Download pdf - Проектирование оптического участка гибридной сети .pdf

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

2

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

на заседании кафедры

Телекоммуникационных систем и рекомендовано к печати Протокол № 3 от 01.02.2011

УТВЕРЖДЕНО

методическим советом академии связи

Протокол №16 от 23.03.2012

3

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

4

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.

5

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:

∗ В апартаменты абонента, проживающего в многоквартирном доме, еще на этапе строительства дома вводится телефонная линия и коаксиальный кабель, питаемый от ТВ коллективной антенны.

6

– 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

АТС

Абоненты частного сектора

Интернет

а

Симметричная пара

Коаксиальная

пара Интернет

б

ГС

Радиочастотные ответвители

Рисунок 1.1 – Топологии сетей: а – «точка-точка» при хDSL доступе по ТфОП; б – «точка-много точек» при доступе по сети кабельного телевидения

Абоненты частного сектора

75 Ом

ТфОП

ТВ контент

7

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)

На 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.

∗ Находится в «голове» сети. ∗∗ Содержит ПрУ прямого и передающее (ПУ) обратного каналов, блок питания и др.

Интернет ПК

ТВ

ТА

Абонен

тский

модем

Оборудован

ие

головной

станции

ТфОП

ТВ кон-тент

Обратный поток: данные, телефония

Прямой поток: ТВ, телефония, данные

∆f = 48…862 МГц

∆f = 5…30 МГц

Рисунок 1.2 – Принцип организации широко- и узкополосных услуг по сети КТВ. Здесь: ТВ – телевизор; ПК – персональный компьютер; ТА – телефонный аппарат

Среда передачи – ОК + КК

8

Данные

ПрУN ОП

НЧ спектр

Существующая коаксиальная сеть

Данные, голос

ТВ

2000

3

2

1

Оптическое волокно (кабель);

Оптический узел n

Голос

ТВ

РРЛ

Студия

ТфОП

Оптический узел № n+1

Оптический узел 1,

микрорайон № 1

Оптический узел 2,

микрорайон № 2

НТВ СТВ

Телевизор, ПК, ТА, модем

Условные обозначения:

Коаксиальный кабель;

ПрУ Приемное устройство; ПУ Передающее устройство.

Дан

ные,

голос

Жилой микрорайон

Nаб ≤ 2000

Помещение абонента

Д

ВЧ спектр

ПУn ОП

ПрУn ПП

ПрУ2 ОП

ГС

ПрУ1 ОП

ПУ ПП

ТС КМС

Пассивная оптическая сеть (проектируемая):

– звезда, – шина, – дерево

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

8

9

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.

10

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 достоинства

1)/ недостатки

2)

Массовое подключение в районах с плотным

размещением абонентов

1)

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.

∗ Более широкополосного, чем обратный поток.

11

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);

Рисунок 1.4 – Семейство зависимостей значения ОНШ на выходе ПрУ от уровня входной оптической мощности при

различной загрузке тракта каналами ТВ

Уровень входной оптической мощности, дБм

Отн

ошен

ие несущая

/шум

, дБ

5

10

24

40

79 110

12

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)

0,35…0,5 в области

1288...1339 нм

≤3,5 в области 1288...1339 нм

Параметры стандартного ОМ ОВ и ОК на его основе

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

3) необходимо определить (а на практике лучше измерить) затухание в

каждом сегменте ОВ на рабочей длине волны. Параметры передачи стандартного одномодового ОВ приведены в табл. 1.2;

Указанные в табл. 2.1 значения коэффициента затухания не учитывают потерь в разъемных соединителях, в местах соединения строительных длин кабеля (при помощи сварки) и потерь вследствие изгибов волокон в проложенном кабеле;

4) уровень мощности передающего устройства прямого потока, найденный расчетным путем, следует увеличить на 1..2 дБ. Это так называемый эксплуатационный запас [4], который расходуется в период эксплуатации сети на компенсацию деградации компонентов линейного тракта, а также на возможные повреждения/восстановления оптического кабеля;

5) проверку максимальной дальности передачи по широкополосности (дисперсии) не производят, поскольку расстояния передачи обычно не превышают нескольких единиц-десятков километров, а в передающем

устройстве прямого потока используются специальные лазерные диоды∗ с узким спектром излучения.

Перед началом проектирования необходимо располагать

следующими материалами:

1) картой (схемой) проектируемой системы (схемой кабельной канализации) с указанием мест расположения передающего и приемных устройств, трас и длин отрезков прокладываемого кабеля;

2) измеренными (рассчитанными) значениями затухания в каждом волокне на рабочей длине волны;

3) перечнем параметров, в частности значений ОНШ, которые должны быть обеспечено на выходе каждого ПрУ. Известно, что каждый дБ в улучшении значения ОНШ увеличивает стоимость проекта. Поэтому, значение ОНШ должно быть достаточным, чтобы удовлетворить техническое задание, но не слишком завышенным;

4) данными о загрузке тракта ТВ каналами и каналами передачи данных (ПД) с учетом возможности ее увеличения в перспективе. Следует помнить, что

∗ Специальные лазерные диоды с распределенной обратной связью (РОС).

13

при большей загрузке тракта каналами уменьшается значение ОНШ на выходе ПрУ при прочих равных условиях.

Примечание. Среднее во времени значение оптической мощности Р(мВт) далее будем обозначать прописной буквой «Р», а уровень оптической мощности р(дБм) – строчной буквой «р». Правила выполнения операций с величинами, выраженными в дБ и дБм, приведены в приложении П.1.

Ниже дан пример расчета аналоговой оптической магистрали «точка-точка».

Схема аналоговой оптической магистрали «точка-точка» приведена на рис. 1.5. Пример расчета бюджета мощности магистрали «точка-точка» [4] приведен в табл. 1.3.

Таблица 1.3 – Расчет бюджета мощности аналоговой магистрали «точка-точка» на длине волны 1550 нм

Параметр Значе-ние

Примечание

Уровень мощности источника излучения (в точке S)

7 дБм Одномодовый ЛД с распределенной обратной связью

Уровень чувствительности приемного устройства (в точке R)

–8 дБм При отношении несущая/шум 44 дБ и загрузке 40 каналами ТВ (рис. 1.4)

Энергетический потенциал аппаратуры

15 дБ +7 дБм – (–8 дБм) = 15 дБ

Эксплуатационный запас 2 дБ

Диапазон инжиниринга 13 дБ 15 дБ – 2 дБ = 13 дБ

Потери в лини передачи:

Потери в волокне кабеля длиной 40 км на длине волны 1550 нм Потери в 2-х разъемных соединителях Потери в 19-ти сростках, выполняемых при помощи сварки

10,1 дБ

1,0 дБ

1,52 дБ

40 км х 1,01х 0,25 дБ/км = 10,1 дБ (включая 1% запаса на длину ОК) 0,5 дБ х 2 = 1,0 дБ

(40 км/2 км – 1)⋅0,08 = 19⋅0,08 = 1,52 дБ (при lс = 2 км)

Суммарные потери в линии 12,62 дБ 10,1 дБ + 1,0 дБ + 1,52 дБ = 12,56 дБ

Излишек запаса по мощности 0,44 дБ 13 дБ – 12,56 = 0,44 дБ

Ниже приведены примеры проектирования пассивных оптических сетей с

топологиями звезда, шина (Т-сеть) и дерево для широкополосного прямого

потока (направление передачи головная станция → абонентские узлы). Для

обратного (цифрового) потока (направление передачи оптические узлы → головная станция), имеющего существенно меньшую полосу пропускания, выбирается оборудование и выполняется проверка канала на соответствие

Рисунок 1.5 – Схема оптической магистрали “точка-точка”

Головная станция

РПУ ПрУ РЧ вых

Оптический узел

РПрУ

РЧ вход

ПУ ОВ (кабель)

S

S R

14

нормам качества (см. пример в подразделе 1.8.2). Основные сведения об оптических сетях можно найти в работах [5-8]. Проектирование коаксиального участка сети не рассматриваются.

1.4 Расчет звездообразной сети

Выолним проектирование звездообразной оптической сети (рис. 1.6) с одним передающим узлом и четырьмя приемными оптическими узлами, к каждому из которых прокладывается отдельный ОК. Передающее устройство и пассивный оптический ответвитель (ОО) 1 x 4 находятся в помещении головной станции. Индивидуальные кабели (волокна), обозначенные латинскими буквами А, B, C и D, проложены соответственно до приемных устройств оптических узлов 1, 2, 3 и 4. Необходимо рассчитать мощность оптического передающего устройства, при которой обеспечивается требуемое качество передачи – значение ОНШ на выходе оптических узлов 1, 2, 3 и 4. Также необходимо определить коэффициенты разветвления оптического ответветвителя 1 x 4, которые обеспечивают требуемые оптические мощности на входах приемных устройств узлов 1…4.

Исходные данные для расчета сети приведены в табл. 1.4. Длины сегментов ОК: lA = 16 км, lВ = 24 км, lC = 12 км, lD = 20 км. При таких (достаточно больших) длинах сегментов кабеля (10…20 км) следует выбрать рабочую длину волны 1550 нм на которой коэффициент затухания стандартного одномодового ОВ равен 0,25 дБ/км c учетом потерь в неразъемных (сварных) соединениях строительных длин ОК.

Рисунок 1.6 – Структурная схема звездообразной оптической сети для прямого канала

ПрУ1

РЧ вых 1

Оптический узел 1

ПрУ2

РЧ вых 2


ПрУ3 р7 РЧ вых 3


ПрУ4 р8 РЧ вых 4


РЧ вход


р2

р3

р1

р4 ПУ

Ответвитель 1 х 4 станция

Волокно А

р5

Волокно В

Волокно С

Волокно D

р6

0

рпу

1

2

3 4

15

Таблица 1.4 – Исходные данные для расчета оптической сети с топологией звезда на длине волны 1550 нм (прямой поток)

№ Данные

Еди-ница

Количест-во единиц


1 2 3 4 5

1 Загрузка тракта каналами

шт. 110 80 ТВ каналов с ОБП/AM + 30 QAM каналов передачи данных

2 Затухание аА в волокне А длиной 16 км

дБ 16 км х 0,25 дБ/км

= 4,0 дБ

Затухание в волокне А от ГС до узла 1, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе

3 Затухание аВ в волокне В длиной 24 км


= 6,0 дБ

Затухание в волокне В от ГС до узла 2, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе

4 Затухание аС в волокне С длиной 12 км


= 3,0 дБ

Затухание в волокне С от ГС до узла 3, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе

5 Затухание аD в волокне D длиной 20 км


= 5,0 дБ

Затухание в волокне D от ГС до узла 4, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе

6 Значение ОНШ1 в узле 1 дБ 48




У абонента любого узла необходимо обеспечить требуемое значение ОНШ. При этом, например, на выходе ПрУ узла 4 может потребоваться разветвление РЧ сигнала на большее число ветвей, чем в узле 2, поэтому в узле 4 соответственно требуется большее значение ОНШ

Шаг 1 – Определим требуемые уровни оптической мощности (p5…p8) дБм на оптических входах приемных устройств узлов 1…4, при которых обеспечивается необходимое значение ОНШ1,2,3,4. Для этого используем соответствующую кривую на рис. 1.4 для загрузки тракта 110 каналами ТВ и передачи данных (ПД) в нисходящем направлении в формате QAM:

– для обеспечения ОНШ1 = 48 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p5 = –2 дБм;


– для обеспечения ОНШ3 = 50 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p7 = –0,5 дБм, округляем это значение до p7 = 0,0 дБм;

– для обеспечения ОНШ4 = 51 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p8 = 0,5 дБм, округляем это значение до p8 = 1,0 дБм.

Шаг 2. Определим уровни оптической мощности p1…p4 на выходных полюсах ответвителя:

– добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 1 p5 затухание аA в волокне А, получаем

p1 = p5 + аA = –2 дБм + 4 дБ = 2 дБм; – добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 2 p6 затухание

аВ в волокне В, получаем

16

p2 = p6 + аВ = –1 дБм + 6 дБ = 5 дБм; – добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 3 p7 затухание

аС в волокне С, получаем p3 = p7 + аС = 0 дБм + 3 дБ = 3 дБм;

– добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 4 p8 затухание

аD в волокне D, получаем p4 = p8 + аD = +1 дБм + 5 дБ = 6 дБм.

Шаг 3. Пересчитаем уровни мощности p1…p4 (дБм) на выходных полюсах ответвителя в значения мощности P1…P4 (мВт) по формуле

Pi = 10[рi(дБм)/10]:

P1 = 10[р1(дБм)/10] = +10(2/10) = 1,58 мВт; P2 = 10[р2(дБм)/10] = +10(5/10) = 3,16 мВт; P3 = 10(р3(дБм)/10) = +10(3/10) = 2,00 мВт; P4 = 10(р4(дБм)/10) = +10 (6/10) = 3,98 мВт.

Шаг 4. Рассчитаем суммарную оптическую мощность на выходных полюсах ответвителя

Pсум = (P1 + P2 + P3 + P4) = (1,58 + 3,16 + 2,00 + 3,98) = 10,72 мВт. Шаг 5. Увеличим Pсум на 20%, чтобы учесть дополнительные потери в

реальном ответвителе (обозначим ее Pпу), она является мощностью на входном полюсе ответвителя, т.е. на выходе ПУ

Pпу = 1,2⋅(Pсум) = 1,2⋅10,72 = 12,9 мВт. Шаг 6. Пересчитаем мощность Pпу в уровень мощности pпу = 10lg(12,9) =

11,1 дБм. Минимально необходимый уровень мощности оптического ПУ равен 11,1 дБм. (Отметим, что увеличение выходной мощности оптического передатчика улучшает качество передачи – значение ОНШ.)

При расчетах не был учтен эксплуатационный запас∗, который для

аналоговых ВОСП составляет азап = 1…2 дБ [4]. С учетом запаса следует

выбрать оптическое передающее устройство с уровнем мощности pпу > 11 дБм. Выберем модель PWL 4716 компании Harmonic Lightwaves [10] с

pпу = (13 ± 1) дБм на λ = 1550 нм. Шаг 7. Рассчитаем коэффициенты разветвления мощности ответвителя

по формуле Pотв = 100⋅(Pотв/Pсум), где Pотв – мощность, ответвляемая в любой выходной полюс, Pсум – суммарная мощность на всех выходных полюсах:

– для полюса 1 – P1 = 100⋅(1,58/10,72) = 15%;

– для полюса 2 – P2 = 100⋅(3,16/10,72) = 29%;

– для полюса 3 – P3 = 100⋅(2,00/10,72) = 19%;

– для полюса 4 – P4 = 100⋅(3,98/10,72) = 37%. Шаг 8. Сумма коэффициентов 15% + 29% + 19% + 37% = 100%. Расчет

коэффициентов разветвления выполнен верно.

∗ Запас на старение оборудования сети (ПУ, ПрУ, ОО и ОВ) и возможные повреждения-восстановления ОК.

17

1.5 Расчет сети типа «шина»

Пусть в оптической сети с топологией «шина» имеется один передающий оптический узел и четыре приемных оптических узла, рис. 1.7. В помещении головной станции находится оптическое ПУ. Волокно (кабель) А соединяет головную станцию с оптическим узлом 1. В нем установлен оптический ответвитель (ОО) Y-типа, разделяющий мощность света на две части (в два волокна), и локальное приемное устройство. Бльшая часть мощности света поступает в волокно B, которое проложено к следующему оптическому узлу 2, а меньшая часть ответвляется и поступает на вход локального ПрУ1 Такая ситуация повторяется для узла 3. В последнем узле 4 ответвитель не нужен.

Исходные данные для расчета сети типа шина приведены в табл. 1.5. Поскольку сегменты оптического волокна (lA = 4 км, lВ = 6 км, lC = 2 км, lD = 4 км) имеют небольшую длину (до 10 км), следует выбрать рабочую длину

волны 1310 нм∗ на которой коэффициент затухания одномодового ОВ

α = 0,5 дБ/км c учетом потерь в неразъемных (сварных) соединениях строительных длин ОК.

Таблица 1.5 – Исходные данные для расчета оптической сети с топологией шина на длине волны 1310 нм (прямой поток)

№ Данные Еди-ница

Количество единиц

Примечания

1 2 3 4 5

1 Загрузка каналами шт. 79 59 ТВ каналов с ОБП/AM + 20 QAM каналов передачи данных

2 Затухание аА в волокне А длиной

4 км

дБ 4 км х 0,5 дБ/км =

2,0

Затухание в волокне А от головной станции до узла 1, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе ОО-1

∗ Стоимость активного оборудования для этой длины волны ниже, чем для волны 1550 нм.

Рисунок 1.7 – Структурная схема оптической сети типа «шина» для прямого канала


РЧ вход

ПУ

Волокно

АА

Волокно

В

А

р10

ОО-1

ПрУ1

РЧ вых 1


р1

р9

р8

ОО-2

РЧ вых 2


р2

р7

р6

ОО-3

РЧ вых 3


р3

р5

Волокно

D

А


РЧ вых 4

р4

Волокно

С

А ПрУ2

ПрУ3 ПрУ4

р11

2

1

0 0

0

1

2 1

2

18

Окончание табл. 1.5

1 2 3 4 5

3 Затухание аВ в волокне В длиной

6 км


3,0

Затухание в волокне В от узла 1 до узла 2, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе ОО-2

4 Затухание аС в волокне С длиной

2 км


1,0

Затухание в волокне С от узла 2 до узла 3, включая сварки и соединители, без учета потерь в ответвителе ОО-3

5 Затухание аD в волокне D длиной

4 км


2,0

Затухание в волокне D от узла 3 до узла 4, включая сварки и соединители

6 Значение ОНШ1 в узле 1

дБ 49

7 Значение ОНШ2

в узле 2 дБ 48

8 Значение ОНШ3

в узле 3 дБ 49


дБ 46

У абонента любого узла необходимо обеспечить заданное минимальное значение ОНШ. При этом, например, на выходе приемника узла 3 может потребоваться разветвление РЧ сигнала на большее число ветвей, чем в узле 4, так что в узле 3 требуется большее значение ОНШ

Шаг 1. Определим требуемые уровни оптической мощности (p1…p4) дБм на входах приемных устройств узлов 1…4, при которых обеспечивается желаемое значение ОНШ1,2,3,4. Для этого используем соответствующую кривую на рис. 1.4 для загрузки тракта 79 каналами:

– для обеспечения ОНШ2 = 48 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p2 = –3,2 дБм, округляем значение до p2 = –3,0 дБм;

– для обеспечения ОНШ3 = 49 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p3 = –2,5 дБм, округляем значение до p3 = –2,0 дБм;

– для обеспечения ОНШ4 = 46 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p4 = –4,8 дБм, округляем значение до p4 = –5,0 дБм.

Шаг 2. Пересчитаем уровни мощности p1…p4 (в дБм) в мощности P1…P4 (в мВт), используя формулу Pi = 10[рi(дБм)/10]:

P1 = 10[р1(дБм)/10] = +10(–2/10) = 0,63 мВт;

P2 = 10[р2(дБм)/10] = +10(–3/10) = 0,5 мВт;

P3 = 10(р3(дБм)/10) = +10(–2/10) = 0,63 мВт;

P4 = 10(р4(дБм)/10) = +10 (–5/10) = 0,32 мВт.

Шаг 3. Определим уровень оптической мощности p5 в оптическом узле 3 путем суммирования уровня оптической мощности p4 на входе ПрУ узла 4 и затухания аD в волокне D

p5 = p4 + аD = –5 дБм + 2 дБ = –3 дБм. Пересчитаем уровень мощности p5 в мощность P5 = 10(–3/10) = 0,50 мВт. Шаг 4. Определим мощность P6, увеличив ее на 20%, чтобы учесть

дополнительные потери мощности в реальном ответвителе узла 3

P6 = 1,2⋅(P5 + P3) = 1,2⋅(0,50 + 0,63) = 1,36 мВт. Пересчитаем мощность P6 в уровень мощности p6 = 10lg1,36 = 1,34 дБм. Шаг 5. Определим уровень оптической мощности p7 путем суммирования

уровня оптической мощности p6 на входе узла 3 и затухания аС в волокне С

19

p7 = p6 + аС = +1,34 дБм + 1 дБ = 2,34 дБм. Пересчитаем уровень мощности p7 в мощность P7 = 10(2,34/10) = 1,71 мВт. Шаг 6. Определим мощность P8, увеличив ее на 20%, чтобы учесть


P8 = 1,2⋅(P7 + P2) = 1,2⋅(1,71 + 0,5) = 2,7 мВт. Пересчитаем мощность P8 в уровень мощности p8 = 10lg2,7 = 4,32 дБм. Шаг 7. Определим уровень оптической мощности p9 путем суммирования

уровня оптической мощности p8 на входе узла 2 и затухания аВ в волокне В p9 = p8 + ав = +4,32 дБм + 3 дБ = 7,32 дБм.

Пересчитаем уровень мощности p9 в мощность P9 = 10(7,32/10) = 5,4 мВт. Шаг 8. Определим мощность P10, увеличив ее на 20%, чтобы учесть


P10 = 1,2⋅(P9 + P1) = 1,2⋅(5,4 + 0,63) = 7,24 мВт. Пересчитаем мощность P10 в уровень мощности p10 = 10lg6,03 = 8,6 дБм. Шаг 9. Определим уровень оптической мощности p11 путем

суммирования уровня оптической мощности на входе узла 2 p10 и затухания аА в волокне А

p11 = p10 + аА = +8,6 дБм + 2 дБ = 10,6 дБм. Пересчитаем уровень мощности p11 в мощность P11 = 10(10,6/10) = 11,48 мВт.

При расчетах надо учесть эксплуатационный запас, который для аналоговых ВОСП составляет азап = 1…2 дБ [4]. С учетом запаса следует выбрать оптическое передающее устройство с уровнем мощности pпу = (12,5…13,5) дБм. Выберем модель PWL 4713Р компании Harmonic

Lightwaves [10] с pпу = (13 ± 1) дБм на λ = 1310 нм. Шаг 11. Рассчитаем коэффициенты разветвления ответвителей. Для ОО-3 от полюса 1 (к оптическому узлу 4) требуется передача

100⋅P5/(P3 + P5) = 100⋅0,50/(0,63+0,50) = 44% мощности. От полюса 2 к ПрУ3 требуется передача 100% – 44% = 56% мощности. Следовательно, ОО-3 должен иметь коэффициент разветвления 44%/56%.

Для ОО-2 от полюса 1 (к оптическому узлу 3) требуется передача

100⋅P7/(P2 + P7) = 100⋅1,71/(0,5 + 1,71) = 77% мощности. От полюса 2 к ПрУ2 требуется передача 100% – 77% = 23% мощности. Следовательно, ОО-2 должен иметь коэффициент разветвления 77%/23%.

Для ОО-1 от полюса 1 (к оптическому узлу 2) требуется передача

100⋅P9/(P1 + P9) = 100⋅5,4/(0,63 + 5,4) = 90% мощности. От полюса 2 к ПрУ1 требуется передача 100% – 90% = 10% мощности. Следовательно, ОО-1 должен иметь коэффициент разветвления 90%/10%.

Результаты расчетов коэффициентов ответвления ОО сведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6 – Значения коэффициентов ответвления ОО для сети типа «шина»

Процент ответвления мощности Номер ОО в сети Полюс 1 Полюс 2

1 90 10

2 70 23

3 44 56

20

1.6 Расчет древовидной сети

Выполним расчет древовидной оптической сети с одним передающим и

семью приемными узлами, рис. 1.8. Передающее устройство находятся в помещении ГС. При необходимости (например, при большой разветвленности сети) на выходе оптического ПУ устанавливают оптический усилитель (ОпУ). При построении сети используются оптические ответвители (ОО) типа 1 х n, где n – число выходных полюсов. В сети, изображенной на рис. 1.8, используются ОО типа 1 х 2 и 1 х 3. Сегменты оптических волокон, соединяющих сетевые элементы, обозначены латинскими буквами А, B, C, D, E,

G, H, I, J и K, а суммарное затухание (дБ) мощности света в каждом из них – соответственно аА, аВ, аС, аD, аE, аF, аG, аH, аI, аJ и аK. Требуется рассчитать оптическую мощность передающего устройства P0 (мощность, подаваемая в сеть) при которой обеспечивается требуемое значение ОНШ на выходе приемных устройств оптических узлов 1…7. Также необходимо определить коэффициенты разветвления оптических ответвителей ОО-1…ОО-4 при которых обеспечиваются заданные техническими условиями оптические мощности на входах оптических узлов 1…7.

Поскольку сеть имеет много разветвлений и сегменты одномодового ОВ относительно длинные, выбираем рабочую длину волны 1550 нм на которой

коэффициент затухания α = 0,25 дБ/км c учетом потерь в неразъемных (сварных) соединениях строительных длин ОК.

Исходные данные для проектирования сети приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7 – Исходные данные для расчета оптической сети с топологией дерево на длине волны 1550 нм (прямой поток)

№ Данные

Еди-ница

Количест-во единиц


1 2 3 4 5 1 Загрузка тракта

каналами шт. 110 80 ТВ каналов с ОБП/AM + 30 QAM

каналов 2 Потери аА в волокне А

длиной 8 км


= 2,0

Затухание в волокне А (от ГС до ОО-1) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-1

3 Потери аВ в волокне В длиной 8 км


= 2

Затухание в волокне В (от ОО-1 до ОО-2) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-2

4 Потери аС в волокне С длиной 10 км


= 2,5

Затухание в волокне С (от ОО-1 до ОО-3) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ОО-3

5 Потери аD в волокне D длиной 6 км


= 1,5

Затухание в волокне D (от ОО-1 до ОО-4) включая сварки и соединители без учета потерь в ОО-4

6 Потери аE в волокне E длиной 8 км


2

Затухание в волокне E (от полюса 1 ОО-2 до оптического узла 1) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-2

21

Окончание табл.1.7

1 2 3 4 5

7 Потери аF в волокне F длиной 12 км


= 3,0

Затухание в волокне F (от полюса 2 ОО-2 до оптического узла 2) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-2

8 Потери аG в волокне G длиной 8 км


= 2

Затухание в волокне G (от полюса 1 ОО-3 до оптического узла 3) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-3

9 Потери аH в волокне H длиной 6 км


= 1,5

Затухание в волокне H (от полюса 2 ОО-3 до оптического узла 4) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-3

10 Потери аI в волокне I длиной 8 км


= 2

Затухание в волокне I (от полюса 1 ОО-4 до оптического узла 5) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-4

11 Потери аJ в волокне J длиной 10 км


= 2,5

Затухание в волокне J (от полюса 2 ОО-4 до оптического узла 6) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-4

12 Потери аK в волокне K длиной 12 км


= 3,0

Затухание в волокне K (от полюса 3 ОО-4 до оптического узла 7) включая сварки и соединители, без учета потерь мощности в ответвителе ОО-4


дБ 48


дБ 51


дБ 50


дБ 49


дБ 50


дБ 51


дБ 48

У абонента любого узла необходимо обеспечить требуемое значение ОНШ. При этом, например, на выходе ПрУ узла 2 (или узла 6) может потребоваться разветвление РЧ сигнала на большее число ветвей коаксиального кабеля, чем в узле 7, поэтому в узле 2 соответственно требуется большее значение ОНШ

Шаг 1. Определим требуемые уровни оптической мощности (p1…p7) дБм на оптических входах приемных устройств узлов 1…7 при которых обеспечивается необходимое значение ОНШ1…7. Для этого используем соответствующую кривую на рис. 1.4 для загрузки тракта 110 каналами:


– для обеспечения ОНШ2 = 51 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p2 = 0,0 дБм;

22

– для обеспечения ОНШ3 = 50 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p3 = –0,5 дБм, округляем это значение до большего p3 = 0,0 дБм;

– для обеспечения ОНШ4 = 49 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p4 = –1,5 дБм;

– для обеспечения ОНШ5 = 50 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p5 = –0,5 дБм, округляем это значение до большего p5 = 0,0 дБм;

– для обеспечения ОНШ6 = 51 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p6 = 0,0 дБм;

– для обеспечения ОНШ7 = 48 дБ требуется оптическая мощность с уровнем p7 = –2,0 дБм.

Шаг 2. Определим уровни оптической мощности p1…p4 на выходных полюсах оптических ответвителей ОО-2, ОО-3 и ОО-4.

Для ОО-2: – добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 1 p1 затухание

аЕ в волокне Е, находим уровень мощности на полюсе 1 ОО-2 p8 = p1 + аЕ = –2 дБм + 2 дБ = 0 дБм;

– добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 2 p2 затухание аF в волокне F, находим уровень мощности на полюсе 2 ОО-2

p9 = p2 + аF = 0 дБм + 3 дБ = 3 дБм. Для ОО-3:

– добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 3 p3 затухание аG в волокне G, находим уровень мощности на полюсе 1 ответвителя 3

p10 = p3 + аG = 0 дБм + 2 дБ = 2 дБм; – добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 4 p4 затухание

аH в волокне H, находим уровень мощности на полюсе 2 ответвителя 3 p11 = p4 + аH = –1,5 дБм + 1,5 дБ = 0,0 дБм.

Для ОО-4: – добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 5 p5 затухание

аI в волокне I, находим уровень мощности на полюсе 1 ответвителя 4 p12 = p5 + аI = 0 дБм + 2 дБ = 2 дБм;

– добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 6 p6 затухание аJ в волокне J, находим уровень мощности на полюсе 2 ответвителя 4

p13 = p6 + аJ = 0 дБм + 2,5 дБ = 2,5 дБм; – добавляя к уровню мощности на входе оптического узла 7 p7 затухание аK в волокне K, находим уровень мощности на полюсе 3 ответвителя 4

p14 = p7 + аK = –2 дБм + 3,0 дБ = 1,0 дБм Шаг 3. Пересчитаем уровни мощности p8…p14 (в дБм) на выходных

полюсах ответвителей ОО-2..ОО-3 в значения мощности P1…P4 (мВт) по формуле Pi = 10[р

i(дБм)/10]:

P8 = 10[р8(дБм)/10] = +10(2/10) = 1,58 мВт;

P9 = 10[р9(дБм)/10] = +10(3/10) = 2,00 мВт;

P10 = 10(р10

(дБм)/10) = +10(2/10) = 1,58 мВт;

23

0,0 дБм 1,0 мВт

Рисунок 1.8 – Схема расчетная древовидной оптической сети для прямого канала

ПрУ1

РЧ вых 1


ПрУ2

РЧ вых 2


ПрУ3

РЧ вых 3


ПрУ4

РЧ вых 4


ПрУ5

РЧ вых 5


ПрУ6

РЧ вых 6


ПрУ7

РЧ вых 7


РЧ вход


ПУ рпу

ОО-2

ОО-3

ОО-4

1

2

3

1

2

1

1

2

3

0

0

0

0

аF = 3 дБ

А

аА = 2 дБ

аВ = 2 дБ

аС = 2,5 дБ

аD = 2,5 дБ

аG = 2 дБ

аH = 1,5 дБ

аI = 2,0 дБ

аJ = 2,5 дБ

аK = 3,0 дБ


2,0 дБм

1,58 мВт

0 дБм

1,0 мВт

5,56 дБм 3,6 мВт


7,44 дБм 5,54 мВт

13,59 дБм

22,84 мВт

2,0 дБм 1,58 мВт

1,0 дБм 1,26 мВт

2,5 дБм

1,78 мВт

7,56 дБм 5,7 мВт

8,94 дБм

7,83 мВт

7,4 дБм

5,5 мВт 15,59 дБм 36,22 мВт

ОпУ

р9

р11

р8

2

р10

р12

р13

р14

р15

р16

р17

роо-2

роо-3

роо-4

роо-1 H

B

C

D

E

F

G

I

J

K

р0

ОО-1

kp

р1 = –2,0 дБм

–2,5 дБм р2 =

0,0 дБм

р3 = 0,0 дБм

р4 = –1,5 дБм

р5 = 0,0 дБм

р6 = 0,0 дБм

р7 = –2,0 дБм

23

24

P11 = 10(р11

(дБм)/10) = +10(0/10) = 1,00 мВт; P12 = 10(р

12(дБм)/10) = +10(2/10) = 1,58 мВт;

P13 = 10(р13

(дБм)/10) = +10(2,5/10) = 1,78 мВт; P14 = 10(р

14(дБм)/10) = +10(1/10) = 1,26 мВт.

Шаг 4. Рассчитаем суммарную оптическую мощность на выходных полюсах ответвителей:

для ОО-2 Pсум ОО-2 = P8 + P9 = 1,00 + 2,00 = 3,00 мВт;

для ОО-3 Pсум ОО-3 = P10 + P11 = 1,58 + 1,00 = 2,58 мВт;

для ОО-4 Pсум ОО-4 = P12 + P13 + P14 = 1,58 + 1,78 + 1,26 = 4,62 мВт.

Шаг 5. Увеличим значение Pсум на 20%, чтобы учесть дополнительные потери мощности в реальном ответвителе. Полученное значение является мощностью на входном полюсе соответствующего ответвителя:

для ОО-2

PОО-2 = 1,2⋅(Pсум ОО-2) = 1,2⋅3,00 = 3,6 мВт; для ОО-3

PОО-3 = 1,2⋅(Pсум ОО-3) = 1,2⋅2,58 = 3,1 мВт; для ОО-3

PОО-4 = 1,2⋅(Pсум ОО-3) = 1,2⋅4,62 = 5,55 мВт. Шаг 6. Пересчитаем мощности PОО-2,3,4 в соответствующие уровни

мощности на входах оптических ответвителей ОО-2, ОО-3 и ОО-4 pОО-2 = 10lg(3,6) = 5,56 дБм; pОО-3 =10lg(3,1) = 4,90 дБм; pОО-4 =10lg(5,55) = 7,44 дБм.

Шаг 7. Определим уровни оптической мощности на выходных полюсах ОО-1:

– добавляя к уровню мощности на входном полюсе ОО-2 pОР-2 затухание аB в волокне B, находим уровень мощности на выходном полюсе 1 ОО-1

p15 = pОО-2 + аB = 5,56 дБм + 2 дБ = 7,56 дБм; – добавляя к уровню мощности на входном полюсе ОО-3 pОР-3 затухание

аС в волокне С, находим уровень мощности на выходном полюсе 2 ОО-1 p16 = pОО-3 + аС = 4,90 дБм + 2,5 дБ = 7,40 дБм;

– добавляя к уровню мощности на входном полюсе ОО-4 pОР-4 затухание аD в волокне D, находим уровень мощности на выходном полюсе 3 ОО-1

p17 = pОО-4 + аD = 7,44 дБм + 1,5 дБ = 8,94 дБм. Шаг 8. Пересчитаем уровни мощности p15…p17 (дБм) на выходных

полюсах ОО-1 в значения мощности P15…P17 (мВт) по формуле Pi = 10[рi(дБм)/10]:

P15 = 10[р15

(дБм)/10] = 107,56/10 = 5,7 мВт; P16 = 10[р

16(дБм)/10] = 107,4/10 = 5,5 мВт;

P17 = 10[р17

(дБм)/10] = 108,94/10 = 7,83 мВт. Шаг 9. Рассчитаем суммарную оптическую мощность на выходных

полюсах ОО-1 Pсум ОО-1 = (P15 + P16 + P17) = (5,7 + 5,5 + 7,83) = 19,03 мВт.

25

Шаг 10. Увеличим Pсум ОО-1 на 20%, чтобы учесть дополнительные потери мощности в реальном ответвителе

PОО-1 = 1,2⋅(Pсум ОО-1) = 1,2⋅19,03 = 22,84 мВт. Шаг 11. Пересчитаем мощность PОО-1 в соответствующий уровень

мощности на входе ОО-1 pОО-1 = 10lg(22,84) = 13,59 дБм.

Шаг 12. Определим необходимый уровень оптической мощности на входе сети добавляя к уровню мощности на входном полюсе ОО-1 pОР-1 затухание аА в волокне А

p0 = pОО-1 + аА = 13,59 дБм + 2 дБ = 15,59 дБм. Округляем полученный уровень до 16 дБм. Соответствующая требуемая оптическая мощность на входе сети

P0 = 10[р0(дБм)/10] = 10(16/10) = 39,8 мВт.

Типичное значение уровня мощности на выходе серийных оптических ПУ с прямой (внутренней) модуляцией составляет [10] pПУ = 5…13 дБм. Согласно нашему расчету p0 = 16 дБм, т.е. превышает максимально допустимый уровень на 3 дБм. К тому же при расчетах не был учтен эксплуатационный запас, который для аналоговых ВОСП составляет азап = 1…2 дБ [4]. В такой ситуации возможны два следующих варианта решения.

Вариант А. Применение передающего устройства с внешним

электрооптическим модулятором∗, например, модели HLT 7703 компании

Harmonic Lightwaves c уровнем выходной мощности 17 дБм (50 мВт). Эксплуатационный запас проектируемой cети азап = 17 дБм – 16 дБм = 1 дБ.

Вариант Б. Установка на выходе ПУ (с минимальным уровнем оптической мощности и соответственно наименьшей стоимостью) pПУ = 5 дБм и оптический усилитель (ОпУ) с усилением по мощности kР = 14 дБ (модель HOA 7014 компании Harmonic Lightwaves [10]). Уровень мощности на выходе этого составного ПУ составит

p0 = pПУ + kР = 5 дБм + 14 дБ = 19 дБм (79,4 мВт). При таком решении эксплуатационный запас проектируемой cети азап = 19 дБм – 16 дБм = 3 дБ.

Шаг 13. Рассчитаем коэффициенты ответвления ответвителей по

формуле Pотв = 100⋅(Pотв/Pсум), где Pотв – мощность, ответвляемая в любой выходной полюс, Pсум – суммарная мощность на всех выходных полюсах.

Для ОО-1 получили: P15 = 5,7 мВт, P16 = 5,5 мВт, P17 = 7,83 мВт и Pсум = 19,03 мВт. Коэффициенты ответвления:

– для выходного полюса 1 –100⋅(5,7/19,03) = 30%;

– для выходного полюса 2 – 100⋅(5,5/19,03) = 29%;

– для выходного полюса 3 – 100⋅(7,83/19,03) = 41%. Сумма коэффициентов ответвления ОО-1 30% + 29% + 41% = 100%.

Расчет выполнен верно.

∗ Передающее устройство с внешним оптическим модулятором может иметь два одинаковых оптических выхода (например, питать две ветви древовидной сети), см. приложение 2.

26

Для ОО-2 получили: P8 = 1,00 мВт, P9 = 2,0 мВт и Pсум = 3,00 мВт. Коэффициенты ответвления:


– для выходного полюса 2 – 100⋅(2,0/3,00) = 67%. Сумма коэффициентов ответвления ОО-2 33% + 67% = 100%. Расчет

выполнен верно. Для ОО-3 получили P10 = 1,58 мВт, P11 = 1,0 мВт и Pсум = 2,58 мВт.

Коэффициенты ответвления:


– для выходного полюса 2 – 100⋅(1,0/2,58) = 39%. Сумма коэффициентов ответвления ОО-3 61% + 39% = 100%. Расчет

выполнен верно. Для ОО-4 получили: P12 = 1,58 мВт, P13 = 1,78 мВт, P14 = 1,26 мВт и

Pсум = 4,62 мВт. Коэффициенты ответвления:

– для выходного полюса 1 – P12 = 100⋅(1,58/4,62) = 34%;

– для выходного полюса 2 – P13 = 100⋅(1,78/4,62) = 39%;

– для выходного полюса 3 – P14 = 100⋅(1,26/4,62) = 27%. Сумма коэффициентов ответвления ОО-4 34% + 39% + 27% = 100%. Расчет выполнен верно.

Результаты расчета коэффициентов ответвления оптических ответвителей сведены в табл. 1.8.

Таблица 1.8 – Значения коэффициентов ответвления ОО древовидной сети

Процент ответвления мощности Тип ОО

Номер ОО в сети Полюс 1 Полюс 2 Полюс 3

1х3 1 30 29 41

1х2 2 33 67 Отсутствует

1х2 3 61 39 Отсутствует

1х3 4 34 39 27

При детальном проектировании окончательный выбор конфигурации

сети (звезда, шина, дерево или их комбинация) определяется с учетом реального расположения абонентов путем сравнения технико-экономических показателей различных вариантов.

27

1.7 Диаграмма уровней мощности

Диаграмма уровней мощности (ДУМ) – это график зависимости уровня мощности (дБм) в сети от расстояния (км) на участке «передающее устройство ПП – приемное устройство ПП» наиболее удаленного оптического узла в конце периода эксплуатации сети, когда исчерпан эксплуатационный запас (азап.= 0) ДУМ графически отображает изменение уровня мощности сигнала прямого потока в элементах сети. В пассивных элементах сети уровень мощности сигнала уменьшается, а в активных, например, оптическом усилителе или регенераторе – увеличивается.

Для звездообразной сети ДУМ строится для самого длинного «луча» (на участке ГС – волокно В – оптический узел 2 на рис. 1.6), а для древовидной – для наиболее длинной «ветви» (на участке ГС – волокна А, D, K – оптический узел 7 на рис. 1.8).

На рис. 1.9 приведен пример построения ДУМ для сети типа шина (Т-сеть). Исходными данными для ее построения послужили результаты расчета уровней мощности сигнала (для прямого канала) в основных точках сети (табл. 1.9), полученные в подразделе 1.5.

Таблица 1.9 – Уровни мощности сигнала для прямого потока в основных точках сети типа шина в конце срока эксплуатации (азап = 0)

Местоположение ГС Сеть ОУ-4

ОО-1 ОО-2 ОО-3 Устройство/ точка сети

ПУ Вход Выходы Вход Выходы Вход Выходы

ПрУ-4

Обозначение на рис.1.7 и 1.9

р11 р10 р1/р9 р8 р2/р7 р6 р3/р5 р4

Уровень мощности, дБм

10,6 8,6 7,3/–2 4,32 2,34/–3 1,34 –3/–2∗ –5

Расстояние от ГС, км

0 4 4 10 10 12 12 16

При оптимизации сети ДУМ позволяет определить пассивные элементы,

в которых теряется наибольшая мощность света. Если сеть достаточно разветвленная (например, древовидная) и имеет

длинные сегменты оптического волокна, то на выходе передающего устройства (на ГС) приходится устанавливать оптический усилитель мощности (англ. – бустер), рис. 1.7. Его коэффициент усиления по мощности определяется расчетом (см. пример в подразделе 1.6).

В ряде случаев на входе ПрУ устанавливают предварительный ОпУ (ПОУ), улучшающий чувствительность приемной системы. Заметим, что по технико-экономическим соображениям выгоднее применение одного усилителя мощности на выходе ПУ прямого потока, нежели n шт. ПОУ на входах n приемных устройств прямого потока.

28

Уровен

ь мощности

, дБм

Сегмент А lA = 4 км

Сегмент В lВ = 6 км

Сегмент С lС = 2 км

Сегмент D lD = 4 км

ОО

-1

ПУ ПП

ПрУ ПП-1 ПрУ ПП-2 ПрУ ПП-3

ПрУ ПП-4


10

8

6

4

2

0

–2

–4

–6

l, км

р6 = 1,34

р9 = 7,32

р11 = 10,6

4 10 12 16

ОО

-2

ОО

-3

р1 = –2

р2 = –3

р3 = –2

р4 = –5

р10

р9

р1

р8

р2

р7

р6

р5

р4

Вых 4

Вх

Вых 3

Помещение головной станции

Вх

р3

р10 = 8,6

р8 = 4,32

р7 = 2,34

Вых 1

Вых 2

Оптический узел 1 Оптический узел 2

Рисунок 1.9 – Диаграмма уровней мощности оптической сети типа «шина» для прямого потока

28

29

1.8 Разработка структурной схемы сети с обратным каналом

1.8.1 Разработка структурной схемы сети

Для составления полной структурной схемы сети следует дополнить сеть передачи прямого потока (см. рис. 1.6, 1.7 или 1.8) активными и пассивными элементами для создания обратного канала передачи (узкополосные услуги в направлении «абонент-ГС»). При модернизации оптической сети КТВ под двунаправленную передачу сигналов возможны два следующих решения.

1. В простейшем случае для передачи сигналов в направлении «абонент-ГС» можно задействовать свободные оптические волокна в конструкции ОК. Для этого необходимо установить в помещениях оптических узлов передающие, а в помещении ГС – приемные устройства обратного потока, соответственно.

2. Альтернативным, и технически более сложным, решением является применение WDM технологии, которая позволяет двунаправленную передачу сигналов по одному волокну во встречных направлениях. Для этого

используется две длины волны, например, λ1 = 1550 нм для прямого потока и

λ2 = 1310 нм – для обратного. Разумеется, на ГС и в оптических узлах необходимо установить спектральные мультиплексоры (оптические фильтры),

разделяющие сигналы встречных направлений передачи на λ1 и λ2. При расчете такой сети требуется учесть потери мощности в спектральных мульти-демультиплексорах. В качестве примера на рис. 1.10 приведена полная структурная схема разработанной сети типа «шина», в которой для создания обратного канала используются отдельные ОВ в составе многоволоконного ОК – сеть «точка-точка». В помещении ГС установливается оборудование терминальной системы кабельной модемной связи (ТСКМС), одно передающее устройство прямого потока (ПУ ПП) и четыре приемных устройств обратного потока (ПрУ ОП). В каждом из четырех оптических узлов устанавливается по одному приемному устройству прямого потока (ПрУ ПП) и одному передающему устройству обратного потока (ПУ ОП). Модемы, установленные в помещенииях абонентов, получают (по коаксиально-кабельной сети) поток нисходящих данных с выхода ПрУ ПП и отправляют поток восходящих данных (по КК) в сторону ГС при помощи ПУ ОП.

Все каналы связи ПУ ОП→ПрУ ОП организуется по отдельным ОВ. При этом на различных сегментах сети потребуются оптические кабели с различным числом рабочих ОВ. Расчет необходимого числа рабочих и резервных («темных») ОВ приведен в табл. 1.10. Число резервных ОВ выбирают так, чтобы общее число ОВ в заказываемом линейном ОК (ЛОК) было четным (парным). Число муфт Nм = li/lс – 1, шт., где li – длина i-го сегмента сети (км) и lс = 2 км – строительная длина ОК при прокладке в кабельной канализации.

Согласно табл. 1.10 для реализации сети необходимо заказать (с учетом запаса) 10,5 км 6-ти волоконного и 6,3 км 4-х волоконного ЛОК, а также 4 муфты.

30

Таблица 1.10 – Расчет необходимого числа ОВ в сегментах ЛОК и количества муфт

1 Сегмент ОК (см. рис. 1.7) А В С D Всего

2 Длина сегмента ОК, км 4 6 2 4 16

3 Длина ОК с учетом запаса (5 %), км 4,2 6,3 2,1 4,2 16,8

4 Число рабочих ОВ в ОК, шт 5 4 3 2 -

5 Число резервных ОВ в ОК, шт 1 2 1 2 -

6 Суммарное число ОВ в ОК, шт. 6 6 4 4 -

7 Количество муфт кабельных, шт. 1 2 - 1 7

1.8.2 Выбор оборудования обратного канала

Выберем активное оборудование для организации обратного потока и проверим его работоспособность для канала с максимальной (ПУ ОП-4 – ПрУ ОП-4, l4 = 16 км) и минимальной (ПУ ОП-1 – ПрУ ОП-1, l1 = 2 км) длиной.

1. Для рабочей длины волны 1310 нм коэффициент затухания ОВ в ОК составляет 0,5 дБ/км в конце срока эксплуатации, строительная длина ОК lс = 2 км. 2. Из табл. П.2.3 выберем ПУ ОП марки RPT 3104 с наименьшим значением уровня оптической мощности рпу –3 дБм (в точке S), а значит и с минимальной стоимостью. 3. Используем в расчетах типовые значения потерь в разъемных арс = 0,5 дБ и неразъемных (сварных) анрс = 0,1 дБ соединителях. Примем эксплуатационный запас азап = 3 дБ. 4. Рассчитаем требуемый уровень мощности на входе приемного устройства (ПрУ ОП-4) обратного канала с максимальной длиной l4

рпру-4 = рпу-4 – α l4 – 2⋅арс – (l4/lс – 1)⋅анрс – азап =

–3 дБм – 0,5 дБ/км⋅16 км – 2 дБ⋅0,5 – (16 км/2 км – 1)⋅0,1 дБ – 3 дБ = –15,7 дБм. 5. Из табл. П.2.3 выберем ПрУ марки RPR 2110 с допустимым уровнем оптической мощности (в точке R), лежащей в интервале (–18…–4) дБм. Здесь рпру мин = –18 дБм и рпру макс= –4 дБм – уровни чувствительности и перегрузки (насыщения) ПрУ соответственно. Дополнительный запас по уровню мощности [–15,7 дБм – (–18 дБм)] = 2,3 дБ.

Итак, эксплуатационный запас по затуханию (уровню мощности) азап = 3 дБ + 2,3 дБ = 5,3 дБ для наиболее удаленного оптического узла №4. Оптические узлы № 1..3 удалены от ГС на меньшее расстояние и, следовательно, будут иметь больший запас. 6. Для самого короткого обратного канала от оптического узла №1 до ГС необходимо проверить отсутствие/наличие перегрузки ПрУ ОП-1

рпру-1 = рпу-1 – α l1 – 2⋅арс – (l4/lс – 1)⋅анрс – азап =

–3 дБм – 0,5 дБ/км⋅2 км – 2 дБ⋅0,5 – (2 км/2 км – 1)⋅0,1 дБ – 3 дБ = –8 дБм.

Вывод. Полученное значение уровня –8 дБм < рпру макс= –4 дБм, перегрузка ПрУ ОП-1 отсутствует; все обратные каналы работоспособны. В противном случае, необходимо установить оптический аттенюатор з необходимым значением вносимого затухания.

31


Рисунок 1.10 – Функциональная схема кабельной модемной связи и расчет числа ОВ и муфт в четырех сегментах ЛОК (подключение абонентского модема и ПК показано условно только для оптического узла 4)

Сегмент А lA = 4 км

Сегмент В lВ = 6 км

Сегмент С lС = 2 км

Сегмент D lD = 4 км

ОО-1 ОО-2 ОО-3

ПрУ ОП-1

ПрУ ОП-2

ПрУ ОП-3

ПрУ ОП-4

ПУ ПП

Интернет ПрУ ПП-1 ПрУ ПП-2 ПрУ ПП-3

ПрУ ПП-4

ПУ ОП-3 ПУ ОП-2 ПУ ОП-1

4 ОВ, 2 муфты 5 ОВ, 1 муфта 3 ОВ, нет муфт 2 ОВ, 1 муфта


ПУ ОП-4

Здесь: ПП – прямой поток; ОП – обратный поток.

Помещение ГС

ПК

Модем

Терминальная система КМС

Д

Оптический узел 1 Оптический узел 2

31

32

1.8.3 Организация кабельной инфраструктуры Для организации станционной кабельной инфраструктуры используются

следующие пассивные компоненты: станционные (СОК) и линейные (ЛОК) оптические кабели, оптический кросс (патч-панель); устройство стыка станционного и линейного ОК (УССЛК), разъемные (РС) и неразъемные (НРС) оптические соединители. Рассмотрим кратко назначение кабельного оборудования, прокладываемого (устанавливаемого) в помещениях головной станции а и оптического узла без ответвителя б, рис. 1.11.

1. Разъемные соединители (РС) служат для соединения/разъединения следующих устройств: РС1 – источника излучения (лазера) с ОВ, РС2 – приемника излучения (фотодиода) с ОВ, РС3 – двух ОВ.

2. Неразъемное соединение (НРС) служит для постоянного соединения оптических волокон станционного и линейного оптических кабелей методом электродуговой сварки. Место сварки защищается при помощи термоусаживаемой гильзы.

3. Станционные ОК бывают двух следующих типов.

3.1. «Пигтейл∗» (ПТ) – это одноволоконный ОК, один из концов которого

оснащен «вилочной» частью соединителя оптического, вставляемой в «розетку» оптического кросса, а второй коней – «голый» – методом сварки (реже склейки) соединяется с оптическим волокном линейного ОК.

3.2. «Патчкорд∗» (ПК) – одноволоконный ОК, оба конца которого

оснащены «вилочными» частями соединителя оптического. Патчкорды служат для соединения активного оборудования (ПУ, ПрУ, оптических усилителей и др.) с оптическим кроссом. Пигтейллы и патчкорды могут содержать одно (симплекс) либо два (дуплекс) ОВ и прокладываются в помещении станции по кабельростам или в специальных коробах.

4. Оптический кросс служит для ручной коммутации станционных ОК. Он содержит панель с двухсторонними «розетками», в которые вставляются (и фиксируются) с одной стороны вилки ПК, а с другой – вилки ПТ или ПК. В зависимости от емкости выпускаются малые оптические кроссы («патч-панели») содержащие несколько десятков «розеток» и большие – с сотнями и даже тысячами «розеток».

5. Устройство стыка станционных и линейного ОК (УССЛК) – это специальный короб, служащий для защиты мест соединения СОК и ЛОК и хранения технологических запасов ОВ, уложенных в специальные кассеты. УССЛК обычно крепится на стене вблизи кабельной шахты.

Линейный (многоволоконный ОК) выходит из корпуса УССЛК и по вертикальной «кабельной шахте» опускается в подвальный этаж головной станции. За ее пределами он прокладывается в каналах подземной кабельной канализации, рис 1.11, а. Возможна и «воздушная» прокладка ЛОК при использовании самонесущих кабелей (типа «восьмерка»), прикрепляемых при помощи специальной арматуры к опорам или трубостойкам.

∗ Англоязычные термины, перекочевавшие в терминологию связистов СНГ.

33

Рисунок 1.11 – Инфраструктура ОК в помещении головной станции а и оптического узла без оптического ответвителя б (узел 4 на рис. 1.10). Здесь: СОК – станционный ОК, ЛОК – линейный

ОК, ПК – патчкорд, ПТ – пигтейл, УССЛК – устройство стыка станционных и линейного ОК и хранения технологического запаса ОВ

ПТ 2

ПТ 1 ПУ ПП

ПрУ ОП-1

ПрУ ОП-2

ПрУ ОП-3

ПрУ ОП-4

ПК 2

ПК 1

ПК 3

ПК 4

ПК 5

ПТ 3

ПТ4 ПТ 4

ПТ 5 Моде

Место сварки, защищенное

термо-усаживаемой

гильзой

ЛОК, 6 ОВ

1 2 3 4 5 6

Резервное ОВ №6

В кабельную шахту

Рабочие ОВ №1..5

а

ПУ ОП

ПТ 1

ЛОК, 4 ОВ

б

УССЛК

Технологи-ческий

запас ОВ

Место сварки, защищенное термоусаживаемой гильзой

УССЛК

Резервные ОВ №3, 4

ПрУ ПП

Коаксиаль-ная сеть

микрорайона № 4

4

РС1

РС2

РС3

ПТ 6 Моде

ПК 6 (резервный)

Технологический запас ОВ

3

1

ПТ 2

Резервный ПТ

Оптический кросс

34

Если в помещении оптического узла (без ОО) находится небольшое количество оборудования, то оптический кросс не устанавливается, рис 1.11, б. Активное оборудование (ПУ, ПрУ) в такой ситуации соединяется с ЛОК при помощи сварки волокон ЛОК с волокнами пигтейлов (патчкорды не нужны).

В качестве примера на рис. 1.12 приведена кабельная инфраструктура оптического узла №1 (аналогично для узлов №2 и №3), содержащего оптический ответвитель (ОО). В помещение узла вводятся два линейных кабеля – ЛОК А, идущий от головной станции, и ЛОК Б, прокладываемый к оптическому узлу № 2. Оптические волокна этих кабелей при помощи пигтейлов присоединяются к оптическому кроссу с числом «оптических гнезд – вилок» больше 12 шт. – левая (линейная) сторона кросса. К правой (станционной) стороне кросса присоединяются следующие устройства:

– при помощи пигтейлов и сварных соединений – оптический

ответвитель ОО-1∗; – и при помощи патчкордов – приемное устройство прямого потока (ПрУ

ПП) и передающее устройство обратного потока (ПУ ОП). Транзитные ОВ (для обратных каналов), идущие от других оптических

узлов №2, 3… коммутируются при помощи патчкордов, а резервные волокна заводятся на оптический кросс и в будущем могут быть использованы для развития сети.

Линейные волокна во всех оптических узлах (промежуточных и оконечных) должны быть «оконцованы» (т.е. оснащены пигтейлами) для целей их переключения на резервные волокна (вручную или автоматически), а также для проведения профилактических и аварийных измерений (при поиске возможных повреждений оптического кабеля) с помощью рефлектометра оптического.

Расчет количества станционного пассивного оборудования для построения сети типа шина (рис. 1.10) приведен в табл. 1.11.

Таблица 1.11 – Расчет количества станционного пассивного оборудования (шт.) для

построения сети типа шина

№ Пункт сети Оптический кросс ПТ ПК ОО УССЛК

1 ГС 1 (на 24 розетки) 6 6 - 1

2 ОУ-1 1 (на 12 розеток) 13 6 1 1

3 ОУ-2 1 (на 12 розеток) 13 6 1 1

4 ОУ-3 1(на 12 розеток) 13 6 1 1

5 ОУ-4 - 3 - 1 1

6 Всего, шт. 4 48 24 4 5

∗ Возможна установка (при помощи сварки) оптического ответвителя внутри кабельной муфты. Однако в этом случае затрудняется обслуживание сети.

35

Рисунок 1.12 – Инфраструктура ОК в помещении оптического узла № 2 с оптическим ответвителем ОО-1 (см. структурную схему на рис. 1.10)

Коаксиальная сеть

микрорайона №1

УССЛК

1

2

3

1

4

5

6

2

3

4

ЛОК А

ЛОК Б

От головной

стан

ции

К опти

ческому

узлу 2

ОО-1

ОВ к оптическому узлу №2

ПрУ ПП

Резервные ПК

Транзитные ОВ (обратных каналов) от

последующих оптических узлов

Технологический запас ОВ

Оптический кросс

Резервный ПК

УССЛК

ПТ №1…6

ПТ №1…4

ПТ

ПТ

ПК

ПК

ПТ

ПТ

ПК

ПК

ПК

Резервное ОВ

Резер

вные

ОВ

№3 и

4 Д

ТВ

Данные

35

36

1.9 Передача данных по гибридной сети

1.9.1 Принцип кабельной модемной связи

Нисходящий трафик. Используемые для ТВ вещания стандартные несущие частоты и ТВ каналы с шириной полосы 8 МГц (в стандарте СЕКАМ

∗) подходят для передачи нисходящего трафика данных «от сети Интернет – к компьютеру пользователя». Высокая скорость передачи данных достигается за счёт использования эффективных алгоритмов модуляции. Несущая частота канала передачи данных (ПД) выбирается в диапазоне 300…860 МГц. Требуемые полосы частот и алгоритмы модуляции, используемые для ПД при помощи кабельных модемов, определены в европейском варианте спецификации DOCSIS (Data Over Cable Interface Specifications – Спецификации интерфейса передачи данных посредством кабельных модемов).

Возникает вопрос, сколько абонентов (пользователей сети Интернет) можно обслужить при использовании для передачи нисходящего трафика в полосе одного стандартного ТВ канала шириной 8 МГц? Исследования показали, что даже в «часы пик», т.е. часы наивысшей сетевой активности (вечернее время), не более 50% пользователей Интернет работают с сети. По оценкам специалистов при таком уровне Интернет-активности оператор, используя канал передачи с полосой 8 МГц, может по одной коаксиально-кабельной сети обслуживать не менее 400 абонентов (небольшой микрорайон).

Восходящий трафик. Для кабельной модемной связи необходимы каналы под «восходящий» трафик – для ПД от пользователей в сеть. Стандартную сеть КТВ, предназначенную для однонаправленной передачи сигналов необходимо модифицировать под двунаправленную (интерактивную) передачу: сигналы будут передаваться как в направлении «ГС-абонент», так и в обратном направлении «абонент-ГС». В спецификациях DOCSIS определена полоса частот, отведенная под передачу сигналов восходящего потока данных: нижний предел 5 МГц, верхний – 30 МГц (для стран Восточной Европы). Под передачу восходящего трафика отводятся подканалы с шириной полосы 200…3200 кГц каждый в области частот 5…30 МГц.

Модернизация оптической сети под двунаправленную передачу не представляет особых сложностей. В простейшем случае для передачи сигналов в направлении «абонент-ГС» оператору достаточно задействовать свободные оптические волокна в составе ОК. Для этого необходимо установить на оптических узлах передающие, а в помещении ГС – приемные устройства обратного потока (а также оборудование передачи данных), см. п.1.8.

Определенные проблемы возникают при модернизации существующей коаксиальной сети (от оптического узла до помещений абонентов). Для передачи по КК сигналов в обоих направлениях, однонаправленные радиочастотные усилители (ими оборудован стандартный коаксиальный тракт сети КТВ) необходимо заменить двунаправленными, настроенными на работу в соответствующих полосах частот. В направлении «ГС-абонент» эти усилители должны усиливать групповой телерадиосигнал, а также сигналы, несущий данные из Интернет и ОЦК, а в направлении «абонент-ГС» – сигналы, несущие данные в сеть Интернет и ОЦК.

∗ Принят в качестве стандарта ТВ вещания в странах СНГ.

37

1.9.2 Работа станционного оборудования Нисходящий трафик. Структурная схема модернизированной для

передачи данных головной станции приведена на рис. 1.13. Здесь IP-маршрутизатор связан с сетью Интернет высокоскоростной линией передачи, работающей на скорости 622 Мбит/с (STM-4) или выше. Данные, полученные из сети Интернет, поступают на быстродействующий сетевой Ethernet-коммутатор, который направляет их на модулятор сигнала нисходящего трафика. Используется алгоритм квадратурной амплитудной модуляции (англ. QAM – Quadrature Amplitude Modulation). Согласно этому алгоритму передаваемое сообщение кодируется одновременными изменениями амплитуды синфазной и квадратурной компонент гармонического несущего колебания (обычно с частотой 45 МГц), которые сдвинуты по фазе друг относительно друга на π/2. При QAM каждое сочетание определённого значения фазы с определённым значением амплитуды несущего колебания представляет некоторую кодовою комбинацию. Существуют варианты QAM-х, где х = 4; 16; 32; 64; 128 и 256. Например, для QAM-64 каждое из 64 сочетаний значений амплитуды и фазы несущей представляет комбинацию двоичных символов, состоящую из шести битов (всего возможно 26 = 64 таких комбинаций).

Рисунок 1.13 – Структурная схема головной станции с терминальной системой кабельной модемной связи (ТСКМС). В базе данных хранятся аутентификационные данные абонентов

Данные, ОЦК и запросы от кабельных модемов

QPSK- демодулятор

Преобразователь с понижением

частоты

ТС КМС

О/Э преобразователь Э/О преобразователь

Устройство мультиплексиро-вания каналов

Преобразователь с повышением

частоты

QAM-модулятор

ТВ

сигнал

Сетевой коммутатор IP маршрутизатор

Местная студия

Центральное

телевидение

База

данных

Опти

ческие

узлы

ТВ

сигн

ал

ТфОП

Межсетевой интерфейс ТфОП

Интернет

5…30 МГц 48…862 МГц ТВ сигналы, данные, ОЦК

Блок управлен

ия

и управляющие сигналы от ТСКМС

38

Скорость передачи данных по стандартному каналу с шириной полосы 8 МГц составляет 27 и 40 Мбит/с для алгоритмов QAM-64 и QAM-256 соответственно. Даже если нисходящий поток данных будет передаваться по реальному каналу связи с такой высокой скоростью, компьютер пользователя всё равно не сможет принимать их со скоростью, большей 10 Мбит/с, из-за ограниченности быстродействия Ethernet-трансивера, установленного внутри кабельного модема, и АЧХ соединительных кабелей, которыми модем подключён к компьютеру.

В ТС КМС на рис. 1.13 сформированный QAM-сигнал подается на преобразователь с повышением частоты для переноса его спектра в ВЧ область. Несущая частота нисходящего канала передачи данных выбирается оператором в диапазоне 30…750 МГц (а в случае, если оператор транслирует и цифровое телевидение – до 862 МГц). Номер канала (несущую частоту) для передачи нисходящего трафика оператор выбирает исходя из собственной схемы распределения частот (ведь помимо Интернет-трафика оператор также обеспечивает трансляцию большого числа ТВ каналов). Устройство мультиплексирования каналов (сумматор) объединяет ВЧ-сигнал, несущий Интернет-трафик, с групповым ТВ сигналом. Этот групповой электрический сигнал преобразуется в оптический (Э/О-преобразование) и передаётся по оптическому волокну в сторону оптических узлов. Здесь оптический сигнал преобразуется в электрический (О/Э-преобразование), усиливается и передаётся по коаксиальной сети на модемы абонентов.

Комплекс станционного оборудования передачи данных называют «терминальной системой кабельной модемной связи» – ТСКМС (англ. CMTS – Cable Modem Terminal System). Работу всей сети контролирует специальный блок управления. В нем, в частности, имеется программа-планировщик, а также программа назначения канала ПД (выбирающая, какой из отведённых под Интернет-трафик каналов – от 1-го до N-го – использовать в данный момент). Кабельные модемы, устанавливаемые в домах абонентов, и оборудование ТСКМС должны быть совместимы, т.е. использовать одни и те же протоколы и один и тот же временной отсчёт. Отметим, что временной отсчёт и синхронизация играют важную роль в работе сети кабельной модемной связи.

Восходящий трафик. Механизм передачи восходящего трафика более сложен. Исходя из соображений простоты технической реализации, совместимости с существующим ТВ оборудованием, а также по результатам эксплуатационных испытаний, большинство операторов и производителей оборудования используют для передачи восходящего трафика полосу частот 5…30 МГц (для Европы). Однако этот диапазон подвержен влиянию импульсных помех от бытовых и промышленных электроприборов, а также помех от частной, служебной и любительской радиосвязи. Выяснилось, что метод QAM, используемый для передачи нисходящего трафика и обеспечивающий достаточно высокую скорость передачи данных, не подходит для передачи по такой зашумлённой среде, и поэтому не может быть использован для организации восходящего трафика.

Для передачи данных восходящего потока используется квадратурная фазовая модуляция (англ. QPSK – Quaternary Phase-Shift Keying)∗. Она обладает лучшей помехоустойчивостью, но при этом даёт меньшую скорость передачи ∗ При малом уровне помех в обратном канале стандартом DOCSIS допускается QAM-16.

39

данных. Однако, пониженная скорость не снижает общей производительности сети, поскольку восходящий трафик менее интенсивен, чем нисходящий. Простейший вариант алгоритма QPSK-4 оперирует четырьмя символами, которые могут быть представлены четырьмя точками на амплитудно-фазовой диаграмме – каждая последующая точка смещена на 90° относительно предыдущей. Если каждому из этих символов присвоить свое двухразрядное двоичное число, то таким образом будут представлены четыре возможные двухбитовые комбинации – 00, , 01, 10, 11.

В соответствии с рекомендациями DOCSIS, для канала передачи восходящего трафика, можно выбрать ширину полосы пропускания, равную 200, 400, 800, 1600 или 3200 кГц. Оператор, исходя из используемой им модели трафика, сам выбирает один из пяти приведённых значений полосы. При использовании алгоритма QPSK скорость передачи данных по таким каналам равна 0,32; 0,64; 1,28; 2,56 и 5,12 Мбит/с соответственно.

1.9.3 Функционирование абонентского оборудования На рис. 1.14 показана структурная схема кабельного модема,

устанавливаемого в помещении абонента. Сигнал, поступающий в дом абонента, разветвляется на две части: одна подается на стандартный телеприёмник (видеомагнитофон), а вторая часть – в сетевой интерфейсный модуль кабельного модема.

Нисходящий поток данных. Селектор несущей частоты модема настраивается на несущую частоту ТВ канала, выбранного оператором для передачи данных. Далее сигнал проходит через полосовой фильтр на поверхностно-акустических волнах (ПАВ-фильтр) с крутыми скатами АЧХ, который пропускает полосу частот шириной 8 МГц на выбранной несущей частоте. С выхода ПАВ-фильтра «очищенный» сигнал подаётся на преобразователь с понижением частоты. С его выхода сигнал промежуточной частоты подается на модем физического уровня (англ. PHY – от «PHYsical»). Последний осуществляет демодуляцию сигнала, выделяя из него данные. Контроллер доступа к среде передачи – КДСП (англ. MAC – Media Access Controller) – проверяет целостность потока данных, формирует данные в Ethernet-фреймы формата IEEE 802.3 и передаёт их на трансивер (приемо-передатчик). Трансивер взаимодействует с ПК пользователя на скорости 10 Мбит/с посредством сетевого кабеля стандарта 10Base-T, состоящего из двух витых пар. Кабель обоими своими концами подключается к стандартным разъёмам RJ-45. Микроконтроллер выполняет служебные операции и управляет движением Ethernet-пакетов.

Любой кабельный модем принимает нисходящий трафик, содержащий данные, предназначенные всем абонентам, подключённым к общей коаксиально-кабельной сети, обслуживаемой одним оптическим узлом. Однако, КДСП выделяет из общего потока данных только те, которые предназначаются конкретному абоненту. Все прочие данные «теряются».

40

Восходящий поток данных. Ethernet-пакеты восходящего потока поступают от ПК на трансивер. Ethernet-контроллер направляет эти данные на КДСП, управляющий буферизацией и распределением времени отправки пакетов в соответствии с рекомендациями DOCSIS. Модем физического уровня (PHY) осуществляет QPSK-модуляцию сигнала, частота которого соответствует рабочей частоте канала связи, отведённого под восходящий трафик, после чего сформированный сигнал, пройдя через усилитель мощности, поступает на диплексер

∗ сетевого интерфейсного модуля для передачи по коаксиальному кабелю в сторону оптического узла (головной станции). Фильтры диплексера отделяет входной сигнал данных (48…862) МГц от выходного (5…30) МГц.

Выбор канала передачи восходящего трафика осуществляется дистанционно блоком управления ТСКМС. Достигнув оптического узла, восходящие сигналы от всех абонентских модемов объединяются, после чего суммарный (групповой) электрический сигнал преобразуется в оптический и передаётся в сторону ГС. На ГС оптический сигнал восходящего потока преобразуется в электрический, после чего сигнал демодулируется и полученный поток данных поступает на быстродействующий сетевой коммутатор. Наконец, в зависимости от конечного адресата, данные отправляются либо в Интернет-маршрутизатор, либо в межсетевой интерфейс коммутируемой телефонной сети общего пользования (ТфОП). Во втором случае коммутационное оборудование ТфОП доводят вызов до адресата.

∗ Пара НЧ и ФЧ фильтров, разделяющих ВЧ нисходящий и НЧ восходящий потоки данных.

(5…30 МГц)

Данные

Усилитель

Данные

Данные

Данные

Сигнал нисходящего трафика

(48…862 МГц)

Сигнал восходящего трафика

ТВ сигналы (48…862 МГц)

Трансивер

КДСП

Микро-контроллер с

Ethernet-КДСП

Регулятор усиления

Модем физичес-

кого уровня

Модем физичес-

кого уровня

Преобразо-ватель с

понижением частоты

ПАВ-фильтр

Селектор несущей частоты

Диплексер

ВЧ фильтр

Ресивер

ТВ приемник

Сигнал промежуточной частоты

Кабельный модем

Персональный компьютер

Рисунок 1.14 – Структурная схема кабельного модема

КК

41

1.10 Перечень оборудования, необходимого для построения сети

Для реализации разработанной оптической сети доступа (см. рисунки 1.10, 1.11 и 1.12 и табл. 1.10 и 1.11) необходимо следующее оборудование .

1. В помещении ГС устанавливается следующее оборудование (рис. 1.11, а): – головная станция для трансляции каналов ТВ; – терминальная система кабельной модемной связи; – передающее устройство прямого потока; – четыре приемных устройства обратного потока; – оптический кросс (патч-панель); – станционные оптические кабели (СОК) типа «патчкорд» и «пигтейл». 2. В линейной части оптической сети (рис. 1.10) применяются: – линейные оптические кабели (ЛОК) с 4-мя и 6-ю оптическими

волокнами (строительную длину ЛОК можно принять равной 2 км); – муфты оптические (для соединения волокон строительных длин ЛОК

методом электродуговой сварки). 3. В помещениях оптических узлов (рис. 1.11, б и рис. 1.12) устанавли-

ваются: – оптические ответвители Y-типа 1 х 2 (кроме узла 4); – приемное устройство прямого потока; – передающее устройство обратного потока; – оптические кроссы (кроме узла 4); – станционные оптические кабели типа «патчкорд» и «пигтейл». 4. В помещении абонента устанавливается кабельный модем,

подключенный к кабельной сети оператора. Перечисленное оборудование (для сети со структурной схемой на рис.

1.10) и его стоимость (см. табл. П.2 приложения) приведено в табл. 1.12.

Таблица 1.12 – Перечень и цена оборудования для разработанного проекта сети

№ Оборудование Ед. измер.

Количес-тво

Цена за шт.

Стоимость, $

Помещение головной станции: 1. Терминальная система КМС шт 1 18000 18000 2. ПУ прямого потока, 1310 нм, 16 мВт шт 1 1690 1690 3. ПрУ обратного потока шт 4 256 1024 4. Оптический кросс (24 гнезда) шт 1 20 20 5. СОК типа «патчкорд» шт 6 30 180 6. СОК типа «пигтейл» шт 6 15 90

Линейная часть оптической сети: 7. ЛОК с 4-мя ОВ км 6,3 860 5160 8. ЛОК с 6-ю ОВ км 10,5 970 10185 9. Муфты оптические шт 4 250 1000

Помещения оптических узлов: 10. ПрУ прямого потока шт 4 860 3440 11. ПУ обратного потока 1310 нм, 4 мВт шт 4 1410 5640 12. Оптический ответвитель 1 х 2 шт 3 150 450 13. СОК типа «пигтейл» шт 48 15 720 14. СОК типа «патчкорд» шт 18 30 540 15. Оптический кросс (12 гнезд) шт 4 20 80

Помещения абонентов: 16. Кабельный модем DOCSIS 2.0, USB,

10/100 Base-T Ethernet, 220V шт 1 47 -

Всего: 48615 $ / 388920 грн.

Каждый из 4-х узлов может обслуживать до 400 абонентов. При этом стоимость сети, отнесенная к 1 абоненту, составит 388920/(4 х 400) = 243 грн./абонент (без учета строительных и монтажных работ).

42

Выводы

В выводах по результатам выполнения КЗ следует изложить основные

технико-экономические показатели разработанной оптической сети доступа. Ниже приведен пример написания выводов.

Пример

Разработан проект пассивной оптической сети доступа с топологией шина. Сеть разработана для предоставления широкополосных (телевидение) и узкополосных (передача данных, телефония) услуг потенциально 1600 абонентам, проживающим в четырех микрорайонах. Сеть содержит четыре оптических узла и три Y-ответвителя (1 х 2). Для нисходящего трафика сеть имеет топологию шина (прямой канал), а для восходящего трафика (обратный канал) предложена сеть типа «точка-точка». Рабочая длина волны прямого и обратного каналов 1310 нм. Длина линейных оптических кабелей (с 6-ю и 4-мя одномодовыми ОВ) составляет 16,8 км (с учетом запаса). Требуемая мощность излучения оптического передающих устройств прямого и обратного каналов равна 16 мВт и 4 мВт соответственно.

В разработанной сети предусмотрена организация широкополосного

доступа при помощи технологии кабельной модемной связи согласно стандарту Euro-DOCSIS. Для этого на головной станции устанавливается терминальная система КМС, а в помещениях абонентов – кабельные модемы. Теоретическая максимальная скорость передачи в нисходящем направлении составляет 27 Мбит/с (QAM-64) и 40 Мбит/с (QAM-256), в восходящем направлении – до 5,12 Мбит/с (QAM-16 или QPSK-4).

Стоимость оптического оборудования, необходимого для создания сети,

составляет 388,92 тыс грн, а стоимость оборудования (станционного и линейного), отнесенная к одному потенциальному абоненту 243 грн.

При составлении полной сметы следует также учесть накладные расходы

и стоимость строительно-монтажных работ. Можно считать, что стоимость оборудования составляет 30 %, а строительно-монтажных работ – 70 % от сметной стоимости проекта. При этом стоимость сети составит 1296,4 тыс. грн, а стоимость сети, отнесенная к одному потенциальному абоненту – 810,25 грн. Такие инвестиции могут окупиться в течение первых нескольких лет эксплуатации сети.

43

Рекомендованная литература

1. Мережі та обладнання широкосмугового доступу за технологіями xDSL: Навч. посіб./ [В.О. Балашов, П.П. Воробієнко, А.Г. Лашко та ін.] – Одеса: Вид. центр ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2010. – 208 с.

2. Росляков А.В. Сети доступа: учеб. пособ. для вузов/Росляков А.В. – М: Горячая линия – Телеком, 2008. – 96 с.

3. Справочник по телекоммуникационным технологиям, пер. с англ. – М: Изд. Дом «Вильямс», 2004. – 640 с.

4. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи/ Фриман Р. / – М.: Техносфера, 2003. – 440 с.

5. Корнейчук В.И. Волоконно-оптические системы передачи: учеб. для вузов /В.И Корнейчук Панфилов И.П /. – Одесса: Друк, 2001. – 436 с. [см. раздел «Волоконно-оптические сети и компоненты». – C. 247-307].

6. Алексеев Е.Б. Оптические сети доступа: учеб. пособие. – М.: МТУ СИ, 2005. – 140 с.

7. Петренко И.И. Пассивные оптические сети PON: Часть 1 – Архитектура и стандарты /И.И. Петренко, Р.Р. Убайдуллаев Р.Р./ LIGHTWAVE Russian Edition, – 2004, № 1. 2004 – 22-28 с. (www.lightwave-russia.com).

8. Петренко И.И. Пассивные оптические сети PON: Часть 2 –Ethernet на первой миле /И.И. Петренко, Р.Р. Убайдуллаев Р.Р. / LIGHTWAVE Russian

Edition. – 2004, № 2. – 25-32 с. (www.lightwave-russia.com). 9. Материалы семинара «Сети кабельного телевидения (CATV): основы

технологии, технические аспекты, перспективы развития» Октябрь 1997. – К.: РОМСАТ. – 132 с. (Сайт компании РОМСАТ – www.romsat.ua).

10. Сайт www.harmonic.com. (Активное оптическое оборудование для сетей КТВ).

11. Сайт www.cableman.ru («Кабельщик» – информационно-аналитический журнал для профессионалов кабельного телевидения).

12. Сайт www.cablemodem.com/specifications.html. (Официальная страница CableLabs, содержащая спецификации кабельной модемной связи DOCSIS).

13. Сайт www.cabledatacomnews.com. (Новости и технические статьи, посвященные передаче данных по сетям кабельного телевидения).

14. Сайт www.isp-lists.isp-planet.com/isp-cable/.(Домашняя страница списка рассылки ISP-CABLE – самого популярного в этой области на Западе).

15. Сайт www.pbi-russia.com. (Цены на оборудование, Россия). 16. Сайт www.optаlux.com.ua. (Цены на оборудование, Украина).

44

ЧАСТЬ 2

Комплексное задание

2.1 Исходные данные

Требуется разработать оптическую сеть для исходных данных, аналогичных данным, приведенным в табл. 2.1. Номер выполняемого студентом варианта соответствует его № в списке журнала студенческой группы.

ВНИМАНИЕ! В каждой студенческой группы преподаватель выдает бланк с индивидуальными исходными данными!!!

Таблица 2.1 – Пример исходных данных для выполнения КЗ

Длина оптической секции (см. рис.2.2, 2.2 и 2.3), км:

Значение ОНШ (дБ) в оптическом узле №: №

вар

иан

та

Топо-ло-гия

1) N

2) n

3)

A B C D E F G H 1 2 3 4 5 6 7 8

1 З 40 6 7 9 12 14 6 11 - - 47 48 50 47 51 48 - -

2 Ш 24 6 9 7 13 16 8 7 - - 48 47 49 50 52 48 - -

3 Д 40 5 10 15 9 12 14 10 16 9 ∗ ∗ ∗ 49 49 50 47 51

4 З 79 6 8 10 11 12 16 14 - - 49 47 51 48 49 52 - -

5 Ш 40 6 11 8 12 14 9 10 - - 47 49 51 48 52 49 - -

6 Д 79 5 16 12 14 16 12 15 9 8 ∗ ∗ ∗ 51 52 47 51 49

7 З 110 5 13 12 6 13 8 - - - 49 49 50 47 51 - - -

8 Ш 79 6 13 7 14 19 12 16 - - 48 47 51 48 52 49 - -

9 Д 24 5 14 16 17 18 11 18 12 7 ∗ ∗ ∗ 50 51 47 52 48

10 З 40 7 5 11 13 9 10 12 8 - 49 48 50 47 51 48 47 -

11 Ш 110 5 9 8 11 7 13 - - - 48 46 52 49 51 - - -

12 Д 40 5 12 13 16 20 10 11 18 9 ∗ ∗ ∗ 47 50 47 51 48

13 З 24 6 12 14 10 15 8 14 - - 51 47 51 49 50 48 - -

14 Ш 24 7 11 8 12 11 9 8 - - 49 48 51 52 51 47 - -

15 Д 80 5 13 20 16 19 12 11 17 8 ∗ ∗ ∗ 51 50 49 52 48

16 З 110 5 18 16 22 14 11 - - - 48 51 50 49 52 - - -

17 Ш 40 7 10 12 9 15 7 8 - - 47 49 50 51 51 47 - -

18 Д 81 5 14 21 12 13 16 17 19 7 ∗ ∗ ∗ 50 52 48 51 47

19 З 40 6 9 12 15 16 10 19 - - 49 51 52 47 50 48 - -

20 Ш 79 7 12 8 13 15 7 9 - - 48 50 51 52 50 48 - -

21 Д 42 5 19 22 11 19 18 16 19 9 ∗ ∗ ∗ 51 50 47 52 49

22 З 79 6 16 14 13 12 20 13 - - 51 48 52 48 50 47 - -

23 Ш 110 5 12 8 13 15 7 - - - 48 50 51 52 50 - - -

24 Д 25 5 11 20 18 12 17 11 21 8 ∗ ∗ ∗ 52 51 48 50 48

25 З 24 7 7 9 12 14 6 11 12 - 48 47 51 49 52 50 49 -

26 Ш 80 5 12 8 13 15 7 - - - 48 50 51 52 50 - - -

27 Д 41 5 14 21 14 19 13 14 11 7 ∗ ∗ ∗ 50 52 49 51 48

28 З 40 6 7 9 12 14 6 11 - - 48 49 51 47 52 49 - -

29 Ш 80 5 14 9 14 16 8 - - - 47 50 52 51 50 - - -

30 Д 7 5 15 11 18 17 23 15 21 9 ∗ ∗ ∗ 51 52 48 50 47

Примечания: 1)З, Ш и Д – сеть с топологией «Звезда» (рис. 2.1), «Шина» (рис. 2.2) и

«Дерево» (рис. 2.3), соответственно; 2)N – число транслируемых каналов ТВ и передачи

данных; 3)n – число оптических узлов (точек установки приемных устройств); для сети типа

«Дерево» символом ∗ обозначено местоположение в сети соответствующего оптического ответвителя – ОО1, ОО2 и ОО3 (см. рис. 2.3); ОНШ – отношение несущая/шум.

45

Топологии проектируемых оптических сетей типа «Звезда», «Шина» и «Дерево» приведены соответственно на рис. 2.1 – рис. 2.3 для прямого канала. Здесь приняты следующие сокращения: РЧ – радиочастота; ПУ – передающее устройство, ПрУ – приемное устройство; ОО – оптический ответвитель.

Волокно

АА

Волокно

В

А

р10

ОО-1

ПрУ1

РЧ вых 1


р1

р9

р8

ОО-2

РЧ вых 2


р2

р7

р6

ОО-n

РЧ вых 3


р3

р5

Волокно

D

А


РЧ вых n

рn

Волокно

С

А ПрУ2 ПрУ3

ПрУn Головная станция

РЧ вход

ПУ р11

2

1

0 0

0

1

2 1

2

Рисунок 2.2 – Структурная схема Т-образной (шина) сети c числом оптических узлов n

Рисунок 2.3 – Пример структурной схемы деревовидной сети c числом оптических узлов n = 5


РЧ вход

ПУ

Волокно

АА

Волокно В

ОО-1

ОО-2

Волокно С ОО-3



ПрУ1

ПрУ2

Оптический узел 6 ПрУ3

Оптический узел 7 ПрУ4


Волокно D

Волокно E

Волокно F

Волокно G

Волокно H

ПрУ5

Рисунок 2.1 – Структурная схема звездообразной

сети c числом оптических узлов n

Рвых

ПрУ1

РЧ вых 1


ПрУ2

РЧ вых 2

Оптический узел 2 РЧ вход


р2

р3

р1

рn ПУ

Ответвитель 1 х n станция

Волокно А рn+1

Волокно В

0

рпу

1

2

3 4

Волокно С

ПрУn

РЧ вых n


Волокно Z Р2n

рn+2

рn+3

46

2.2 Содержание пояснительной записки

Титульный лист (название КЗ, ф. и. о. автора, факультет, № группы, № варианта) Таблица исходных данных (для своего варианта КЗ) Введение 1. Схема проектируемой сети для прямого канала 2. Расчет оптической сети, определение мощности оптического передатчика (при необходимости, усиления оптического усилителя) 3. Построение диаграммы уровней мощности для наиболее удаленного оптического узла 4. Разработка полной структурной схемы сети (с обратным каналом)

5. Организация передачи данных по разработанной сети при помощи кабельной модемной связи в стандарте EuroDOCSIS 6. Перечень оборудования, необходимого для построения сети с указанием стоимости Выводы по работе Список литературы

2.3 Требования к оформлению материалов

1. Комплексное задание выполняется в тетради или на бумаге формата А4. Текст необходимо писать (набранный на ПК не принимается и не рецензируется!!!) аккуратно, разборчиво, без сокращений, на одной стороне листа. Вторая сторона листа остаётся чистой для внесения исправлений и дополнений по результатам проверки преподавателем. На титульном листе (обложке) указать название КЗ, номер группы и курса, факультет, ФИО, номер варианта задания.

2. Перед выполнением комплексного задания записать исходные данные. 3. При выполнении расчетов записывается расчетная формула, затем в

нее подставляются данные, и записывается результат. Рассчитанные значения параметров должны иметь размерность. Расчёты выполнять с точностью до второго знака после запятой.

4. Уровни мощности (в единицах дБм) следует округлять в сторону большего уровня (большей мощности). Например, уровень –0,5 дБм (мощность 0,89 мВт) округляем до большего уровня 0,0 дБм (мощность 1 мВт).

5. Графическая часть выполняется с соблюдением правил ЕСКД. 6. Все страницы, чертежи, рисунки, графики необходимо пронумеровать

(рисунки и таблицы должны иметь названия и ссылки на них в тексте). 7. По полученным результатам вычислений обязателен анализ и выводы. 8. В конце КЗ прилагается список использованных источников с

указанием ФИО, названия, издательства, года издания, числа страниц. 9. На последней странице тетради с выполненным заданием студент

ставит свою подпись и указывает дату выполнения. 10. Рукопись с неправильно выполненным и (или) оформленным

комплексным заданием возвращается студенту на доработку.

47

ПРИЛОЖЕНИЯ

П.1 Правила выполнения операций с дБ и дБм

Логарифмические единицы

Децибел (дБ) (десятая часть бела – Б) является удобным способом выражения в логарифмических единицах отношений напряжений, токов, мощностей. Пусть мощность равна P1 (Вт) в одной точке и P2 (Вт) в другой, более удаленной по линии передачи точке. Отношение P2/P1 является коэффициентом передачи мощности. Другими словами P2/P1 – эффективность (КПД) передачи мощности по линии между этими точками или в логарифмических единицах

а = 10lg(P2/P1) дБ, (П.1)

где значения P2 и P1 должны быть выражены в одинаковых единицах, например, оба в Вт или мВт.

Значение логарифма от числа, меньшего единицы, является

отрицательным. Поэтому, если P2 < P1, то значение а(дБ) также отрицательно. Такая ситуация типична для линии передачи с потерями. Если в линейный

тракт включен усилитель, то P2 > P1 и значение а(дБ) положительно. Отрицательный знак опускают, когда ясно, что речь идет о потерях. Например, если мощность изменилась на –3 дБ, то это эквивалентно потерями в 3 дБ. При такой ситуации формулу (П.1) можно переписать

а = 10lg(P1/P2), дБ.

И опустить отрицательный знак.

Если известны значения а(дБ) и P1 (или P2), то значение P2 (или P1) может быть найдено в единицах P1 (или P2) при помощи операции потенцирования

P2 = P1⋅10а(дБ)/10 или P1 = P2/10а(дБ)/10. Условились использовать логарифмические единицы дБм вместо

абсолютных единиц мощности (мВт) путем сравнения произвольного значения мощности Pх(мВт) с опорным, равным 1 мВт (типичное значение мощности, введенной в одномодовое оптическое волокно от лазера). Десять логарифмов отношения произвольной мощности Pх(мВт) относительно мощности в 1 мВт (1 мВт = 10–3

Вт) обозначают термином дБм (читается «дэ-бэ-эм»)

р = 10lg[Pх(мВт)/1 мВт], дБм. (П.2)

Если задан уровень мощности р(дБм), то используя потенцирование, находим искомую мощность

48

Pх = 10р(дБм)/10, мВт.

Итак, дБм – единица измерения уровня мощности.

Правила

1. (Тривиальное) Значения отношения величин, выраженных в дБ или дБм, нельзя перемножать и делить, а можно только суммировать и вычитать.

2. Результат с суммирования или вычитания двух или более значений отношения величин, выраженных в дБ, например, а и в, всегда имеет размерность дБ

)дБ()дБ()дБ( свa ±=±± .

3. Результат с вычитания двух значений уровней мощности а и в,

выраженных в дБм, имеет размерность дБ

)дБ()дБм()дБм( свa ±=− .

4. Результат с суммирования или вычитания двух или больше значений

отношений величин, одни из которых выражены в дБм, а другие – в дБ, всегда имеет размерность дБм,

)дБм()дБ()дБм( свa ±=±± .

49

П.2 Параметры и цены активного оптического оборудования

П.2.1 Параметры передающих устройств

Параметры передающих устройств приведены в таблицах П.2.1 и П.2.2 для прямого канала, а в табл. П.2.3 – для обратного канала [10]

Таблица П.2.1 – Параметры аналоговых передающих устройств серии PWRLink для прямого канал, рабочая длина волны 1290…1330 нм

Параметры качества1)

Модель Уровень мощности

в точке S, дБм

Индекс модуляции на

канал, % ОНШ, дБ

Несущая/ CSO, дБ

Несущая/ CTB, дБ

PWL 4804 5,0 ± 0,5 4,5 ± 0,25 49…52,0

PWL 4805 5,5 ± 0,5 4,6 ± 0,25 49…52,5

PWL 4806 6,0 ± 0,5 4,7 ± 0,25 49…53,0

PWL 4807 6,5 ± 0,5 4,9 ± 0,25 49…53,5

PWL 4808 7,0 ± 0,5 5,0 ± 0,25

PWL 4809 8,0 ± 0,5 5,0 ± 0,25 PWL 4810 9,5 ± 1,0 5,0 ± 0,25

PWL 4811 10,5 ± 1,0 5,0 ± 0,25

PWL 4812 11,0 ± 1,0 5,1 ± 0,25

49…54

PWL 4813 11,5 ± 1,0 5,2 ± 0,25 49…54,5

PWL 4714 13,0 ± 1,0 4,0 ± 0,25 51…56

PWL 4715 13,5 ± 1,0 4,0 ± 0,25 51…57

PWL 4716 14,0 ± 1,0 4,0 ± 0,25 51…58

>63 >67

Примечание: 1)Для загрузки тракта 76 ТВ каналами.

Таблица П.2.2 – Параметры аналоговых передающих устройств серии МaxLink c внешним модулятором для прямого канала, рабочая длина волны 1535…1565 нм

Параметры качества1)

Модель Уровень мощности

в точке S, дБм (по двум выходам) ОНШ, дБ

Несущая/CSO, дБ

Несущая/CTB, дБ

HLT 7703 ≥3,0 49,5…54,5

HLT 7706 ≥6,0 52…57

HLT 7709 ≥9,0 55…57

65 > 65

Примечание: 1)Для загрузки тракта 80 ТВ каналами.

Таблица П.2.3 – Параметры цифровых передающих устройств для обратного канала, рабочая длина волны 1300…1320 нм

Параметры качества

Модель Диапазон РЧ, МГц

Уровень мощности в точке S,

дБм

Энергетический потенциал, дБ ОНШ, дБ

Несущая/CSO, дБ

Несущая/CTB, дБ

RPT 3104 5…60 –3,0 0…17 40…57

RPT 3105 0,0 - 52…57

RPT 3106 9,5 6…23 >50 RPT 3107

5…200

9,5 - -

>60

>60

50

П.2.2 Параметры приемных устройств

Параметры приемных устройств приведены в таблицах П.2.4 и П.2.5 для прямого и обратного каналов соответственно

Таблица П.2.4 – Параметры аналоговых приемных устройств для прямого канала

Модель Параметр

Ед. измер. HLR 3800

LN-SM72-BJ00K1

OM 8 P6D

Оптические параметры

Диапазон длин волн нм 1250…1600 1280…1340 1310…1550

Уровень оптической мощности в точке R

дБм –5…+1 –7…0 –7…+3

Потери обратного отражения дБ < –40 < –45 < –45 без

соединителя

Параметры выходного РЧ сигнала

Уровень выходного РЧ сигнала дБмВ >36 36 36

Рабочий диапазон частот МГц 45…870 54…750 88…862

Неравномерность АЧХ дБ ±1 ±0,5 ±1,0

Коэффициент отражения на РЧ выходе

дБ > 18 > 14 > 16

Параметры качества передаваемого РЧ сигнала

Отношение несущая/шум дБ н/д н/д 52

Интермодуляционные искажения второго порядка (CSO)

дБ > 62

Для 77 кан. 62

Для цифр. кан. 63

Для 42 кан.

Интермодуляционные искажения третьего порядка

(СТВ) дБ

> 67 Для 77 кан.

62,5 Для цифр. кан.

67 Для 42 кан.

Контроль и управление сетью

Контроль уровня выходного РЧ-сигнала

- Автоматический и ручной режимы

Ручной режим

Автоматический и ручной режимы

Система дистанционного управления и контроля

- NetWanch,

SMMP-совместима

CNM Нет

Пилот-сигнал для целей АРУ и мониторинга с частотой fпилот

МГц 10,7 н/д Нет

Рабочий диапазон температур °С –40…+60 –40…+60 н/д

Потребляемая мощность Вт < 30 57 48

Максимальный ток дистанционного питания

А 8 н/д 7

Примечание. н/д – нет данных.

Таблица П.2.5 – Основные параметры цифровых приемных устройств для обратного канала

Оптические параметры Радиочастотные параметры

Модель Уровень

мощности в

точке R, дБм

Интервал длин волн,

нм

Обратные потери,

дБ

Диапа-зон РЧ, МГц

Уровень РЧ сигнала, дБмВ

Неравно-мерность АЧХ, дБ

RPR 2110 –18…–4 1260…1600 16 5…60

RPR 2211A –16…–5 1260…1600 16 5…200 20 ± 5 ±1,5

51

П.2.3 Параметры и цены оптического оборудования СНГ [15] приведены в табл. П.2.6.

Таблица П.2.6 – Параметры и цены оптического оборудования СНГ

№ Модель Параметр Ед. Значение Цена, $

Часть I Активное оборудование

А. Передающие устройства для λ = 1310 нм

1. M107/M607-4 4/6 1410

2. M107/M607-6 6/7,8 1480

3. M107/M607-8 8/9 1560

4. M107/M607-10 10/10 1610

5. M107/M607-12 12/10,8 1660

6. M107/M607-14 14/11,5 1740

7. M107/M607-16 16/12 1790

8. M107/M607-18 18/12,6 1840

9. M107/M607-20

Мощность/уровень мощности

в контрольной точке S

мВт/дБм

20/13 1890

Б. Передающие устройства дляλ = 1550 нм с внешним модулятором и одним выходом

1. PBI-1550 OMLT13-1- 2 2/3 6690

2. PBI-1550 OMLT13-1- 3 3/4,8 6900

3. PBI-1550 OMLT13-1- 4 4/6 7290

4. PBI-1550 OMLT13-1- 5

Мощность /уровень мощности в точке S

мВт/дБм

5/7 7925

В. Передающие устройства для λ = 1550 нм с внешним модулятором и двумя выходами 1. PBI-1550 OMLT 17-2-3 3/4,8 12100

2 PBI-1550 OMLT 17-2-5 5/7 13100

3. PBI-1550 OMLT 17-2-8

Мощность/уровень мощности в точке S

мВт/дБм

8/9 14170

Г. Оптические усилители на волокне, легированном эрбием, для λ = 1550 нм 1. PBI-EDFA1000-14 25/14 1080

2. PBI-EDFA1000-15 30/15 1170

3. PBI-EDFA1000-16 40/16 280

4. PBI-EDFA1000-17 50/17 350

5. PBI-EDFA1000-18 63/18 429

6. PBI-EDFA1000-19 79/19 490

7. PBI-EDFA1000-20 100/20 600

8. PBI-EDFA1000-21 125/21 740

9. PBI-EDFA1000-22 158/22 2241

10. PBI-EDFA1000-23

Мощность/уровень мощности в точке S

мВт/дБм

188/23 2490

Д. Приемные устройства для рабочей длины волны в диапазоне 1310…1550 нм

1. OR860T-2 GaAs (для обратного потока)

–20…+3 256

2. OR860T-4 GaAs (для прямого потока)

Диапазон уровней мощности в точке R

дБм

–10…+3 860

Часть II Пассивное оборудование1)

1. Опт. ответвитель 1 х 2 - шт. - 220

2. Опт. ответвитель 1 х 3 - шт. - 220

3. СОК типа «пигтейл» (1 м СОК – 1 $) + (20 $ – «оптическая вилка»)

4. СОК типа «патчкорд» (1 м СОК – 1 $) + (20 $ х 2 – «оптическая вилка»)

5. ЛОК с числом ОВ до 8 - км 1 1000

6. Муфта для ЛОК - шт. 1 200

1) Примечание. Указаны ориентировочные цены.

52

П.3 Параметры пассивного оптического оборудования

П.3.1 Параметры оптических соединителей

Внешний вид и основные параметры разъемных оптических соединителей

приведены в табл. П.3.1.

Таблица П.3.1 – Внешний вид и основные параметры разъемных оптических соединителей (вилочная часть)

Внешний вид

Стандарт Вносимые потери, дБ

Повторяемость потерь, дБ

Тип ОВ Область

применения

Biconic 0,60…1,0 0,20 ММ, ОМ Телекоммуникации

D4 0,20…0,5 0,20 ММ, ОМ Телекоммуникации

EC/RACE 0,10…0,30 0,10 ОМ Высокоскоростная передача данных

ESCON 0,20…0,70 0,20 ММ Волоконно-

оптические сети

FC 0,50…1,00 0,20 ММ,

Передача данных, телекоммуникации

FDDI 0,20…0,70 0,20 ММ

Волоконно-оптические сети

LC 0,15 (ОМ) 0,10 (MМ)

0,20 ММ, ОМ

Оптические кроссы с большим

количеством соединителей

MT Array 0,30…1,00 0,25 ММ, ОМ

Оптические кроссы с большим

числом соединителей

SC 0,20…0,45 0,10 ММ, ОМ Телекоммуникации

SC Duplex 0,20…0,45 0,10 ММ, ОМ Передача данных

ST

0,401) (ОМ) 0,501) (MМ)

0,401) (ОМ) 0,201) (MМ)

ММ, ОМ Сеть внутри- и междомовая

Примечания: Указанны типовые значения; ОМ и ММ – одномодовое и многомодовое волокно соответственно.

53

П.3.2 Параметры оптических ответвителей и разветвителей

Параметры одномодовых оптических ответвителей и разветвителей серии HLP 1000 [10] приведены в таблицах П.3.2…П.3.4.

Таблица П.3.2 – Параметры и условия эксплуатации одномодовых оптических ответвителей

№ Параметр Ед. измерения Количество единиц 1 Рабочая длина волны нм 1310 и 1550 2 Ширина оптического спектра нм ± 20 3 Направленность дБ >55 4 Температурный коэффициент дБ/°С <0,001 5 Диапазон рабочих температур °С –40…+85 6 Стандарты оптических

соединителей -

FC/UPC, FC/APC, SC/UPC, SC/APC, E-2000

Таблица П.3.3 – Параметры одномодовых оптических ответвителей Y-типа (1 х 2) с одним входным и 2-мя выходными портами

Максимальное вносимое затухание, дБ

Типичное вносимое затухание, дБ

Коэффициент разветвления,

% Вых. порт 1 Вых. порт 2 Вых. порт 1 Вых. порт. 2 Вых 1 Вых 2 Мин Макс Мин Макс Мин Макс Мин Макс

95 5 0,2 0,3 12,2 14,0 0,2 0,2 12,6 13,5 90 10 0,4 0,6 9,6 10,5 0,4 0,5 9,8 10,2 85 15 0,7 0,8 8,0 8,6 0,7 0,7 8,1 8,5 80 20 0,9 1,1 6,7 7,3 0,9 1,0 6,8 7,2 75 25 1,2 1,4 5,8 6,3 1,2 1,3 5,9 6,6 70 30 1,4 1,7 4,9 5,5 1,5 1,6 5,1 5,4 65 35 1,7 2,1 4,3 4,8 1,8 2,0 4,4 4,7 60 40 2,1 2,4 3,8 4,2 2,1 2,3 3,8 4,1 55 45 2,4 2,8 3,2 3,8 2,5 2,7 3,3 3,6 50 50 2,8 3,3 2,8 3,3 2,9 3,1 2,9 3,1

Таблица П.3.4 – Параметры одномодовых оптических звездообразных разветвителей (1 х n) типа с одним входным и n выходными портами

Максимальное значение параметра реального разветвителя Конфигурация

разветвителя

Затухание, вносимое идеальным

1) разветвителем, дБ Вносимое

затухание, дБ Неоднородность по портам, дБ

Избыточные потери, дБ

1 х 3 4,77 5,4 0,6 0,4 1 х 4 6,02 6,6 0,7 0,4 1 х 5 7,00 8,0 0,8 0,6 1 х 6 7,78 8,7 0,85 0,6 1 х 7 8,45 9,4 0,9 0,6 1 х 8 9,03 10,0 0,95 0,6 1 х 9 9,54 10,8 1,0 0,8

1 х 10 10,00 11,2 1,1 0,8 1 х 11 10,41 11,7 1,3 0,8 1 х 12 10,80 12,1 1,4 0,8 1 х 13 11,14 12,5 1,5 0,8 1 х 14 11,46 12,6 1,6 0,8 1 х 15 11,76 12,8 1,7 0,8 1 х 16 12,04 13,3 1,9 0,8

1) Идеальный (без внутренних потерь) звездообразный разветвитель вносит затухание 10lg(n), дБ, где n – число выходных портов.

54

П.4 Сокращения

АТС– автоматическая телефонная станция

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика ВОСП – волоконно-оптическая система передачи ГТС – городская телефонная связь

ГС – головная станция Д – дерево (топология сети) ДУМ – диаграмма уровней мощности (сигнала)

З – звезда (топология сети) КДСП – контроллер доступа к среде передачи КЗ – комплексное задание

КК – коаксиальный кабель КМС – кабельная модемная связь КТВ – кабельное телевидение

ЛОК – линейный оптический кабель НТВ – наземное телевидение О/Э – опто-электрическое (преобразование)

ОБП/АМ – амплитудная модуляция с одной боковой полосой ОВ – оптическое волокно ОК – оптический кабель

ОМ – одномодовый (кабель, волокно) ОНШ – отношение несущая/шум ОО – оптический ответвитель ОП – обратный поток данных (восходящий – от абонента к ГС)

ОУ – оптический узел ОпУ – оптический усилитель ОЦК – основной цифровой канал 64 кбит/с

ПК – «патчкорд» (СОК, оснащенный соединителями на обоих концах) ПТ – «пигтейл» (СОК, оснащенный соединителем на одном конце) ПД – передача данных

ПК – персональный компьютер ПОС – пассивная оптическая сеть ПОУ – предварительный оптический усилитель

ПП – прямой поток данных (нисходящий – от ГС к абоненту) ПрУ приемное устройство ПУ передающее устройство

РОС – распределенная обратная связь РЧ – радиочастота СОК – станционный оптический кабель

СТВ – спутниковое ТВ ТА – телефонный аппарат ТВ – телевизионный (сигнал, канал)

ТСКМС – терминальная система кабельной модемной связи

55

ТфОП – телефонная сеть общего пользования

Ш – шина или Т-сеть (топология сети) УССЛК – устройство стыка линейного и станционных ОК Э/О – электро-оптическое (преобразование)

АРС – angle physical contact – угловой физический контакт BER – bite error ratio – коэффициент битовых ошибок DSL – Digital Subscriber Line –цифровая абонетская линия

HFC – Hybrid Fiber Coax – гибридная волоконно-оптическая (сеть) CMTS – Cable Modem Terminal System – терминальная система КМС CSO – Composite Second Order – комбинационные (нелинейные) искажения второго порядка CTB – Composite Triple Beat– комбинационные (нелинейные) искажения третьего порядка DOCSIS 1, 2, 3, Euro – Data Over Cable Interface Specifications – спецификации интерфейса передачи данных по (коаксиальному) кабелю QAM – Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная амплитудная модуляция QPSK – Quaternary Phase-Shift Keying – квадратурная фазовая модуляция

MAC – Media Access Controller – контроллер доступа к среде передачи MSO – Multiple Systems Operator – мультисистемный оператор WDM – wavelength division multiplication – мультиплексирование по длинам волн

56

Редактор В.Т. Гусак

Компьютерная верстка

и макетирование Е.С. Корнейчук

Здано в набір 24.05.2012 Підписано до друку 28.05.2012 Формат 60/88/16 Зам. № 4856 Тираж 300 прим. Обсяг: 3,5 ум. друк. арк. Віддруковано на видавничому устаткуванні фірми RISO у друкарні редакційно-видавничого центру ОНАЗ ім. О.С. Попова ОНАЗ, 2012