Задача 2. Расчёт топологии пассивной сети

PON (Passive optical network, пассивная оптическая сеть) – технология пассивных оптических сетей коллективного доступа. Распределительная сеть доступа PON основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации.

GPON (Gigabit PON) – это разновидность PON. Стандарт этой технологии предусматривает максимальную номинальную скорость передачи данных 2,5 Гбит/с.

Оптические разветвители (сплиттеры) – это пассивное оптическое оборудование, предназначенное для деления оптического сигнала. В данной задаче предлагаются к использованию сплиттеры, имеющие один вход и несколько выходов (1хN). Количество использованных на сети сплиттеров определяет количество каскадов разветвления (в таблице – от 1 до 5 сплиттеров, соответственно, каскадов разветвления). Для определения нужного количества выходов сплиттера используются коэффициенты разветвления, или делители.

Перемножение знаменателей делителей на одном волокне не должно превышать 64.

В задаче необходимо построить сеть с некоторым количеством сплиттеров, в зависимости от количества подключаемых абонентов, распределить оптические волокна по направлениям (между многоэтажными зданиями, группами домов) на всех абонентов таким образом, чтобы каждому абоненту гарантированно предоставлялась предельная скорость передачи данных.

Алгоритм решения задачи по расчёту топологии пассивной сети

1. Вычислить общее количество абонентов:

А = a ∙ k ∙ m (абонентов),

где a – количество абонентов на этаже;

k – количество этажей;

m – количество зданий (домов).

2. Вычислить общую требуемую скорость передачи данных для всех абонентов сети:

V_треб = А ∙ V_пред (Мбит/с)

3. Определить количество волокон, выделяемое данной пассивной сети (округляем до целого в большую сторону):

n = V_треб / V_GPON (волокон, штук)

4. Распределить волокна, определить, какому количеству абонентов будет предоставляться каждое волокно:

4.1. Определить допустимое (максимально возможное) количество абонентов на одно волокно в соответствии с предельной скоростью передачи, которую нужно предоставить каждому абоненту в соответствии с охватом абонентов (количество абонентов округляется в меньшую сторону):

А_допуст = V_GPON / V_пред (абонентов)

4.2. Распределить волокна между зданиями (группами домов):

- если количество абонентов в здании (группе домов) одинаковое, найденное количество волокон разделить на количество обособленно стоящих зданий (групп домов). Если результат – не целое число, можно разделить одно (несколько) волокно (волокон) делителем 1/2 (1/4) для получения ровного разделения.

- если количество абонентов в здании (группе домов) разное, количество волокон определить методом подбора с учетом максимального допустимого количества абонентов на волокно в данной ситуации (пункт 4.3 и 4.4. пропускается).

4.3. Распределить волокна между этажами многоэтажных зданий:

- выделенное в 4.2 пункте количество волокон разделить на количество этажей (добавляем нужные делители);

- если одного волокна (например, на этаж) не хватает или, наоборот, для разделения на этажи надо разделить одно волокно на несколько этажей, то определить количество волокон на этаж методом подбора с учетом разделения на абонентов и пункта 4.1;

- для групп домов этот пункт пропускается.

4.4. Распределить волокна между абонентами этажа или группы домов:

- к делителям, полученным в пункте 4.3 (для многоэтажных зданий) или в пункте 4.2 (для групп домов), добавить необходимые делители для подключения всех абонентов;

- проверить, не превысил ли общий знаменатель делителей на одном волокне 64.

5. Начертить схему рассчитанной пассивной сети с учетом выбранной топологии (обозначить номера волокон, используемые делители, количество абонентов на волокно, при необходимости разделенное по этажам или группам домов, показать территориальное разделение волокон для обособленно стоящих зданий и распределить делители в соответствии с местом разделения).

Варианты для решения задачи

Вариант	Вид застройки (многоэтажные дома или сельская местность)	Количество абонентов (a, k, m)	Предельная скорость на абонента (Vпред), Мбит/с	Скорость передачи в GPON (VGPON), Мбит/с	Охват абонентов
0.1		25х9х3			100%
0.2		30х2, 10х4, 20х2
		22х8х2
		20х4х2
		24х12х2
		20х4, 15х2, 20х2
		12х8х3
		40х2х3

Решение задачи на примере 0.1 варианта

По условию имеем:

1. Вычисляем общее количество абонентов:

А = 25 ∙ 9 ∙ 3 = 675 (абонентов)

2. Вычисляем общую требуемую скорость передачи данных для всех абонентов сети:

V_треб = 675 ∙ 100 = 67500 (Мбит/с)

3. Определяем количество волокон, выделяемое данной пассивной сети:

n = 67500 / 2500 = 27 (волокон)

4. Распределяем волокна, определяем, какому количеству абонентов будет предоставляться каждое волокно:

4.1. Так как охват абонентов осуществляется в 100% размере, требуется, чтобы полученная абонентами скорость соответствовала предельной. Определим допустимое (максимально возможное) количество абонентов на одно волокно в соответствии с предельной скоростью передачи, которую нужно предоставить каждому абоненту (количество абонентов округляется в меньшую сторону):

А_допуст = 2500 / 100 = 25 (абонентов)

4.2. Распределяем волокна между зданиями (домами):

- делим количество волокон на количество обособленно стоящих зданий (групп домов), получаем:

27 / 3 = 9 волокон на здание.

4.3. Распределяем волокна между этажами (в многоэтажных зданиях):

- делим выделенное в 4.2 пункте количество волокон на количество этажей:

9 / 9 = 1 волокно на этаж.

4.4. Распределяем волокна между абонентами на этаже или группы домов:

- добавляем к делителям, полученным в пункте 4.2 (для многоэтажных зданий), делители, необходимые для подключения всех абонентов.

Так как абонентов 25 (на одном волокне 25 абонентов, что соответствует пункту 4.1 и не превышает его) – берем делитель 1/32 на каждое волокно.

Знаменатель делителей на одном волокне не превышает 64, следовательно, можем использовать выбранное распределение.

5. Чертим схему рассчитанной пассивной сети.

Оптические волокна разделяем следующим образом: 27 волокон делим на 3 группы по 9 волокон. Каждая группа подводится к одному из 3-х зданий, в здании на каждый этаж отводится одно волокно, на каждом волокне непосредственно на каждом этаже здания устанавливается сплиттер с делителем 1/32 (однокаскадное разветвление), к которому подключается 25 абонентов.

Решение задачи на примере 0.2 варианта

По условию имеем:

1. Вычисляем общее количество абонентов:

А = 30 ∙ 2 + 10 ∙ 4 + 20 ∙ 2 = 140 (абонентов)

2. Вычисляем общую требуемую скорость передачи данных для всех абонентов сети:

V_треб = 140 ∙ 100 = 14000 (Мбит/с)

3. Определяем количество волокон, выделяемое данной пассивной сети:

n = 14000 / 2500 = 5,6 = 6 (волокон)

4. Распределяем волокна, определяем, какому количеству абонентов будет предоставляться одно волокно:

4.1. Так как охват абонентов осуществляется в 100% размере, требуется, чтобы полученная абонентами скорость соответствовала предельной. Определим допустимое количество абонентов на одно волокно в соответствии с предельной скоростью передачи, которую нужно предоставить каждому абоненту (количество абонентов округляется в меньшую сторону):

А_допуст = 2500 / 100 = 25 абонентов.

4.2. Распределяем волокна между группами домов: так как количество абонентов в группе домов разное, определяем количество волокон методом подбора с учетом максимального допустимого количества абонентов на волокно из пункта 4.1 (пункт 4.3 и 4.4. пропускается).

Если возьмем на первую группу домов 2 волокна, то необходимо подключить ещё 60 – 25 ∙ 2 = 10 абонентов, так как максимально на волокно можем подключить только 25 абонентов.

На вторую и третью группу домов выделяем по 2 волокна. Допустим, на вторую группу домов распределяем волокна таким образом, чтобы на одном волокне было 25 абонентов, а на втором 40 – 25 = 15 абонентов, следовательно, на то же волокно можем подключить ещё 25 – 15 = 10 абонентов. Ставим на одно из волокон, выделенных на вторую группу домов, делитель 1/2 в начале разделения по группам домов, далее для первой группы домов ставим делитель 1/16 для обслуживания 10 абонентов. Для второй группы домов ставим делитель 1/16 для обслуживания 15 абонентов (лучше это всё рисовать и разделять сразу при решении, чтобы было наглядней).

Получаем волокна со следующими делителями:

1) 1/32,

2) 1/2 ∙ 1/16 = 1/32

Перемножение знаменателей делителей на одном волокне не превышает 64, следовательно, можем использовать выбранное распределение.

Методом подбора можно выбрать и другое распределение делителей и волокон.

5. Чертим схему рассчитанной пассивной сети.

Оптические волокна разделяем следующим образом: в месте разделения на группы домов, выделяются 2 волокна на 1-ую группу, 2 – на 3-ью, 1 – на 2-ую, на одно волокно ставится делитель 1/2 для разделения волокна на направления 1-ой и 2-ой групп. Непосредственно перед 1-ой группой домов ставятся делители 1/32 на первые 2 волокна и делитель 1/16 на 3ье волокно. Непосредственно перед 2-ой группой домов на 3ье волокно ставится делитель 1/16, на 4ое – 1/32. Непосредственно перед 3-ьей группой домов на оба волокна ставятся делители 1/32. На волокнах 1, 2, 4 подключается по 25 абонентов, на 3 волокне – 10 абонентов 1-ой группы домов и 15 абонентов 2-ой группы домов. На волокнах 5, 6 подключается по 20 абонентов.