Разработка сети доступа FTTH

1.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра радиоэлектронных средств
Выпускная квалификационная работа
РАЗРАБОТКА СЕТИ ДОСТУПА FTTH
Разработал студент гр. ИКТб-3301-04-24 Черезов С.А.
Руководитель, к.т.н., доцент кафедры РЭС Метелев А.П.
Киров, 2022.

2.

Задачами проекта являются:
1) анализ существующей инфраструктуры д. Лубни;
2) выбор и обоснование технологии для строительства сети связи в д. Лубни;
3) расчет нагрузки сети;
4) разработка схемы реализации построения сети д. Лубни;
5) расчет окупаемости проекта.
Основные объем услуг связи предоставляют сотовые операторы, такие
как МТС, Мегафон, Билайн, Tele2. Эти компании предоставляют услуги мобильной
телефонии, а также доступа в интернет. Но беспроводная технология доступа в
интернет по сетям 3G и 4G имеет ряд недостатков, таких как:
ограниченный трафик;
высокая стоимость услуги;
приоритет у сотовых операторов связи отдается телефонии, поэтому при
большой нагрузке на сеть возникает снижение качества интернет
соединения.
отсутствие возможности теле вещания;
влияние погодных условий на качество предоставления услуги, в
особенности при удалении от сотовых станций.
2

3.

ОБЗОР ТИПОВЫХ СТРУКТУР ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ДОСТУПА
Топология «точка-точка»
Топология «кольцо»
Топология «дерево с активными узлами»
Топология «дерево с пассивным оптическим
разветвителем»
Применение архитектуры "дерево с пассивными
предпочтительным, ввиду следующих причин:
узлами"
является
более
структура оптимальна по количеству волокон;
оптимальное решение по количеству оптических приемо-передатчиков;
легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания;
отсутствие промежуточных активных узлов.
3

4.

Выбор функционала и технологии доступа
В данном проекте рассматривается проводная технология на основе волоконно
оптических линий связи (ВОЛС). В связи с тем, что данная технология имеет ряд
преимуществ по сравнению с другими технологиями, такие как:
широкая полоса пропускания;
низкий уровень шумов;
высокая помехозащищенность;
малый вес и объем;
высокая защищенность от несанкционированного доступа;
взрыво и пожаробезопасность;
длительный срок эксплуатации.
принцип действия PON
4

5.

Сравнение технологий PON
Характеристики
APON (BPON)
EPON
155/155;622/156;
622/622
(1 балл)
1000/1000
(2 балла)
Базовый протокол
ATM
(2 балла)
Ethernet
(3 балла)
SDH
(2 балла)
Линейный код
NRZ
(2 балла)
8B/10B
(2 балла)
NRZ
(2 балла)
Максимальный радиус сети,
20
(3 балла)
20
(3 балла)
20
(3 балла)
число
одно
32
(2 балла)
16
(1 балл)
64
(3 балла)
Длина
волны
прямого/обратного потоков, нм
1550/1310
(1480/1310)
(3 балла)
Скорость
передачи,
прямой/обратный поток, Мбит/с
км
Максимальное
абонентских
узлов
волокно
IP-фрагментация
Защита данных
Резервирование
на
1550/1310
(1310/1310)
(2 балла)
Есть
(3 балла)
Шифрование
открытыми ключами
(3 балла)
Есть
(3 балла)
22 балла
5
GPON
1244/155; 1244/622;
1244/1244; 1488/622; 2448/12444
2488/2488
(3 балла)
1550/1310 (1480/1310)
(3 балла)
Нет
(1 балл)
Есть
(3 балла)
Нет
(1 балл)
Шифрование открытыми
ключами
(3 балла)
Нет
(1 балл)
Есть
(3 балла)
16 баллов
25 баллов

6.

Расчеты параметров сети доступа
Общая площадь территории попадающей под охват проектируемой
сети составляет 3,5 км2, на которой расположено порядка 116 уже жилых
домов и еще порядка 50 строящихся. Таким образом понадобится 2 порта
OLT с возможностью подключения до 64 абонентов. Так же необходимо
заложить резерв на развитие кратное следующему возможному количеству
портов (4 порта), дальнейший расчет приведен с учетом загруженности
всего станционного терминала.
для трафика IP телефонии, 5,38 Мбит/с;
для видеопотоков, 506,88 Мбит/с;
для трафика данных, 723,6 Мбит/с;
для доступа к сети Internet, 9,9 Мбит/с.
Просуммировав результаты получена общая полоса пропускания
которую должно обеспечить оборудование, которая составила 1245,76 Мбит/с
на сетевой узел, при расчете на 256 абонентов.
Из расчета можно сделать вывод, что требуемую полосу пропускания
внутри сетевого узла может обеспечить технология GPON. То есть ранее
выбранная технология полностью удовлетворяет скоростные характеристики
6
на сетевых узлах.

7.

Схема прокладки кабелей и расположения оптических муфт
7

8.

Структурная схема сети связи в д. Лубни
8

9.

Расчет оптического бюджета PON дерева
Затухания на сплиттерах
Планарные сплиттеры
Делитель PLC
1х4
1х16
Затухание, дБ
7,4
13,9
Затухания на элементах волоконной линии
Элемент линии
Оптическое волокно на волне
1310нм
Оптическое волокно на волне
1550нм
Оптический разъем SC/APC
Оптический разъем SC/UPC
Сварное соединение
Затухание, дБ
0,33/км
0,18/км
0,3
0,2
0,03
Расчет экстремального затухания до самого дальнего домо-хозяйства
αобщ = αспл1 + αспл2 + (α1310 × Lлинии) + (αSC/APC × nраз) + (αсвар × nсвар), дБ,
где: αобщ – общее затухание на линии (дБ); αспл1 – затухание на первом уровне сплиттованя; αспл2 –
затухание на втором уровне сплиттованя; α1310 – затухание на длине волны 1310нм; αSC/APC – затухание
на разъёмном соединении SC/APC; αсвар – затухание на сварном соединении; Lлинии – общая длина
линии (км); nраз – количество разъемных соединений на участке; nсвар – количество сварных
соединений на участке.
αобщ= 13,9 + 7,4 + (0,33 × 2,982) + (0,3 × 3) + (0,03 × 6) = 23,4 дБ.
Чувствительность приемо-передающего оборудования -30
проектируемая сеть с запасом укладывается в параметры оборудования.
9
дБ,
таким
образом

10.

Выбор оборудования и комплектующих
1. Выбор станционного терминала OLT
Huawei MA5608T
Eltex LTP-4X rev.B
ZYXEL 4-port OLT1404A
Характеристики OLT
Цена
Соответствие требованиям заказчика
Информационная и техническая поддержка
Гарантийные обязательства
Совместимость с существующим
оборудованием заказчика
270000 руб (1 балл)
260000 (2 балла)
193000 (3 балла)
Соответствует (3 балла)
Соответствует (3 балла)
Соответствует (3 балла)
есть ограниченная
(1 балл)
1 год ,
Есть (3 балла)
Есть (2 балла)
2 года (3 балла)
1 год (2 балла)
Ограниченно (2 балла)
Да (3 балла)
Ограниченно (2 балла)
Поддержка стандартов предыдущего
поколения
Габаритные размеры, мм
Частично (2 балла)
Частично (2 балла)
Частично (2 балла)
480х310х90 (2 балла)
430х317х44 (3 балла)
440 x 250 x 44 (3 балла)
Потребляемая мощность, Вт
235 (1 балл)
40 (3 балла)
85 (2 балла)
Максимальное количество абонентов на порт
128 (3 балла)
128 (3 балла)
128 (3 балла)
Максимальная дальность передачи PON
40 (2 балла)
20 (1 балла)
60 (3 балла)
19 баллов
26 баллов
25 баллов
Хоть разница в баллах и не очевидная, но нужно учесть еще и тот факт что
оборудование компании Eltex производится в России, что в сложившейся в мире
ситуации, определенный плюс к выбору оборудования данной компании.
10

11.

2. Выбор абонентского терминала ONT
Характеристики ONT
Цена
Соответствие требованиям заказчика
Информационная и техническая поддержка
Гарантийные обязательства
Совместимость с OLT
Габаритные размеры, мм
Потребляемая мощность, Вт
Двух-диапазонный WiFi
3. Выбор кабелей ВОЛС
Характеристики ВОК
Цена, руб./км
Соответствие требованиям заказчика
Эксплуатационные требования
Коэффициент затухания, на длине
волны 1550 нм, дБ/км
Цветовая идентификация
Растягивающее усилие, кН
Диаметр,мм
Вес/км, кг
11
Huawei EchoLife
HG8245Q2
Eltex ONT NTU-RG5440G-Wac rev.B
ZYXEL GPON
ONT PMG5323-B20B
4900 (3 балла)
7400 (2 балла)
12600 (1 балл)
Частичное (2 балла)
Полное (3 балла)
Частичное (2 балла)
Есть (3 балла)
Есть (3 балла)
2 года (3 балла)
1 год (2 балла)
Ограниченная
(2 балла)
241x137x42 (2 балла)
10 (3 балла)
Есть (3 балла)
Ограниченная
(2 балла)
1 год (2 балла)
Ограниченная
(2 балла)
265x176x82 (1 балл)
14 (1 балл)
Есть (3 балла)
234x133x34 (3 балла)
12 (2 балла)
Есть (3 балла)
Сарансккабельоптика ОКМС [9]
Белкабель ОКСНМ
[10]
16 баллов
Полная (3 балла)
22 балла
18 баллов
Инкаб
ДПТ [11]
42000 (3 балла)
Соответствует
(3 балла)
Соответствуют
(3б)
43000 (2 балла)
Соответствует
(3 балла)
Соответствуют
(3 балла)
105000 (1 балл)
Соответствует
(3 балла)
Соответствуют
(3 балла)
0,18 (3 балла)
0,22 (2 балла)
0,22 (2 балла)
Четкая(3 балла)
6 (3 балла)
11,5 (2 балла)
110 (2 балла)
Нечеткая (2б)
6 (3 балла)
10,6 (3 балла)
91 (3 балла)
Нечеткая (2б)
6 (3 балла)
12,2 (1 балл)
115,6 (1 балл)
22 балла
21 балл
16 баллов

12.

4. Выбор оптических кросс-муфт
Характеристики ВОК
GJS-X20
(НТТВ-Х20)
Цена, руб.
1040 (3 балла)
Соответствует
(3 балла)
Соответствие требованиям заказчика
Габаритные размеры
Да (3 балла)
Да (3 балла)
1,25 (3 балла)
3400 (1 балл)
Соответствует
(3 балла)
330х245х108
(2 балла)
Да (3 балла)
Да (3 балла)
1,9 (2 балла)
18 баллов
14 баллов
251x302x92 (3 балла)
Диэлектрический корпус
Герметичность
Вес, кг
МКО-П3/А-20SC
5. Выбор оптических разветвителей (сплиттеров)
В проектируемой сети применены планарные (PLC) разветвители с
равномерным коэффициентом деления 1х16 для первого уровня сплиттования и 1х4 для
второго. Из-за ограниченности места в кросс-муфте и для удобства обслуживания
выбраны компактные разветвители РО-1х16-PLC-SM/0,9 -1,0 (неоконеченный) и РО-1х4PLC-SM/0,9-1,0 м-SC/APC (оконеченный SC/APC).
12

13.

Выбранное оборудование
Абонентский терминал NTU-RG-5440G-Wac rev.B
станционный терминал GPON OLT LTP-4X rev.B
Разветвитель РО-1х4-PLC-SM/0,9-1,0 мSC/APC (оконеченный SC/APC)
Кросс-муфта оптическая GJS-X20 (НТТВ-Х20)
13

14.

В процессе выполнения поставленных задач были достигнуты следующие результаты:
выбрана архитектура построения сети – "дерево с пассивными узлами", обладающая рядом
неоспоримых преимуществ перед другими архитектурами;
в процессе анализа инфраструктура пгт. д. Лубни, Слободского района, Кировской области
было определенно, что существующая сеть не справляется с нынешними запросами
абонентов в качестве и объеме телекоммуникационных услуг, на основании чего для
организации новой сети выбрана технология GPON. Так же определена перспективная
абонентская группа в 116 человек, проживающих в частных домах;
исходя из того, что на территории деревни отсутствуют проводные средства связи
отвечающие современным требованиям, а беспроводные имеют ряд недостатков, технология
PON будет востребована у большей части жителей. А по результатам экспертной оценки
разновидностей выше указанной технологии выбор остановлен на технологии GPON, по
причине того что данная технология наиболее прогрессивная и отвечает всем требованиям
времени;
произведен расчет нагрузки сети, который показал среднюю нагрузку на один оптический
порт OLT 311,44 Мбит/с. Так же рассчитан оптический бюджет мощности, показавший, что
оптический сигнал пройдя все сварки, коннекторы и сплиттеры сохраняет достаточную
мощность для подключения абонентов;
выбрано оборудование фирмы Eltex, по причине оптимального соотношения цены и
качества;
по соотношению цены и качества выбраны пассивные элементы сети, кабели, разветвители,
муфты.
произведен расчет окупаемость, который составил 3 года.
14

15.

Технико-экономическое обоснование проекта
Таблица окупаемости объекта
Год
Расходы на
оборудование и
материалы
Амортизационные
отчисления
Оплата эл.
энергии
Оплата
подрядчику,
инсталлятору
Аренда эл.
опор
Доход, руб.
Баланс на
конец
периода
1
1652795,83
61786,76
1496,20
323400
300000
882888,89
-1549589,90
2
-
61786,76
1496,20
31200
300000
1006555,56
-937517,31
3
-
61786,76
1496,20
29900
300000
1256666,67
-74033,60
4
-
61786,76
1496,20
-
300000
1041611,11
678328,15
Данные расчеты являются усредненными и могут незначительно изменятся как в
большую так и в меньшую сторону, но в целом картина останется неизменна.
15

16.

Методы возможной модернизации сети
При разработке сети доступа наиважнейшим является вопрос возможности дальнейшего
ее совершенствования, расширения, улучшения. Для реализации этих целей в проекте
предусмотрены следующие решения:
на развитие сети на каждом ее участке предусмотрен технологический запас, от двух до семи,
оптических волокон, что, при увеличении плотности застройки, позволит увеличить количество
портов на существующей сети, либо позволить выполнить расширение сети путем прокладки
новых линий от существующей;
кросс-муфты предусмотрено до 16 оптических портов, что так же позволит расширить сети при
уплотнении застройки;
плотность расположения муфт и технологические запасы кабеля у них на запроектированной
сети позволит выполнить необходимый кабельный отвод для новой сети в любом ее месте;
запас оптических портов на станционном терминале позволит расширить сети вдвое;
Спасибо за внимание
16