Файл: Проектирование мультисервисной сети связи микрорайона "солнечный" Г. Павловска воронежской области.pdf

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
34
Самой ответственной задачей проектирования является расчет бюджета потерь и определение оптимальных коэффициентов деления всех разветвителей.
Алгоритм расчета выглядит следующим образом:
• расчет суммарных потерь для каждой ветви без учета потерь в разветвителях;
• поочередное определение коэффициентов деления каждого разветвителя, начиная с наиболее удаленных;
• расчет бюджета потерь для каждого абонентского терминала с учетом потерь во всех элементах цепи, сравнение его с динамическим диапазоном системы.
Сначала найдем потери в каждой ветви дерева без учета потерь в разветвителях и соединениях. При расчетах будем учитывать максимальное километрическое затухание стандартного SMF волокна типа G.652, равное 0,35 дБ/км. На практике, принято считать это затухание равным 0,4 дБ/км.
На рисунке 4.1 указаны длины кабелей КРОССа от узла доступа до оптических распределительных шкафов, находящихся на последних этажах домов. Затухания участков A
РМiРМj и A
РМiОРШj
, дБ, найдем по формулам:
A
РМi-РМj
= L
РМi-РМj
⊕
α
1310НМ
,
(4.1)
A
РМi-ОРШj
= L
РМi-ОРШj
⊕
α
1310НМ
,
(4.2) где
A
РМi-РМj
– затухание участка сети между i-той и j-ой распределительными муфтами, дБ;
A
РМi-ОРШj
– затухание участка сети между i-той распределительной муфтой и j-м ОРШ, дБ;
L
РМi-РМj
– длина участка сети между i-той и j-ой распределительными муфтами, км;

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
35
L
РМi-ОРШj
- длина участка сети между i-той распределительной муфтой и j-м
ОРШ, км;
α
1310НМ
– километрическое затухание SMF волокна на длине волны 1310 нм, равное 0,4 дБ/км.
По формулам (4.1) и (4.2) вычисляем (УД – узел доступа):
AУД−РМ1 = 0,04⊕0,4 = 0,016 дБ;
AРМ1−ОРШ1(2) = 0,04⊕0,4 = 0,016 дБ;
AРМ1−РМ 2 = 0,145⊕0,4 = 0,058 дБ;
AРМ 2−ОРШ3 = 0,04⊕0,4 = 0,034 дБ;
AРМ 2−РМ 3 = 0,170⊕0,4 = 0,064 дБ;
AРМ 3−ОРШ4(5) = 0,04⊕0,4 = 0,050 дБ;
AРМ 3−РМ 4 = 0,26⊕0,4 = 0,082 дБ;
AРМ 4−ОРШ6 = 0,04⊕0,4 = 0,020 дБ;
AРМ 4−ОРШ7 = 0,19⊕0,4 = 0,076 дБ.
В случае нахождения двух ОРШ в одном доме, расстояниями между
ОРШ условно пренебрегаем.
Потери в абонентском распределительном кабеле (поэтажная разводка) не будем принимать во внимание ввиду их малости.
Подбор параметров разветвителей связан с необходимостью получения на входе каждого абонентского терминала сети примерно одинакового уровня оптической мощности, т.е. построить так называемую сбалансированную сеть. Это принципиально важно по двум причинам:

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
36
- для дальнейшего развития сети важно иметь примерно равномерный запас по затуханию в каждой ветви «дерева» PON.
- если сеть не сбалансирована, то на станционный терминал OLT от различных ONU будут приходить в общем потоке сигналы, сильно отличающиеся по уровню.
Система детектирования не в состоянии отрабатывать значительные перепады (более 10-15 дБ) принимаемых сигналов, что значительно увеличит количество ошибок при приеме обратного потока.
Найдем коэффициенты деления каждого из требуемых к установке разветвителей, начиная с наиболее удаленного.
На участке от узла доступа до домовых ОРШ сплиттеры не устанавливаются, т.к. используется прямая проварка волокон.
В многоквартирных домах сплиттеры выбираются исходя из количества абонентов и рабочих волокон.
Во всех подключаемых домах проектом предусматриваем использование сплиттеров 1х64. Величина затухания на используемых сплиттерах, согласно их технических характеристик составляет, 21,5 дБ.
Конкретные значения вносимых потерь для каждого сплиттера даются производителем, однако и расчетные значения пригодны для проектирования
(паспортные значения затуханий обычно ниже расчётных).
Далее произведем расчет потерь в соединениях. Подходящий к микрорайону магистральный кабель разветвляется в муфтах, образуя дерево сети. Ветви дерева – участки кабеля, идущие к отдельным домам, соединяются между собой сварным соединением. На станционной стороне примем наличие одного сварного и одного разъемного соединения. От входящего в дом магистрального кабеля до абонента имеются 3 соединения: два сварных и одно разъемное
Волокно магистрального кабеля сваривается с волокном сплиттера в
ОРШ; сваривается кабель, подходящий от этажного кросса к сплиттерному шкафу. Волокно от абонента до этажного кросса следует оснастить разъемным

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
37
соединением, так как в случае повреждения проводки на стороне абонента не потребуется ремонтные работы с применением сварки.
Потери в разъемных соединениях примем А
P
= 0,3 дБ, потери на сварных соединениях А
С
= 0,05 дБ (рисунок 4.3).
Рисунок 4.3 – Схема соединений сети
4.3 Расчёт бюджета оптической мощности
Бюджет запаса мощности предоставляет удобный метод анализа и количественной оценки потерь в волоконно-оптической линии. Бюджет мощности линии представляет собой сумму усилений и потерь на пути передачи сигнала от трансмиттера (через кабель и разъемы) к оптическому приемнику, включая запас мощности. Разность между передаваемой оптической мощностью и потерями в разъемах и соединителях должна находиться в границах между переданной мощностью и порогом чувствительности приемника. Чрезмерно большая оптическая мощность может указывать на насыщение оптического приемника, а слишком маленькая говорит о том, что приемник близок к своему порогу чувствительности. Это обычно сказывается на увеличении доли ошибок BER или выражается в нарушении работы кабеля и оконечного оборудования. Результаты данного

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
38
анализа позволят проверить наличие у волоконно-оптической линии достаточной мощности для преодоления потерь и корректного функционирования. Если анализ показывает обратное, то кабельную систему придется проектировать заново, чтобы она обеспечивала пересылку данных из конца в конец. Скорее всего, решение этой задачи может потребовать увеличения оптической мощности передатчика, повышения оптической чувствительности приемника, уменьшения потерь в волоконно-оптическом кабеле или разъемах либо применения всех перечисленных мер.
Составление бюджета запаса мощности – одна из наиболее важных задач при планировании инсталляции волоконно-оптической системы. При этом необходимо учитывать следующие факторы:
• срок эксплуатации оптического трансмиттера (мощность трансмиттеров, как правило, падает с течением времени);
• любое увеличение физической нагрузки на кабели (при этом потери в кабеле возрастают);
• микро - изгибы кабеля;
• износ соединителей при их подключении и замене (это вызывает нарушение центровки и увеличение потерь при прохождении сигнала через разъем);
• загрязнение оптических соединителей (пыль или грязь могут не пропустить сигнал через соединитель).
Запас мощности должен допускать некоторые вариации в рабочих характеристиках системы, не сказываясь на значении BER. Типичный запас мощности находится в границах от 3 до 6 дБ. Между тем никаких жестких правил относительно величины запаса мощности не существует. Необходимый запас зависит от типа волоконно-оптического кабеля, соединителей и применяемого. Если сделать запас мощности нулевым, то волоконно-оптическая линия должна иметь в точности ту оптическую мощность, которая необходима для преодоления потерь в кабеле и соединителях (при этом малейшее дополнительное ослабление сигнала чревато ухудшением характеристик

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
39
передачи). Такого "нулевого варианта" следует по возможности избегать.
Технические характеристики приведены в таблицах 4.1 и 4.2.
Для каждой оптической линии представим все потери (между OLT и
ONU) в виде суммы затуханий А
∑OLT-ONUx
, дБ, всех компонентов для нисходящего потока (downstream) к абонентским терминалам. Передача к абоненту ведется на длине волны 1490 нм. Мощность зависит от общей длины магистрального кабеля до микрорайона, наличия разветвителей и соединений
(сварных и разъемных), что можно определить по формуле (4.3):
АΣOLT-ONUx =

Акi + Np ⊕Ap+ Nc ⊕Ac+ Aраз+Аэкспл
(4.3) где X – номер ОРШ, к которому подключен ONU;
∑А
Кi
– суммарное кило метрическое затухание кабеля
N
р
– количество разъемных соединений;
A
р
– средние потери в разъемном соединении, дБ;
N
с
– количество сварных соединений;
A
с
– средние потери в сварном соединении, дБ;
A
раз
– потери в сплиттере, дБ.

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
40
не превышает ли бюджета потерь, включая запас, динамический диапазон системы (учитывая, что для системы TurboGEPON от Элтекс динамический диапазон составляет 30 дБ). Рассчитаем затухание линий к каждому абоненту с учетом эксплуатационного запаса по формуле (4.3) и результаты в таблице 4.3.
Таблица 4.3 – Расчёт потерь в оптической линии
Таблица 4.3 – Расчёт потерь в оптической линии
Применяется значение А
∑OLT-ONUx+3 для худшего случая с учетом эксплуатационного запаса, в данном примере – для участка OLT-ONU для
ОРШ7(25,996 дБ). Как видим, рассчитанные потери на линии (самой худшей) не превышают бюджета потерь (25,996 дБ < 30 дБ).
Аналогично, не произойдет перегрузки приемника OLT, так как минимальное затухание без учета эксплуатационного запаса не меньше 8 дБ.
Балансировку сети производить не обязательно, так как абоненты, подключенные к участку сети с минимальным затуханием, сгруппированы на от-дельном волокне.
По данным со схемы топологии сети (рисунок 4.1), наименее удаленные от станционного терминала ONT расположены в доме по адресу ул.Гагарина 19 д.28
(ОРШ1). Следовательно, мощность сигнала upstream (от ONT к OLT) от данных абонентов будет максимальной. Минимальная мощность передатчика ONT равна +0,5 дБ, а порог перегрузки приемника OLT составляет минус 5 дБ.
Следовательно, затухание линии между ONT и OLT должно быть не менее 5,5 дБ. На сети, минимальное затухание восходящего потока от абонентов данного дома A
∑ONT-OLT
, дБ, находится по формуле (4.5):
№ ОРШ
∑
1 0,032 4
3 21,5 3
25,632 2
0,032 4
3 21,5 3
25,632 3
0,108 4
3 21,5 3
25,708 4
0,188 4
3 21,5 3
25,788 5
0,188 5
3 21,5 3
25,838 6
0,24 5
3 21,5 3
25,89 7
0,296 6
3 21,5 3
25,996

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
41
АΣONU-OLTx =

Акi + NpЧAp+ NcЧAc + раз_доп
(4.5) где ∑А
Кi
– суммарное километрическое затухание кабеля для ОРШ1;
N
р
– количество разъемных соединений;
A
р
– средние потери в разъемном соединении, дБ;
N
с
– количество сварных соединений;
A
с
– средние потери в сварном соединении, дБ;
A
раз_доп
– дополнительные потери в разветвителе, дБ (0,2дБ);
А
∑ONU-OLTx
= 0,032+3·0,3+4·0,05+0,2=2,288 дБ
Следовательно, во избежание перегрузки приемника OLT, в линию необходимо дополнительно внести потери не менее 5,5-2,288 = 3,212 дБ путем установки таких аттенюаторов.
После установки аттенюаторов, максимальное затухание потока down- stream - для участка сети до ОРШ7 уже без учета эксплуатационного запаса становится равным 25,996+3,212=29,208 дБ, что не превышает заявленного производителем оборудования бюджета оптической мощности в 30 дБ.
Следовательно, это условие будет соблюдаться и для других участков с меньшими затуханиями.
4.4 Схема организация связи
Задачей дипломного проекта является организовать оптическую сеть доступа по технологии GEPON в микрорайоне «Солнечный» .в г. Павловске.
Проектируемая сеть доступа состоит из трех главных элементов: центрального устройства OLT, пассивных оптических сплиттеров и абонентского устройства.
Размещение узла доступа и оптических распределительных шкафов предусматривается в чердачных помещениях зданий микрорайона.
Прокладка магистрального оптического кабеля между домами осуществляется по кабельной канализации. Ввод оптического кабеля из

Изм. Лист № докум
Подпись Дата
Лист
11070006.11.03.02.719.ПЗВКР
42
кабельной канализации в жилые дома и прокладка до ОРШ осуществляется в существующих стояках здания.
В данном дипломном проекте была выбрана однокаскадная схема включения сплиттеров, что позволило оптимально построить пассивную распределительную сеть (рисунок 4.4).
Магистрали соединяются с входными портами сплиттеров 1х64. Выходные порты сплиттеров соединяются с волокнами распределительного кабеля.
От ОРШ прокладывается вертикальный распределительный кабель требуемой емкости, обеспечивающий не менее 75%-ого подключения всех абонентов подъезда.
На каждом этаже устанавливается оптическая распределительная коробка (РК).
РК имеет небольшие размеры и предназначена для соединения извлеченных из распределительного кабеля волокон и волокон ШОС (drop- кабеля).
В помещение абонента до места установки ONT заводится одно волоконный кабель ШОС (drop кабель), он подключается непосредственно в ONT.
В таблицах 4.4 и 4.5 приведен список требуемого кабеля и оборудования для оснащения узла доступа, ОРШ и этажных щитков требуемыми материалами при построении внутридомовой сети на заданном объекте.