GPON ismeretek tervezés

1

Alapvető FTTH/GPON ismeretek tervezés

2015. szeptember Técsi Zsolt

Magyar Mérnöki Kamara Hírközlési és Informatikai tagozata

FTTH/GPON ismeretek - Tartalomjegyzék

I. rész – Az optikai távközlés alapjai II. rész – Az FTTH/ GPON rendszer III. rész – Általános FTTH GPON tervezési irányelvek IV. rész –FTTH GPON technológiai modulok

FTTH/ GPON ismeretek - Técsi Zsolt


2

3

I. Az optikai távközlés alapjai



I. Optikai távközlés alapjai – fényvezető szál

4

• Optikai szál Működési elve a fénysugár teljes visszaverődésén alapul: Az optikai szál egyik végén belépő fényimpulzus a vezeték teljes hosszán végighaladva teljes visszaverődést szenved, így a vezeték hajlítása esetén is – minimális energiaveszteséggel – a szál másik végén kilép • Magátmérő 8 és 10 μm között



I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál

5

Fényvezető szál alapvető tulajdonságai • • • •

• • • •

„Végtelen” sávszélesség Az átvitt sávszélességet a szál végén lévő berendezések szabják meg. Kis csillapítás Nagy áthidalható távolság (akár 70 – 100 km) aktív eszköz nélkül.

Az átviteli közeg (szál) fémmentes, ezért elektromos és elektromágneses zavartatásokra érzéketlen Nem kell földelni Adatvédelem megoldott: az optikai szál nem lehallgatható! Az átviteli csatorna folyamatosan figyelhető, nagy biztonsággal üzemeltet hető



I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető kábel • •

A fényvezető szálakból kábelszerkezetet alakítunk ki Fényvezető (optikai) kábel

Külső köpeny

Optikai szál szál Optikai pászmacső



6

I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál A fény alapvető tulajdonságai • Spektrum A teljes hullámhossz tartomány

•

Hullámhosszak – Infravörös – Látható fény – Ultra ibolya


7

I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál •

Hogyan biztosítjuk a fény folytonos útját? – Szálat kötünk szál hegesztéssel

– Szálat kötünk mechanikus kötéssel


8

I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál Hogyan biztosítjuk a fény folytonos útját? – Kötünk optikai csatlakozóval

•

•

Mit történhet még a fénnyel optikai rendszereinkben? – Meghajlíthatjuk a szálat – Megnyomhatjuk a szálat – Szétoszthatjuk a fényt optikai osztóval Amikor a fénnyel „történik valami”…

optikai csillapítás FTTH/ GPON ismeretek - Técsi Zsolt


9

I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál

10

Optikai csillapítás fő okai • A szálban haladó fény csillapodásának három oka van: – Abszorpció: a szál anyaga a fény egy részét elnyeli és hővé alakítja. – Ha a szál geometriai paraméterei hirtelen megváltoznak (pl. erős hajlítás), illetve a szál anyagába feszültség keletkezik gyártási hiba, vagy mechanikai behatás hatására

– Rayleigh szórás (scattering): az üvegszál törésmutatójának mikroszkopikus egyenetlenségei szóródást okoznak

•

Kötések – Hegesztés – Csatlakozó

•

fényforrás

Passzív elemek – Optikai osztás

•

Szennyeződés csatlakozókon


Fénysugár

Rayleigh szórás

Szilikon részecskék

11

II. Az FTTH GPON rendszer



II. Mi az FTTH?

12

FTTx? Fiber to the …X (a hálózat különböző pontjáig mehet optikai szál) • • • •

Fiber Fiber Fiber Fiber

to to to to

the the the the

Cabinet (Nagyelosztó) Node (Nagyelosztó) Curb (Tápfej) Building (Épület)

Fiber to the Home

optikai szál a lakásig • FTTH !! – A hálózati család neve FTTH/ GPON ismeretek - Técsi Zsolt

FTTH

Ezek valójában mind VDSL jellegű megoldások a rézkábelek különböző szintű felhasználásával

Ez egy teljesen új, innovatív megoldás! Új optikai hálózat!


II. Mi az FTTH?

13

FTTx? FTTH? FTTH



II. Mi az a GPON? • •

14

Fiber To The Home: optikai szál a lakásig. FTTH-n belül a következő megoldások lehetségesek: xPON

•

Részhalmaz: xPON rendszerek

•APON ITU-T G.983.1 (ed. 1998) typ. 155/622 Mb/s •BPON ITU-T G.983.3 (ed. 2001) APON + RF video •EPON IEEE 802.3ah ... (ed. 2004) 1 Gb/s net rate •GPON ITU-T G.984 ... (ed. 2003) up to 2.488 Gb/s •

A továbbiakban ismertetett rendszer:


GPON Magyar Mérnöki Kamara Hírközlési és Informatikai tagozata


15

GPON (Gigabit Passive Optical Network) gigabites passzív optikai hálózat GPON adatfolyamok




16

Hálózati modell: GPON (Gigabit Passive Optical Network) gigabit átvitelre képes passzív optikai hálózat FTTH GPON hálózatok főbb elemei, jellemzői: – GPON NODE (OLT) központban – ONT az előfizetőnél

•

• • • • • •

A rendszer egyszálas, kétirányú, az adás irány (LETÖLTÉS) az OLT felől néz ve az 1490 nm-es (1480-1500 nm), a vételi irány (FELTÖLTÉS) az 1310 nm -es (1260-1360 nm) hullámhosszon Sávszélesség: 1.244Gbps/2.48Gbps Egy GPON NODE porton 32/64/128 előfizető végződtethető A hálózat fa struktúrájú Elágazási pontokban passzív optikai teljesítményosztókat használunk A hálózatban maximum kétszintű teljesítményosztás van. Hibajavítás és titkosítás



II. Mi az a GPON?

17 Efinél aktív eszk.

GPON hálózat vázlatos felépítése

OLT

ELSŐDLEGES OPTIKAI OSZTÓK

MÁSODLAGOS OPTIKAI OSZTÓK OPT. AGGREGÁCIÓS (ELOSZTÓ) PONT

ODF

OCSD

ONT

OLT OPT. AGGREGÁCIÓS (ELOSZTÓ) PONT

ODF

REGIONÁLIS (HELYKÖZI) HÁLÓZAT

FTTH-GPON FELHORDÓ (HELYI) HÁLÓZAT

TÖRZS HÁLÓZAT

ELOSZTÓ HÁLÓZAT

ELŐFIZETŐ LAKÁSA

ELŐFIZETŐI HÁLÓZAT

Központban aktív eszk. FTTH/ GPON ismeretek - Técsi Zsolt


II. Mi az a GPON? •

18

GPON hullámhossz tartományok



II. Mi az a GPON?

19

Vonatkozó műszaki jelentés (Technical Report):

MSZ CLC/TR

Fényvezetős hozzáférés a végfelhasználókhoz.

50510:2009

Útmutató az FTTX fényvezetős hálózatok építéséhez



II. GPON Splitterek = Optikai osztók

20

A fényteljesítményt osztják szét, hátrányuk: nagy csillapítást visznek a rendszerbe Olvasztásos (kettős kúpos kialakítású) osztó • két párhuzamos szál egy részének egybeolvasztásával készítik • 1 × 4 osztásarányig kaphatók • nagyobb osztásarányok (> 1 × 4) a z osztók sorba kapcsolásával lehetségesek, 1 × 32-ig


Planáris osztási technológia (Planar Lightwave Circuit) • • •

optikai útvonalak kvarcüveg chipbe beágyazva osztásarányok 1 × 4-től 1 × 64-ig az olvasztásos kialakításhoz képest kisebb beiktatási csillapítás és jobb egyenletesség a teljes hullámhossztartományban (1260.1625 nm)


21

III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek



III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek Tartalomjegyzék 1. Elnevezések, fogalmak 2. Általános irányelvek, megfontolások 4. Tervezés folyamata 5. Homes Passed (HP) felmérés

6. Csillapítás számítás 7. Beépítettség, fizikai infrastruktúra



22

Elnevezések, fogalmak Rövidítés/ fogalom NGA Járás

23 Magyarázat

Next Generation Access- Újgenerációs elérési hálózat A megye részét alkotó, annak felosztásával kialakított, települések me ghatározott csoportját magába foglaló közigazgatási területi egység. P2P FTTH Pont-pont FTTH, olyan FTTH rendszer, amelyben minden potenciális v égpont dedikált optikai szálat kap. PMP FTTH Pont-multipont FTTH. Legelterjedtebb megoldása a GPON rendszer. GPON NODE A GPON rendszer központi aktív eszköze. OLT A GPON rendszer központi aktív eszközének alternatív megnevezése a vonali végződtető kártya neve alapján. (Optical Line Termination) ONT Előfizetői modem a GPON rendszerben. (Optical Network Terminal) ODF Optikai keret, rendező betétekkel. Általában 19”-os keret. Struktúra terv Egyszerűsített hálózati terv, amely felmért potenciális végpontlistát, kö zelítő pontosságú nyomvonalat átnézeti térképen ábrázolva, elvi rajzot és költségvetést tartalmaz. Fizikai infrastruk Olyan infrastruktúra, amely felhasználásával lehetséges új vezetékes há túra lózat kiépítése. A gyakorlatban: épület, alépítmény, oszlopsor. Alépítmény A kábelek és a hozzájuk tartozó kötőelemek elhelyezésére szolgáló, f öldalatti csőrendszer. Megszakító létes Az alépítményi csövek fogadását, elágaztatását biztosító földalatti bet ítmény on építmény. A kábelkötések elhelyezésére is szolgál.

Elnevezések, fogalmak

24

Magyarázat Rövidítés/ fogalom Az alépítményi csőből Y alakban leágazó, épülethez vezető csőidom Swept Tee Távközlési oszlop A léges hálózat kiépítésére szolgáló támszerkezet. Kötődoboz Optikai szálak kötésére, optikai osztók elhelyezésére, kötésére, csatla kozók elhelyezésére szolgáló földalatti vagy földfeletti szerelvény. Előfizetői csomó Az optikai kábel végződtetését lehetővé tevő doboz vagy kötéslezáró pont szerelvény. Az alaphálózat és az előfizetői hálózat csatlakozási pontja. Ilyen a léges hálózatra felszerelt kötésszerelvény, ahová az előfizetői k ábel bekötése, csatlakozóval vagy kötéssel, történik vagy a többlakáso s épületben elhelyezett fali doboz, ahová az előfizetői kábel bekötése, csatlakozóval vagy kötéssel, történik. Előfizetői kábel Az előfizetői csomóponttól az előfizetőig létesített kábel. OCSD Előfizetői csatlakozó doboz. A lakásban létesített optikai hálózati vég pont, ahonnét az ONT bekötése patch kábellel történik. A szolgáltatás megszűnése után a kiépített hálózat az OCSD-ben végződik.



Elnevezések, fogalmak Rövidítés/ fogalo m Optikai behúzó kábel Légkábel Elsődleges optikai osztó Másodlagos optikai osztó Splitter DP SDP

HP (Homes Passed)

25 Magyarázat

Hagyományos csöves szerkezetű optikai kábel Hagyományos szerkezetű, vagy speciális kiképzésű optikai légkábel A kétszintű osztási hierarchia első passzív osztója. Az előfizetői bekötést fogadó passzív osztó. GPON rendszerben a passzív optikai osztó angol elnevezése. DP = Tápfej- előfizetői csomóponti hálózati egység a rézhálózati struk túrában. Altápfej - előfizetői csomóponti hálózati egység a rézhálózati struktúr ában, a DP kihelyezett alegysége, közvetlenül előfizetői leágazásokat f ogad. Ilyen altápfej került kisebb lakásszámú többlakásos épületekbe illetve léges szakaszokon oszlopokra. (Utóbbi helyen a „búra” elnevez és is használatos) Infrastruktúrával vagy hálózattal lefedett, elért lakóegységek, üzleti e gységek száma.




26

• Az új FTTH infrastruktúrát 15-20 évre építjük, ezért időtálló stru ktúrát és technológiát kell alkalmaznunk! • Irányelvünk a „ Profi építés- egyszerű üzemeltetés” alapelvet köv eti. Ez költség- és idő hatékony üzemeltetést tesz lehetővé, ame ly javítja a befektetés megtérülési mutatóit! • Az FTTH hálózat a meglévő infrastruktúra felhasználásával, anna k minimális megváltoztatásával kell tervezni és megépíteni. • A kiviteli terv a teljes alaphálózat kiépítését tartalmazza. Az egy es előfizetői bekapcsolások nem részei a kiviteli tervnek, azonba n a Megrendelő döntése alapján a meglévő előfizetők összesség ének vagy meghatározott részének átterhelése a tervezett hálóz atra része lehet a kiviteli tervnek.




27

•

Törekedni kell a lefedő hálózat költségminimumára!

•

Az elsődleges és másodlagos splitterek között lehtőleg biztosítani kell, ho gy kb. minimum 50 méter távolság legyen a hibakeresés OTDR-es méréss el történő megkeresése céljából.

•

A másodlagos splitter bemenetéig minden esetben hegesztést alkalmazu nk.

•

A hálózatban lévő csatlakozók APC törésűek a kisebb reflexiós tényező biztosítása céljából. – (Ez előfeltétele az analóg TV spektrum GPON rendszeren kívüli átvi telének) – Régi, nem APC törésű kábelek felhasználhatósága megvizsgálandó.




28

Járás és település szintű fejlesztési terv részei Regionális optikai hálózati elérés biztosítása Felhasználható fizikai infrastruktúrák felderítése Helyi hálózati tápterületek kialakítása Nagybani csillapítás terv készítése a lefedett hálózati topológiára – Helyi hálózat csillapítása – Regionális hálózat csillapítása • Aktív optikai csomóponti eszközök elhelyezése • Aktív eszközök valamint az azokat kiszolgáló infrastruktúra mérete zése – Szünetmentesség biztosítása – Redundáns betáplálás • • • •




29

Tervezés folyamata •

A megkapott térképek, adatok tanulmányozása

•

HP felmérés - épületszám, lakásszám meghatározása

•

32 /64/ 128 HP-s csoportok létrehozása

•

2. szintű optikai osztók elhelyezése, azok összegyűjtése 1. szintű optikai os ztókba

•

kábeles felfűzés, alapstruktúra kialakítása

•

Csillapítás határ ellenőrzése

•

Épület beállások, felszálló kábelhelyek meghatározása –felmérés

•

Engedélyek beszerzése

•

Dokumentálás

•

Költségvetés készítés




30

A SZIP esetében a pályázati egységenként ( járásonként) táblázatos formában megadott „szolgáltatási végpontok” mindegyikének ellátása alapfeltétel! Lefedő jellegű FTTH hálózat ->minden potenciális végpont ellátását célzó hálózati egység tervezése javasolt. HP (Homes Passed)

A hálózat által lefedett, potenciálisan elérhető ingatlanok száma. 1. L1 - Jelenlegi lakások száma 2. L2 - Várható lakások száma 5 évre (területfejlesztés, üres telkek) 3. Ü1 - Jelenlegi üzleti végpontok száma 4. Ü2 - Várható üzleti végpontbecsült száma 5 évre 1-4. pontok összege: HP = L1+L2+Ü1+Ü2 Üzletek Kis üzletek: irodák, boltok, üzletek…- GPON-ban Nagy üzletek, közületek: irodaházak, bevásárló kp.-ok, ipari telephelyek- P2P szállal A felmért HP adatokat egy úgynevezett DP listában kell a tervben dokumentálni FTTH/ GPON ismeretek - Técsi Zsolt


III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek Lefedő hálózat



31

III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek Lefedő hálózat



32

Csillapítás számítás

33

Mire jó? • Ellenőrizzük a tervezett hálózat működőképességét • Kiszámítsuk a passzív hálózat bármely pontján a várható jelszintet. (ez hibaelhárításhoz szükséges lehet) A csillapítás számítás alapelve Bármely aktív eszköz (OLT/ONT) által kibocsátott jelteljesítmény a teljes passzív hálózat csillapítása után megfelel-e a hálózat túlsó végén lévő aktív elem bemeneti érzékenységének. A passzív hálózat csillapítása Hálózati elemek csillapítása

Hullámhossz

Jellemző érték Mérték -egység

1490nm

0,22

dB/km

1310nm

0,39

dB/km

0,05

dB/db

Csatlakozó

0,2-0,3

dB/db

RF inzerter

1

dB/ db

Szálcsillapítás Hegesztett kötések




34

Az aktív eszközök adóteljesítményei, érzékenységei XX

XY

OLT adó @1490nm Min.

Átlagos kibocsátott teljesítmény (Mean launched power)

Max.


+3dBm +7dBm

+1,5dBm +5dBm

ONT vevő @1490nm Min.

Minimális érzékenység (Minimum sensitivity)

-27dBm

Max.

Maximális vételi jelszint (Minimum overload)

-8dBm

-27dBm -8dBm

ONT adó @1310nm Min.


+0,5dBm

Max.


+5dBm

+0,5dBm +5dBm

OLT Vevő @1310nm Min.

Minimális érzékenység (Minimum sensitivity)

-28dBm

-28dBm

Max.

Maximális vételi jelszint (Minimum overload)

-8dBm

-8dBm




35

Számítási példa OLT kimenő szintje (átlagos) Hálózati elemek csillapítása Szálcsillapítás (dB/ km) Hegesztett kötések (dB/ db) Csatlakozó (dB/ db) Splitter konfigurációk Split konfig 2/ 32 (dB/ db) Split konfig 4/ 16 (dB/ db) Split konfig 8/ 8 (dB/ db) Split konfig 64 (dB/ db) Szakasz csillapítás (dB) Várható szint

Berendezés típus Hullámhossz 1490nm

Split. Csill 1 3,4 7,3 10,5 21,5

dB 0,22 0,05 0,4 Split. Csill 2 17,1 13,8 10,5

Mennyiség 6 5 3 Összes csill. 20,5 21,1 21 21,5

Berendezés típus

Elfogadható szint az ONT-nél

XY gyártó

Érték

XY gyártó

Min -27

1,5 Érték 1,32 0,25 1,2

21

23,8 -22,27 Max. -8

Mértékegység

dBm Mértékegység dB dB dB dB dB dB dB dB dB dBm Mértékegys. dBm

A várható szint az ONT előtt jelentősen meg fogja haladni az ONT érzékenységét. A hálózat működni fog.



III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek Beépítettség

Fizikai infrastruktúra

Beépítettségi kategóriák Rövidítés

Magyarázat

LTP

Többlakásos házakból álló terület (társasházak, lakótelep, belvárosi területek)

CSH

Családi házas terület

Fizikai infrastruktúra kategóriák Rövidítés

Magyarázat

FAF

Földalatti földbefektetett kábeles hálózat

FAA

Földalatti alépítményes infrastruktúra

FF FF EO FTTH/ GPON ismeretek - Técsi Zsolt

36

Földfeletti hálózat (saját tulajdonú infrastruktúra) Földfeletti hálózat (áramszolgáltatói oszlopsor) Magyar Mérnöki Kamara Hírközlési és Informatikai tagozata

III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek Technológiai modulok a helyi hálózatban FTTH technológiai modul

Kódja

Lakótelep (többlakásos) felszálló kábeles megoldás

LTP-FSZ

LTP-FSZ

Lakótelep (többlakásos) kábelvezetős megoldás

LTP-KV

LTP-KV

FAA-CSH

FAA-CSH

FF-O/O

FF-O/O

Földfeletti hálózati szakasz tápcellás megoldással

FF-TC

FF-TC

Földfeletti hálózati szakasz áramszolgáltatói oszlopsoron

FF-EO

FF-EO

FAA-T/E

LTP-T/E

Földalatti alépítményes hálózat családi házas területen Földfeletti hálózati szakasz Optikai osztó/ oszlop megoldással

Földalatti törzs és elosztó betápláló hálózat



37

38

Következik: IV. FTTH GPON technológiai modulok



GPON ismeretek tervezés

Recommend Documents