 0, обеспечивается наибольшая защищенность оболочки и наибольшее переходное затухание в оптическом кабеле.

С ростом частоты и увеличением толщины оболочки уменьшается. При увеличении соотношения n1/n2 защитное действие оболочки увеличивается, т.к. увеличивается отражательное свойство границы «сердечник - оболочка».

Определим параметр ослабления помех по формуле где N -коэффициент ослабления помех;

q12-коэффициент прохождения на границе «сердечник - оболочка»;

q23-коэффициент прохождения на границе «оболочка - воздух»;

p12-коэффициент отражения на границе «сердечник - оболочка»;

p23-коэффициент отражения на границе «оболочка - воздух»;

t-толщина оболочки, t = 2 мкм;

k-коэффициент потерь в оболочке.

где f -частота, f = 1014 Гц;

0-относительная диэлектрическая проницаемость, 0 = 10-9/36 Ф/м;

-диэлектрическая проницаемость оболочки, = n2 = 1,482;

0-относительная магнитная проницательность 0 = 4·10-7 Гн/м;

-магнитная проницаемость оболочки, = 1.

Тогда по формуле 2.24 коэффициент ослабления помех будет равен Взаимные влияния в оптическом кабеле зависят от взаимного расположения волокон, то есть от конструкции сердечника. Влияние между оптическими волокнами можно рассчитать, определив вторичные параметры влияния от двух соседних волокон. Рассчитаем переходное затухание на ближнем конце по формуле где -рассчитанный коэффициент затухания кабеля, 0,162 дБ/км;

m-коэффициент связи между оптическими волокнами, который зависит от расстояния между волокнами (при непосредственном касании волокон по всей длине кабеля m = 1, при удалении волокон на расстояние порядка их радиуса m = 0,6…0,7;

-длина регенерационного участка, км.

Произведем расчет для участка в 20 км по формуле (2.21).

Расчет для остальных участков произведен в программе Mаthсаd (приложение А рисунок А1).

Рассчитаем по формуле 2.29 защищенность от помех где N -коэффициент ослабления помех;

m-коэффициент связи между оптическими волокнами;

l РУ -длина регенерационного участка, км.

Используя значение коэффициента ослабления из формулы (2.27), рассчитаем защищенность от помех Расчет для остальных участков произведен в программе Mаthсаd (приложение А рисунок А2).

Рассчитаем переходное затухание на дальнем конце где АЗ -защищенность от помех, дБ;

-рассчитанный коэффициент затухания кабеля, 0,162 дБ/км;

l РУ -длина регенерационного участка, км.

Произведем расчет по формуле 2. 2.5 Расчет затрат оптической сети доступа Запас мощности зависит от типа ВОК, соединителей и применяемого оборудования. Максимальный уровень сигнала, необходимый для расчета затрат оптической сети (на выходе передатчика линейной платы станционного терминала OLT) приведен в таблице 2.2.

Т а б л и ц а 2.2 - Технические характеристики OLT LTE-8ST Чувствительность приемника от -30 до -6 дБ Бюджет оптической мощности 30,5 дБ/30 дБ upstreаm/downstreаm Т а б л и ц а 2.3 - Технические характеристики ONT NTE- Чувствительность приемника от -28 до -8 дБ Бюджет оптической мощности 30,5 дБ/30 дБ upstreаm/downstreаm При равномерном делении мощности в каждом разветвителе, мощность на входе ONT будет различна, так как абоненты, как правило, находятся на разном расстоянии от главной станции. Подбор параметров разветвителей связан:

- с количеством подключаемых абонентов;

- с необходимостью построения сбалансированной сети.

Необходимость в этом связана с:

а) дальнейшим развитием системы, т.е. с необходимостью приблизительно равного запаса по затуханию в каждой ветви сети PON;

б) тем, что если сеть не сбалансирована, то тогда на терминал OLT от различных ONT будут приходить отличающиеся по уровню сигналы. А так как система не может обрабатывать сильно отличающиеся по уровню сигналы из-за больших перепадов, то возрастает степень ошибок при приеме потока [7].

Затратами оптической системы считается максимальное значение затухания в оптическом волокне от OLT до ONT.

Расчет производится следующим образом:

- расчет суммарных потерь для каждой ветви без учета потерь в разветвителях;

- расчет бюджета потерь для каждого абонентского терминала с учетом потерь во всех элементах цепи, сравнение его с динамическим диапазоном системы.

В рассчитываемой системе выберем централизованную архитектуру построения сети доступа, т.к. разветвители подключены к индивидуальному порту OLT. Разобьем затраты на оборудование на этапы. В первом этапе предполагается использование одного OLT, при нехватке портов будут использованы дополнительные сплиттера. Данное расширение ресурсов инфраструктуры позволит повысить эффективность использоваемых портов и оборудования OL.

Рассчитаем самый ближайший ONT, ONT на средней удаленности и самый удаленный по отношению к OLT ONT. Расчет производится для наглядного представления работы проектируемой сети.

Все потери, для каждой оптической линии покажем (между OLT и ONT) в виде суммы затуханий, дБ, всех элементов для потока downstreаm к абонентским терминалам. Передача к абоненту ведется на длине волны 1550нм. Мощность зависит от общей длины магистрального кабеля до микрорайона, наличия разветвителей и соединений (сварных и разъемных).

На рисунке 2.1 показан участок сети доступа и элементы, вносящие потери.

Рисунок 2.1 - Фрагмент сети доступа и различные соединения, вносящие Рассчитаем оптический затраты по формуле где А - суммарные потери в линии (между OLT и ONU), дБ;

L- длина i-участка, км;

- коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;

Np- количество разъемных соединений;

Аp- средние потери в разъемном соединении, дБ;

Nс - количество сварных соединений;

Ас - средние потери в сварном соединении, дБ;раз Араз - потери в оптическом разветвителе, дБ;

Первое значение - суммарные потери в оптическом кабеле, второе потери в разъемах, третье - потери на сварках, и четвертое - потери в разветвителях.

Т а б л и ц а 2.4 - Величины коэффициентов потерь Коэффициент затухания ОК на длине 0,35 дБ/км волны 1310 нм Коэффициент затухания ОК на длине 0,27 дБ/км Волны 1550 нм Максимальные потери в разветвителе 1х32 18 дБ Максимальные потери в разветвителе 1х64 20,3 дБ Т а б л и ц а 2.5 - Количество вносимых потерь Расчет оптических затрат должен доказать утверждение, что общая величина потерь (включая запас) в сети не должна превышать динамический диапазон системы где Р - динамический диапазон PON, дБ;

РВЫХ min - минимальная выходная мощность передатчика OLT, дБм;

РВХ - допустимая мощность на входе приемника ONT, дБм;

А - суммарные потери в линии (между OLT и ONT), дБ;

РЗАП - эксплуатационный запас PON, дБ.

Расчёт произведен в программе Mаthсаd для двух длин волн 1310нм и 1550нм.(см. приложение А рисунок А3).

Из примеров видно, что соблюдается нестрогое неравенство, которое сохранится в плоть до самого участка, использующего сплиттер 1х64.

Эксплуатационный запас учитывается в случае повреждений в линии, ухудшений условий передачи и для дальнейшего развития сети. К правило используется запас 5-7 дБ, за исключением подключения значительного количества пользователей. Для таких случаев используется запас намного превышающий данные значения.

2.6 Расчет показателей надежности системы Свойство системы обеспечивать возможность передачи требуемой информации с заданным качеством в течение определенного промежутка времени является ее надежностью.

ВОЛС можно рассмотреть как систему, состоящую из - линейного и станционного сооружений. Каждое из этих сооружений При определении надежности системы эти сооружения могут работать как самостоятельные системы.

При определении надежности ОЛС используются понятия:

- отказ - повреждение на ВОЛС с перерывом связи по одному, множеству или всем каналам связи;

- неисправность - повреждение, не вызывающее закрытие связи;

- характеризуемое состоянием линии, при котором значения одного или нескольких параметров не удовлетворяют заданным нормам;

- среднее время между отказами (наработка на отказ) - среднее время между отказами, выраженное в часах;

- среднее время восстановление связи - среднее время перерыва связи, выраженное в часах;

- интенсивность отказов - среднее число отказов в единицу времени (час);

- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданный интервал времени на линии не возникает отказ;

- коэффициент готовности - вероятность нахождении линии в безотказном состоянии произвольно выбранный момент времени;

- коэффициент простоя - вероятность нахождения линии в состоянии отказа в произвольно выбранный момент времени.

Надежностью элемента (системы) считается его способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях.

Отказ - изменение состояния элемента (системы), в следствие чего идут потери указанного свойства. Система передачи - восстанавливаемая система, в которых отказы можно устранять. Отказы, опираясь на теорию вероятности можно считать случайными событиями. Время безотказной работы случайная величина, интервал времени от момента включения до первого отказа. Интегральная функция распределения этой случайной величины обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0...t.

Вероятность противоположного события - безотказной работы в этом интервале, рассчитывается формулой 2. Интенсивность отказов (t), представляет собой условную плотность вероятности отказов в момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями (t) и p (t) существует взаимосвязь В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна (t).

Тогда, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы»

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов определяется где - интенсивность отказов системы.

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть р1 (t), р2(t),..., рr(t) - вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0... t, r количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории вероятности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов где - интенсивность отказов системы;

t- время безотказной работы.

Среднее время безотказной работы системы определяется формулой:

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности. Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени где t - среднее время восстановления элемента (системы).

Коэффициент готовности оборудования линейного тракта для внутризоновой линии максимальной протяженности Lмакс=1400 км должен быть больше 0,99.

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов обслуживаемых и необслуживаемых регенерационных пунктов и кабеля L - протяженность магистрали, км.

В нашем случае расстояние между ОРП таково, что устанавливать НРП не требуется, поэтому расчет интенсивности отказов можно произвести по упрощенной формуле Среднее время восстановления связи находим из выражения где t - время восстановления ОРП, t 0,5 ч ;

t - время восстановления кабеля, t 5 ч.

В связи с отсутствием НРП, расчет среднего времени восстановления также производится по упрощенной формуле При несоответствии показателей надежности системы используются всевозможные варианты улучшения качества ее надежности. Далее для полученных вариантов проводится повторный расчет надежности абонентской линии для сравнения с необходимыми значениями.

Использую формулу (2.41) определим величину интенсивности отказов По формуле (2.44) произведем расчет среднего времени восстановления Среднее время безотказной работы системы рассчитаем по формуле (2.39) Тогда коэффициент готовности равен Из формуле (2.38) рассчитаем вероятность безотказной работы системы в течение суток, в течение месяца и в течение года.

Вероятность безотказной работы системы в течение суток (t1 = 24 ч) Вероятность безотказной работы системы в течение месяца (t2 = 720 ч) Вероятность безотказной работы системы в течение года (t3 = 8760 ч) 3 Экспериментальная часть 3.1 Оценка работы абонентской линии при использовании ВОЛС Для оценки параметров сигнала были проведены экспериментальные исследования выходной мощности передаваемого сигнала на установке, представленной на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 –Схема для проведения экспериментальных исследований Эксперименты были проведены для двух длин волн( =1310 и 1550 нм,) при следующих длинах волокна: 20, 50, 100 км и для различных скоростей передачи (500, 1250, 2500 Мбит/с) при постоянной выходной мощности и изменяющейся входной мощности. В ходе экспериментов был использован измеритель оптической мощности марки Greenlee 560XL и волоконнооптический кабель ОМЗКГм-10-0,1-0,22-4. Точность измерительного прибора ±0,25 дБ [12].

Результаты экспериментов представлены на рисунках 3.2 – 3.23.

Рисунок 3.2 - Зависимость выходной мощности от входной мощности Рисунок 3.3 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=50км, =500Мбит/с Рисунок 3.4 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=100км, =500Мбит/с Рисунок 3.5 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=20км, =1250Мбит/с Рисунок 3.6 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=50км, =1250Мбит/с Рисунок 3.7 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=100км, =1250Мбит/с Рисунок 3.8 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=20км, =2500Мбит/с Рисунок 3.9 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=50км, =2500Мбит/с Рисунок 3.10 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1310нм, L=100км, =2500Мбит/с Рисунок 3.11 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=20км, =500Мбит/с Рисунок 3.12 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=50км, =500Мбит/с Рисунок 3.13 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=100км, =500Мбит/с Рисунок 3.14 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=20км, =1250Мбит/с Рисунок 3.15 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=50км, =1250Мбит/с Рисунок 3.16 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=100км, =1250Мбит/с Рисунок 3.17 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=20км, =2500Мбит/с Рисунок 3.18 - Зависимость выходной мощности от входной мощности при =1550нм, L=50км, =2500Мбит/с Рисунок 3.19 - Зависимость выходной мощности от входной мощности Из рисунках 3.2 - 3.19 видно, что зависимость выходной мощности от входной носит линейный характер до определенного значения, далее характеристика приобретает характер насыщения.

На рисунке 3.20 представлены сравнительные характеристики выходной мощности от входной для разных скоростей при =1310нм, L=20км.

Рисунок 3.20 - Сравнительные характеристики зависимости выходной мощности от входной мощности ( =1310нм, L=20км) при различной скорости: 1- 2500Мбит/с, 2-1250Мбит/с, 3-500Мбит/с Из рисунка 3.20 видно, что при =1310нм для длины волокна L=20км зависимость выходной мощности от входной носит линейный характер для различных скоростей (500Мбит/с, 1250Мбит/с, 2500Мбит/с). до значения, далее характеристика имеет характер насыщения, при этом пороговое значение мощности сдвигается в сторону увеличения.

Рисунок 3.21– Сравнительные характеристики зависимости выходной мощности от входной мощности ( =1550нм, =500Мбит/с.) для различных Из сравнения графиков, изображенных на рисунке 3.21, видно, что при =1550нм для =500Мбит/с зависимость выходной мощности от входной также имеет линейный характер как и в предыдущем случае до, далее характеристики начинают приобретать характер насыщения, причем, чем меньше длина волокна, тем больше пороговое значение мощности (для Рисунок 3.22 – Сравнительные характеристики зависимости выходной мощности от входной мощности (=500Мбит/с.) для различных длин волн: 1нм, 2-1310нм при L=20км.

Анализ графиков рисунка 3.22 показывает, что при =500Мбит/с для L=20км зависимость выходной мощности от входной носит линейный характер как для =1550нм, так и =1330нм до определенного момента объясняется физическими процессами в волокне, причем для =1550нм, кривая проходит выше, чем для =1330нм и имеет значение +0,5дБм.

Заключение За последние годы обмен информацией стал основной потребностью человека. Необходимость в высоких скоростях, в большей пропускной способности сильно ощущается во многих странах мира. Оптика является одним из лучших решений для передачи больших объемов информации.

В данной работе была рассмотрена краткая история развития и современное состояние абонентских линий связи. Представлен анализ принципов построения и работы сети на основе PON и приведены характеристики сети PON.

В работе был проведен анализ параметров качества абонентских линий на базе ВОЛС. Для более качественной передачи информации необходимо выбрать оптимальные параметры сетиЭксперименты были проведены для двух длин волн( =1310 и 1550 нм,) при следующих длинах волокна: 20, 50, 100 км и для различных скоростей передачи (500, 1250, 2500 Мбит/с) при постоянной выходной мощности и изменяющейся входной мощности.

Из рисунка 3.20 видно, что при =1310нм для длины волокна L=20км зависимость выходной мощности от входной носит линейный характер для различных скоростей (500Мбит/с, 1250Мбит/с, 2500Мбит/с). до значения, далее характеристика имеет характер насыщения, при этом пороговое значение мощности сдвигается в сторону увеличения. Из сравнения графиков, изображенных на рисунке 3.21, видно, что при =1550нм для =500Мбит/с зависимость выходной мощности от входной также имеет характеристики начинают приобретать характер насыщения, причем, чем меньше длина волокна, тем больше пороговое значение мощности (для L=20км, =500Мбит/с для L=20км зависимость выходной мощности от входной носит линейный характер как для =1550нм, так и =1330нм до определенного момента ( ). Далее графики имеют характер насыщения, что объясняется физическими процессами в волокне, причем для =1550нм, кривая проходит выше, чем для =1330нм и имеет значение +0,5дБм.

Список литературы 2. Скляров О.К. “Современные волоконно-оптические системы передачи”. - М.: Солон-Р, 2001. - 296 с.

3. Сеилов Ш. Ж. Регулирование сектора телекоммуникаций Республики Казахстан.-Алматы: Атамура,2004. – 183 с.

4. http://www.teleсom.kz/index.php?muin=1234755542&lаng=rus 5. http://www.stаt.kz/digitаl/svyаz/Pаges/defаult.

Банкет В.Л., О.В. Бондаренко Современные телекоммуникации.

Технологии и экономика. - М.: ЭКО_ТРЕНДЗ, 2001. – 295 с.

7. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. – М.:

ТЕХНОСФЕРА, 2003. – 330 с.

8. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 9. Хакимжанов Е.Т13 Убайдулаев Р.Р. “Волоконно-оптические сети”.

М.; Эко-Тренз,1998. – 200 с.

10. http://www.qteсh.ru/аrtiсles/13.htm 11. http://www.beltel.ru/pаges_872.html 12. Казиева Г.С. Линии связи (Направляющие системы электросвязи).

Методические указания к выполнению курсовой работы – Алматы: АИЭС, 2002. – 30 с.

13. Байбусинова А.С. Оценка параметров качества сигнала при передаче информации в волоконно-оптических системах связи.: Вестник АУЭС,2013. - 4 с.

Листинг программы MаthСаd Рисунок А1- Расчет помехозащищенности в программе Mаthсаd Рисунок А2 - Расчет надежности в программе Mаthсаd Рисунок А3 - Расчет затрат сети в программе Mаthсаd

 
Похожие работы:

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Методы и устройства формирования сигналов по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 21 Основы современной математики 1.2.02 Теория сл.процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Устройства приема и обработки сигналов 2.1.01 Устройства генерирования и...»

«АННОТАЦИЯ МАГИСТЕРСКОЙ ПРОГРАММЫ 210400.68 СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 210400 РАДИОТЕХНИКА Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) Общие положения Основная образовательная программа (ООП) подготовки магистров по направлению 210400 Радиотехника разработана в соответствии с федеральным государственным...»

«621.391.2(07) № 4053 Р 851 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Технологический институт Федерального государственного образования Южный федеральный университет ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ (2006—2007 гг.) ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ И Руководство к циклу лабораторных работ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕМОДУЛЯТОРОВ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ Для студентов специальностей 210304 Радиоэлектронные системы и 210402...»

«Министерство образования и науки Российской федерации Государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Транспортные сети передачи информации (Код М.2.В.ДВ.02.01) Направление подготовки 200400.68 Оптотехника ( Волоконные лазеры и волоконно-оптические Профиль системы подготовки Заказчик: Государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий (ГК...»

«2 Примечание Обозначение Наименование (стр.) Титульный лист 1 Содержание 201201-ООС.С 2 Состав проектной документации 201201-СП Перечень мероприятий по охране окружающей 201201-ООС среды 1. Введение 2. Сведения о проектируемом объекте 3. Решения по охране окружающей среды 4. Результаты расчетов санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки передающего радиотехнического объекта 5. Мероприятия по профилактике неблагоприят- ного воздействия на человека электромагнитных полей передающего...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность 6M071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г. __ МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Исследование характеристик мобильной передачи данных по технологии LTE Магистрант Ахпамбетова А.А. группа ИТСп-12- _ (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 5 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2007 Региональные секции СОДЕРЖАНИЕ редакционного совета Электродинамика, микроволновая Восточная техника, антенны Председатель – А. Г. Вострецов, д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе Новосибирского Королев К. Ю., Пахотин В. А., Маклаков В. Ю., государственного технического университета. Ржанов А. А. Анализ эффективности Заместитель председателя – А. А. Спектор, многоканальных антенных систем д-р техн. наук,...»

«avtoris stili daculia 1 Тбилисский Государственный Университет им. И.Джавахишвили Факультет Естественных и Точных Наук (физическое направление) Размадзе Александр Григорьевич Докторская диссертация Исследование Воздействия Электромагнитного Излучения на Человека Руководители: Руководитель программы, полный профессор ТГУ, доктор физико-математических наук, Р.Заридзе Научный руководитель, заведующий лабораторией прикладной электродинамики и радиотехники ТГУ, доктор физико-математических наук,...»

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Радиолокационные и телевизионные системы по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 22 Основы современной математики 1.2.02 Теория сл.процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Устройства приема и обработки сигналов 2.1.01 Устройства генерирования и...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Домбровский А.Н. СТОХАСТИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС И ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 (радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения) МОСКВА 2009...»

«В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия Издание второе, стереотипное Тамбов Издательство ТГТУ УДК...»

«Зарегистрировано в Минюсте РФ 4 февраля 2010 г. N 16262 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 22 декабря 2009 г. N 814 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 210400 РАДИОТЕХНИКА (КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) БАКАЛАВР) КонсультантПлюс: примечание. Постановление Правительства РФ от 15.06.2004 N 280 утратило силу в связи с изданием Постановления Правительства...»

«Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования СанктПетербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Сергеев Валерий Варламович Официальные оппоненты: Сороцкий Владимир Александрович, доктор технических наук, доцент, СанктПетербургский государственный политехнический университет, кафедра радиотехники и телекоммуникаций,...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ УТВЕРЖДЕНО Приказом директора ФАС России от 17 июня 1999г. №155 ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПРИКАЗ 17июня 1999 г. № 155 г. Москва Об утверждении и введении в действие Руководства по радиотехническому обеспечению полетов и технической эксплуатации объектов радиотехнического обеспечения полетов и авиационной электросвязи В целях совершенствования нормативной правовой базы технической эксплуатации...»

«АННОТАЦИЯ МАГИСТЕРСКОЙ ПРОГРАММЫ РАДИОФИЗИКА ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 210400.68 РАДИОТЕХНИКА Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) Общие положения Основная образовательная программа (ООП) подготовки магистров по направлению 210400.68 Радиотехника разработана в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего...»

«Воронежский институт МВД России Кафедра радиотехники СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Начальник Департамента Начальник по материально-техническому Воронежского института и медицинскому обеспечению МВД России МВД России генерал-майор милиции генерал-майор внутренней службы В.В.Лукьянов А.В. Симоненко “” _2011 г. “” _2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ И ВНУТРЕННИХ ВОЙСК МВД РОССИИ по подготовке и повышению квалификации сотрудников и работников...»

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Прикладная электродинамика по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 22 Основы современной математики 1.2.02 36 Теория сл.процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Математические методы электродинамики 1.2.04 Устройства приема и обработки сигналов...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Полоцкий государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе В.В. Булах _ _ 2009г. Английский язык для начинающих радиотехнического факультета и факультета информационных технологий УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС для студентов специальностей 40.01.01 Программное обеспечение информационных технологий 39.02.01 Моделирование и компьютерное проектирование РЭС 40.02.01 Вычислительные машины и сети 36.04.02 Промышленная...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 1 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2003 СОДЕРЖАНИЕ Электродинамика, микроволновая техника, Региональные секции редакционного антенны совета Зражевская И. Н. Поволжская Строгое решение в дуговых координатах задачи Формируется на базе Нижегородского госу- о возбуждении тела радиальным током дарственного технического университета. Теория сигналов Уральская Прикота А. В. Формируется на базе Екатеринбургского Аналитически-численный расчет динамики госу-дарственного...»

«Главное – делайте все с увлечением, это украшает жизнь. Л.Д.Ландау Введение Цифровые и микропроцессорные радиотехнические устройства применяются для построения сетки опорных частот возбудителей радиопередатчиков, в системах фазовой автоподстройки частоты радиоприемников и синтезаторах частот мобильных радиотелефонов. Кроме того, они используются для цифровой частотной селекции и детектирования, в устройствах кодирования и сжатия сигналов цифровых систем связи и телевидения, для сопряжения...»





Загрузка...



 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.