Структурная схема размещения узлов доступа

Размещение узлов доступа предусматривает различные варианты построения СД в зависимости от формы территории, которая будет ей обслуживаться, формы участков, обслуживаемых УД и способов прокладки ЛД. В сетях рассматриваются прямоугольная и радиальная модели СД. Эти модели существенно отличаются математическими методами расчета характеристик сети.

В этом курсовом проекте, исходя из плана застройки зданий, на территории военного городка, будет использоваться прямоугольная модель СД. Следовательно, территория будет характеризоваться прямоугольной прокладкой линий и однородной плотностью размещения пользователей.

Узлы доступа реализуют на оборудовании, концентрирующем отдельные информационные потоки от индивидуальных линий доступа (ЛД) к различным базовым сетям и выполняющем функции концентратора, мультиплексора или базовой станции беспроводной АЛ. Узел доступа осуществляет концентрацию информационных потоков от всех видов источников, находящихся на обслуживаемой территории. Его применение обусловливается требованиями к эффективности использования ЛД, поскольку прокладка индивидуальных высокоскоростных ЛД зачастую экономически невыгодна. Наиболее эффективно использование в качестве УД концентраторов. Применение мультиплексоров рентабельно, когда число подключаемых абонентов не превышает 100. Постепенно область эффективного применения мультиплексоров расширяется, поскольку оптический кабель обеспечивает большое число каналов различной пропускной способности и по мере его внедрения значение функции концентрации нагрузки теряет актуальность. Кроме того, замена достаточно сложного концентратора на простой мультиплексор повышает надежности СД и снижает затраты времени на поиск и устранение неисправностей, а введение новых услуг требует существенных изменений в концентраторах, что, может оказаться трудоемкой технической и организационной задачей.

При проектировании СД важно учитывать градостроительные принципы, направление прокладки улиц, геометрическую форму районов подключения, места расположения узлов предоставляющих обслуживание (УПУ) и УД.

1. Группа квартирных пользователей.

Рисунок 8.1 – Структурная схема размещения УД1

2. Группа пользователей больших офисов.

Рисунок 8.2 – Структурная схема размещения УД2

3. Группа пользователей мелких офисов.

Рисунок 8.3 – Структурная схема размещения УД3

4. Группа пользователей предприятий.

Рисунок 8.4 – Структурная схема размещения УД4

5. Группа пользователей образовательных учреждений.

Рисунок 8.5 – Структурная схема размещения УД5

ТЕХНОЛОГИИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

В данной модели СД будут использоваться следующие технологи:

Транспортный сегмент для групп «Квартирные пользователи», «Крупные офисы», «Мелкие офисы», «Предприятия», от УПУ к УД, будут реализованы с помощью архитектуры FTTx с использованием технологии APON со скоростью передачи 622 Mбит/с. Различием будет то, что мы будем использовать разное количество линий. Для группы «Образовательные учреждения» на транспортном сегменте, от УПУ к УД, будет использоваться технология ADSL со скоростью 24 Мбит/с.

FTTx (англ. fiber to the x – оптическое волокно до точки X) – это общий термин для любой телекоммуникационной сети, в которой от узла связи (в нашем случае от УПУ) до определенного места (в нашем случае УД) 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.

Оптическое волокно с его практически неограниченной пропускной способностью сегодня является основной транспортной средой для передачи голоса и данных в магистральных и городских сетях связи. Применение волоконно-оптических кабелей, повсеместно заменяющих медные, позволило существенно увеличить качество обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей и предложить им новые услуги. Все это стало возможно за счет скоростного (широкополосного) канала передачи данных, организованного по оптическому кабелю, на последней миле.

Принято несколько вариаций архитектуры сети FTTx, основные из них такие:

– 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).

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) заняли прочное место в современном мире телекоммуникаций. Волоконно-оптический кабель (ВОК) является основой для построения ВОЛС. Необходимость использования ВОЛС в различных эксплуатационных условиях создала оптическое волокно различных конструкций, одномодовый или многомодовый кабель. Это обеспечило максимальную эффективность решения широкого спектра задач связанных с проектированием и эксплуатацией ВОЛС.

Сегодня прокладывать оптические кабели для организации сети абонентского доступа становится выгодно как при восстановлении старых, так и при строительстве новых сетей. Значительно увеличить их пропускную способность позволяет внедрение пассивных оптических сетей (passive optical network-PON). Основой пассивной оптической сети является разветвленная архитектура, с пассивными оптическими разветвителями на узлах, которая обеспечивает широкополосную передачу с возможностью наращивания узлов сети и ее пропускной способности, эти сети не содержат промежуточных регенераторов или усилителей. Технологии PON полностью соответствуют стратегии развития сетей доступа которая называется «волокно в дом» или FTTx, где под индексом «х» понимают конечный пункт представления услуг волокном.

В заключение можно сказать, что организация сети FTTx будет экономически оправдана в случае большой «кучности» платежеспособных клиентов или нового строительств – на этапе проектирования, когда вопрос об организации прокладки кабеля (медь или оптика) еще находится на стадии решения.

Архитектура FTTB получила наибольшее распространение, так как при строительстве сетей FTTx на базе Ethernet (FТТх) часто это единственная технически возможная схема. Кроме этого, в структуре затрат на создание сети FТТх разница между вариантами FTTC и FTTB относительно небольшая, при этом операционные расходы при эксплуатации сети FTTB ниже, а пропускная способность выше. Архитектура FTTB доминирует во вновь возводимых домах и у крупных операторов связи, тогда как FTTH будет востребована только в новом малоэтажном строительстве. В первую очередь это связано с существенно более высокой стоимостью ее реализации по сравнению со стоимостью сети FTTC/FTTB, отсутствием преимуществ в полосе пропускания для пользователя. FTTB оптическое волокно до здания. Устанавливается единый терминал, а от него проводят кабель до квартиры. В самой квартире находится только один кабель, который подключается к ПК.

На локальном сегменте I-го уровня для группы «Квартирные пользователи», от УД к зданию, будет использоваться архитектура сетей FTTB с применением технологии APON со скоростью передачи 155 Мбит/с. Для группы «Предприятия» будем использовать технологию CDMA. Для групп «Крупные офисы», «Малые офисы», на локальном сегменте первого уровня, от УД к зданию, будем использовать технологию APON со скоростью 155 Мбит/с. Для группы «Образовательные учреждения» будем использовать технологию HDSL со скоростью 2 Мбит/с.

Архитектура 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.

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.

CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.

Первое и основное отличие CDMA —этo низкие несущие частоты — 800 МГц. Благодаря этому демилитаризующая эрогенная зона покрытия CDMA вышки до 40 км. Сигнал этой вышки более рассеянный и благодаря этому в запретных зонах никак не стабильного покрытия CDMA занимается бoлee стабильно.

CDMA2000 является стандартом 3G в эволюционном развитии сетей cdmaOne (основанных на IS-95). При сохранении основных принципов, заложенных версией IS-95A, технология стандарта CDMA непрерывно развивается.

Последующее развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, интернетом, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений.

Переход к следующей фазе CDMA2000 1X EV-DO происходит при использовании той же полосы частот 1,23 МГц, скорость передачи — до 2,4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.

Также немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт. Для сравнения: в системах GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе, при использовании GPRS+EDGE с максимальным заполнением; максимум при усреднении по времени при обычном разговоре — около 200мВт).

На локальном сегменте II-го уровня для всех групп, кроме группы «Предприятия», где мы будем использовать технологию CDMA, и группы «Образовательные учреждения», где мы будем использовать технологию ADSL, будем использовать технологию Fast Ethernet (100BASE-T).

Fast Ethernet (100BASE-T) – спецификация IEЕЕ 802.3 u официально принятая 26 октября 1995 года определяет стандарт протокола канального уровня для сетей работающих при использовании как медного, так и волоконно-оптического кабеля со скоростью 100 Мбит/с. Новая спецификация является наследницей стандарта Ethernet IEЕЕ 802.3, используя такой же формат кадра, механизм доступа к среде CSMA/CD и топологию звезда. Эволюция коснулась нескольких элементов конфигурации средств физического уровня, что позволило увеличить пропускную способность, включая типы применяемого кабеля, длину сегментов и количество концентраторов.

Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются:

– увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

– сохранение метода случайного доступа Ethernet;

– сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных – витой пары и оптоволоконного кабеля.

Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

– 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

– 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

– 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Поскольку Fast Ethernet может использовать различный тип кабеля, то для каждой среды требуется уникальное предварительное преобразование сигнала. Преобразование также требуется для эффективной передачи данных: сделать передаваемый код устойчивым к помехам, возможным потерям, либо искажениям отдельных его элементов (бодов), для обеспечения эффективной синхронизации тактовых генераторов на передающей или приемной стороне.

ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line – асимметричная цифровая абонентская линия) – модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Так как у большинства пользователей объём входящего трафика значительно превышает объём исходящего, то скорость исходящего трафика значительно ниже. Это ограничение стало неудобным с распространением пиринговых сетей и видеосвязи.