Размещено на http://www.allbest.ru/

37

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Организация эксплуатации и диагностики состояния телекоммуникационных линий с технологией FTTx

Введение

оптический связь телекоммуникационный

Курсовая работа посвящена теме «Организация эксплуатации и диагностики состояния телекоммуникационных линий с технологией FTTx». Эта тема актуальна, поскольку в мире все больше растет интерес к развертыванию сетей доступа с возможностью предоставлением абоненту широкополосного канала связи. Причиной актуальности технологии служит быстрый рост требований к полосе пропускания сетей связи, обусловленный появлением новых широкополосных услуг. К таким услугам можно отнести услуги для бизнеса (видеоконференц-связь, удаленное обучение, телемедицина) и развлекательные услуги (видео по запросу, цифровое вещание, HDTV, on-line игры и т.д.). Используемые в настоящее время технологии не могут предоставить экономически выгодного решения для удовлетворения растущих потребностей, поэтому в ход идут не совсем привычные технологии. Одна из них - FTTx (Fiber To The ... -- «волокно до …») - технология организации сетей доступа с доведением оптического волокна до определенной точки. Несмотря на то, что FTTx - технология не новая, широкое распространение она получает именно сейчас [16].

Целью работы является изучение основ организации и эксплуатации линий FTTx и выявление положительных и отрицательных факторов влияния линий FTTx на предприятие. Таким образом, предметом работы является технология FTTx. Объект работы: ОАО «РОСТЕЛЕКОМ»- одна из крупнейших в России и Европе телекоммуникационных компаний национального масштаба, присутствующая во всех сегментах рынка услуг связи и охватывающая более 34 млн. домохозяйств в России.Компания занимает лидирующее положение на российском рынке услуг ШПД и платного телевидения: количество абонентов услуг ШПД превышает 10,9 млн., а платного ТВ «РОСТЕЛЕКОМа» - более 7,7 млн. пользователей, из которых свыше 2,4 млн. смотрит уникальный федеральный продукт «Интерактивное ТВ».«РОСТЕЛЕКОМ» является безусловным лидером рынка телекоммуникационных услуг для российских органов государственной власти и корпоративных пользователей всех уровней.Компания - признанный технологический лидер в инновационных решениях в области электронного правительства, облачных вычислений, здравоохранения, образования, безопасности, жилищно-коммунальных услуг.

Задачи были поставлены следующие:

-рассмотреть теоретические аспекты технологии FTTx с привлечением литературы и интернет-источников по данной теме;

-изучить способы организации, эксплуатации и диагностики линий FTTx;

-устновить достоинства и недостатки технологии;

-проанализировать развитие технологии FTTx в рамках конкретного предприятия (ОАО «РОСТЕЛЕКОМ»).

В составе работы выделено три основных раздела.

В первой части работы изучаются основные понятия, виды и построения FTTx сетей, хронология развития оптической связи, подробно рассматриваются технологии PON, APON, EPON, GPON, Ethernet, выделяя в них суть, задачу, плюсы и минусы.

Во второй части работы рассматривалась диагностика FTTx и ее виды. FTTx - аббревиатура, обозначающая архитектуру широкополосного доступа с использованием оптического волокна на участке от центральной станции до некоторой точки "х", которая в идеале должна располагаться максимально близко к абоненту. Сценарии развертывания FTTx можно перечислить, комбинируя три параметра архитектуры FTTx: положение точки "х", технология доставки данных в оптической сети агрегации/распределения до точки "х" и технология доступа после точки "х". Соответственно до точки "х" используется активный Ethernet или какая-либо из разновидностей PON; после точки "x", как правило, xDSL, Ethernet или DOCSIS по меди, иногда беспроводной доступ (Wi-Fi). На оптическом участке также возможно применение технологий спектрального уплотнения (в частности, CWDM) для увеличения пропускной способности и/или уменьшения количества волокон.Сама точка "х" расположена либо у абонента, либо между абонентом и помещением узла связи оператора (подъезд дома, уличный шкаф и т.д.)FTTx подразделяется на FTTB (англ. Fiber to the Building - волокно до здания) - на сегодняшний день наиболее востребованная в России технология строительства широкополосных сетей; FTTH - (англ. Fiber to the Home- оптическое волокно до квартиры), учитывая, что российские абоненты проживают в основном в многоквартирных домах, FTTH означает, в отличие от FTTB, доведение оптического волокна до квартиры абонента; FTTN применяют главным образом в качестве недорогого и легко внедряемого средства в тех местах, где уже есть «медная» распределительная инфраструктура и прокладывать оптический кабель невыгодно.

В третьей главе анализируется предприятие ОАО «РОСТЕЛЕКОМ» и предлагаются задачи для развития услуг ОАО «РОСТЕЛЕКОМ» по технологии FTTB

В процессе работы использовались графические методы, сравнительные методы, методы дедукции, метод классификации. Проанализирован большой объём литературы на темы «Основы электросвязи», «Проводная передача данных», «Оптоволоконные технологии», «Технология FTTx».

1. ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ FTTX СЕТЕЙ

оптический связь телекоммуникационный

1.1 Хронология развития оптической связи

Волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) исполнилось 30 лет. В середине 70-х годов XX века фирма Corning освоила производство волоконных световодов с низким затуханием, появились надежные лазеры, и с этого времени началось практическое использование ВОЛС, стремительное развитие волоконных систем. За 30 лет ВОЛС заняли ведущую позицию в системах передачи информации, стали важнейшим звеном в информационной инфраструктуре современного общества.

История оптической связи в датах такова:

1790 г. -- оптический телеграф во Франции;

1860 г. -- демонстрация А.Беллом модуляции оптического сигнала зеркалом;

1881 г.-- передача речи при помощи светового луча;

1970 г. -- Ж. И. Алферов разработал полупроводниковый лазер, работающий при комнатной температуре;

1970-1973 гг. -- Corning Glass Company осваивает производство оптического волокна с затуханием меньше 20 дБ/км;

1973 г. -- получены лазерные диоды со сроком службы 1000 часов;

1974 г. -- разработано градиентное многомодовое волокно;

1975 г. -- первый коммерческий полупроводниковый лазер, работающий при комнатной температуре;

1976 г. -- срок службы лазеров увеличен до 100000 часов (10 лет);

1976 г. -- открыто третье окно в спектральном диапазоне работы ВОЛС (l = 1,55 мкм);

1977 г. -- срок службы лазеров увеличен до 1 млн. часов (100 лет);

1978 г. -- тестирование ВОЛС со скоростью передачи информации 32 Мбит/с, длина участка 53 км и рабочая длина волны l = 1,3 мкм;

1978 г. -- получено затухание в оптическом волокне 0,2 дБ/км (l = 1,55 мкм);

1980 г. -- первая коммерческая ВОЛС (между Бостоном и Ричмондом -- США), три рабочих длины волны, градиентное многомодовое волокно, скорость передачи информации 45 Мбит/с;

1980 г. -- передача по волоконной линии видеосигнала с Зимней Олимпиады в Лейк Плэсиде (градиентное многомодовое волокно, l = 0,85 мкм);

1981 г. -- получена скорость передачи сигнала 140 Мбит/с в одномодовом волокне длиной 49 км, l = 1,3 мкм. Начало работ с одномодовыми волокнами со смещенной дисперсией;

1982 г. -- скорость передачи в одномодовом волокне достигла 400 Мбит/с (l = 1,3 мкм);

1987 г. -- разработан эрбиевый оптический усилитель. Начало работ по ВОЛС со спектральным уплотнением;

1988 г. -- первая трансокеанская ВОЛС -- ТАТ-8 (одномодовые волокна, l = 1,3 мкм);

1993 г. -- начало практического использования оптических усилителей;

1995 г. -- начало практического использования ВОЛС со спектральным уплотнением;

1997 г. -- разработка оптических мультиплексеров адресного ввода-вывода;

1998-2000 гг. -- создание систем плотного (DWDM) и сверхплотного (HDWDM) спектрального уплотнения;

1999-2000 гг. -- создание оптических переключателей спектральных каналов;

2000 г. -- использование систем „грубого“ спектрального уплотнения (CWDM);

2000-2002 гг. -- DWDM-системы с пропускной способностью до 1,6 Тбит/с. [16]

В начале пути на ВОЛС в первую очередь возлагались надежды по решению проблемы острой нехватки полосы пропускания каналов передачи информации. В начале эры информатизации, информационные потоки бурно нарастали, а увеличение полосы пропускания систем связи в основном проходило за счет роста числа линий передачи и явным образом отставало от потребностей.[4]

Оптический канал передачи должен был обеспечить полосу передачи более 1012 Гц, что давало выигрыш по сравнению с существующими системами передачи не менее четырех порядков. За эти годы волоконные системы смогли реально приблизиться к предельным возможностям волокна как канала передачи информации, при этом впервые решив проблему дефицита пропускной способности каналов передачи информации: в настоящее время актуальной является задача эффективного наполнения трафиком магистральных ВОЛС.[16]

Концепция FTTx:

Идея использования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) для предоставления услуг частным и корпоративным пользователям не нова. Она реализуется в рамках концепции FTTx (Fiber to the х -- «волокно до …»). Однако широкое внедрение этой концепции в сетях абонентского доступа сдерживается из-за медленного становления новых широкополосных мультимедийных приложений и услуг, а также из-за неготовности рынка к их потреблению. Когда оптические сети доступа получат достаточное развитие и распространение, востребованность услуг приобретет массовый характер и абоненты, как частные, так и корпоративные, смогут пользоваться широкополосными мультисервисными услугами за умеренную плату.

Под широкополосными понимаются приложения и услуги, отличные от традиционных. К последним относятся передача речи, данных и организация выделенных каналов. Широкополосные услуги и приложения по назначению можно разделить на две группы. В первую входят те из них, которые используются в деловых и практических целях (электронный бизнес, телемедицина, видеоконференц-связь, удаленное обучение, удаленный домашний офис, высокоскоростной доступ в Интернет, осуществление on-line-платежей и т.д.), во вторую -- приложения и услуги развлекательного характера (игры в режиме on-line, интерактивное телевидение, видео по требованию, цифровое вещание и т.п.).[2]

В настоящее время для предоставления пользователям широкополосных и мультимедийных услуг используются обычно смешанные медно-оптические сети доступа. Существует несколько концепций разворачивания сети доступа смешанного типа. Одна из них называется HFC (Hybrid Fiber Coaxial) и предполагает доведение оптики до точки концентрации, при этом распределительная абонентская сеть строится на основе коаксиальных кабелей. Данная архитектура не получила широкого распространения и используется обычно лишь операторами кабельного телевидения.[17]Другая концепция является разновидностью концепции FTTx и носит название FTTB (Fiber To The Building -- «волокно к зданию», то есть доведение ВОЛС до офисного здания). Согласно концепции FTTB распределение сигналов по абонентам внутри здания осуществляется по витым медным парам с использованием преимущественно технологии VDSL.[15]

Рис.1 Сеть доступа

Стоит отметить, что варианты доступа FTTH и FTTB пока не получили широкого распространения. Связано это в основном с тем, что их реализация требует от оператора значительно больших инвестиций, чем построение DSL-инфраструктуры, поскольку для предоставления абоненту высокоскоростного канала (до нескольких Гбит/c) необходимо во много раз увеличить пропускную способность опорных сетей, протянуть оптоволокно до абонента, разработать немало новых приложений и, самое главное, убедить абонента платить за это деньги. Поэтому многие операторы до сих пор стараются использовать имеющуюся меднокабельную инфраструктуру. Причем эта ситуация характерна не только для России, но и для других европейских стран.

В Северной Америке ситуация несколько иная. Там достаточно развиты сети операторов кабельного телевидения HFC и внедрение концепций FTTH и особенно FTTB набирает обороты вслед за ростом спроса на широкополосные мультимедийные услуги.[18]

1.1.1 Технология PON

PON (Passive optical network) -- технология пассивных оптических сетей.

Одна из главных задач, стоящих перед современными телекоммуникационными сетями доступа - так называемая проблема «последней мили», предоставление как можно большей полосы пропускания индивидуальным и корпоративным абонентам при минимальных затратах.

Суть технологии PON заключается в том, что между приемопередающим модулем центрального узла OLT (Optical line terminal) и удаленными абонентскими узлами ONT (Optical network terminal) создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) - компактные устройства, не требующие питания и обслуживания. Один приемопередающий модуль OLT позволяет передавать информацию множеству абонентских устройств ONT. Число ONT, подключенных к одному OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры.

Рис.2 Архитектура PON сети

Для передачи прямого и обратного каналов используется одно оптическое волокно, полоса пропускания которого динамически распределяется между абонентами, или два волокна в случае резервирования. Нисходящий поток (downstream) от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1490 нм и 1550 нм для видео. Восходящие потоки (upstream) от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA).

Для построения PON используется топология «точка - многоточка» и сама сеть имеет древовидную структуру. Каждый волоконно-оптический сегмент подключается к одному приемопередатчику в центральном узле (в отличие от топологии «точка - точка», что также дает значительную экономию в стоимости оборудования. Один волоконно-оптический сегмент сети PON может охватывать до 32 абонентских узлов в радиусе до 20 км для технологий EPON / BPON и до 128 узлов в радиусе до 60 км для технологии GPON. Каждый абонентский узел рассчитан на обычный жилой дом или офисное здание и в свою очередь может охватывать сотни абонентов. Все абонентские узлы являются терминальными, и отключение или выход из строя одного либо нескольких абонентских узлов никак не влияет на работу остальных.

Центральный узел PON может иметь сетевые интерфейсы ATM, SDH (STM-1), Gigabit Ethernet для подключения к магистральным сетям. Абонентский узел может предоставлять сервисные интерфейсы 10/100Base-TX, FXS (2, 4, 8 и 16 портов для подключения аналоговых ТА), E1, цифровое видео, ATM (E3, DS3, STM-1c).

Таблица 1 Характеристика PON

	APON	BPON	EPON (GEPON)	GPON
Стандарт	G.983	ITU G.983	IEEE 802.3ah	ITU G.984.6
Полоса пропускания для нисходящего потока	155 Мбит/с	622 Мбит/с	1,244 Гбит/с	2,488 Гбит/с
Полоса пропускания для восходящего потока	155 Мбит/с	155 Мбит/с	1,244 Гбит/с	1,244 Гбит/с
Емкость		32	32	64
Максимальная длина передачи, км		20	20	60
Затухание линии PON			26 дБ	22 дБ

Рис.3 Сравнение технологий

При тестировании сети PON оператора обычно волнуют два основных вопроса:

Реальное затухание в оптической линии между центральным узлом и абонентским устройством (действующим или готовящимся к подключению).

Местоположение проблемного участка, если реальное затухание в линии оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного).[19]

Для ответа на первый вопрос достаточно провести простые измерения с помощью оптического тестера. Второй вопрос более сложен и требует применения оптического рефлектометра (OTDR), а также определенного опыта расшифровки рефлектограмм.[13]

Как правило, желательно, чтобы все необходимые измерения могли проводиться на работающей сети PON без отключения абонентов (кроме, возможно, тестируемого). Такое тестирование осуществляется на нерабочей длине волны с применением дополнительных устройств (волновых мультиплексоров DWDM, фильтров), чтобы излучение измерительной аппаратуры не вносило помех в полезный сигнал. Как уже упоминалось, в сети PON для прямого канала (от центра к абонентам) используется длина волны 1490 или 1550 нм (для видео), для обратного - 1310 нм. Для тестирования сети PON обычно используют длину волны 1625 нм.

Излучение измерительной аппаратуры (тестера, рефлектометра) вводится в волокно сразу после OLT с использованием волнового мультиплексора (DWDM). Это излучение способно вызвать помехи на оптическом приемнике абонентского устройства, поэтому перед каждым абонентским устройством ONT необходимо установить фильтр. Для того чтобы можно было проводить тестирование без отключения сети, волновой мультиплексор и фильтры должны быть стационарно включены в оптический тракт.



Рис.4 Схема подключения волнового мультиплексора и фильтров к PON

Для измерения затухания в оптической линии между OLT и ONT используется оптический тестер на 1625 нм. Передатчик тестера подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Приемник тестера подключается к свободному концу волокна перед фильтром.

Рис.5 Измерение затухания с отключением абонентского устройства

Можно измерять затухание и без отключения абонентского устройства. Для этого на ONT нужно использовать не фильтр, а волновой мультиплексор, как на центральном узле, (см. Рис. 5).

Рис.6 Измерение затухания без отключения абонентского устройства

Затухание на длине волны 1625 нм несколько выше, чем на 1550 и 1490 нм (в среднем на 10%). Поэтому тестирование затухания на длине волны 1625 нм дает оценку сверху для затухания на рабочих длинах волн. Если эта оценка укладывается в допустимый бюджет (23 дБ), то затухание на рабочих длинах волн заведомо удовлетворяет требованиям по бюджету. Если затухание на длине волны 1625 нм превышает допустимое значение, то для точного определения затухания на рабочих длинах волн необходимо провести перерасчет на основе паспорта оптического кабеля.

Измерение в PON с помощью оптического тестера позволяет получить реальное значение затухания на участке от OLT до ONT, но не дает ответа на вопрос, где находится проблемный участок, если это затухание оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного). Для локализации проблемного участка используется более сложное устройство - оптический рефлектометр (OTDR).[18]

Рефлектометр с тестовым модулем на 1625 нм подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Излучение рефлектометра распространяется по дереву PON и за счет отражения на препятствиях и обратного рассеивания в оптическом волокне частично поступает обратно на вход рефлектометра. Таким образом, снимается рефлектограмма дерева PON - график затухания в линии в зависимости от расстояния. Каждый пик или скачок затухания на этом графике соответствует определенному элементу сети, либо событию в волокне.[14]

Рис.7 Снятие рефлектограммы дерева PON

Методика тестирования сети PON с использованием рефлектометра заключается в следующем. После каждого изменения топологии сети (подключения нового абонента, замены сплиттера и т.п.) снимается опорная (эталонная) рефлектограмма, соответствующая нормальному состоянию сети. При обнаружении проблем в сети (например, если затухание, измеренное оптическим тестером, оказалось выше расчетного) снимается новая рефлектограмма, которая сравнивается с опорной. Новые события на рефлектограмме локализуют местоположение проблемного участка.

Рис.8 Анализ новых событий на рефлектограмме

С помощью рефлектометра можно вести мониторинг сети PON и обнаруживать деградации волокна еще до того, как возникнут проблемы. Для этого необходимо регулярно (например, раз в неделю) снимать рефлектограмму сети и сравнивать ее с опорной рефлектограммой. При появлении любых отклонений и тем более новых событий на рефлектограмме необходимо анализировать их возможные причины и при необходимости проводить адекватные профилактические мероприятия.

Основные преимущества технологии PON:

· Экономия волокон. До 128 абонентов на одно волокно, протяженность сети до 60 км.

· Эффективное использование полосы пропускания оптического волокна.

· Скорость до 2,488 Гбит/с по нисходящему потоку и 1,244 Гбит/с по восходящему.

· Надежность. В промежуточных узлах дерева находятся только пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания.

· Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов самым экономичным способом.

· Возможность резервирования как всех, так и отдельных абонентов.

· Гибкость. Использование ATM в качестве транспорта позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень сервиса, который им требуется.

· данные по сети передаются в виде ячеек ATM.

· возможны симметричный и асимметричный режимы работы.

· измерения в FTTx PON / GPON сетях.

В процессе строительства сетей FTTx PON необходимо выполнять четыре основных измерения:

· однонаправленное измерение потерь в кабельной секции перед сваркой;

· двунаправленное измерение оптических возвратных потерь (ORL);

· двунаправленное измерение оптических потерь между двумя оконечными точками;

· двунаправленное снятие характеристик линии;

· снятие рефлектограммы каждого участка оптической линии, включая сплиттеры.

В процессе ввода в эксплуатацию сетей FTTx PON необходимо выполнять два основных измерения:

· измерение оптической мощности на выходе OLT;

· измерение оптической мощности прямого и обратного потоков ветви сети PON при добавлении каждого нового ONT.[3]

1.1.2 APON

В середине 90-х годов общепринятой была точка зрения, что только протокол ATM способен гарантировать приемлемое качество услуг связи QoS между конечными абонентами. Поэтому FSAN, желая обеспечить транспорт мультисервисных услуг через сеть PON, выбрал за основу технологию ATM. В результате в октябре 1998 года появился первый стандарт ITU-T G.983.1, базирующийся на транспорте ячеек ATM в дереве PON и получивший название APON (ATM PON).

Далее в течение нескольких лет появляется множество новых поправок и рекомендаций в серии G.983.x (x=1-7), скорость передачи увеличивается до 622 Мбит/c. В марте 2001 года появляется рекомендация G.983.3, закрепляющая понятие BPON (broadband PON) и добавляющая новые сущности в стандарт PON:

· передача разнообразных приложений (голоса, видео, данные) -- это фактически позволило производителям добавлять соответствующие интерфейсы на OLT для подключения к магистральной сети и на ONU для подключения к абонентам;

· расширение спектрального диапазона -- открывает возможность для дополнительных услуг на других длинах волн в условиях одного и того же дерева PON, например шировещательное телевидение на третьей длине волны (triple play).

За расширенным таким образом стандартом APON закрепляется название BPON (broadband PON). APON сегодня допускает динамическое распределение полосы DBA (dynamic bandwidth allocation) между различными приложениями и различными ONU и рассчитан на предоставление как широкополосных, так и узкополосных услуг, табл.

Оборудование APON разных производителей поддерживает магистральные интерфейсы: SDH (STM-1), ATM (STM-1/4), Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, видео (SDI PAL), и абонентские интерфейсы E1 (G.703), Ethernet 10/100Base-TX, телефония (FXS).

Из-за шировещательной природы прямого потока в PON и потенциально существующей возможности несанкционированного доступа к данным со стороны ONU, которому эти данные не адресованы, в APON предусмотрена возможность передачи данных в прямом потоке с использованием технологии шифрования на базе открытых ключей. Необходимости в шифровании обратного потока нет, поскольку OLT находится на территории оператора. [19]

Таблица 2 Сведения стандарта PON. Основные сведения стандарта PON G.983.1

Характеристика	Спецификация
Длина волны для нисходящего потока (потока к абонентам)	базовая 1550 нм, наращивание в DWDM 15xx нм, C-band
Длина волны для восходящего потока	базовая 1310 нм, наращивание в DWDM 15xx нм, C-band
Суммарная скорость передачи для нисходящего потока	155 Мбит/c; 622 Мбит/c
Суммарная скорость передачи для восходящего потока	155 Мбит/c; 622 Мбит/c
Бюджет оптической линии учитывается при определении величины максимального расщепления сигнала на сплиттере и максимального расстояния, дБ	Класс A: 5-20 Класс B: 10-25 Класс C: 15-30
Максимальный разброс потерь по оптическим путям, дБ	15
Поддерживаемые типы волокон и требования к линии связи	ITU G.652 стандартное одномодовое волокно с длиной волны нулевой дисперсии в окрестности 1310 нм
Максимальное число абонентских узлов (ONU), которые можно подключить на одно волокно, идущее из центрального узла (OLT)	32
Максимальное расстояние OLT-ONU	20 км
Тип оптических соединителей PON	SC-PC или FC-PC с коэффициентом обратного отражения -35 дБ и лучше
Требования к оптическим компонентам (разветвители, соединители, де/мультиплексоры WDM)	Согласно рекомендации G.671

1.1.3 EPON

В ноябре 2000 года комитет LMSC (LAN/MAN standards committee) IEEE создает специальную комиссию под названием "Ethernet первую милю" EFM (Ethernet in the first mile) 802.3ah, реализовав тем самым пожелания многих экспертов построить архитектуру сети PON, наиболее приближенную к широко распространенным в настоящее время сетям Ethernet. Параллельно идет формирование альянса EFMA (Ethernet in the first mile alliance), который создается в декабре 2001 г. Фактически альянс EFMA и комиссия EFM дополняют друг друга и тесно работают над стандартом. Если EFM больше концентрируется на технических вопросах и разработке стандарта в рамках IEEE, то EFMA преимущественно изучает индустриальные и коммерческие аспекты использования новой технологии. Цель совместной работы - достижение консенсуса между операторами и производителями оборудования, и выработка стандарта IEEE 802.3ah, полностью совместимого с разрабатываемым стандартом магистрального пакетного кольца IEEE 802.17.

Комиссия EFM 802.3ah стандартизировала три разновидности решения для сети доступа:

· EFMC (EFM copper) - решение "точка-точка" с использованием витых медных пар

· EFMF (EFM fiber) - решение, основанное на соединении "точка-точка" по волокну.

· EFMP (EFM PON) - решение, основанное на соединении "точка-многоточка" по волокну. Это решение, являющееся по сути альтернативой APON, получило схожее название EPON.

Аргументы в пользу технологии EPON подкрепляются ориентацией сети Internet исключительно на протокол IP и стандарты Ethernet.[20]

1.1.4 GPON

GPON (GigabitPON) -- это пассивная оптическая сеть, обеспечивающая многофункциональный широкополосный доступ в Интернет с качественным и надежным соединением на беспрецедентно высоких скоростях -- до 1 Гбит/с. По одному оптоволоконному кабелю, проведенному непосредственно в квартиру, абонент получает услуги передачи данных и телефонии с гарантированным качеством обслуживания.

На сегодняшний день GPON -- самая прогрессивная и перспективная технология доступа в Интернет, способная обеспечить стремительно растущие потребности в скорости обмена информацией. GPON не только полностью отвечает современным требованиям, но и обладает ресурсами и потенциалом для обеспечения развития технологий связи в будущем.

Преимущества GPON:

· Новый стандарт скоростей доступа в Интернет -- от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с.

· загрузка данных из Интернета -- в 10 раз быстрее максимально возможной на ADSL;

· выгрузка данных в Интернет -- в 100 раз быстрее, скорость обратного канала до 350 Мбит/с.

· Высокое качество соединения без обрывов и помех.

· Предоставление всего ресурса оптического кабеля одному абоненту.

· Мультисервисный пакет услуг, подключаемых по одному кабелю: Интернет, Домашний телефон и Домашнее ТВ (с поддержкой HD).

· Единый счет для оплаты всех услуг.

· Возможность оплаты в кредит по системе «Плати потом».

Как работает GPON:

Обеспечение доступа в Интернет по технологии GPON предполагает замену устаревших медных кабелей на более прогрессивные оптоволоконные, обладающие значительно большей пропускной способностью. Сигнал по такому кабелю проходит посредством светового, а не электрического импульса. Световой импульс проходит по стеклянному волокну, обеспечивая более надежный сигнал и высокую скорость при низких энергозатратах.

Технология GPON предусматривает прокладку оптоволоконного кабеля непосредственно в квартиру абонента, а не ко всему зданию, что гарантирует постоянную скорость доступа в Интернет и исключает сбои в работе из-за перегрузки сети. Для подключения к технологии GPON абоненту бесплатно устанавливается модем -- ONT (Optical Network Terminal), благодаря которому подключение всех услуг в дальнейшем происходит удаленно и в одном устройстве. Модем имеет встроенный Wi-Fi, по сети которого можно работать без проводов с любого устройства.

Перспективы развития:

Сегодня с уверенностью можно сказать, что технология GPON не только идет в ногу со временем, но и во многом опережает его, расширяя границы возможного. Новый стандарт скоростей позволит постоянно пополнять пакет предоставляемых услуг. Видеонаблюдение, телеметрия, охранно-тревожная сигнализация и другие услуги с помощью технологии GPON становятся доступны для абонентов. Ресурсы технологии позволяют говорить о перспективах разработки и внедрения множества других услуг для лучшего качества жизни.

GPON в России и в мире:

GPON стремительно развивается в США, Японии, Корее, ОАЭ и ряде европейских стран как наиболее перспективная технология доступа.

Россия пока отстает по процентным показателям охвата, однако динамика развития соответствует мировым тенденциям. В крупных российских городах, таких как Челябинск, Миасс и другие, количество абонентов исчисляется десятками тысяч, а в Санкт-Петербурге -- сотнями тысяч человек.[21]

1.2 Технология Ethernet

Сеть Ethernet разработана в 1976 году Меткальфом и Боггсом (фирма Ксерокс). Ethernet совместно со своей скоростной версией Fast Ethernet, GigaEthernet (1Гбит/с) и 10GE (10Гигабит/с) занимает в настоящее время абсолютно лидирующую позицию.

Рис.9 Сеть Ethernet

В настоящее время на основе этого стандарта строятся уже не только локальные, но и общегородские сети, а также межгородские каналы. В качестве сред передачи используются следующие: тонкий и толстый коаксиальный кабель, радио среда, витая пара категорий 3, 5, 5е, одномодовое и многомодовое оптоволокно. Скорости которые поддерживает данное семейство технологий - 10, 100, 1000 и 10000 Мбит/с. 10 мегабитная технология Ethernet не представляет для нас особого интереса, более интересными являются стандарты со скоростями передачи 100 и 1000 Мбит/с.

100-мегагерцную сеть Ethernet дешевле создать на базе скрученных пар. Существует несколько версий 100-мегагерцного Ethernet (100base-T4, 100base-TX, 100base-FX).

Сегменты T4 (100base-T4) используют четыре скрученные пары телефонного качества (экранированные и неэкранированные скрученные пары проводов категории 3, 4 или 5) длиной до 100м. Провода должны быть скручены по всей длине, скрутка может быть прервана не далее как в 12мм от разъема (это требование справедливо и для сегментов типа TX).Сегменты TX (100base-TX, стандарт ANSI TP-PMD) состоят из двух скрученных пар проводов информационного качества (волновое сопротивление 100-150 Ом, экранированные и неэкранированные скрученные пары проводов категории 5, длина до 100м).FX-сегменты (100base-FX) представляют собой оптоволоконные кабели, отвечающие требованиям стандарта ANSI. Мультимодовое волокно 62,5/125 мю работает в инфракрасном диапазоне 1350нм. Максимальная длина сегмента составляет 412 метров, ограничение определяется соображениями допустимых задержек. Предельное ослабление сигнала в волокне не должно превышать 11 дБ, стандартный кабель имеет 1-5 дБ/км. Оптические разъемы должны отвечать тем же требованиям, что и разъемы, используемые в FDDI-сетях (MIC- Media Interface Connector). Для оптоволоконной версии дуплексной связи предельная длина сегмента может достигать 2 км (для полудуплексного варианта предельная длина сегмента может достигать 412 м). Следует иметь в виду, что для локальных сетей целесообразнее применение мультимодового оптоволокна (дешевле и больше коэффициент захвата света, но больше удельное поглощение).

Для того, чтобы выявить, к какой модификации относится тот или иной сегмент, разработан специальный протокол распознавания, позволяющий строить сети, которые содержат оборудование и кабельные сегменты, отвечающие разным требованиям.

В настоящее время разрабатываются новые еще более скоростные варианты Ethernet IEEE 802.3z. Гигабитный Ethernet утвержден в качестве стандарта в 1998 году 1000base-FX. Эти сети ориентированы на применение 4-х скрученных пар категории 5 или выше (до 100м, разъем RJ-45) и оптоволоконных кабелей. Вместо манчестерского кода применяется кодировка 8В/10B. Эта нотация означает, что каждый байт кодируется при передаче десятью битами. При этом не должно быть более 4 идентичных бит подряд и ни в одном коде не должно быть более 6 нулей или 6 единиц. Так достигаются хорошие условия синхронизации и высокая стабильность постоянной составляющей. В рассматриваемом варианте по каждой паре передаются сигналы с частотой 125МГц, и за каждый так транспортируется два бита

Рис.10 Передача сигнала

Хотя Ethernet на 1 Гбит/с и не использовал все свои возможности, реализован уже 10Гбитный Ethernet (IEEE 802.3ae, 10GBase-LW или 10GBase-ER). Этот стандарт утвержден в июне 2002 года и в случае использования для построения региональных каналов соответствует спецификациям OC-192c/SDH VC-4-46c (WAN). Опробован канал длиной 200 км с 10 сегментами. Существует серийное сетевое оборудование обеспечивающее надежную передачу на скорости 10Гбит/с при длине одномодового кабеля 10 км (l=1310 nm). При работе с оптическими волокнами могут применяться лазеры с вертикальными резонаторами и поверхностным излучением VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). В случае мультимодовых вариантов используются волокна с градиентом коэффициента преломления. Такие каналы могут использоваться и в LAN для соединения переключателей сетевых кластеров. Соединение организуется по схеме точка-точка. Эта технология удобна для использования в фермах ЭВМ. Стандартизованы порты: 10Gbase-LR (до 10 км по одномодовому волокну - для высокопроизводительных магистральных и корпоративных каналов), 10Gbase-ER (до 40 км по одномодовому волокну), 10Gbase-SR (до 28 м по мультимодовому волокну - для соединений переключателей друг с другом), а также 10Gbase-LХ4 (до 300 м по мультимодовому волокну стандарта FDDI - для сетей в пределах одного здания). Обсуждается возможность построения 100Гбит/c Ethernet. В 10Gbase для локальных сетей применяется кодирование 64В/66B (вместо 8В/10B, используемого в обычном гигабитном Ethernet), так как старая схема дает 25% увеличение паразитного трафика. Следует обратить внимание, что такое решение делает непригодными существующие оптоволоконные технологии SDH/SONET. К концу 2002 года технология 10Гбит-Ethernet вторглась в область региональных (MAN) и даже межрегиональных (WAN) сетей, тесня SDH, Fibre Channel, OC-192, PCI Express и InfiniBand.[22]

2. ДИАГНОСТИКА FTTX СЕТЕЙ

2.1 Виды диагностики FTTx

FTTX -- все дело в последней букве, которая определяет конечное место. FTTX -- целое семейство оптико-волоконных технологий, призванных для обеспечения оптической связью. FTTX позволяет подвести в дом широкополосный интернет. С помощью FTTX можно провести в дом телефонную связь, FTTX также дает возможность наслаждаться цифровым телевещанием. «Х» -- точка, определяющая до какого места доходит оптика. FTTX может доходить до сетевого узла, до строения, FTTX -- до группы домов или FTTX -- до дома.[1]

В семейство FTTx входят различные виды архитектур:

FTTN (Fiber to the Node) -- волокно до сетевого узла;

FTTC (Fiber to the Curb) -- волокно до микрорайона, квартала или группы домов;

FTTB (Fiber to the Building) -- волокно до здания;

FTTH (Fiber to the Home) -- волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

Они отличаются главным образом тем, насколько близко к пользовательскому терминалу подходит оптический кабель.

Рис.11 Семейство FTTx

FTTB -- Fiber-To-The-Building, дословный перевод гласит: «оптика до здания». То есть к FTTB относится технология, с помощью которой связь достигает строения. FTTB предполагает сеть приблизительно из 200 абонентов, то есть многоквартирный дом. Огромным достоинством FTTB является ее простота и легкость построения дополнительных сетей. FTTB надежна, и это уже давно проверено. На FTTB легко накладываются новые технологии.

В FTTB к одному устройству подсоединяется минимальное количество абонентов, что FTTC -- Fiber-To-Carb, что значит, «оптика до группы домов». FTTC самая доступная по своей стоимости технология, именно с FTTC начиналась конструкция оптико-коаксиальных сетей.FTTC использует коаксиальный усилитель, поэтому она всегда будет дешевле волоконной связи. Стоимость монтажа FTTC намного ниже оптической сети. Поэтому FTTC монтирует оптическую сеть до кросса на улице, а в дома FTTC ведет уже медный кабель.

FTTH -- Fiber-to-the-home, «оптика до дома». FTTH -- технология, которая проводит оптическую связь прямо до дома. Именно благодаря FTTH у нас появилась возможность пользоваться широкополостным интернетом. FTTH обладает высокой пропускной полосой и позволяет достигать хороших скоростей. FTTH дает возможность через один порт пользоваться интернетом, телефоном и телевидением. При этом, FTTH сохраняет Вашу конфиденциальность, ведь для доступа к сети необходим пароль. Взломать FTTH или прослушать невозможно. Кроме того, FTTH -- надежна физически, так как оптический кабель не ржавеет.[21]

FTTN -- Fiber to the Node, «оптика до сетевого узла». FTTN одна из первых технологий связи. В настоящее время FTTN используется в качестве эконом варианта, так как не требует большого количества затрат. Если на местности развита кабельная инфраструктура, то FTTN достаточно просто подключить оптику до сетевого узла.Сейчас FTTN используют лишь в дальних районах, там, где протягивать оптику слишком сложно. FTTN -- самый недорогой вид связи, но и наиболее медленный. [8]

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ FTTB ОАО «РОСТЕЛЕКОМ»

3.1 Характеристика ОАО «РОСТЕЛЕКОМ»

Открытое акционерное общество «РОСТЕЛЕКОМ» - крупнейший оператор стационарной связи Российской Федерации, оказывающий широкий спектр услуг связи и обеспечивающий доступ к мировым информационным ресурсам частным клиентам, бизнес - структурам и государственным органам в пределах Северо-Западного Федерального округа.

23 сентября 1995г. состоялась официальная государственная регистрация Акционерного общества открытого типа "РОСТЕЛЕКОМ", а 13 января 1994 г. министр связи России вручил ему лицензию на предоставление услуг междугородной и международной электрической связи. Это третье рождение акционерного общества.

Принятый в 1990г. Закон о государственном предприятии лишил Министерство связи СССР функции распределения материальных ресурсов и финансовых средств внутри отрасли.

Предприятия магистральной связи, не имея прямых доходов от клиентов, оказались в затруднительном положении.

Предполагалось несколько вариантов выхода из создавшейся ситуации. Был выбран вариант, обеспечивающий наибольшую хозяйственную самостоятельность предприятия, как организационную, так и финансовую.

26 июня 1990г. было образовано Акционерное общество "Совтелеком", взявшее на себя функции эксплуатации развития сети междугородной и международной электрической связи на территории СССР.

В 1991г. после распада Советского Союза было принято решение и 17 декабря 1991г. подписан учредительный договор о создании на базе "Совтелекома" нового международного Акционерного общества "Интертелеком".

Однако с углублением процессов суверенизации стало невозможно сохранить единое экономическое и информационное пространство, назрела необходимость в российском национальном операторе, взаимодействующем с операторами ближнего и дальнего зарубежья в соответствии с международными нормами и правилами.

30 декабря 1992г. решением Госкомимущества России была создана государственная компания "РОСТЕЛЕКОМ", которая в дальнейшем должна была быть преобразована в акционерное общество.

В сентябре 1993 года компания была приватизирована и стала акционерным обществом открытого типа.

Таблица 3. Развитие ОАО «РОСТЕЛЕКОМ

7,28 миллионов номеров монтированной емкости телефонных сетей	6,76 миллиона абонентов фиксированной связи
26 междугородных телефонных станций	3 миллиона абонентов проводного вещания
15 сетей кабельного телевидения в крупных городах	110 тысяч абонентов сотовой связи
более 1 300 тысяч пользователей услуги широкополосного доступа в интернет	80 тысяч абонентов кабельного телевидения

Свою историю компания ведет с 1890 года. Сегодня ОАО «РОСТЕЛЕКОМ» имеет 17 филиалов, образованных в ходе реорганизации компании, результатом которой стало объединение 17 ведущих региональных операторов связи на базе оператора связи Московской области. Крупнейший акционер компании - холдинг «Связьинвест».[24]3.2 Задачи развития услуг ОАО «РОСТЕЛЕКОМ» по технологии FTTB

Строительство сетей по технологии FTTB рассматривается как один из перспективных подходов к построению сетей доступа. Технология FTTB не имеет свойственных технологии ADSL ограничений по скорости, из-за которых эта технология не может считаться долгосрочным широкополосным решением.

Преимущество сетей FTTB в том, что они используются не только для предоставления доступа в Интернет, но и для большого количества традиционных услуг, таких как построение корпоративных сетей, передача голоса и видео. В настоящее время возникла необходимость предоставления услуг со скоростью доступа 25 Мбит/с и более. Особенно требуется увеличение скорости для пользователей услуг IP-TV для обеспечения возможности просмотра телевизионных программ высокого разрешения HD.

Необходимо обеспечить развитие сетей по технологии FTTB c целью формирования общего подхода к построению сетей ШПД филиалов ОАО «РОСТЕЛЕКОМ», использовать единые схемы построения сетей доступа по технологии FTTB и применение однотипного оборудования.

Обеспечить возможность предоставления услуг:

· Доступ в Интернет (со скоростью до 100 Мб/сек);

· IPTV (просмотр не менее 150 каналов (MPEG2, MPEG4), HD, VoD);

· Услуги телефонной связи;

· Предоставление виртуальной частной сети с использованием технологии многопротокольной коммутации меток (IP VPN);

· Использовать принцип конвергенции сетей (использование универсального IP- транспорта для передачи всех видов трафика), что при развертывании сетей (особенно в районах новой застройки) позволит сократить капитальные затраты и операционные расходы при дальнейшей эксплуатации.

Проводить модернизацию телефонной сети путем переключения абонентов на многопортовые голосовые шлюзы доступа, устанавливаемые в узлах доступа сети FTTB в целях оптимизации операционных затрат, а именно: снижение затрат на содержание площадей и зданий, сокращение затрат на эксплуатацию оборудования АТС и линейно-кабельных сооружений, построенных на медножильных кабелях, отказ от аренды площадей, занимаемых под АТС, у сторонних организаций.[10]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, Fiber To The X или FTTx (англ. fiber to the x -- оптическое волокно до точки X) -- это общий термин для любой телекоммуникационной сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит волоконно-оптический кабель, а далее, до абонента, -- медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства). Таким образом, FTTx -- это только физический уровень. Однако фактически данное понятие охватывает и большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг.

Таким образом, в данной курсовой работе были раскрыты следующие вопросы.

В первой части описана технология построение FTTx, концепция развития и хронологическая последовательность. Fiber To The X или FTTx (англ. fiber to the x -- оптическое волокно до точки X) -- это общий термин для любой телекоммуникационной сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит волоконно-оптический кабель, а далее, до абонента, -- медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства). Таким образом, FTTx -- это только физический уровень. Однако фактически данное понятие охватывает и большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг.[22] В процессе строительства сетей FTTx PON необходимо выполнять четыре основных измерения:

· однонаправленное измерение потерь в кабельной секции перед сваркой;

· двунаправленное измерение оптических возвратных потерь (ORL);

· двунаправленное измерение оптических потерь между двумя оконечными точками;

· двунаправленное снятие характеристик линии;

· снятие рефлектограммы каждого участка оптической линии, включая сплиттеры.

На сегодняшний день GPON -- самая прогрессивная и перспективная технология доступа в Интернет, способная обеспечить стремительно растущие потребности в скорости обмена информацией. GPON не только полностью отвечает современным требованиям, но и обладает ресурсами и потенциалом для обеспечения развития технологий связи в будущем.

Во второй части рассматривались вопросы диагностика FTTx и виды диагностики. Внимание сместилось на семейство FTTx, в которое входят различные виды архитектур:

FTTN (Fiber to the Node) -- волокно до сетевого узла;

FTTC (Fiber to the Curb) -- волокно до микрорайона, квартала или группы домов;

FTTB (Fiber to the Building) -- волокно до здания;

FTTH (Fiber to the Home) -- волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

В третьей части я рассматривал ОАО «РОСТЕЛЕКОМ» и как именно развивается на основе FTTx технология FTTB. Выявил, что нужно предоставить такие услуги как:

· Доступ в Интернет (со скоростью до 100 Мб/сек);

· IPTV (просмотр не менее 150 каналов (MPEG2, MPEG4), HD, VoD);

· Услуги телефонной связи;

· Предоставление виртуальной частной сети с использованием технологии многопротокольной коммутации меток (IP VPN);

Использовать принцип конвергенции сетей (использование универсального IP- транспорта для передачи всех видов трафика), что при развертывании сетей (особенно в районах новой застройки) позволит сократить капитальные затраты и операционные расходы при дальнейшей эксплуатации

Тема актуальна, поскольку в настоящее время многие корпоративные клиенты имеют доступ к услугам, предоставляемым волоконно-оптическими сетями типа «точка-точка». В то же время клиенты жилого сектора и малый бизнес зачастую используют цифровые абонентские линии (xDSL) и гибридные волоконно-коаксиальные линии, главным недостатком которых является ограниченная пропускная способность.[25]

Наибольший потенциал для сетей широкополосного доступа сегодня имеют волоконно-оптические технологии под общим термином FTTX (Fiber To The X - оптика до точки X), в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит оптика, а далее, до абонента, -- медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства).

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абилов А.В. Сети связи и системы телекоммуникаций- Радио и связь, 2004.

2. Айфичер Э, Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практический подход- Вильямс, 2004.

3. Баркун М.А, Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной телеккомуникации- М.: Эко-Трендз, 2001.

4. Берлин А. Телекоммуникационные сети и устройства- Интуит.ру, БИНОМ. Лаборатория знаний, год выпуска 2013.

5. Коивесто П. FTTx . Принципы построения, технологии и решения для монтажа- Nestor Cables Ltd., 2010

6. Листвин А.В.,Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи- Вэлком, 2003.

7. Рассел Дж., Кон Р. Оптическое волокно- VSD, 2013

8.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение- Вильямс, 2003.

9. Яновский Б. Б, Соколов Н. А, Гольдшейн Б. С. Сети связи- БХВ-Петербург, 2010г.

10. FTTx: Где оптимальное место для «x» // Журнал «Сети и системы связи» № 9, сентябрь 2008

11.Оптический прицел (журнал "Стандарт" №6, июнь 2009)

12. Барсков А. FTTx: где оптимальное место для «х» // Сети и системы связи. -2008

13. Леонов А., Конышев В. Технология PON -эффективная сеть доступа // Connect. -2007. -No7. -С. 2 -6

14. Петренко И.И., Убайдуллаев Р.Р. Пассивные оптические сети PON // Фотон-Экспресс. -2005. -No1(41). -С. 14 -18

15. Рашид С. Проблема выбора варианта расширения FTTP для многоквартирного дома // Lightwave Russian Edition. -2008.

16. http://atexplus.net

17. http://kunegin.narod.ru/ref7/fiber/vols1_1.htm

18. http://mgts.ru/home/internet/gpon/technology

19. http://nethistory.wordpress.com/2011/02/01/fttx-pon/

20. http://olencom.ru/journals.phtml?id=1476

21. http://ots-telecom.ru/stati-1/fttx

22. http://pst-proekt.ru/tech/seti_PON.pdf

23. http://rostelecom.ru/about/tender/docs/tz

24. http://skomplekt.com/tovar/1/0/pon/

25. http://tel-kom.ru/index.php/38-ethernet

Размещено на Allbest.ru