Проект предоставления современных услуг связи на базе технологии PON в г. Грозный

Также мультисервисная сеть должна в будущем обеспечить возможность подключения таких услуг как видеонаблюдение и охранная сигнализация.

Рассчитаем среднюю скорость на одного абонента в час наибольшей нагрузки ЧНН. IP телефония стандарта G.711 с интервалом передачи пакетов 20 мсек занимает полосу 87,2 кбит/с. Возьмем за среднюю скорость для IP-телефонии в ЧНН Uчнн IP = 0,064 Мбит/с. По данным «Центрального телеграфа» в ЧНН услугой ШПД пользуются 25% абонентов. 28 Допустим средняя скорость по Грозному 15,19 Мбит/с. В соответствии с государственной программой «Информационное общество» планируется обеспечение услугой ШПД к сети Интернет на скорости 50 Мбит/с 85% пользователей 29. Услуга ШПД к сети Интернет на тарифном плане со скоростью U тп = 60 Мбит/с в ЧНН.

Uчнн ШПД = 0,25 * 60 = 15 Мбит/с.

Количество одновременных сессий VoD IPTV в ЧНН составляет 15%. При компрессии MPEG-2 на три ТВ-приемника услуги IPTV и VoD в ЧНН используют полосу:

Uчнн VoD = 3 * 0,15 * 4 = 1,8 Мбит/с.30

Соответственно, U чнн VoD = U IPTV.

В будущем планируется внедрение услуги видеоконференцсвязь. Средняя скорость нисходящего потока (download) при работе одновременно трех видеокамер, с учетом средней загруженности в ЧНН 0,25%

Uчнн ВКС = 0,25 * 1,024 * 3 = 0,768 Мбит/с.

Услуга видеонаблюдения с учетом средней загрузки в ЧНН 100% на 5 видеокамер:

Uчнн ВН = 1 * 512 * 5 = 2560 кбит/с = 2,560 Мбит/с.31

Средняя скорость услуги HDTV на абонента с учетом компрессии MPEG-2 и занятия канала в ЧНН 15%: Uср HDTV = 0,15 * 19 = 2,85 Мбит/с.

Полоса, необходимая для реализации услуги «умный дом» Uуд = 10 Мбит/с.32

Соответственно средняя скорость на одного абонента:

Uср аб = 0,064+15+1,8+1,8+0,768+2,560+2,85+10=34,842 Мбит/с.

 

3.3 Схема организации оптической сети связи от АТС до объекта

 

От АТС до жилого комплекса подрядчиком уже проложен кабель типа ДПЛ-Н-06А-036Е06-10,0-Х:012А004Н. Схема магистрального участка оптической сети представлена на рисунке 3.10 с учетом применяемого в дипломном проекте каскадирования разветвителей. Точка присутствия находится на АТС, от которой до оптического распределительного шкафа (ОРШ) производится магистральное распределение волокон. В распределительной сети PON от ОРШ до оконечных устройств абонентов (ONT), связь осуществляется через оптические разветвители.

На сети может быть использована как одноуровневая (однокаскадная) схема включения разветвителей без последовательного включения друг за другом, так и многокаскадная схема с последовательным размещением сплиттеров. Но чем меньше уровней каскадирования, тем проще сеть абонентского доступа, и соответственно больше возможностей для 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 использовать распределительные устройства и кабели, т.е. оптимально построить распределительную сеть.

В дипломном проекте выбрана одноуровневая (однокаскадная) схема включения разветвителей.

Оптические сплиттеры с кратностью 1:64 и 1:32 оптических распределительных коробках (ОРК).

 

 

Рисунок 3.10 – Схема магистрального участка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Прокладка кабеля в  здании

 

Прокладка ОК обычно не представляет большой сложности, как из-за небольшой длины трассы, так и из-за более лёгкой и гибкой конструкции используемого для этого внутриобъектового кабеля. В случае прокладки в трубной разводке, под фальшполом и за фальшпотолком кабель сначала сматывают с транспортировочного барабана и выкладывают петлёй или восьмёркой в начальном пункте трассы, а затем плавно затягивают в кабельный канал. Для облегчения работы может быть использована стальная протяжная проволока длиной 5-10 м.

При укладке кабеля на открытых кабельростах или в желобах в длинных коридорах более удобно разложить кабель на полу вдоль трассы, а затем поднять его на желоб с фиксацией пластиковыми хомутами через каждые 2-3 м.

По нежилым чердакам кабель очень удобно подвешивать с помощью стандартных металлических подвесов на предварительно натянутый несущий трос. При этом обычно не требуется сложный расчёт на прочность с учётом ветровых и гололёдных нагрузок. Этот же способ можно рекомендовать при прокладке кабеля по подвалам и техподпольям зданий при отсутствии существующих кабельных каналов.

 

3.5 Строительство распределительной сети

 

В распределительную сеть PON входит участок сети от оптического распределительного шкафа (ОРШ) к этажным оптическим распределительным коробкам (ОРК) в одном доме. Схемы распределительной сети содержат решения по домовой прокладке оптических кабелей, по размещению ОРШ и ОРК непосредственно в жилом доме. Процент охвата технологией PON в общей сложности во всем квартале – 90%, в первом корпусе – 90,78 % во втором корпусе – 96,97 %, в третьем корпусе – 80 %. Что обеспечит возможность подключения практически любой квартиры комплекса.

Рисунок 3.11 – Схема распределительной сети подъезда на 25 этажей 

Рисунок. 3.12 – Распределительная сеть подъезда на 5 этажей

 

Схемы распределительных сетей разработаны в соответствии со следующими положениями:

ВОК по зданию прокладывается в негорючей оболочке.

ОРК в подъездах предусматриваются к установке на стене.

Прокладка проектируемого ВОК по подвалу и стенам с пробивкой межэтажных перекрытий предусмотрена в трубе из самозатухающего ПВХ пластика с креплением скобами.

От межэтажных каналов до ОРК предусмотрены пластиковые кабель-каналы с креплением на стене.

Проектируемый оптический кабель заводится в металлический шкаф ОРШ, который размещается на первом этаже.

Принцип нумерации ОРШ и ОРК представлен на схеме.

 

3.6 Выбор оптического кабеля. Определение мощности

 

Для построения оптической сети доступа используются одномодовые волокна в ВОК с расширенным диапазоном рабочих длин волн по рекомендации G.652D, которые позволяют использовать для работы дополнительный интервал между 1310 и 1550 нм и обладают пониженным затуханием на "пике воды", что весьма важно. Основные требования к одномодовому волокну по рекомендации G.652D приведены в таблице 3.3

 

Таблица 3.3 – Характеристики волокон по Рекомендации G.652D

Параметры	ВОК рек. G.652 D
Коэффициент затухания, дБ/км 1310 нм 1550 нм	≤0,40 ≤0,25
Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км не более, в интервале длин волн: 1285….1330 нм 1530….1565 нм	≤3,5 ≤18
Поляризиционно-модовая дисперсия (PMD), пс/√км	≤0,2
Длина волны отсечки	≤ 1260

 

Также допускается использование волоконно-оптического кабеля по рекомендации G.657A, В с улучшенными изгибными характеристиками. Конструкция оптического кабеля должна сочетаться с методами прокладки и условиями окружающей среды. В настоящем проекте предусматриваются кабели для прокладки в кабельной канализации и кабели для прокладки внутри здания. От АТС до жилого комплекса кабель производства ООО «Оптен» ДПЛ-Н-06А-036Е06-10,0-Х:012А004Н.

 

 

Рисунок 3.13 – Схематичное изображение кабеля ДПЛ-Н.

ДПЛ-Н:

1. – Центральный силовой диэлектрический элемент;
2. – Оптическое волокно;
3. – Оптический модуль;
4. – Кордель;
5. – Полимерная лента с водоблокирующим покрытием;
6. – Полиэтиленовая внутренняя оболочка;
7. – Гидрофобный гель;
8. – Стальная гофрированная лента с полимерным покрытием;
9. – Наружная оболочка из материала, не распространяющего горение

Для внутридомовой разводки используются кабели ДБН-Н-06-06Е01.

 

 

Рисунок 3.14 – Схематичное изображение кабеля ДБН-Н.

 ДБН-Н:

1. – Центральный диэлектрический элемент;
2. – Оптическое волокно;
3. – Кабель ОБН;
4. – Скрепляющая лента из синтетического материала;
5. – Наружная оболочка из материала, не распространяющего горение;
6. – Кордель.

Также для внутридомовой разводки используются кабели ОБГ-Н-01-01Е01.

 

Рисунок 5.3 – Схематичное изображение кабеля ОБГ.

ОБГ:

1. – Оптическое волокно в буферном покрытии;
2. – Силовой элемент из высокомодульных прядей;
3. – Наружная оболочка из материала, не распространяющего горение.

3.7 Затухание сигнала, расчеты  затухания

 

Под затуханием сигнала понимают уменьшение его оптической мощности при распространении по оптическому волокну. Затухание измеряется в дБ/км. На затухание света в волокне в основном влияют такие факторы как потери на поглощение и потери на рассеивание. Поглощение в оптическом волокне может быть собственным и примесным. Собственное поглощение обусловлено поглощением кварца в инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра, а примесное – наличием примесей в волокне. Среди примесей, вызывающих наибольшее затухание, выделяют ионы OH (гидроксильные группы). Из-за малых (микроскопических) изменений плотности и, следовательно, изменений показателя преломления материала волокна свет, распространяющийся в определенном направлении, может распределяться (рассеиваться) в разных направлениях, в том числе и в обратном. Это приводит к появлению рассеянного излучения и, следовательно, к потерям. Даже при отсутствии затухания за счет поглощения в волокне всегда будет присутствовать затухание, обусловленное рэлеевским рассеянием, которое составляет приблизительно 0,16 дБ/км на длине волны 1550 нм.

Дополнительное затухание может быть вызвано макроизгибами (с радиусом изгиба >> 1 мм) и микроизгибами (с радиусом изгиба < 1 мм), а также радиоактивным излучением. Эти факторы, приводящие к дополнительному ослаблению сигнала, должны быть минимизированы или полностью исключены при разработке конструкции кабеля и при последующей его прокладке и монтаже.

Расчеты затухания

Выбор системы передачи определяет максимально допустимое затухание между передатчиком и приемником.

Так называемый бюджет затухания представляет собой сумму всех потерь, которые возникают на участке оптической сети доступа между передатчиком и приемником. Рассмотрим следующие источники потерь:

• Полное затухание в оптическом волокне. Оно зависит от коэффициента затухания волокна (дБ/км) на определенной длине волны и от его полной длины (км).
• Полные потери в сростках. Они зависят от потерь в каждом сростке (дБ) и от их общего количества.
• Полные потери в соединителях. Они зависят от потерь в каждом соединителе (дБ) и от их общего количества.
• Потери в разветвителях волокон. Эти потери зависят от коэффициента разветвления и возрастают примерно на 3,5 дБ каждый раз, когда сигнал делится пополам.

Из всего вышесказанного следует, что максимально допустимые потери или бюджет затухания не могут превышать некоторой величины. Следовательно, и длина линии, и коэффициент разветвления также ограничиваются бюджетом затухания. Следует заметить, что в пассивной оптической сети потери разветвления часто имеют значительную величину и могут превышать половину бюджета затухания.

Другой фактор, ограничивающий длину оптической линии связи и максимальную скорость передачи – это дисперсия.

Однако при расчете допустимого расстояния для системы передачи в оптической сети доступа обычно учитывают только бюджет затухания, т.к. именно затухание, а не дисперсия является главным ограничивающим фактором.

Необходимо проводить расчеты полного затухания для каждого отдельного волокна (линии) и сравнивать результаты с максимально допустимым затуханием. Эти расчеты проводятся на стадии проектирования оптической сети доступа.

 

3.8 Расчёт затухания  для максимально отдалённого дома

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.4 – Результаты расчета

Расчёты затухания		Единица измерения	Длина волны, нм
Тип волокна: G.652 ITU-T D			1310	1550
1	2	3	4	5
1	Коэффициент затухания волокна	дБ/км	0,4	0,25
2	Хроматическая дисперсия	пс/нм км	3,5	18
3	Длина линии	км	1,3	1,3
4	Вносимое волокном затухание	дБ	0,68	0,38
5	Средние потери в сварке	дБ	0,1	0,05
6	Количество сварок	шт.	7	7
7	Суммарные потери в разъемных соединителях	дБ	6,3	6,3
8	Эксплуатационный запас	дБ	3	3
9	Средние потери в соединителях	дБ	0,3	0,3
10	Количество соединителей	шт.	4	4
12	Потери разветвления 1:64	дБ	22	22
13	Потери разветвления 1:32	дБ	17,5	17,5
14	Потери разветвления 1:2	дБ	1,8	1,8
15	Общие потери в линии связи	дБ	23	22,23
16	Допустимые потери	дБ	26	26
17	Остаточный запас по затуханию	дБ	2,97	3,77