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.
Таблица 1.1 – Сравнение пассивных оптических сетей различной топологии
Тестирование и обслуживание
Диагностика из ГС, проста и точность локализации событий
Сложность диагностирования событий
География расположения абонентов
Большой разброс/ произвольное расположение
Вдоль транспортной магистрали
Возможность дальнейшего развития сети
Максимальное использование свободных портов
Необходим правильный расчет параметров разветвителей
Уровень мощности сигнала на приеме
Разный при однотипных розветвителях
Необходим точный расчет разветвителей для выравнивания уровней
Массовое подключение в районах с плотным размещением абонентов 1)
Большие потери мощности на разветвление при большом числе узлов 2)
Наибольшая гибкость при подключении всех желающих 1)
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.
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.
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 оптического сигнала на входе ПрУ. Это связано с различиями в критериях качества – для аналоговой 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 существенно больший уровень оптической мощности (–10…0 дБм), чем на входе ПрУ цифровых сигналов (–20…–35 дБм) для обеспечения соответствующего 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);
Таблица 1.2 – Параметры стандартных одномодовых ОВ и ОК согласно с рек. G.652
Основные признаки ОВ (оптического кабеля)
Топология ВОЛС
Топология ВОЛС характеризует физическое местоположение компьютеров, оптоволоконного кабеля и других активных и пассивных компонентов сети, то есть, по сути является способом описания конфигурации сети в виде схемы расположения и соединения сетевого оборудования. Это стандартный термин, произошедший от греческого слова «топос» (место) и нашедший применение в построении любой кабельной инфраструктуры. Знание принципа использования различных топологий дает понимание возможностей ВОЛС, характеристики которых попадают под ту или иную топологию, а также позволяет разработчикам предложить Заказчику наиболее оптимальный вариант организации сети. Ведь, помимо возможностей, каждая топология диктует монтажникам и проектировщикам целый ряд условий: например, тип кабеля, способ его прокладки и т. д.
Как построить идеальную ВОЛС: кольцо, шина и другие топологии
Итак, топология ВОЛС целиком повторяет топологию традиционных кабельных сетей на основе медной пары. Это означает, что волоконно-оптические линии связи строятся на основе трех базовых топологий:
Построение оптоволоконной системы по принципу «звезда» означает, что сеть будет представлять собой компьютеры, подключенные при помощи отдельного кабеля, другой конец которого подсоединен к центральному устройству – концентратору. Рабочие узлы в таких сетях можно легко и недорого наращивать до 1000, и каждая из групп устройств, подключенных к одному концентратору, может с успехом существовать в отдельности. Кроме того, если один компьютер или соединяющий его с концентратором кабель выйдет из строя, то передавать данные по сети не сможет лишь он. На остальные рабочие станции это влияния не окажет. Однако отказ концентратора приводит к тому, что все подключенные к нему рабочие станции перестают функционировать. Кроме того, при таком сетевом решении потребуется большее количество кабеля, что связано с дополнительными расходами.
«Шинная» топология ВОЛС относится к наиболее простым. Она подразумевает прохождение сигнала связи через компьютеры, параллельно подключенные к главному кабелю, именуемому «магистралью» или «сегментом», отражение его от конечных терминалов и передача на компьютер, адрес которого совпадает с адресом, содержащимся в электронном послании. То есть, данные передаются по всем компьютерам, но получить их может только адресат. При этом, если один из компьютеров выключен, это не повлияет на работу сети. А вот в случае, если нарушено соединение любой из подключенных к терминатору машин, нарушается передача данных не только на участке между двумя терминалами, но и в пределах всей сети. Кроме того, соединение компьютеров по типу шины дает невысокую производительность сети, а стало быть, далеко не всегда сможет реализовать требования к ВОЛС, предъявляемые Заказчиком.
Третья топология ВОЛС – кольцо – подразумевает последовательное соединение компьютеров: последний соединен с первым. Однонаправленный сигнал передается по кольцу от компьютера к компьютеру: таким образом, отдельно взятый компьютер исполняет функции повторителя сигнала, усиливает его и передает дальше по сети. Однако в силу того, что поток информации передается через каждый компьютер, сбой в работе одного из них повлечет за собой нарушение функционирования всей ВОЛС.
Таким образом, каждая из топологий имеет как свои достоинства, так и недостатки. Не случайно, когда речь идет о создании крупных сетей, ни одна из топологий не используется в чистом виде. В качестве дополнительных топологий ВОЛС (часто их называют смешанными или гибридными) можно назвать «решетку», «снежинку», «дерево», «двойное кольцо», «звезда-шина», «звезда-кольцо» и т. д. Все они являются комбинациями базовых. Например, «звезда-шина» чаще всего выглядит так: несколько «звездных» сетей объединяются друг с другом посредством магистральной линейной шины. В этом случае выход одного компьютера из строя не окажет влияния на сеть, а отказ одного из концентраторов повлечет за собой лишь остановку компьютеров, подключенных непосредственно к нему.
Специалисты компании «Flylink» гарантируют создание качественной волоконно-оптической линии связи, основанной на топологии, наиболее оптимально подходящей к конкретному объекту построения ВОЛС. Учтем всю специфику бизнес-процессов Вашего предприятия. Уложимся в заданные Вами сроки и бюджет.
ПОЗВОНИТЕ НАМ!
+7(495) 780-53-88; +7(495) 991-99-69
Наши менеджеры сделают расчет и составят коммерческое предложение.