Топология волоконно оптических сетей связи

Санкт-Петербургский государственный университет Телекоммуникаций им. Проф. М.А. Бонч-Бруевича

Основной целью преподавания дисциплины «Современные технологии строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи» является подготовка квалифицированных магистров техники и технологии по направлению «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Магистры этого направления должны хорошо знать: принципы построения и элементную базу современных волоконно-оптических линейных трактов, необходимое технологическое и измерительное оборудование, быть способными выбрать систему передачи, руководить строительством или реконструкцией волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) различного назначения, руководить технической эксплуатацией существующих ВОЛС.

Основными задачами дисциплины являются:

1. изучение принципов построения различных волоконно-оптических сетей, включая магистральные, зоновые, местные сети, а также транспортные сети и сети доступа, включая пассивные сети;
2. углубленное изучение конструкций и параметров функциональных элементов ВОЛС, включая оптические волокна (ОВ), оптические кабели (ОК), пассивные и активные компоненты ВОЛС;
3. изучение способов строительства линейных сооружений связи, включая выбор трассы и мест расположения усилительных и регенерационных пунктов, прокладку и монтаж ОК, организацию приемно-сдаточных испытаний;
4. изучение методов проведения реконструкции действующих ВОЛС с использованием оптических усилителей и оборудования спектрального уплотнения;
5. изучение вопросов эксплуатации ВОЛС, включая энергооборудование, дистанционное питание и охранную деятельность;
6. изучение методов и приборов используемых в процессе строительства и эксплуатации ВОЛС;
7. изучение способов повышения эффективности и надежности существующей системы технической эксплуатации ВОЛС, включая научную организацию труда, ведение эксплуатационной документации и использование современного измерительного и технологического оборудования.

1. Технологии передачи и топологии волоконно-оптических сетей

1.1. Обзор оптических технологий передачи

1.1.1. Основные этапы развития

Технологии передачи, используемые в волоконно-оптических сетях, бурно развивались в течение последних четырех десятилетий, то есть в течение всего короткого периода существования волоконно-оптических кабелей и волоконно-оптической связи. Сначала развитие волоконно-оптических технологий передачи определялось традиционными системами связи, которые были главным образом телефонными. В результате перехода к цифровым системам связи возросло значение передачи данных, и возникла необходимость разработки новых технологий. На смену технологии коммутации каналов пришла технология коммутации пакетов, которая с 90-х годов XX века получила широкое распространение в оптических сетях. В этот период постоянно возрастала скорость передачи в локальных сетях (LAN) и возникла необходимость связывать между собой территориально разнесенные локальные сети, в том числе расположенные далеко друг от друга. Наилучшей технологией для передачи данных в локальных сетях оказалась технология Ethernet. Скорость передачи данных в сетях Ethernet за 28 лет (с 1983 года) возросла с 10 Мбит/с до 10 Гбит/с, то есть в тысячу раз. Технология Ethernet, изначально предназначенная для сетей, расположенных в пределах одного здания, проникла во все уровни сетей связи: глобальную сеть, городскую сеть и сеть доступа. Традиционное разделение на сети связи и сети передачи данных стало постепенно исчезать. Современная телекоммуникационная сеть является мультисервисной сетью, в которой клиентам предоставляется большое количество различных услуг, таких как Интернет (и другие услуги передачи данных), телефония (например, VoIP — Voice over IP), телевидение (IPTV) и видео по требованию (VoD — Video on Demand).

Источник

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.

Источник

1.5. Дополнительные сведения о физических топологиях волоконно-оптических сетей

Слайд 36.Также как и любые сети связи волоконно-оптические сети состоят из узлов сети и соединительных линий связи. При этом узлы сети могут быть соединены между собой по принципу каждый с каждым (полносвязанная топология) (рис.1.17а). Несмотря на логическую простоту, этот вариант является избыточным и, следовательно, неэффективным. Для соединения между собойNузлов требуетсядуплексных физических соединительных линий.

Все другие варианты топологии основаны на неполносвязанных топологиях. Ячеистая топология получается из полносвязанной путем удаления некоторых связей (рис.1.17б).

Рис.1.17. Топологии волоконно-оптических сетей

В сетях с кольцевой топологией (рис.1.17д) данные передаются по кольцу от одного узла до другого. Главным достоинством кольцевой топологии является ее малая избыточность. Для соединения между собой Nузлов требуетсяNдуплексных физических соединительных линий, сигналы по которым передаются в двух направлениях по часовой и против часовой стрелки. При однократном разрыве кольца существует возможность сохранения связи между всеми узлами. Конфигурация кольца позволяет организовать обратную связь, при которой переданная узлом информация возвращается к нему, сделав полный круг. Отправитель может контролировать процесс доставки информации адресату. Кольцевая топология часто используется для создания транспортной сети, узлы которой являются центральными для сетей доступа.

В топологии звезда (рис.1.17в) каждый переферийный узел подключается к центральному, который дополнительно выполняет функции концентратора, маршрутизатора или коммутатора. Для соединения между собой Nузлов требуетсяN-1дуплексных физических соединительных линий. К недостаткам топологии звезда относится низкая надежность, т.к. выход из строя любой соединительной линии приводит к потере связи хотя бы с одним узлом, а выход из строя центрального узла парализует всю сеть.

Для создания пассивных оптических сетей часто используют разветвители (сплиттеры) 1:N (рис.1.17е), позволяющие сигнал из одного ОВ передавать одновременно вNОВ.

Часто центральные узлы различных звезд соединят между собой, и тогда образуется топология дерево (рис.1.17г). Это часто используемая топология, как в локальных, так и в глобальных сетях.

В то время, как, небольшие сети обычно имеют одну из типовых топологий, большие сети имеют смешанную топологию (рис.1.17ж).

В масштабах государства принято сети делить на магистральные, зоновые и местные. Магистральные сети обеспечивают передачу больших объемов данных между центрами зон, которые в нашей стране обычно являются областными центрами, столицами республик. Зоновые сети обеспечивают передачу данных от центров зон до районных узлов связи. На основе магистральных и зоновых сетей создают кольцевые структуры, которые повышают общую надежность сети страны.

Местные сети принято делить на внутригородские и сельские сети. Сельские сети обеспечивают связь областных и районных центров с прилегающими к ним сельскими населенными пунктами. В настоящее время в большей части магистральных и зоновых сетей в качестве соединительных линий между узлами используются ВОЛС по схеме «точка-точка».

На местных сетях крупных городов для соединения районных узлов связи широко используют транспортные волоконно-оптические сети кольцевой структуры с большой пропускной способностью.

Слайд 37.Районные узлы в городах являются центральными узлами для сетей доступа. В настоящее время большая часть сетей доступа в городах основывается на низкочастотных симметричных кабелях городской телефонной сети. Несмотря на большие успехи в увеличении скорости передачи сигналов по низкочастотным кабелям, эта скорость ограничена и в условиях быстрого роста потребностей населения в широкополосных услугах связи все равно окажется недостаточной.

Источник