Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. icon

Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им.




НазваГосударственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им.
Сторінка1/9
Дата05.12.2012
Розмір1.14 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины

Администрация государственной службы специальной связи и защиты

информации Украины


Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова


Кафедра телекоммуникационных систем


ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО УЧАСТКА

ГИБРИДНОЙ СЕТИ ДОСТУПА


Комплексное задание и методические указания к его выполнению


по дисциплине


«Системы передачи сетей доступа»


для иностранных студентов


Модуль 4.2


Одесса – 2012

ББК 32.886.3 План НМЛ 2012 г.

К 67

УДК 681.7.068:621.37/39


Корнейчук В.И. Проектирование оптического участка гибридной сети доступа: комплексное задание и методические указания к его выполнению по дисциплине «Системы передачи сетей доступа»; для иностранных студентов;
модуль 4.2 – Одесса: ОНАС им. А.С. Попова, 2012. – 55 с.: ил.


Пособие содержит комплексное задание и методические указания по его выполнению по дисциплине «Системы передачи сетей доступа», модуль 4.2. Студенту требуется выполнить проектирование оптического участка гибридной волоконно-коаксиальной сети заданной топологии и предложить вариант широкополосного доступа по такой сети с использованием технологии «кабельной модемной связи».

Пособие может быть полезным при выполнении студентами дипломного проекта по системам и сетям широкополосного доступа, в частности, пассивным оптическим сетям.


Для студентов очной и заочной форм, обучающихся по специальности «Телекоммуникации».


Ил. 17, табл. 23, список лит. 16.


Отв. редактор Кись О.Н., к.т.н., доцент каф. ТКС ОНАС им. А.С. Попова


ОДОБРЕНО

н
УТВЕРЖДЕНО


методическим советом академии связи


Протокол №16 от 23.03.2012
а заседании кафедры


Телекоммуникационных систем

и рекомендовано к печати
^

Протокол № 3


от 01.02.2011





СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4


Часть 1 Методические указания по выполнению

комплексного задания 5


1.1 Построение гибридной сети доступа 5

1.1.1 Доступ по ТфОП и сетям кабельного телевидения 5

1.1.2 Гибридная волоконно-коаксиальная сеть доступа 5

1.2 Топологии оптических сетей доступа 9

1.3 Основные требования к проектированию 10

1.4 Расчет звездообразной сети 14

1.5 Расчет сети типа «шина» 17

1.6 Расчет древовидной сети 20

1.7 Диаграмма уровней мощности 27

1.8 Разработка структурной схемы сети с обратным каналом 29

1.8.1 Разработка структурной схемы сети 29
^

1.8.2 Выбор оборудования обратного канала 30


1.8.3 Организация кабельной инфраструктуры 32

1.9 Передача данных по гибридной сети 36

1.9.1 Принцип кабельной модемной связи 36

1.9.2 Работа станционного оборудования 37

1.9.3 Функционирование абонентского оборудования 39

1.10 Перечень оборудования, необходимого для построения сети 41

Выводы 42

Рекомендованная литература 43


Часть 2 Комплексное задание 44


2.1 Исходные данные 44

2.2 Содержание пояснительной записки 46

2.3 Требования к оформлению материалов 46


Приложения 47


П.1 Правила выполнения операций в дБ и дБм 47

П.2 Параметры и цены активного оптического оборудования 49

П.2.1 Параметры передающих устройств 49

П.2.2 Параметры приемных устройств 50

П.2.3 Параметры и цены оптического оборудования СНГ 51

П.3 Параметры пассивного оптического оборудования 52

П.3.1 Параметры оптических соединителей 52

П.3.2 Параметры оптических ответвителей и разветвителей 53

П.4 Сокращения 54





ВВЕДЕНИЕ


Современным решением проблемы широкополосного абонентского доступа является «гибридная волоконно-коаксиальная сеть» (англ. HFC – Hybrid Fiber Coax). Эта технология позволяет доставлять абонентам ТВ программы в аналоговом и цифровом формате, а также обеспечить дополнительные интерактивные услуги – IP-телефонию, работу в сети Интернет, видео по запросу, организовывать охранную и пожарную безопасность, видеонаблюдение, управление домашней автоматикой («умный дом») и т.п.

Сеть HFC с интеграцией услуг – гибкая телекоммуникационная платформа, предназначенная для создания широкополосных, гибридных распределительных телекоммуникационных сетей. Это модульная система, позволяющая начав с малой части и, уже предоставляя услуги, наращивать (по мере необходимости) ее возможности, как по качеству, так и по количеству. Такая особенность выгодно отличает ее от других типов сетей.

Сети HFC являются гибридными во всех смыслах:

среда передачи «волокно – медь»;

формат передачи «аналог – цифра»;

«широкая полоса – узкая полоса»;

«распределенность – централизация»;

«универсальность данных – специальные протоколы».

Сеть HFC сеть дает возможность постепенного перехода от традиционных (полностью коаксиальных) сетей к перспективным сетям доступа, максимально используя существующую коаксиально-кабельную инфраструктуру и телекоммуникационное оборудование.

Строительство оптической сети – трудоемкий, длительный и дорогостоящий процесс. Основные затраты при развертывании сети приходятся на строительно-монтажные работы (до 70%), а стоимость линейного и станционного оборудования составляет относительно небольшую долю. Заметим, что количество волокон в ОК не существенно влияют на стоимость проекта.

Хотя жизненный цикл электронных компонентов сети составляет несколько лет, оптический кабель и оптическая распределительная сеть имеют достаточно длительный срок службы (по крайней мере, 30 лет). Такая долговечность и большие затраты на строительство предполагают высокие требования к правильному проектированию оптической сети. После того как прокладка кабеля будет завершена, внесение изменений потребует существенных дополнительных затрат. Именно по этой причине будущий инженер-связист должен уметь правильно спроектировать оптическую сеть.

ЧАСТЬ 1


^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОМПЛЕКСНОГО ЗАДАНИЯ


1.1 Построение гибридной сети доступа


1.1.1 Доступ по ТфОП и сетям кабельного телевидения


Пользователи сети Интернет могут выбирать из технологий проводного широкополосного доступа либо цифровую абонентскую линию – ЦАЛ (англ. DSL – Digital Subscriber Line), либо кабельную модемную связь – КМС. Каждая из этих технологий доступа имеет свои преимущества, недостатки и свой контингент абонентов.

Доступ по ЦАЛ организуют компании телефонной сети общего пользования (ТфОП). Услуги кабельной модемной связи предоставляют операторы сетей кабельного телевидения (КТВ). В мире работает более 20 тыс. крупных компаний-операторов КТВ. Компания, предоставляющая услуги кабельного ТВ, телефонии и доступа в сеть Интернет, называется «мультисистемным оператором» – МСО (англ. MSO – Multiple Systems Operator). Общим для КМС и ассиметричной ЦАЛ является следующее.

Модемы ассиметричных ЦАЛ, работая по симметричной паре проводников, позволяют одновременно общаться с сетью Интернет и сохранить традиционные телефонные услуги. Кабельные модемы, работая по коаксиальной паре проводников, также позволяют одновременно взаимодействовать с сетью Интернет и просматривать программы ТВ. Принципиальное отличие этих двух технологий доступа состоит в следующем.

При хDSL доступе каждый из абонентов соединен с АТС индивидуальной парой проводников симметричного кабеля – топология сети «точка-точка» на рис. 1.1, а. Коаксиально-кабельная (КК) сеть, связующая абонентов сети КТВ с головной станцией (оптическим узлом, см. ниже), является более широкополосной, чем симметричный кабель, средой передачи. Однако, структура сети КТВ и, соответственно, кабельной модемной связи имеет широковещательную организацию– «точка-много точек», рис. 1.1, б. Это означает, что среда передачи, а значит и доступная полоса частот, между модемом пользователя и оборудованием передачи данных, установленным на головной станции (оптического узла), используется совместно с другими абонентами КМС, расположенными в зоне действия ГС (оптического узла).


1.1.2 Гибридная волоконно-коаксиальная сеть доступа


Современные интерактивные сети КТВ являются гибридными волоконно-коаксиальными (англ. HFC – Hybrid Fiber-Coax). HFC сети обладают следующими преимуществами:



совмещение оптического и коаксиального кабеля позволяет в течение продолжительного времени сохранять инвестиции, вложенные в ОВ, постепенно уменьшая длины коаксиальных участков сети;

– лучшая помехоустойчивость, и, следовательно, высокое качество передачи информации по сравнению с сетями, построенными на симметричном или коаксиальном кабеле;

– возможность наращивания (по сравнению с симметричным кабелем) пропускной способности сети и перехода на более высокоскоростные транспортные протоколы;

– расширение спектра услуг за счет цифрового, интерактивного и платного телевидения (видео), видеоконференцсвязи и др. услуг, требующих широкой полосы пропускания;

– наличие условий для построения районных (локальных), корпоративных и прочих сетей с интеграцией услуг;

– возможность централизованного управления (включая диагностику) и обслуживания абонентского оборудования также является весомым фактором;

– обеспечение приема и просмотра на экране телевизора информации из Web, а на мониторе компьютера – ТВ программ.

Сеть доступа, реализованная по технологии HFC, является современной телекоммуникационной платформой, предоставляющей абонентам пакеты теле- и радио-программ, а также ассортимент интерактивных мультимедийных услуг.

На рис. 1.2 приведен принцип организации широко- и узкополосных услуг по сети КТВ. Сеть позволяет предоставлять широкополосные (программы аналогового и цифрового ТВ и радиовещания (РВ)) и узкополосные (передача данных, телефония и др.) услуги. Рассмотрим кратко принцип работы сети, структурная схема которой приведена на рис. 1.3.

Широкополосные услуги (ТВ вещание)

Н
а головную станцию (ГС) поступают ТВ и РВ сигналы наземного (НТВ) и спутникового телевидения (СТВ), сигналы, передаваемые по радиорелейным и кабельным линиям, например, от местной телестудии. Принятые в диапазоне частот 48…862 МГц радиосигналы обрабатываются, конвертируются и в передающем устройстве (ПУ) прямого потока (ПП) преобразуются в оптический линейный сигнал (Э/О преобразование), который поступает в оптическую сеть. Здесь сигнал передается и распределяется при помощи пассивных сетевых компонентов – оптических волокон (ОВ) и оптических ответвителей (ОО), после чего попадает на приемные устройства оптических узлов.

Оптический узел (ОУ), устанавливаемый в центре микрорайона (группы многоквартирных домов), потенциально способен обслужить от 400 до 2000 абонентов. В приемном устройстве оптического узла осуществляется О/Э преобразование оптического сигнала и усиление группового радиочастотного сигнала. Этот сигнал передается по существующей коаксиально-кабельной (домовой) сети в помещения абонентов, где установлены ТВ приемники.

^ Узкополосные услуги (передача данных)

Для передачи данных и телефонной связи (основного цифрового канала – ОЦК) по сети КТВ на головной станции устанавливается терминальная система КМС («головной кабельный модем»), а в помещении абонента – кабельный модем и персональный компьютер.

В нисходящем направлении (ГСабонент) данные передаются при помощи квадратурной амплитудной модуляции (QAM-64, QAM-256) в полосе частот стандартного ТВ канала (8 МГц) свободного от вещания в конкретной сети. В ПрУ оптического узла (после О/Э преобразования) нисходящий поток данных по коаксиальной сети поступает на все абонентские модемы микрорайона.


Оптическийузел 4

Оптическийузел 4

ГС

ПрУ1 ОП


ПУ ПП

ТС

КМС
cloud
Сеть

Интернет

Рисунок 1.3 – Структурная схема гибридной волоконно-коаксиальной сети доступа.

Здесь Д (диплексер) – пара фильтров (НЧ и ВЧ), разделяющих ВЧ нисходящий и ВЧ восходящий потоки


Контроллер доступа к среде передачи (см. подробности в п. 1.9.3) кабельного модема выделяет из общего потока данных только те, которые предназначаются конкретному абоненту. Все прочие данные «игнорируются».

Обратный поток (ОП) в восходящем направлении (абонентГС) передается в низкочастотной части плана частот (5…30 МГц) не занятом ТВ вещанием. Этот диапазон подвержен влиянию импульсных помех от бытовых и промышленных электроприборов, а также помех от частной, служебной и любительской радиосвязи. В такой сложной электромагнитной обстановке для передачи восходящего сигнала применяют QAM-16 или квадратурную фазовую модуляцию (англ. QPSK – Quaternary Phase-Shift Keying). Последняя обладает лучшей, чем QAM, помехоустойчивостью, но дает меньшую скорость передачи данных. Это не столь существенно, поскольку восходящий трафик менее интенсивен, чем нисходящий.

В простейшем случае для передачи сигналов обратного потока используется свободное ОВ в составе многоволоконного ОК. Для этого в помещении каждого ОУ устанавливается ПУ ОП, а в помещении ГС – ПрУ ОП (по одному на каждый ОУ). После О/Э преобразования сигнал обратного потока, обеспечивающий узкополосные услуги, подается на терминальную систему КМС, откуда данные поступают в сеть Интернет, а телефонный сигнал в ТфОП.


^ 1.2 Топологии оптических сетей доступа


Наиболее общей топологией оптической сети является «дерево» с пассивными оптическими разветвителями. На практике часто приходится иметь дело с ее предельными вариантами – «звезда» и «шина».

Топология «звезда» (англ. – Star) является практической реализацией концепции «точка-много точек», см. ниже рис. 1.6. Количество ОВ (ОК) при такой топологии не экономится, но при небольшом удалении абонентов, например, в городах с плотной застройкой, этот недостаток компенсируется тем, что распределение сигнала осуществляется при помощи единственного звездообразного разветвителя типа 1/n, устанавливаемого в помещении головной станции. Это удобно для мониторинга и обслуживания сети.

Топология «шина» (англ. – Bus) на рис. 1.7 используется в следующих ситуациях: 1) абоненты расположены вдоль транспортной магистрали; 2) при необходимости экономии ОК, когда кабель «петляя» по району, подводится поочередно к каждому абоненту. В такой сети абоненты подключаются к магистральному волокну (волоконной шине) через ответвители Y-типа.

При топологии «дерево» (англ. – Tree) удается организовать связь при произвольном расположении групп абонентов на обслуживаемой территории, рис. 1.8.

У каждой из перечисленных топологий сети есть свои достоинства и недостатки с точки зрения экономии ОК, удобства обслуживания и возможности развития сети. Основные из них приведены в табл. 1.1.


Таблица 1.1 – Сравнение пассивных оптических сетей различной топологии


Топология сети

«Звезда»

«Шина»

«Дерево»

Количество ОВ (ОК)

Большое

Малое

Среднее

Тестирование и обслуживание

Диагностика из ГС, проста и точность локализации событий

Сложность диагностирования событий

География расположения абонентов

Большой разброс/ произвольное расположение

Вдоль транспортной магистрали

Произвольное

расположение

Возможность дальнейшего развития сети

Максимальное использование свободных портов

Ограничена максимум до

5…7 станций

Необходим правильный расчет параметров разветвителей

Уровень мощности сигнала на приеме

Почти одинаковый

Разный при однотипных розветвителях

Необходим точный расчет разветвителей для выравнивания уровней

Прочие достоинства1)/

недостатки2)

Массовое подключение в районах с плотным размещением абонентов1)

Большие потери мощности на разветвление при большом числе узлов2)

Наибольшая гибкость при подключении всех желающих1)


^ 1.3 Основные требования к проектированию


Качество приема сигналов в сети зависит от оптической мощности, поступающей на приемное устройство. В случае передачи аналоговых ТВ сигналов основными параметрами качества, используемыми при проектировании, являются отношение несущая/шум (ОНШ) (Carrier-to-Noise Ratio – CNR) и суммарные нелинейные искажения – комбинационные искажения второго (Composite Second Order – CSO) и третьего порядка (Composite Triple Beat – CTB). Нелинейные искажения возникают, в основном, в оптическом передающем устройстве. Значения параметров CSO и CTB для приемных устройств большинства изготовителей намного выше системных требований, так что продукты нелинейности можно не учитывать при учебном проектировании.

^ Нисходящий поток

Проектирование оптического участка гибридной сети доступа для прямого (нисходящего) потока (направление ГС  абонент) начинают с ее конца – с оптических узлов. Задавшись требуемыми уровнями мощности на входе приемных устройств (ПрУ) прямого потока, и учитывая потери в оптических волокнах и ответвителях, постепенно продвигаются к началу сети – передающему устройству (ПУ), установленному на головной станции (ГС), и определяют требуемую мощность ПУ, при которой на выходах всех ПрУ обеспечивается заданное (техническими требованиями) качество передачи. После этого необходимо рассчитать коэффициенты разветвления ответвителей.

^ Восходящий поток

При передаче данных в нисходящем и восходящем направлениях критерием качества является коэффициент ошибок (BER). Известно, что для обеспечения заданного качества цифровой передачи, требуется значительно меньшая мощность оп-тического сигнала на входе ПрУ. Это связано с различиями в критериях качества – для анало-говой передачи требуется ОНШ  43 дБ, а для цифровой отношение сигнал/шум (ОСШ) 12 дБ для обеспечения BER = 10–10. Именно поэтому на входе ПрУ аналоговых сигналов требуется су-щественно больший уро-вень оптической мощнос-ти (–10…0 дБм), чем на входе ПрУ цифровых сигналов (–20…–35 дБм) для обеспечения соот-ветствующего качества передачи.

Изготовители активного оборудования приводят графики (рис. 1.4), необходимые для проектирования оптических сетей доступа, которые показывают зависимость значения ОНШ на выходе ПрУ прямого потока (при загрузке тракта передачи N каналами ТВ (N = 5, 10, 24, 40. 79 и 110)) от уровня оптической мощности на его входе [10]. При загрузке тракта числом каналов, отличным от указанных на рис. 1.3, следует использовать ближайшую кривую или метод интерполяции. Например, если требуется загрузка тракта 80-ю каналами, то можно использовать кривую для 79 каналов. Если требуется загрузка 7-ю каналами, то надо выбрать среднее значение между кривыми, соответствующими загрузке 5-ю и 10-ю каналами.

^ Условия, выполнение которых необходимо при проектировании волоконно-оптической сети доступа [5]:

1) применяется только одномодовые (ОМ) оптические компоненты – лазерные диоды в ПУ, оптическое волокно согласно с рек. МСЭ G.652, соединители (табл. П.3.1), ответвители (табл. П.3.2);

2) используются оптические разъемные соединители с «физическим контактом» и угловой сферической полировкой торцов (тип АРС), неразъемные соединения строительных длин оптического кабеля выполняются сваркой, чтобы снизить уровень обратных отражений, ухудшающих работу системы (уровень обратных отражений должен быть ниже –55 дБ);


Таблица 1.2 – Параметры стандартных одномодовых ОВ и ОК согласно рек. G.652


Название

рек. G.652

Основные признаки ОВ (оптического кабеля)

Коэффициент затухания,

дБ/км

Коэффициент хроматической дисперсии, пс/(нмкм)

Параметры стандартного ОМ ОВ и ОК на его основе

Нулевая хроматическая дисперсия и длина волны отсечки не смещены из области 1260…1360 нм

0,35…0,5 в области 1288...1339 нм

3,5

в области 1288...1339 нм

0,2…0,4

в области 1550 нм

18,0

в области 1550 нм

Примечания: 1) Строительная длина оптического кабеля lс = 2…7 км;

2) При прокладке ОК в кабельной канализации ГТС принимают lс = 2 км.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Схожі:

Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconМинистерство образования и науки, молодежи и спорта украины государственная служба специальной связи и защиты информации украины
Целью Конференции является презентация используемых методик в процессе преподавания иностранных языков в нефилологических вузах и...
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconМиНистерство транспорта и связи украины государственная адмиНистрация связи
Кузнечная, 1, м. Одесса, 65029, тел.: +38-048-7232244, тел/факс: +38-048-7236269, Internet
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconГосударственная налоговая служба украины национальный университет государственной налоговой службы украины объявляет прием студентов-иностранцев на 2013–2014 учебный год
Конкурсный отбор поступающих на обучение в Национальный университет проводится на основании поданных документов и собеседования
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconМинистерство связи и информатизации Республики Беларусь уо «Высший государственный колледж связи»
Минского филиала Ленинградского электротехнического институту связи им проф. М. А. Бонч-Бруевича
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconИнформационная безопасность и организация системы учета и управления предприятием „finexpert” Несветов А. А., к е. н., доц., Сумской филиал нувд, Суховий С. В., Сумской филиал компании idm
И средств коммуникации для защиты информации. Однако не определена процедура осуществления такой защиты, подразумевается техническая...
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconМиНистерство инфраструктуры Украины государственная адмиНистрация связи
Целью Конференции является презентация используемых методик в процессе преподавания иностранных языков в нефилологических вузах и...
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconОткрытое обращение участников Всеукраинской Конференции
Откликнувшись на инициативу Президента Украины Виктора Ющенка провозгласить 2006 год Годом защиты прав ребенка, главы Христианских...
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconКонтрольная работа по курсу «Основы защиты информации» для студентов специальностей 091501 и 091503
Контрольная работа по курсу «Основы защиты информации» для студентов специальностей 091501и 091503 заочной формы обучения /Сост.:...
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconТолько для учебного использования
Система шифрования и встраивания информации для передачи по открытому каналу связи
Государственная служба специальной связи и защиты информации Украины Администрация государственной службы специальной связи и защиты информации Украины Одесская национальная академия связи им. iconХарьковская национальная
Украины, Министерства регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Украины, Национальной академии наук...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи