Проектирование и расчет узлов сети FTTx с прокладкой оптических линий связи

Целью данного бакалаврского проекта является строительство на территории Бердского ЛТУ Новосибирского филиала ОАО “Ростелеком” узлов сети FTTx с прокладкой оптических линий связи до домов с потенциальными абонентами по адресам: улица Микрорайон, дома 13,14,15.15а, 16,17, 18, 19, 20, 43, 45.
Тема проекта является актуальной, так как является отражением стратегического направления развития сети широкополосного доступа по технологии FTTx, указанного в инвестиционных приоритетах ОАО «Ростелеком».
...

Введение 3
1.Характеристика района внедрения сети 7
1.1 Краткая географическая и социально-экономическая характеристика
г. Бердск 7
1.2 Характеристика микрорайона «В» г. Бердска 11
1.3 Характеристика существующей мультисервисной транспортной сети
и сети широкополосного доступа 13
1.4 Обоснование необходимости строительства сети PON 15
2. Разработка предложений по строительству сети доступа 17
2.1. Современные технологии сети доступа 17
2.1.1. Обзор технологий xPON 21
2.1.2 Сравнительный анализ и выбор конкретной технологии 28
2.2 Выбор проектируемого оборудования 31
2.2.1 Выбор активного оборудования 34
2.2.2 Выбор пассивного оборудования 39
2.3 Выбор волоконно-оптического кабеля 52
2.3.1 Выбор магистрального волоконно-оптического кабеля 54
2.3.2 Выбор распределительного ВОК 56
2.4Разработка перспективной схемы организации связи сети доступа 57
3. Расчёт технических характеристик сети доступа 62
3.1 Расчет числа волокон магистральной оптической сети 62
3.2 Расчёт домовой распределительной сети (ДРС 66
3.3 Расчет бюджета оптической мощности 69
3.4 Измерения пассивных оптических сетей (PON 75
4. Разработка схемы размещения оборудования 85
5. Технико-экономическое обоснование проекта 87
5.1 Расчет капитальных затрат на реализацию проекта 87
5.2 Расчет эксплуатационных затрат 91
5.3 Расчёт доходов 94
5.4 Оценка эффективности инвестиционного проекта 95
6. Безопасность жизнедеятельности 101
6.1 Безопасность при погрузочно-разгрузочных работах. 102
6.2 Безопасность при прокладке оптического кабеля в колодцах 105
6.3 Безопасность при выполнении работ по монтажу оборудования 108
6.4 Безопасность при работе измерительными приборами 109
6.5 Безопасность при монтаже оптического кабеля 110
6.6 Безопасность при эксплуатации электрооборудования 113
6.7 Пожарная безопасность 116
6.8 Действия персонала при аварийных ситуациях 118
Заключение 120
Приложение А. Библиография 122
Приложение Б. Схема организации связи сети доступа 124
Приложение В. Схема прокладки кабеля в домовой распределительной
сети. 125
Приложение Г. Фрагмент структурной схемы мультисервисной сети г. Новосибирска – г.Бердска 128
Приложение Д. Список принятых сокращений 129

Использование технологии PON является одним из самых экономичных способов обеспечения широкополосной передачи информации. При этом архитектура данной технологии обладает необходимой гибкостью расширения структуры сети доступа и увеличения её пропускной способности в зависимости от потребностей абонентов.
Преимущества технологии PON:
отсутствие промежуточных активных узлов;
экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле;
экономия волокон;
лёгкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).
Недостатком данной архитектуры является большое число отрезанных от сети абонентов при обрыве оптоволокна на участке от OLT до разветвителя. Однако более надё жная кольцевая топология является гораздо более дорогостоящей.

Рисунок 2.15. Оптический кабель ОК-НРС для межэтажной прокладки.Конструкция.1 – оптическое волокно в жёстком модуле;2 – силовые элементы из стеклопластика;3 – внешняя защитная оболочка;4 – продольный рубчик (указывает место вскрытия оболочки)Механические характеристики.Диаметр кабеля, мм: 8,2Масса кабеля: 82кг/км;Толщина оболочки, мм: 1,2 – 2,2;Мин. радиус изгиба, мм: 85;Рабочий диапазон температур: -30/+60°С;Температура прокладки и монтажа, не ниже: -5/+50 °С;Допустимая раздавливающая сила: 200 Н/см.Срок службы: 25 лет.Характеристики оптического волокнаТип волокна: G.657A1, A2Диаметр оболочки, мкм125 ± 0,7Диаметр защитного покрытия, мкм242 ± 5Коэффициент затухания, дБ/км: на длине волны 1310 нм – 0,33 - 0,35 на длине волны 1550 нм – 0,19- 0,202.4 Разработка перспективной схемы организации связи сети доступа.Разработка схемы начинается с выбора опорного узла. Опорные узлы выбираются из существующих АТС по следующим критериям:АТС, выбранные в качестве опорных узлов, должны быть равномерно распределены по территории города;до каждого обслуживаемого района города должна быть доступна одна трасса(канал) по многоотверстной кабельной канализации от одного из опорных узлов;расстояние(радиус облака) от любого здания в городе до опорного узла должно быть не более 10 км по кабельной трассе;наличие достаточной мощности электроснабжения опорного узла связи с учетом размещения оборудования на реконструируемых АТС.При выборе АТС в качестве опорного узла также необходимо учитыватьвывод из эксплуатации АТС по программе ВКО (выбытие коммутационного оборудования) и реконструируемые АТС по программе освобождения помещений (продажа здания или отказ от аренды)Согласно приказу ОАО «Ростелеком» от 2013 года «Техническая политикапроектирования и строительства сетей доступа GPON в ОАО «Ростелеком», должна применяться следующая архитектура сети GPON.Сети GPON строятся на основе двухкаскадной технологии.При проектировании и строительстве магистральной составляющей сети GPON следует применять топологию «звезда», при которой оборудование OLT, установленное на опорном узле подключается к ОРШ прямыми волокнами волоконно-оптического кабеля (ВОК). Первый каскад сплиттеров размещается в ОРШ. Сплиттеры первого каскада могут иметь коэффициент деления 1:16 либо 1:8.Второй каскад сплиттеров размещается в ОРК. Сплиттеры второго каскада могут иметь коэффициент деления 1:4 либо 1:8.В случае, если максимальное количество квартир на этаже дома меньше либо равно 4, в ОРШ планировать установку сплиттеров 1:16, в ОРК планировать установку сплиттеров 1:4.В том случае, если максимальное количество квартир на этаже дома больше 4, в ОРШ планировать установку сплиттеров 1:8, в ОРК планировать установку сплиттеров 1:8 Логическая схема двухкаскадной сети представлена на рисунке 2.16.Емкость ВОК магистральной сети определяется на этапе проектирования магистральной сети, согласно “Методике разработки ситуационного плана”.Емкость ВОК распределительной сети рассчитывается следующим образом:Емкость межэтажного кабеля рассчитывается по кол-ву этажей + 1 резервное волокно. Емкость транзитных кабелей: 1 волокно, в случае, если в присоединенном доме планируется подключение не более четырех абонентов 8 волокон, в случае подключения пяти и более абонентов. В каждом опорном доме устанавливается один ОРШ. Монтаж ОРШ осуществляется в подвальном или ином помещении с контролируемым доступом. Установка более одного ОРШ на опорный дом, или размещение ОРШ в помещении с неконтролируемым доступом возможно при наличии обоснования и требует отдельного одобрения. Рисунок 2. 16. Схема организации двухкаскадной сети GPONНа этажах (лестничных клетках) опорного дома устанавливаются ОРК из расчета обслуживания абонентов на двух этажах. Изменение зоны обслуживания ОРК производится в исключительных случаях и требует отдельного обоснования. Размещение ОРК начинается с верхнего этажа и далее вниз. Нумерация ОРК начинается с верхнего этажа 1-ого подъезда.В случае размещения ОРК на межлестничных площадках в домах с жилыми помещениями 1-ого этажа в обязательном порядке планировать установку ОРК на межлестничных площадках между 1-ым и 2-ым этажом. Не допускается установка ОРК на межлестничной площадке ниже 1-ого этажа.По стоякам опорного дома прокладывается межэтажный кабель. В местах установки ОРК из межэтажного кабеля извлекается один модуль и терминируется в ОРК. В ОРШ межэтажный кабель разваривается по количеству всех этажей дома.В случае расположения ОРК в нише, ОРК устанавливается и фиксируется непосредственно на межэтажный кабель. Дополнительно закрепить ОРК к арматуре расположенной в нише.В случае прокладки дополнительных стояков, ОРК устанавливается и фиксируется на стене. Подключение первого абонента производится путем подключения ОАК к питающему разъему ОРК без установки сплиттера второго каскада.Сплиттер второго каскада устанавливается в ОРК при подключении второго абонента. При этом первый, второй и последующие абоненты подключаются к выходам сплиттера второго каскада. При исчерпании портов на ОРК задействуется дополнительное волокно межэтажного кабеля, с установкой дополнительной ОРК на 2-м этаже, при этом переключение абонентов не производится. Дополнительные ОРК устанавливаются по мере необходимости.Подключение присоединенных домов производится транзитным оптическим кабелем к выходам оптических сплиттеров 1-ого каскада, расположенных в ОРШ опорных домов. В присоединенном доме в зоне ввода транзитного кабеля устанавливается распределительная коробка ОРК-Т. ОРК-Т обеспечивает терминацию ВОК от опорного дома и размещение нескольких сплиттеров второго каскада.Присоединенное здание должно отвечать следующим критериям:- жилой дом с числом домохозяйств до 32;- нежилое здание с числом юридических лиц до 32 включительно. Рисунок 2.17. Подключение присоединённых домов.Схема организации связи сети участка Микрорайона г. Бердска составлена согласно данных рекомендаций и показана в Приложении Б. На схеме организации связи сети доступа отображено станционное оборудование (OLT), магистральный кабель с количеством волокон, все распределительные муфты, оптические распределительные шкафы каждого дома, а также оборудование мультисервисной сети НФ ОАО «Ростелеком» для данного участка сети. Также на схеме указаны длины магистрального кабеля. 3 РАСЧЁТ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕТИ ДОСТУПАОпределение номинала сплиттеров для сети GPONПри расчете ДРС сети GPON в ОРШ необходимо планировать использование сплиттеров с коэффициентами деления 1:8 и 1:16.В том случае, если максимальное количество квартир на этаже дома (Кквэ) меньше либо равно 4, в ОРШ планировать установку сплиттеров 1:16 (Ксп16), а на каждом этаже дома планировать ОРК с сплиттерами 1:4 (Кэ4).В том случае, если максимальное количество квартир на этаже дома (Кквэ) больше 4, в ОРШ планировать установку сплиттеров 1:8 (Ксп8), а на каждом этаже дома планировать ОРК с сплиттерами 1:8 (Кэ8)3.1 Расчет числа волокон магистральной оптической сети.Требования к магистральной оптической сети. Проектирование и строительство магистральной волоконно-оптической сети должно обеспечить возможность подключения 100% домохозяйств в зоне охвата сети GPON при 2-х каскадной схеме дерева PON и общем коэффициенте сплиттерования 1:64.Базовой процедурой для проектирования магистральной составляющей сетей GPON является ситуационное планирование, предназначенное для определения потребностей в волокнах магистральной сети.Проектирование и строительство участков магистральной ВОЛС осуществлять с учетом потребностей B2B (юридические лица) и планировать для объектов коммерческой недвижимости (площадью от 500 кв. м. и более) резерв магистральной ВОЛС (на участке от АТС до ближайшей муфты к объекту) не менее 2-х ОВ. Учитывать данный резерв при расчете общего числа волокон магистральной ВОЛС.Резерв ОВ на каждом участке магистральной ВОЛС (на участке от кластерной муфты) не более 15% от общей емкости кабеля, но не менее 2-х ОВ. Все резервные ОВ должны быть разварены на всех участках до кластерной муфты.Количество волокон в участке магистрального кабеля от оптического кросса на АТС до 1-ой разветвительной муфты в кабельной канализации должно составлять 96 ОВ, в особых случаях, допускается применение кабеля с числом волокон 144. Количество резервных волокон в этом кабеле допускается от 17 до 22 ОВ.Прокладку ВОЛС осуществить по телефонной кабельной канализации ОАО «Ростелеком». В исключительных случаях, при невозможности размещения кабеля в канализации, допускается подвеска ВОЛС на опорах, использование воздушных оптических кабельных переходов между домами, а также подвеска оптического кабеля на опорах городских осветительных сетей, опорах контактной сети городского электротранспорта, прокладка кабеля в грунт. Выбор трассы производить, исходя из наикратчайшей протяженности участков сети, согласно схеме существующей кабельной канализации, наименьшего количества переходов через автодороги, коммуникации и другие препятствия, ведущие к удорожанию проекта.В качестве оптических линий связи использовать однотипный, модульный волоконно-оптический кабель со стандартным волокном G.652D Затухание в сварных соединениях в одном направлении не должно превышать 0,15 дБ, погрешность оценки затухания в сварных соединениях не должна превышать величины в 0,15 дБ. При измерении затухания в сварных соединениях в 2-х направлениях среднее значение не должно превышать 0,1 дБ, погрешность оценки затухания в сварных соединениях не должна превышать величины в 0,1 дБ.На УС все волокна проектируемых оптических кабелей должны быть разварены на внешние разъемы оптических кроссовых шкафов.Металлические покровы ВОК должны быть заземлены. Далее производим распределение оптических волокон на заданном участке сети (на территории участка ул. Микрорайон). Для этого необходимы следующие данные: топология сети, коэффициенты ветвления для станционного оборудования GPON (1:64).Активное оборудование OLT устанавливается на АТС 4104, находящейся по адресу Микрорайон 15б.Для удобства проведения расчётов составим таблицу распределения ОВ по участку сети.Таблица 3. 1 – Распределение оптических волокон на участке.АдресКол-во подъез-довЭтаж-ностьКол-во квартир на этажеКол-во квартирв домеКол-во ОВ(раб+рез.)Микрорайон 1345804(2+2)Микрорайон 1445804(2+2)Микрорайон 1545804(2+2)Микрорайон 15а45804(2+2)Микрорайон 16551004(2+2)Микрорайон 17551004(2+2)Микрорайон 18551004(2+2)Микрорайон 19551004(2+2)Микрорайон 20551004(2+2)Микрорайон 43551004(2+2)Микрорайон 4545643(1+2)ИТОГО43Для жилых домов с признаком «ОРШ» (количество квартир больше или равно 32) количество магистральных волокон определяется по следующему алгоритму:Количество распределительных портов ОРШ базового дома Крп = (Кэ*Кп) (3.1)Количество магистральных портов сплиттеров (количество магистральных волокон, необходимых для подключения базового дома) определятся как:Кмвжбд = Крп/Ксплорш+2(резерв) (3.2)Ксплорш - количество сплинтеров в ОРШ зависит от числа квартир на этаже базового дома, и может принимать значение 16 или 8. В данном проекте Ксплорш = 16. Округление при делении идёт в большую сторону.Крп13,14,15,15а = 5 * 4 = 20Кмвжбд13,14,15,15а = Крп/Ксплорш+2(резерв) = 20 /16 + 2 = 4 Крп16,17,18,19,20,43 = 5 * 5 = 25Кмвжбд 16,17,18,19,20,43 = Крп1/Ксплорш+2(резерв) = 25 /16 + 2 = 4 На первом этаже дома, находящегося по адресу: улица Микрорайон 45 находится супермаркет. Квартиры со второго по пятый этажи.Кмвжбд45 = Крп45/Ксплорш+2(резерв) = (4 * 4) /16 + 2 = 3Общее количество оптических волокон в магистральном кабеле для подключения к сети PON вышеуказанных домов равно 43.Выбор ёмкости кабеля для подключения каждого здания осуществляется из заданного списка номиналов (см. таблицу 3.2.) с учетом необходимого количества магистральных волокон, приходящих в ОРШ и резерва не менее 2-х волокон. Оптический кабель прокладывается в существующей кабельной канализации.Объединение кабелей для подключения зданий осуществляется в разветвительных муфтах, с количеством ответвлений необходимых для подключения транзитных кабелей к соседним муфтам. Расположение разветвительных муфт примем в существующих смотровых устройствах. Емкость транзитных и ответвительных кабелей выбирается из списка номиналов в Таблице 3. 2.На участке магистрального кабеля от оптического кросса на АТС до первой разветвительной муфты в кабельной канализации ёмкость магистрального оптического кабеля 48 ОВ.Таблица 3. 2 – Допустимые к применению типы магистральных ВОКNКол-во волокон182123244485966144На основании произведенных расчетов в приложении Б разработана схема организации связи на магистральном участке выбранного сегмента сети. Исходя из схемы организации связи, рассчитаем количество и потребность материалов, данные приведены ниже в таблице 3. 3.Таблица 3. 3 – Ведомость наличия материалов на магистральном участке.НаименованиеЕдиницы измеренияКоличествоКабель ДПС-008Т08-04-7,0/0,6Нкм. 0,729Кабель ДПС-012Т08-04-7,0/0,6Нкм. 0,123Кабель ДПС-024Т08-04-7,0/0,6Нкм. 0,389Кабель ДПС-048Т08-04-7,0/0,6Нкм. 0,121Муфта МТОК Лшт.93.2 Расчёт домовой распределительной сети (ДРС).Выбранный сегмент состоит из типовых, панельных домов. Разработаем два типовых проекта распределительной сети плюс один проект для конкретного дома из следующих условий: четыре дома по пять этажей, четыре подъезда, восемьдесят квартир; шесть домов по пять этажей, пять подъездов, сто квартир; один дом четыре подъезда, пять этажей, 64 квартиры (первый этаж занимает магазин).Ввод в дома произведем по существующей трассе кабельной канализации. Шкаф установим в центре здания в подвальном помещении на стене. Заземление металлической брони оптического кабеля в жилых зданиях выполняется, как правило, на групповую заземляющую шину (ГЗШ) дома с помощью прокладки к ней провода типа ПВ-3 1х16. Магистральный кабель для защиты проложим до ОРШ в гофрированной трубе D = 25мм. В ОРШ устанавливается 2 сплиттера 1:16. Сплиттеры используем корпусные, так как они более удобны при дальнейших эксплуатационных измерениях. Разводка до подъездов распределительных кабелей осуществляется в гладкой жёсткой ПВХ трубе D = 50 мм, далее в существующих вертикальных кабельных каналах. Этажные распределительные коробки установим в существующих слаботочных нишах здания на каждом этаже. В них устанавливаем сплиттеры 1:4, используем безкорпусные, укладывая их на посадочное место защитной гильзы в сплайс-кассете.Использование негорючего материала ПВХ исключает возможность возгорания от короткого замыкания и распространения пламени по трубе и кабелю, исключает возможность поражения током при повреждении изоляции кабеля. Механическая защита от повреждений кабеля - гарантия безопасности и качества сети. Гофрированная труба не нуждается в заземлении, не подвержена коррозии. И остался один дом, расположенный по адресу улица Микрорайон дом 45, состоящий из четырёх подъездов, пяти этажей, 64 квартир (первый этаж занимает магазин). Оптический шкаф в этом доме разместим на площадке между первым и вторым этажом первого подъезда. В ОРШ устанавливаем один сплиттер 1×16.Переход кабеля между подъездами осуществим между первым и вторым этажами по фасаду здания в трубе ПВХ. Остальное по аналогии с другими домами. Схемы прокладки кабеля в домовой распределительной сети изображены в приложении В. На основании принятых решений и характеристик домов произведем расчет необходимого количества кабельной продукции и материалов. Расчеты приведем в таблице 3. 4.Таблица 3. 4. Ведомость наличия материалов на распределительном участке.АдресКол-во квартирКол-во подъездовКол-во этажейШКОН-КПВ шт.Сплиттер планарный PLCКРО-1, шт.КабельОК- НРСнг(А) , мПВХ труба, мГофрированная труба, м1×161×49664улица Микрорайон 13804512202014080401480451 2 20201408040158045122020140804015а8045122020140804016100551225252051305017100551225252051305018100551225252051305019100551225252051305020100551225252051305043100551225252051305045644511161617312510Итого9841012124624619631225470 3.3 Расчет бюджета оптической мощности.Бюджет запаса мощности предоставляет удобный метод анализа и количественной оценки потерь в волоконно-оптической линии. Бюджет мощности линии представляет собой сумму усилений и потерь на пути передачи сигнала от трансмиттера (через кабель и разъемы) к оптическому приемнику, включая запас мощности. Разность между передаваемой оптической мощностью и потерями в разъемах и соединителях должна находиться в границах между переданной мощностью и порогом чувствительности приемника. Чрезмерно большая оптическая мощность может указывать на насыщение оптического приемника, а слишком маленькая говорит о том, что приемник близок к своему порогу чувствительности. Это обычно сказывается на увеличении доли ошибок BER или выражается в нарушении работы кабеля и оконечного оборудования.Результаты данного анализа позволят проверить наличие у волоконно-оптической линии достаточной мощности для преодоления потерь и корректного функционирования. Если анализ показывает обратное, то кабельную систему придется проектировать заново, чтобы она обеспечивала пересылку данных из конца в конец. Скорее всего, решение этой задачи может потребовать увеличения оптической мощности передатчика, повышения оптической чувствительности приемника, уменьшения потерь в волоконно-оптическом кабеле или разъемах либо применения всех перечисленных мер.- Составление бюджета запаса мощности - одна из наиболее важных задач при планировании инсталляции волоконно-оптической системы. При этом необходимо учитывать следующие факторы:- Срок эксплуатации оптического трансмиттера (мощность трансмиттеров, как правило, падает с течением времени);- Любое увеличение физической нагрузки на кабели (при этом потери в кабеле возрастают)- Микроизгибы кабеля;- Износ соединителей при их подключении и замене (это вызывает нарушение центровки и увеличение потерь при прохождении сигнала через разъем);- Загрязнение оптических соединителей (пыль или грязь могут не пропустить сигнал через соединитель).Запас мощности должен допускать некоторые вариации в рабочих характеристиках системы, не сказываясь на значении BER. Типичный запас мощности находится в границах от 3 до 6 дБ. Между тем никаких жестких правил относительно величины запаса мощности не существует. Необходимый запас зависит от типа волоконно-оптического кабеля, соединителей и применяемых оптических разветвителей. Если сделать запас мощности нулевым, то волоконно-оптическая линия должна иметь в точности ту оптическую мощность, которая необходима для преодоления потерь в кабеле и соединителях (при этом малейшее дополнительное ослабление сигнала чревато ухудшением характеристик передачи). Такого "нулевого варианта" следует по возможности избегать.Таблица 3. 5. - Технические характеристики OLT LTP-8X Мощность передатчикаот +2 до +7 дБ Чувствительность приемникаот -30 до -6 дББюджет оптической мощностиupstream/downstream30,5 дБ/30 дБТаблица 3. 6. - Технические характеристики ONT NTP-2Мощность передатчикаот +0,5 до +5 дБЧувствительность приемникаот -26 до -6 дББюджет оптической мощностиupstream/downstream30,5 дБ/30 дБДля каждой оптической линии представим все потери (между OLT и ONU) в виде суммы затуханий А∑OLT-ONUx, дБ, всех компонентов для потока downstream к абонентским терминалам. Передача к абоненту ведется на длине волны 1490нм. Мощность зависит от общей длины магистрального кабеля до микрорайона, наличия разветвителей и соединений (сварных и разъемных): (3.