Alapvető FTTH/GPON ismeretek tervezés

Átírás

1 1 Alapvető FTTH/GPON ismeretek tervezés szeptember Técsi Zsolt

2 FTTH/GPON ismeretek - Tartalomjegyzék 2 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

3 3 I. Az optikai távközlés alapjai szeptember Técsi Zsolt

4 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

5 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 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

6 I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető kábel 6 A fényvezető szálakból kábelszerkezetet alakítunk ki Fényvezető (optikai) kábel Külső köpeny Optikai szál szál Optikai pászmacső

7 I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál 7 A fény alapvető tulajdonságai Spektrum A teljes hullámhossz tartomány Hullámhosszak Infravörös Látható fény Ultra ibolya

8 I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál 8 Hogyan biztosítjuk a fény folytonos útját? Szálat kötünk szál hegesztéssel Szálat kötünk mechanikus kötéssel

9 I. Optikai távközlés alapjai - fényvezető szál 9 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

10 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 Passzív elemek Optikai osztás Szennyeződés csatlakozókon fényforrás Fénysugár Szilikon részecskék Rayleigh szórás

11 11 II. Az FTTH GPON rendszer szeptember Técsi Zsolt

12 II. Mi az FTTH? 12 FTTx? Fiber to the X (a hálózat különböző pontjáig mehet optikai szál) Fiber to the Cabinet (Nagyelosztó) Fiber to the Node (Nagyelosztó) Fiber to the Curb (Tápfej) Fiber to the Building (Épület) Ezek valójában mind VDSL jellegű megoldások a rézkábelek különböző szintű felhasználásával Fiber to the Home optikai szál a lakásig FTTH!! A hálózati család neve FTTH Ez egy teljesen új, innovatív megoldás! Új optikai hálózat!

13 II. Mi az FTTH? FTTx? FTTH? FTTH 13

14 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 (ed. 1998) typ. 155/622 Mb/s BPON ITU-T G (ed. 2001) APON + RF video EPON IEEE 802.3ah... (ed. 2004) 1 Gb/s net rate GPON ITU-T G (ed. 2003) up to Gb/s A továbbiakban ismertetett rendszer: GPON

15 II. Mi az a GPON? 15 GPON (Gigabit Passive Optical Network) gigabites passzív optikai hálózat GPON adatfolyamok

16 II. Mi az a GPON? 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 ( nm), a vételi irány (FELTÖLTÉS) az 1310 nm -es ( 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

17 II. Mi az a GPON? 17 GPON hálózat vázlatos felépítése Efinél aktív eszk. OLT ELSŐDLEGES OPTIKAI OSZTÓK MÁSODLAGOS OPTIKAI OSZTÓK ODF OPT. AGGREGÁCIÓS (ELOSZTÓ) PONT OCSD ONT OLT ODF OPT. AGGREGÁCIÓS (ELOSZTÓ) PONT REGIONÁLIS (HELYKÖZI) HÁLÓZAT FTTH-GPON FELHORDÓ (HELYI) HÁLÓZAT ELŐFIZETŐ LAKÁSA TÖRZS HÁLÓZAT ELOSZTÓ HÁLÓZAT ELŐFIZETŐI HÁLÓZAT Központban aktív eszk.

18 II. Mi az a GPON? 18 GPON hullámhossz tartományok

19 II. Mi az a GPON? 19 Vonatkozó műszaki jelentés (Technical Report): MSZ CLC/TR 50510:2009 Fényvezetős hozzáférés a végfelhasználókhoz. Útmutató az FTTX fényvezetős hálózatok építéséhez

20 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 ( nm)

21 21 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek szeptember Técsi Zsolt

22 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 22 Tartalomjegyzék 1. Elnevezések, fogalmak 2. Általános irányelvek, megfontolások 4. Tervezés folyamata 5. Homes Passed (HP) felmérés 6. Csillapítás számítás 7. Beépítettség, fizikai infrastruktúra

23 Elnevezések, fogalmak 23 Rövidítés/ Magyarázat fogalom NGA Next Generation Access- Újgenerációs elérési hálózat Járás 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.

24 Elnevezések, fogalmak 24 Rövidítés/ Magyarázat fogalom Swept Tee Az alépítményi csőből Y alakban leágazó, épülethez vezető csőidom 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 OCSD Az előfizetői csomóponttól az előfizetőig létesített kábel. 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.

25 Elnevezések, fogalmak 25 Rövidítés/ fogalo Magyarázat m Optikai behúzó Hagyományos csöves szerkezetű optikai kábel kábel Légkábel Hagyományos szerkezetű, vagy speciális kiképzésű optikai légkábel Elsődleges A kétszintű osztási hierarchia első passzív osztója. optikai osztó Másodlagos Az előfizetői bekötést fogadó passzív osztó. optikai osztó Splitter GPON rendszerben a passzív optikai osztó angol elnevezése. DP DP = Tápfej- előfizetői csomóponti hálózati egység a rézhálózati struk túrában. SDP 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) HP Infrastruktúrával vagy hálózattal lefedett, elért lakóegységek, üzleti e (Homes Passed) gységek száma.

26 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 26 Az új FTTH infrastruktúrát 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 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 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 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 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 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 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 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 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

31 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 31 Lefedő hálózat

32 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 32 Lefedő hálózat

33 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 Szálcsillapítás 1490nm 0,22 db/km 1310nm 0,39 db/km Hegesztett kötések 0,05 db/db Csatlakozó 0,2-0,3 db/db RF inzerter 1 db/ db

34 Csillapítás számítás 34 Az aktív eszközök adóteljesítményei, érzékenységei OLT XX XY Min. Átlagos kibocsátott teljesítmény (Mean launched power) +3dBm +1,5dBm Max. Átlagos kibocsátott teljesítmény (Mean launched power) +7dBm +5dBm ONT Min. Minimális érzékenység (Minimum sensitivity) -27dBm -27dBm Max. Maximális vételi jelszint (Minimum overload) -8dBm -8dBm ONT Min. Átlagos kibocsátott teljesítmény (Mean launched power) +0,5dBm +0,5dBm Max. Átlagos kibocsátott teljesítmény (Mean launched power) +5dBm +5dBm OLT Min. Max. Minimális érzékenység (Minimum sensitivity) Maximális vételi jelszint (Minimum overload) -28dBm -8dBm -28dBm -8dBm

35 Csillapítás számítás 35 Számítási példa OLT kimenő szintje (átlagos) Berendezés típus XY gyártó Érték Mértékegység 1,5 dbm Hálózati elemek csillapítása Hullámhossz db Mennyiség Érték Mértékegység Szálcsillapítás (db/ km) 1490nm 0,22 6 1,32 db Hegesztett kötések (db/ db) 0,05 5 0,25 db Csatlakozó (db/ db) 0,4 3 1,2 db Splitter konfigurációk Split. Csill 1 Split. Csill 2 Összes csill. db Split konfig 2/ 32 (db/ db) 3,4 17,1 20,5 db Split konfig 4/ 16 (db/ db) 7,3 13,8 21,1 db Split konfig 8/ 8 (db/ db) 10,5 10, db Split konfig 64 (db/ db) 21,5 21,5 db Szakasz csillapítás (db) 23,8 db Berendezés típus Várható szint -22,27 dbm Elfogadható szint az ONT-nél XY gyártó Min Max. Mértékegys dbm A várható szint az ONT előtt jelentősen meg fogja haladni az ONT érzékenységét. A hálózat működni fog.

36 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 36 Beépítettség Rövidítés LTP CSH Beépítettségi kategóriák Magyarázat Többlakásos házakból álló terület (társasházak, lakótelep, belvárosi területek) Családi házas terület Fizikai infrastruktúra Rövidítés FAF FAA FF FF EO Fizikai infrastruktúra kategóriák Magyarázat Földalatti földbefektetett kábeles hálózat Földalatti alépítményes infrastruktúra Földfeletti hálózat (saját tulajdonú infrastruktúra) Földfeletti hálózat (áramszolgáltatói oszlopsor)

37 III. Általános FTTH GPON tervezési irányelvek 37 Technológiai modulok a helyi hálózatban FTTH technológiai modul Lakótelep (többlakásos) felszálló kábeles megoldás Lakótelep (többlakásos) kábelvezetős megoldás Földalatti alépítményes hálózat családi házas területen Földfeletti hálózati szakasz Optikai osztó/ oszlop megoldással Földfeletti hálózati szakasz tápcellás megoldással Földfeletti hálózati szakasz áramszolgáltatói oszlopsoron Földalatti törzs és elosztó betápláló hálózat Kódja LTP-FSZ LTP-KV FAA-CSH FF-O/O FF-TC FF-EO FAA-T/E LTP-FSZ LTP-KV FAA-CSH FF-O/O FF-TC FF-EO LTP-T/E

38 38 Következik: IV. FTTH GPON technológiai modulok szeptember Técsi Zsolt