Retea de Comunicatii Realizata cu Noua Tehnologie Gpon

Rețea de comunicații realizată cu noua tehnologie GPON

Lucrare de licență

CUPRINS

Introducere.Apariția și noțiunea de internet

1.1 Scurt istoric fibra optică

1.2. Apariția tehnologiei GPON

2. Descrierea tehnologiilor existente. Tehnologia GPON – particularitati

2.1.Elemente de construcție și tehnologie a fibrei optice

2.1.1. Construcția fibrei optice

2.1.2. Fibra optică multimod din sticlă de cuarț

2.1.3. Fibra optică monomod din sticlă de cuarț..

2.2. Caracteristicile tehnice ale fibrelor optice mono și multimod

2.2.1. Efort de tracțiune

2.2.2. Codul culorilor (culori după DIN 47002)

2.2.3. Game de temperatură

2.2.4. Armătura

2.2.5. Construcții

2.2.5.1. Cabluri exterioare

2.3. Istoricul Ethernetului

2.3.1. Descriere generală a Ethernetului

2.4 Rețele PDH/SDH

2.4.1. Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) – Ierarhia digitală plesiocronă

2.4.2 Synchronous digital hierarchy (SDH)- Ierarhia digitală sincronă

2.5. Descrierea tehnologiei GPON

2.5.1. Gestionarea traficului rețelei GPON

3. Comparație între rețeaua optică activă și GPON

3.1. Rețeaua optică activă (Active Optical Networks- AONs)

3.2. Rețea optică pasivă ( Passive Optical Networks – PONs)

3.3. Comparație între rețeaua optică active și rețeaua optică pasivă

3.3.1. Din punct de vedere al lățimii de bandă

3.3.1.1 Alocarea de lățime de bandă

3.3.1.2 Maximul de bandă alocată pentru fiecare utilizator

3.3.2 Comparație in funcție de securitatea și calitatea serviciilor

3.3.2.1 Riscul de a fi spus spionajului

3.3.2.2. Fiabilitatea liniei oferite clientului

3.3.3 Comparație in funcție costurile implementării și întreținerii

3.3.3.1.Costul echipamentului clientului final

3.3.3.2 Costul tehnologiei de rețea( a echipamentelor active)

3.3.4. Comparație in functie de costurile de operare a rețelei

3.3.4.1. Spațiul necesar pentru echipamentele tehnologiei

3.3.4.2. Spațiul ocupat de fibra optică

3.3.4.3. Energia electric consumată de echipamente

3.3.4.4 Mentenanța necesară rețelei

4. Implementarea rețelei optice active si a rețelei optice pasive

4.1. Implementarea rețelei optice active (Active Optical Network)

4.1.2.Simularea rețelei implementate prin intermediul programului pentru simularea unei

rețele : Packet Tracer oferit de firma CISCO.

4.1.2.1. Descrierea programului folosit pentru simularea rețelei : Packet Tracer

4.1.2.2. Implementarea rețelei optice active cu utilizatori în Packet Tracer

4.1.2.3. Costurile implementării rețelei optice active

4.2. Implementarea rețelei optice pasive (Passive Optical Network)

4.2.1. Descriere OLT folosit în rețeaua optică pasivă

4.2.2. Descriere ONT folosit în rețeaua optica pasivă

4.2.3. Configurarea OLT-ului în vederea conectării ONT-ului.

4.2.3.1. Alocarea lățimii de bandă pentru portul din OLT

4.2.3.2. Crearea liniei de profil a ONT-ului ce urmeaza a fi conectat

4.2.3.2.1. Legarea profilului DBA la T-CONT

4.2.3.2.2 Adăugarea GEM -Portului și maparea lui la T-CONT

4.2.3.2.3. Setarea modului de mapare

4.2.3.2.4. Setarea relației de mapare dintre GEM-Port și VLAN

4.2.3.3. Crearea profilului de serviciu al ONT-ului (ONT Service Profile)

4.2.3.3.1. Adăugarea profilului de serviciu al ONT-ului un nume

4.2.3.3.2. Setarea capacităților porturilor ONT-ului

4.2.3.3.3. Setarea VLAN-ului pe portul ONT-ului

4.2.3.4. Înregistrarea ONT-ului

4.2.3.4.1. Înregistrarea ONT-ului folosind funcția ”autofind|”

4.2.3.4.2. Identificarea numărului serial al ONT-ului

4.2.4. Sistemul de monitorizare al GPON-ului

4.2.4.1. Tipuri de alarme pe sistemul de monitorizare iManager U2000

5.Concluzii

6.BIBIOGRAFIE

Rețea de comunicații realizată cu noua tehnologie GPON

1. Introducere.Apariția și noțiunea de internet

Bazele Internetului au fost puse la începutul anilor 1970 în cadrul Agenției pentru proiecte de cercetare avansată (ARPA) subordonată Departamentului Apărării al Statelor Unite ale Americii.

Scopul proiectului consta în realizarea unei rețele a cărei funcționare să fie cât mai puțin afectată de un atac atomic și comunicațiile să fie cât mai greu interceptabile. La timpul respectiv ARPA demonstrase viabilitatea sistemului de comunicare între computere pe care l-a elaborat pentru rețeaua ei pilot și care includea doar trei servicii: Telnet (conectare la distanță), transfer de fișiere și tipărirea la distanță. Rețeaua conecta un număr mic de site-uri și câteva zeci de calculatoare într-o rețea națională destinată cercetării în domeniul științei computerelor.

În 1972 a fost introdus și serviciul de e-mail iar rețeaua a fost prezentată publicului și s-au făcut demonstrații.

Pe la mijlocul anilor 1970 R. Kahn și V. Cerf au elaborat o arhitectură de interconectare a rețelelor de diverse tipuri bazată pe un anumit protocol, care după mai multe perfecționări a devenit TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) și în 1973 a fost propus ca protocol standard de comunicație în ARPAnet. Vitezele de transmitere erau mici, comparativ cu cele din ziua de astăzi, respectiv de 60Kbit/s pentru rețeaua terestră ARPANET, 400/100Kbit/s pentru rețeaua radio PRNET și de 64Kbit/s pentru rețeaua prin satelit, SATNET. La vremea respectivă nu existau calculatoare personale, stații de lucru sau rețele locale, calculatoarele implicate erau mașini de calcul științific puternice ce funcționau în sistem time-sharing (împărțirea timpului de lucru între utilizatori).

Principalele probleme în construirea rețelei inițiale, ARPANET, vizau configurarea gateway-urilor, devenite ulterior routere, astfel încât să facă posibilă conectarea diferitelor tipuri de rețele precum și dezvoltarea softului TCP/IP în calculatoare. Spre sfârșitul anilor 1970 mai multe rețele locale experimentale și stații de lucru experimentale, realizate de comunitatea de cercetare, au fost conectate la rețeaua ARPANET, (sau ARPA Internet) devenită ulterior Internet.

La începutul anilor 1980 au devenit disponibile comercial stații de lucru și rețele locale compatibile Internet, fapt care a ușurat mult sarcina conectării la Internet.În anul 1983 ARPA conecta peste 500 de centre iar partea militară s-a separat în rețeaua MILNET.

Acest an este considerat ca anul apariției Internetului. Până spre sfârșitul anilor 1990 controlul accesului la Internet a fost deținut de Departamentul de Apărare al SUA și ca urmare rețeaua s-a extins în principal pe seama conectării diferitelor centre de cercetare. Acest fapt a avut drept consecință răspândirea tehnologiei în mediile științifice. În paralel viteza de transmitere a informației a crescut continuu la 1,5Mbit/s la jumătatea anilor 1980 și 155Mbit/s la începutul anilor 1990.

Spre sfârșitul anilor 1980 Internetul a început să devină accesibil și pentru uz

comercial, în special prin serviciul de e-mail care a fost a fost autorizat să utilizeze backbone-ul (coloana vertebrală a rețelei Internet) pentru comunicarea cu utilizatorii agreați în rețea și cu rețelele federale de cercetare. În 1990 ARPANET ul dispare prin trecerea organizațiilor care erau conectate la o altă rețea creată de NSF (National Science Foundation), organizație nemilitară și necomercială.

Ca urmare, după anul 1990 creșterea Internetului a devenit spectaculoasă, cu circa 10% pe lună, datorită înglobării unor componente comerciale și internaționale. În anul 1992 a fost înființată de către sectorul privat Societatea de Internet (Internet Society) cu scopul de a ajuta la promovarea Internetului și întreținerea standardelor utilizate în Internet. De asemenea, după anul 1990 Internetul a mai câștigat un serviciu, WWW (World Wide Web), serviciul cu cea mai mare dezvoltare în prezent. În 1995 dispare și NSFNET, accesul la Internet fiind asigurat de firme comerciale din întreaga lume.

1.1.Scurt istoric fibra optică

Încă din anitichate , s-a folosit lumina pentru transmiterea informațiilor. Majoritatea civilizatiilor foloseau focul sau fumul pentru a transmite o anumită informație.

În ziua de astăzi inca putem identifica acest timp de transmisie a informațiilor sub diferite forme. În cele ce urmează , vom oferi doar câteva exemple , cum ar fi farurile, semafoarele de circuilație, marine sau lămpile unui panou de control. De multă vreme, omul a elaborat metode utilizând lumina pentru transmiterea informațiilor la distanță.

În anul 1790 , în Franța, savantul Claude Chappe a construit un sistem de telegraf optic compus dintr-un lanț de turnuri prevăzute cu brațe de semafoare mobile.

Sistemul respectiv permitea transmiterea informațiilor la distanțe mai mari de 200 km într-un timp de aproximativ 15 minute , dar a fost abandonat odată cu apariția telegrafului electric.

Americanul Grahham Bell, în anul 1880, dezvoltă „fotofonul” prin intermediul căruia se pot transmite semnale locale cu ajutorul luminii , însă această idee nu și-a găsit aplicabilitate practică pentru că influențele climatice și vizibilitatea reduceau calitatea transmisiei.

În 1870, cu puțin timp înaintea invenției lui Bell, fizicianul englez John Tyndall confruntat cu aceeași problemă, sugerează o soluție demonstrând că lumina poate fi ghidată printr-un jet de apă. Această experiență se bazează pe principiul „reflexiei totale” utilizat astăzi pentru fibrele optice.

După primele încercări ale lui Bell și Tyndall care se refereau la modularea și ghidarea luminii, a trebuit să așteptăm până în 1934 ca americanul Norman R. French să depună un brevet unde apare ideea unui telefon optic. În acest brevet, French descrie în ce mod semnalele vocale se transmit printr-o rețea de cabluri optice. El specifică: acestea vor fi din tije de sticlă sau dintr-un material comparabil, având o atenuare de linie scăzută, pentru lungimea de undă de funcționare corespunzătoare.

Realizarea practică a acestei concepții a fost desăvârșită 25 de ani mai târziu. A fost mai întâi dezvoltat un element emițător optic. În 1958, laureații premiului Nobel, Arthur Schawlow și Charles H. Townes, dezvoltau laserul pe care Theodor H. Maiman l-a utilizat pentru prima oară cu succes în anul 1960.

Posibilitatea de a fabrica lasere cu ajutorul materialelor semiconductoare este cunoscută din 1962. În paralel se dezvoltă elementele de recepție: diode semiconductoare. Era suficient să se găsească un mijloc adecvat de transmisie capabil să reunească emițătorul și receptorul.

A fost gândite în primă fază ghiduri circulare și reflectorizante care conțineau sisteme complexe de lentile. În 1966 Charles K. Kao și George A. Kokham sugerează utilizarea fibrelor de sticlă pentru ghidarea undelor. Totuși pentru a putea instala un sistem de transmisie optică acceptabil din punct de vedere al distanței aceste fibre ar fi trebuit să aibă atenuări maxime de 20 dB/km ori în acel timp atenuările lor erau mai mari (în jur de 100 dB/km). În medicină se utilizau deja din anii cincizeci fibre de sticlă pentru transmiterea imaginilor video pe distanțe foarte scurte.

În 1970 firma Corning Glass Works fabrica în Statele Unite fibre optice cu indice în treaptă și obținea atenuări mai mici de 20 dB/km pentru o lungime de unda de 633 de nm.

În 1972 se ating 4 dB/km pentru fibre optice cu indice gradat.

Astăzi tehnica modernă permite obținerea de atenuări de 0,4 dB/km pentru o lungime de undă de 1300 de nm. Simultan ameliorează puterea, sensibilitatea și durata de viață a elementelor emițătoare și receptoare. Astfel, grație tehnicilor dezvoltate pentru cabluri, conexiuni și îmbinări de fibre optice s-a putut introduce în mod avantajos acest nou mijloc de transmisie.

În 1972, prime cabluri optice telefonice sunt puse în funcțiune pe navele de război americane.

În 1976, Western Electric (USA) face primele încercări ale unui sistem cu cablu optic pe proprietatea sa la Atlanta. Un an mai târziu, primele încercări pe teren sunt efectuate de către Bell Systems, la Chicago, pe o dis farurile, semafoarele de circuilație, marine sau lămpile unui panou de control. De multă vreme, omul a elaborat metode utilizând lumina pentru transmiterea informațiilor la distanță.

În anul 1790 , în Franța, savantul Claude Chappe a construit un sistem de telegraf optic compus dintr-un lanț de turnuri prevăzute cu brațe de semafoare mobile.

Sistemul respectiv permitea transmiterea informațiilor la distanțe mai mari de 200 km într-un timp de aproximativ 15 minute , dar a fost abandonat odată cu apariția telegrafului electric.

Americanul Grahham Bell, în anul 1880, dezvoltă „fotofonul” prin intermediul căruia se pot transmite semnale locale cu ajutorul luminii , însă această idee nu și-a găsit aplicabilitate practică pentru că influențele climatice și vizibilitatea reduceau calitatea transmisiei.

În 1870, cu puțin timp înaintea invenției lui Bell, fizicianul englez John Tyndall confruntat cu aceeași problemă, sugerează o soluție demonstrând că lumina poate fi ghidată printr-un jet de apă. Această experiență se bazează pe principiul „reflexiei totale” utilizat astăzi pentru fibrele optice.

După primele încercări ale lui Bell și Tyndall care se refereau la modularea și ghidarea luminii, a trebuit să așteptăm până în 1934 ca americanul Norman R. French să depună un brevet unde apare ideea unui telefon optic. În acest brevet, French descrie în ce mod semnalele vocale se transmit printr-o rețea de cabluri optice. El specifică: acestea vor fi din tije de sticlă sau dintr-un material comparabil, având o atenuare de linie scăzută, pentru lungimea de undă de funcționare corespunzătoare.

Realizarea practică a acestei concepții a fost desăvârșită 25 de ani mai târziu. A fost mai întâi dezvoltat un element emițător optic. În 1958, laureații premiului Nobel, Arthur Schawlow și Charles H. Townes, dezvoltau laserul pe care Theodor H. Maiman l-a utilizat pentru prima oară cu succes în anul 1960.

Posibilitatea de a fabrica lasere cu ajutorul materialelor semiconductoare este cunoscută din 1962. În paralel se dezvoltă elementele de recepție: diode semiconductoare. Era suficient să se găsească un mijloc adecvat de transmisie capabil să reunească emițătorul și receptorul.

A fost gândite în primă fază ghiduri circulare și reflectorizante care conțineau sisteme complexe de lentile. În 1966 Charles K. Kao și George A. Kokham sugerează utilizarea fibrelor de sticlă pentru ghidarea undelor. Totuși pentru a putea instala un sistem de transmisie optică acceptabil din punct de vedere al distanței aceste fibre ar fi trebuit să aibă atenuări maxime de 20 dB/km ori în acel timp atenuările lor erau mai mari (în jur de 100 dB/km). În medicină se utilizau deja din anii cincizeci fibre de sticlă pentru transmiterea imaginilor video pe distanțe foarte scurte.

În 1970 firma Corning Glass Works fabrica în Statele Unite fibre optice cu indice în treaptă și obținea atenuări mai mici de 20 dB/km pentru o lungime de unda de 633 de nm.

În 1972 se ating 4 dB/km pentru fibre optice cu indice gradat.

Astăzi tehnica modernă permite obținerea de atenuări de 0,4 dB/km pentru o lungime de undă de 1300 de nm. Simultan ameliorează puterea, sensibilitatea și durata de viață a elementelor emițătoare și receptoare. Astfel, grație tehnicilor dezvoltate pentru cabluri, conexiuni și îmbinări de fibre optice s-a putut introduce în mod avantajos acest nou mijloc de transmisie.

În 1972, prime cabluri optice telefonice sunt puse în funcțiune pe navele de război americane.

În 1976, Western Electric (USA) face primele încercări ale unui sistem cu cablu optic pe proprietatea sa la Atlanta. Un an mai târziu, primele încercări pe teren sunt efectuate de către Bell Systems, la Chicago, pe o distanță de 2,3 km și de General Telephone, la Long Beach, pe o distanță de 9 km. Siecor Corporation a fost prima întreprindere care a livrat cabluri optice monomod unei administrații: Poșta din New York.

În 1976, Siemens utilizează la München o legătură experimentală de 2,1 km pentru transmisiuni telefonice și videotelefonie, iar în 1977 instalează la Berlin prima legătură cu fibre optice pentru administrația poștelor din Germania.

După 1978, CERN, la Geneva, utilizează un cablu cu fibre optice rezistent la curbare. Începând din acest moment are loc utilizarea mondială a acestei noi tehnologii. Instalațiile despre care am vorbit folosesc încă fibre multimod. Actualmente, mai mult de un milion de kilometri de fibre optice utilizând tehnologia Siemens au fost instalate în 24 de țări. În viitor se vor instala în principal fibre optice monomod.

1.2.Aparitia tehnologiei GPON

O rețea optică pasivă (PON – Passive Optical Network) este o rețea punct-multipunct în care sunt utilizate splitere optice pasive pentru a deservi mai multe locații/clienți prin același mediu optic – un singur fir optic; numărul de clienți/locații deservite pe același fir este cuprins în intervalul 2 – 128. Fiecare locație/client conectată la acest tronson unic, va fi deservită de un Echipament Terminal (ONT – Optical Network Unit); toate aceste echipamente terminale vor fi gestionate de către un Echipament Central ( OLT – Optical Line Termination).

GPON (Gigabit PON)  este un protocol definit de Comitetul Telecom din cadrul  International Telecommunication Union (ITU-T) prin documentul G.984. Conform acestui document, o rețea GPON se compune din Echipament Central (OLT – Optical Line Terminal), una sau mai multe rețele optice de distribuție (ODN – Optical Distribution Networks), și unul sau mai multe echipamente optice (ONU – Optical Network Units) și/sau Echipamente Terminale (ONT – Optical Network Terminals).

Semnalele către locație/client (Downstream) sunt transmise către toate Echipamentele Terminale, prin același mediu optic; pentru a preveni interceptarea semnalelor (eavesdropping) se folosesc tehnici de criptare.Semnalul de Downstream este trimis pe λ=1490nm și poate asigura o largime de banda de 2488 Mbps.

Semnalele  de la locație/client către Echipament Central (Upstream) sunt combinate utilizând tehnici de acces multiplu la mediu, cu divizare în timp (TDMA – time division multiple access): Echipamentul Central stabilește o clasificare a Echipamentelor Terminale, pe baza căreia le aloca acestora anumite cuante de timp pentru a transmite semnal din locație către OLT.Semanul de Upstream se transmite pe λ=1310 nm și asigură o largime de bandă de 1244 Mbps

Descrierea tehnologiilor existente . Tehnologia GPON – particularitati

În momentul actual , în industria telecomunicațiilor electronice sunt prezente mai multe tehnlogii/rețele de transport bazate pe fibra optică :

-rețele Ethernet

-rețele PDH/SDH

-rețele DWDM

-rețele GPON

Toate aceste rețele au la baza funcționării lor fibra optică.

2. Descrierea tehnologiilor existente. Tehnologia GPON – particularități

2.1.Elemente de construcție și tehnologie a fibrei optice

2.1.1.Construcția fibrei optice

Fibra optică este compusă din următoarele elemente de bază:miezul (core) și învelișul (clading), fiecare dintre aceste două elemente fiind format dintr-un material optic transparent (de exemplu din sticlă de cuarț) și mantaua (coating).

Miezul este regiunea centrală a fibrei și servește la ghidarea (direcționarea) undelor luminoase. Acest ghidaj în miez nu este posibil decât în măsura în care indicele de refracție al miezului n1 este superior indicelui de refracție al învelișului n2. În consecință există o reflexie totală și permanentă a modurilor în interfața miez – înveliș și astfel modurile rămân închise în interiorul miezului.

Prin manta se înțelege stratul direct aplicat pe sticla învelișului încă din fabricație. Mantaua trebuie să fie detașabilă pentru a permite să se efectueze injecții sau decupări de lumină sau pentru a îmbina fibra. Acesta poate fi compusă dintr-unul sau mai multe straturi de plastic ce trebuie să fie aplicate uniform de-a lungul fibrei fără întrerupere și fără variații importante de grosime. Ea poate fi colorată și dacă este necesar marcată prin benzi inelare servind la reperare.

Indicele său de refracție este superior celui al stratului învelișului, astfel că lumina ghidată nedorit este absorbită de plastic după o lungime de numai câțiva metri.

Exemplu de indici de refracție ai unei fibre optice: miez 1,48; înveliș1,46; manta1,52

Din punct de vedere mecanic mantaua trebuie să protejeze fibra optică de influențele exterioare și să absoarbă forțele transversale care ar putea provoca microcurburi și ar produce astfel atenuări în plus.

2.1.2. Fibra optică multimod din sticlă de cuarț

Tabelul 1 prezintă valorile geometrice nominalizate ale fibrelor optice multimod (norme pentru RFA și norme internaționale).

Tabelul 1 – Fibra optică multimod

Figura 2.1 ilustrează construcția fibrei optice cu un diametru de numai 50 μm; miezul unei fibre multimod are dimensiunea firului de păr uman.

Fig.2.1. Fibra optică multimod

2.1.3. Fibra optică monomod din sticlă de cuarț

Contrar fibrei multimod, se indică pentru fibra monomod diametrul câmp de mod 2W0 depinzând de lungimea de undă λ în loc de diametrul miezului. Pentru o lungime de undă de 1300 nm, diametrul câmpului este superior diametrului miezului cu circa 10% până la 12%.

Fig.2.2 – Fibra optică monomod

Această dependență de lungimea de undă este de mare importanță la nivelul tehnicii conexiunilor . În prezența unui singur mod, calitatea îmbinării este influențată mai mult de adaptarea luminoasă decât de adaptarea dimensiunilor celor două fibre.

Ca și pentru fibra multimod, valorile au fost fixate pentru erorile de circularitate și concentricitate.

Necircularitatea învelișului ≤ 2,5 µm.

Eroare de concentricitate tolerată între câmpul de mod și înveliș 1,0 µm.

Tabelul 2 conține dimensiunile geometrice normalizate ale fibrei monomod.

2.2. Caracteristicile tehnice ale fibrelor optice mono și multimod

2.2.1. Efort de tracțiune

Rezistența la tracțiune a întregii lungimi a fibrei este cel puțin 5 N timp de 1 secundă. Ea este controlată în timpul fabricației sau într-un proces ulterior.

2.2.2. Codul culorilor (culori după DIN 47002)

Pentru a putea distinge fibrele ele se colorează și dacă este cazul se adaugă inele de reperare. Culorile sunt aplicate de așa manieră încât ele să nu aibă influență asupra caracteristicilor optice ale fibrelor. (Tabelul 3)

Tabelul 3 – Exemple de culori pentru mantaua primară

2.2.3. Game de temperatură

Temperatura de transport și de stocare – 20° până la 50° C

Temperatura de pozare 5° până la 40° C

Temperatura de funcționare 0° până la 55° C

În cazuri excepționale, unde se pot prevedea depășiri ale temperaturilor tolerate, este bine să ne adresăm fabricantului.

În afară de aceste valori, norma DIN VDE 0888 stabilește numeroase teste mecanice, optice, de transmisie, etc.

2.2.4. Armătura

Cablurile optice sunt de obicei împământate sau pozate în conducte fără a fi armate.

Elementele de tracțiune (fibre sintetice, bine fixate pe manta printr-o pastă de lipit) și elementele de suport, sunt suficiente pentru a compensa forțele longitudinale.

O armătură suplimentară servește la protecția miezului optic și al mantalei cablului în anumite aplicații speciale (cabluri submarine, cabluri protejate contra rozătoarelor, cabluri aeriene autopurtate) sau când sunt cerute valori mecanice extreme de tracțiune și/sau compresiune.

Pentru cablurile speciale trebuie alese elemente de armătură astfel încât ele să nu crească prea mult greutatea cablului și să nu reducă excesiv de mult flexibilitatea. Ele trebuie să aibă un modul Young relativ mare și trebuie atins un bun raport între modulul Young și greutate.

Fibrele de aramidă (Kevlar) și, sub diferite forme, oțelul s-au impus pentru construcția cablurilor optice. Pentru fibrele de aramidă raportul între modulul Young și greutate este un multiplu al raportului corespunzător cazului armăturii din oțel.

Fibrele aramidă sunt utilizate mai ales sub diverse mantale ca elemente compensatoare de tracțiune. Dacă există forțe de tracțiune importante de compensat, ca de exemplu în cablurile aeriene autopurtate, se utilizează „rovinguri” de aramidă.

O armătură sub formă de benzi de oțel și-a dovedit calitățile pentru cablurile protejate împotriva rozătoarelor. Această protecție constă în două straturi de bandă de oțel galvanizat, fiecare bandă de o grosime de 0,1 mm scufundate într-o masă anticorosivă (conform VDE). Întregul este protejat de o manta de PE.

O alternativă a armăturii din benzi de oțel este învelișul cu manta Stalpeth. În acest strat, o bandă ondulată acoperită pe cele două laturi polietilenă și cu acetat este instalată direct, longitudinal, pe miezul cablului și fixată pe mantaua de polietilenă, în mod asemănător cu banda „alupe”. Ușoara ondulare a benzii crește flexibilitatea cablului.

Trebuie notat că armăturile sub formă de bandă de oțel nu pot absorbi eforturile de tracțiune.

Pentru cablurile autopurtate s-au impus diverse materiale de armătură cu fire rotunde. După aplicare se utilizează unul sau mai multe straturi din fire de aluminiu sau aldrey (aliaj de aluminiu, magneziu și siliciu) care sunt completate cu fire de aluminiu de tip „aluminium-clad”.

Dacă împrejurările o cer (eforturi extreme ale cablurilor submarine de exemplu) se pot instala unul sau mai multe straturi de fire rotunde puternic galvanizate sau fire rotunde de oțel special. Firele puternic galvanizate cer în toate cazurile o protecție anticorosivă și mai eficace.

2.2.5. Construcții

Cablurile cu fibre optice sunt clasificate după caracteristicile de construcție determinate, în următoarele grupe:

– cabluri exterioare;

– cabluri interioare;

– cabluri speciale.

Pentru claritatea expunerii s-au ales dintr-o multitudine de posibilități câteva cabluri tipice. Domeniile de utilizare sunt tratate și se indică specificațiile existente și aplicabile.

Pentru toate construcțiile este important să se asigure că nu există schimbări de durată ale caracteristicilor de transmisie ale fibrei optice datorate fabricației sau altor influențe suferite .

Se poate alege cablul optic adecvat în mod independent de modul său de construcție cu excepția dimensiunilor tubului protector. În acest caz, datele relative la legătură și caracteristicile sistemelor de transmisie prevăzute sunt criteriile cele mai importante.

2.2.5.1. Cabluri exterioare

Cablurile exterioare, în particular cablurile dotate cu o manta PE sunt construite și dimensionate astfel încât ele să poată răspunde diverselor cerințe ale unei pozări îngropate sau ale unei pozări în conducte.

După numărul fibrelor multimod cerute se utilizează tuburi protectoare monofibră sau multifibră conținând de la 2 la 12 fibre.

Din considerente constructive și economice, tuburile protectoare monofibră s-au impus pentru cablurile având până la 14 fibre ; pentru mai mult sunt utilizate tuburile protectoare multifibră. Tuburile protectoare mono sau multifibră sunt umplute cu un material hidrofug. Cablurile cu fibre optice monomod conțin în principiu tuburi multifibră.

Forțele de tracțiune cuprinse între 1000 N și 3000 N folosite de obicei pentru pozare sunt suficiente dacă s-a ales corect cablul și dacă sunt folosite agățătoarele cablului sau orificiile de tragere preasamblate.

Pentru aplicații în condiții foarte dificile, se poate instala o armătură suplimentară, acoperită de un înveliș protector. În general, acest sistem se pot instala cabluri optice și în conducte de plastic, doar în cazul în care este necesară o protecție împotriva rozătoarelor se pot utiliza benzi de oțel sau se pot echipa cablurile cu mantale protectoare interioare și exterioare.

Cablurile fabricate după norma DIN VDE 0888 partea a 3-a trebuie să conțină un fir de identificare a firmei producătoare înregistrat sub formă de marcă depusă. Pentru aceste cabluri, biroul de verificare VDE atribuie ca urmare a unei cereri adecvate și conform regulamentului, autorizația de încorpora firul de identificare negru-roșu al lui VDE.

Dacă se respectă razele de curbură minimale ale cablurilor optice, acestea pot fi trase în conducte din plastic sau plaste în mantale protectoare „port-cablu” exact ca și cablurile convenționale cu conductoare din cupru. Ele oferă chiar, mulțumită greutății lor reduse, avantajul suplimentar al lungimii mari de fabricație (până la 2000 m). Lungimile de livrare (lungimea uzuală) sunt actualmente de 2000 m și de 1000 m. Pot fi fabricate cabluri cu lungimi de 5000 m sau mai mult în funcție de diametrul, greutatea și domeniul de aplicație.

În rezumat se poate reține că pentru toate aplicațiile cunoscute ale cablurilor clasice se dispune de cablu optic adecvat. Avantajele esențiale ale cablurilor optice exterioare sunt:

Mecanice

– diametrul mic al cablului;

– greutatea nesemnificativă;

– mari lungimi de livrare;

– dimensiuni mici ale tamburului și deci o greutate a tamburului relativ scăzută.

Influențe

Nu există probleme datorate influenței fulgerului, liniilor de înaltă tensiune sau a liniilor electrificate ale căilor ferate și nici chiar a curentului continuu. Nu sunt probleme cu privire la punerea la pământ, deoarece cablurile optice pot fi construite în întregime din elemente dielectrice.

Transmisie

Valori bune ale atenuării:

Fibrele optice multimod cu indice gradat:

– la 850 nm între 2,5 și 3,5 dB/km;

– la 1300 nm între 0,7 și 1,5 dB/km

Fibrele optice monomod:

– la 1300 nm între 0,4 și 1,5 dB/km

Bandă de trecere largă:

– pentru fibrele multimod până la 1,2 GHz pentru 1 km;

– pentru fibrele monomod până la 10 GHz pentru 1 km.

Cablurile optice sunt adecvate la fel de bine pentru transmisia semnalelor de telecomunicații sau de telecomandă pe sisteme cu număr mic de căi (<30 de canale) ca și pentru sistemele de bandă largă realizate, cum ar fi ISDN de bandă largă. În acest tip de rețea sunt integrate toate tipurile de transmisiune: televiziune, video-text, radiodifuziune-stereo, date, teletext, fax, servicii IDN (rețea integrată de date și telex), telefonie, videotelefonie, conferințe și videoconferințe.

Astăzi, cu sistemele digitale de 2MBps se ating distanțe mult mai mari între repetori – regeneratori decât în cazul cablurilor din cupru simetrice sau coaxiale.

Pentru cablurile exterioare conținând până la 14 fibre este utilizat tubul monofibră, cu o protecție universal aplicabilă. Acest mic tub din plastic cu o grosime de 1,4 mm este umplut cu gel de umplere care sigură etanșeizarea longitudinală. Toate fibrele multimod de uz curent sunt folosite în tub monofibră. Norma DIN VDE 0888 partea a 2-a stabilește caracteristicile acestui tub. În jurul unui element central, construit din plastic întărit cu fibre de sticlă, se pot plasa până la 14 elemente de cablaj (tuburi protectoare monofibră și conductoare din cupru). Spațiile libere ale miezului sunt umplute. Elementele de tracțiune din fibre de aramidă sunt fixate de mantaua din PE (cu o grosime de 2 mm) printr-o pastă de lipit și sunt aplicate ferm pe miezul cablului.

Pentru utilizatorii industriali au fost impuse conform normei DIN VDE 0888 partea a 3-a, 6 cabluri cu un număr de 2, 4, 6, 8, 10 sau 12 fibre, dar pentru cazuri excepționale pot fi alese cabluri cu un număr diferit de fibre.

Elementele de cablaj sunt marcate în modul următor:

– tub protector ca element pilot – roșu

– alte tuburi – verde

– elementele de umplere – incolore.

În cazul în care se utilizează elemente de umplere, acestea trebuie să fie plasate simetric în raport cu tubul pilot. Pentru a realiza linii de serviciu sunt adăugate două conductoare de cupru izolate în polietilenă celulară și poliolefină cu un diametru de 0,6 mm la stratul cablat.

Aceste elemente de cablaj sunt marcate după cum urmează:

– primul conductor (cupru) – roșu

– al doilea conductor (cupru) – roșu cu reperaj inelar

– tuburi protectoare – verde

– elemente de umplere – incolore.

Cele două conductoare de cupru trebuie plasate simetric în raport cu tubul pilot. Dacă există elemente de umplere, ele sunt plasate simetric, adiacent conductoarelor din cupru. Apoi se plasează celelalte tuburi protectoare.

Aceste tuburi sunt numărate începând cu elementul pilot plasat între cele două conductoare. Conductorul care poartă reperele inelare indică sensul de numărare.

Cabluri exterioare cu tuburi protectoare multifibră pentru

fibre multimod cu indice gradat

Tuburile protectoare multifibră sunt utilizate în cablurile exterioare pentru construcții cu mai mult de 20 (16) fibre (DIN VDE 0888 partea a 3-a). Acest tub, element de cablaj puțin voluminos, conține 12 fibre optice și este umplut, ca și tubul monofibră, cu un material hidrofug. Diametrul tubului protector multifibră este de 3,0 mm.

În cablajul prin straturi se asamblează minimum cinci elemente în jurul elementului central. Conform normei DIN VDE 0888 partea a 3-a, unul dintre aceste elemente trebuie prevăzut ca tub multifibră de rezervă, conținând de la 1 la 12 fibre și care dacă este cazul poate fi înlocuit cu un element de umplere. Se mai poate adăuga o cuartă în stea izolată în polietilenă celulară și poliolefină de același diametru ca un tub multifibră, care poate înlocui pe unul dintre acestea și poate servi la realizarea liniilor de serviciu.

Elementele de cablaj sunt marcate (după DIN VDE) după cum urmează:

– tub multifibră de rezervă sau element de umplere, element pilot – roșu;

– cuartă în stea (cupru) – galben;

– tub protector multifibră – verde;

– element de umplere – incolor.

Cablajul tuburilor multifibră permite să se fabrice cabluri optice foarte compacte. Cablurile standardizate conțin 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100 sau 120 de fibre optice și 10 fibre optice în tubul protector.

2.3. Istoricul Ethernetului

În 1973, la Centrul de Cercetări de la Palo Alto al corporației Xerox PARC, Robert Metcalfe a proiectat și testat prima rețea Ethernet. El a dezvoltat metode fizice de cablare ce conectau dispozitive pe Ethernet, ca și standardele care guvernau comunicația pe cablu.

Inițial, comunicația se desfășura la viteza de cca. 3 Mbps, pe un singur cablu, partajat de toate dispozitivele din rețea. Acest lucru a permis extinderea rețelei fără a necesita modificări asupra dispozitivelor existente în rețea.

În 1979 Digital Equipment Corporation (DEC) și Intel s-au asociat cu Xerox pentru standardizarea sistemului. Prima specificație a celor trei companii, denumită Ethernet Blue Book, a fost lansată în 1980, cunoscută și sub denumirea DIX standard. Era un sistem pe 10 Mbit/s ce utiliza cablu coaxial gros ca backbone în interiorul unei clădiri, cu cabluri coaxiale subțiri legate la intervale de 2.5 m pentru a conecta stațiile de lucru.

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) a lansat în 1983 standardul oficial Ethernet denumit IEEE 802.3 după numele grupului de lucru care a răspuns de dezvoltarea sa. În 1985 a lansat versiunea 2 (IEEE 802.3a) cunoscută sub denumirea Thin Ethernet sau 10Base2, în acest caz lungimea maximă a cablului este 185 m, chiar daca "2" sugerează că ar trebui să fie de 200 m.

2.3. Descriere generală

Ethernet-ul a fost inventat pe baza ideii că pentru a lega computerele între ele astfel ca să formeze o rețea este nevoie de un mediu de transmisie central cum ar fi un cablu coaxial partajat.

Conceptul și implementarea Ethernet-ului s-au dezvoltat incontinuu, ajungându-se azi la tehnologiile de rețea complexe, care constituie fundamentul majorității LAN-urilor actuale. În loc de un mediu (cablu) central, tehnologiile moderne utilizează legături de tipul „punct-la-punct”, hub, switch (română: comutator), bridge (punte) și repeater, bazate pe fire electrice de cupru torsadate care reduc costurile instalării, măresc fiabilitatea și înlesnesc managementul și reparațiile rețelei.

La nivelele de deasupra nivelului fizic, aparatele dintr-o rețea Ethernet comunică între ele prin împărțirea mesajelor în multe pachete mici, care se transmit și se recepționează unul câte unul (dar foarte repede). Fiecare aparat legat la rețea primește o adresă de la protocolul Media Access Control (Adresă MAC), unică, alcătuită din 48 biți, și care se folosește la identificarea atât a sursei cât și a destinației pachetelor.

Toate adaptoarele de rețea (NIC) primesc încă din fabrică o adresă unică, și în mod normal nici un adaptor nu acceptă pachete adresate altcuiva. La nevoie adresa poate totuși fi schimbată, de exemplu atunci când un adaptor se defectează și trebuie înlocuit cu unul nou, dar păstrându-se adresa MAC veche.

Cu toate progresele făcute, și anume plecând de la cabluri coaxiale groase care ajungeau la viteze de transmisie de maximum 10 Mbit/s, și până în zilele noastre, când rețelele Ethernet cu fibre optice ajung la viteze de pânâ la 100 Gbit/s (prin standardul IEEE 802.3ba[2])[3], formatul cadrelor nu s-a schimbat, astfel încât toate rețelele Ethernet pot fi interconectate fără probleme. În plus, datorită marii răspândiri a rețelelor Ethernet, scăderii permanente a costurilor pentru hardware, precum și miniaturizării tuturor componentelor Ethernet, în ziua de azi funcționalitatea Ethernet se poate implementa la PC-uri direct pe placa de bază, fără a mai fi nevoie de o placă de rețea separată.

O întreagă rețea ethernet este formată din switch-uri conectate între ele cu ajutorul fibrei optice , iar porțiunea de last-mile cu ajutorul cablului UTP.

În figura următoare este ilustrată o rețea Ethernet:

Figura 2.3. Rețea clasică de Ethernet

Cablul UTP și modurile de realizare a conexiunilor :

Cablul UTP conține 4 perechi de fire răsucite și neecranate, în total 8 fire, protejate de un înveliș de plastic. Perechile de fire sunt colorate pentru a permite identificarea ușoară la ambele capete ale cablului. Fiecare pereche conține un fir de o anumită culoare și un fir de aceeași culoare dar cu o dungă albă, răsucită în lungul firului. Schema culorilor este standardizată de standardul 568B al Asociației pentru Industria Electronică și de Telecomunicații.

În tabelul următor este arătată această schemă a culorilor:

Figura 2.4. Schema culorilor într-un cablu UTP

Perechea 1 Alb/Albastru; Albastru

Perechea 2 Alb/Portocaliu; Portocaliu

Perechea 3 Alb/Verde; Verde

Perechea 4 Alb/Maro; Maro

Conectorii și jack-urile cablului UTP sunt RJ45; RJ vine de la Registered Jack iar 45 desemnează schema de numerotare a pinilor. Conectorul se atașează pe capătul cablului iar jack-ul este piesa în care se introduce conectorul. Jack-ul este montat pe echipamentele de rețea: adaptoare, hub-uri, routere, etc.

Specificațiile IEEE pentru Ethernet 10BaseT cer să se folosească două perechi de fire, una din ele să fie conectată la pinii 1 și 2 iar a doua la pinii 3 și 6. Pinii 4 și 5 sunt săriși, la ei conectându-se celelalte fire din perechile nefolosite.

Schema de cablare după EIA/TIA-568B RJ-45:

Folosește perechile 2 și 3 după cum urmează: perechea 2 se conectează la pinii 1 și 2 iar perechea 3 la pinii 3 și 6

Nr. pin culoare

1. alb/portocaliu

2. portocaliu

3. alb/verde

6. verde

Perechile rămase se conectează astfel: perechea 1 la pinii 4 și 5 iar perechea 4 la pinii 7 și 8.

Nr. pin culoare

4. albastru

5. alb/albastru

7. alb/maro

8. maro

Figura 2.5 Schema de cablare după EIA/TIA-568B RJ-45

Această schemă de conectare se aplică la ambele capete ale cablului, rezultând cablul direct.

În anumite situații este nevoie să se cableze cablu încrucișat (crossover). Pentru aceasta se va opera modificarea doar la unul din capetele cablului. Astfel firele care la cablul direct sunt conectate la pinii 1 și 2 se vor conecta la 3 și 6 și respectiv firele de pe pinii 3 și 6 la pinii 1 și 2. Restul firelor rămân neschimbate.

Figura 2.6 Cablu încrucișat

(crossover)

Situația este ilustrată în figura 2.6. După introducerea firelor pinii metalici se presează cu ajutorul unui clește special, străpungându-se izolația și asigurându-se contactul electric și fixarea mecanică.

2.4 Rețele PDH/SDH

2.4.1. Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) – Ierarhia digitală plesiocronă

PDH-ul este o tehnologie care se folosește in rețelele de telecomunicații pentru transportul de date de dimensiuni mari cu ajutorul echipamentelor de transport digital prin intermediul fibrei optice și a sistemelor de microunde.Tehnologia PDH este constituită din multipli de 2Mb/s (E1) , canale folosite în Europa si 1.544 Mb/s (DS1) , canale care se folosesc in USA și Japonia.

Dimensiunea transferului stanrdard de date este de 2048kbit/s. Pentru transimisa telefonică standardul este divizat în 30 x 64kbit/s canale si 2 x 64kbit/s canale folosite pentru semnalizare și sincronizare. Alternativ toată banda poate fi folosită și non-voice, de exemplu, pentru transmisii de date.

Utilizarea canalelor digitale pentru transmiterea datelor nu ridică probleme deosebite, exceptând cazurile în care este necesară o adaptare de viteză de la valorile standardizate ale debitul sursei de date la debitul canalului digital.

În cazul utilizării canalelor analogice este nevoie de modemuri pentru a face adaptarea semnalelor care reprezintă datele la caracteristicile canalului (în primul rând translatarea spectrului de frecvențe al semnalului de date din banda de bază în banda utilizabilă a canalului de transmisiune). Debitul maxim al datelor pe astfel de canale este dat, teoretic, de formula lui Shannon pentru capacitatea canalului (în biți/s): log (1 ) 2 N S C = B + în care B este banda de frecvențe a canalului, în Hz, iar S și N sunt puterile semnalului și, respectiv, zgomotului. Shannon a demonstrat că, dacă debitul sursei conectate la canal nu depășește capacitatea canalului, există un procedeu de prelucrare a informației astfel încât recepția să fie posibilă cu o probabilitate de eroare arbitrar de mică. Formula de mai sus corespunde unor canale ideale, invariante în timp, perfect egalizabile (distorsiunile de amplitudine și de timp de propagare de grup corectate perfect).

2.4.2 Synchronous digital hierarchy (SDH)

Standardul SDH a fost optimizat prima data de ITU-T în 1988, care standardiza multiplexarea protocolelor care transfera biți de date multipli cu ajutorul fibrei optice utilizând laserul.

SDH-ul reprezinta un standard internațional cu viteză ridicată in telecomunicații formate din rețele optice care pot transporta semnale digitale în capacități variabile.

Standardul SDH (în variant USA se numește SONET) a apărut în jurul anului 1990.

Aceste două standard au creat o adevarată revoluție in rețelele de comunicații bazate pe fibra optică , cu privire la costul și la performanțele dobândite.

Standardul SDH a înlocuit sistemul PDH pentru transportul de capacități mari de date. Transportul de date pe SONET/SDH ofera o sincronizare mult mai bună dealunugul întregii rețele.

Unitatea de bază în standardul SDH este STM-1 (Synchronous Transport Module, level 1) având o capacitate de aproximativ 155.52 Mbps .Un frame de STM-1 este transmis în 125 µs , iar în 155.52 Mbit/s sunt aproximativ 8000 de frameuri pe secunde.

Containerele SDH conțin următoarele rate de bit:

1. STM1 – 155 Mbit/Sec

2. STM4 – 622 Mbit/Sec

3. STM16 – 2.5 Gbit/Sec

4. STM64 – 10 Gbit/Sec

2.5. Descrierea tehnologiei GPON

Definiții și standarde

PON (Passive Optical Network) este o rețea optică pasivă punct-multipunct în componența căreia identificam splitere optice pasive în scopul de a deservi mai multe locatii și mai mulți clienți printr-un singur fir optic. Numărul de locații/clienți care pot fi conectate printr-un singur fir optic este cuprins între 2 și 128.

Fiecare client va fi conectat la acest tronso prin intermediul unui Echipament Terminat (ONT- Optical Network Unit) , iar toate aceste echipamente sunt gestionate de către un Echipament Central (OLT – Optical Line Termination).

GPON( Gigabit Passive Optical Network) a fost definitit printr-un protocol definitv de Cometetul Telecom în cadrul ITU-T prin documentul G.984 , prin care se arată că o rețea GPON este compusă dintr-un Echipament Central (OLT) , una sau mai multe rețele optice de distribuție (ODN – Optical Distribution Networks) și unui mai mai multe echipamente optice terminate (ONU- Optical Network Units sau ONT- Optical Network Terminal).

Fig. 2.7 Elementele unei rețele GPON, definite în standardul G.984

SNI (Service Node Interface) separă rețeaua optică de distribuție, de rețeaua primară (Backbone); interfețele cele mai răspândite sunt 1Gbps sau 10 Gbps Ethernet, STM1, dar pot include și interfețe IP, TDM, sau ATM la orice rată de transfer standardizată. UNI (User-Network Interface) separa rețeaua optică de rețeaua din locație (client); interfețe tipice pentru această separare sunt 10/100Base-T, E1 și/sau POTS, dar pot fi de asemenea interfețe pe Cu,coaxial,sau radio utilizând orice protocol de comunicatii, specific locației/clientului respectiv.

OLT(Optical Line Terminal) este un element de agregare localizat în oficiu central (CO – central office) pentru terminarea protocolului PON.

ONU(Optical Network Unit) este localizat în locația clientului conținând mai multe ieșiri în care clientul se poate conecta. OLT-ul și ONU-urile sunt conectate printr-o rețea ODN( Optical Distribution Network) pasivă pentru comunicații.

ODN( Optical Distribution Network) este compusă din elemente optice passive cum ar fi fibra optică și unul sau mai multe șplitere optice pasive. ODN-ul asigură canale optice pasive între OLT și ONU-uri. Prin intermediul ODN-ului se asigură interconectul dintre OLT și ONU-uri care sunt foarte fiabile.

2.5.1. Gestionarea traficului rețelei GPON

Downstream-ul reprezinta semnalele care sunt transmise de la client către Echipamentele Terminale tot prin intermediul fibrei optice. Tehnicile de criptare sunt folosite pentru a preveni interceptarea semnalelor (eavesdropping).Semnalul de Downstream este trimis pe λ=1490nm și poate asigura o largime de banda de 2500 Mbps.

Figura 2.8. Trimiterea pachetelor pe sensul de descărcare

Upstream-ul reprezinta semnalul transmis de la client către Echipamentul Central care sunt combinate cu ajutorul tehncii de acces multiplu la mediu , cu divizare in timp (TDMA – time division multiple access) : Se stabilește o clasificare a Echipamentelor Terminale, pe baza carora sunt alocate anumite cuante de timp care asigura transmiterea semnalului din locația finală catre OLT. Semnalul de upstream este transmis pe λ=1310 nm , iar largimea de banda este de 1244 Mbps.

Figura 2.9. Trimiterea pachetelor pe sensul de încărcare

3. Comparație între o rețea de internet formată din switch-uri și GPON

Industria din telecomunicații ofera rețeaua optică pasivă de gigabit (GPON – Gigabit Passive Optical Network) ca o alternativă la rețeaua de ethernet formata din switch-uri.

Figura 3.0. Rețea optică activă vs. Rețea optică pasivă

Rețelele optice active :

Accesul pe fibră optică este un dintre cele mai importante tehnologii din noua generație de rețele. Ea sporește banda la nivel de acces și asigură o dezvoltare reală a rețelei active.

Rețelele optice active (AON) actuale bazate pe rețele optice passive (PON)merg spre noua generație de rețele active (NGAN) capabile să suporte diferite servicii, conexiuni punct la punct (P2P) și conexiuni punct la multipunct (P2MP), comunicații bilaterale de bandă largă, înglobând diverse tehnologii.

Evoluția principală a rețelelor active merge spre rate de transmisie de 10Gbps sau mai mult, distanțe tot mai mari, număr de utilizatori finali crescut, extinderea tehnologiei DWDM, introducerea de algoritmi eficienți de alocare dinamică a benzii. Pe lângă aceste perfecționări tehnologice, se dezvoltă o nouă abordare a accesului prin integrarea rețelelor mobile (WiFi, WiMAX)cu rețelele metropolitane.

Industria de telecomunicații are o experiență mai mare de 10 ani cu rețelele optice pasive si active , timp în care s-au dezbătut pe larg avantajele și dezavantajele fiecăreia.

Rețelele de fibră optică pot fi construite direct până in locuința clientului final (Fibre-to-the-home FFTH) utilizând rețelele de fibră optică pasive (PONs) , dar si rețelele de fibră optică active(AONs).

În mijlocul anilor 1990, prima rețea de mari dimensiuni pasivă a fost implementată în Japonia. În multe alte părți ale lumii aceasta rețea , fibră până în casă a fost implementată mulți ani mai târziu.

Internetul a fost atractiv încă de la început pentru clienții privați dar costurile erau foarte ridicate, iar la început nu își permiteau o banda de transfer mai mare până la începutul anilor 2000.

Cuvântul tehnic care face diferența între cele două rețele optice, activă și pasivă , este spliter-ul pasiv care este folosit in rețelele optice pasive. Spliterul este de fapt un fel de oglindă care distribuie semnalul optic la clientul final prin intermediul fibrei optice fără a fi alimentat de vreo sursa de energie electrică (de unde vine si denumirea de „passiv„.

Prima rețea de fibră optică activă a folosit tehnologia TDMA, iar prima rețea de fibră optică pasivă a folosit pentru voce tehnologia ATM iar pentru traficul de date au fost folosite tehnologiile APON, BPON, ITU-T Standard G.983.

3.1. Rețeaua optică activă (Active Optical Networks- AONS)

Rețeaua de fibră optică activă este o rețea punct-la-punct (point to point) în care fiecare utilizator are propria legătură de fibră optic , iar în terminație se identifică un echipament optic , denumit nod de acces (Access Node –AN).

Figura 3.1. Configurație terminală a unei rețele optice active

Acest tip de nod de acces poate fi proiectat diferit in funcție de specificațiile rețelei. De obicei , în acest caz, sunt folosite switch-urile pentru internet metropolitan , IP-Edge sau serviciile multiple de nod de acces (MSANs) cu interfețe pentru semnal optic.

3.2. Rețea optică pasivă ( Passive Optical Networks – PONs)

În ceea ce privește nucleul rețelei, primul element din rețeaua optică pasivă este OLT-ul (Optical Line Termination Unit) , care asigură ieșiri incepand de la N x 1 Gbps pana la N x 10 Gbps pe ieșirile de ethernet către nucleul rețelei și pe ieșirile rețelei pasive către utilizatorii finali.

Rețelele pasive folosite în prezent sunt : EPON ( Ethernet –PON) , GPON( Gigabit – PON) sau GEPON (Gigabit-Ethernet PON).

Dintre toate aceste tipuri , vom studia rețeaua GPON în cele ce urmează:

Figura 3.2. Configurație terminală a unei rețele optice pasive

O rețea PON este formată dintr-un echipament OLT instalat la furnizorul de servicii / sediul central și un număr de echipamente ONU-uri instalate la utilizatorii finali. Soluția PON reduce numărul de fibre necesare pentru a conecta locațiile distante la sediul central, comparativ cu rețeaua clasică având o topologie punct la punct. Downstreamul se realizeaza prin broadcast la fiecare client conectat prin fibră. Upstreamul se realizeaza cu ajutorul protocolului multi access TDMA. Echipamentul OLT gestionează comunicația upstream. GPON (Gigabit pon) este o evoluție a standardului BPON. Suportă rate de transfer mai ridicate, o mai buna securitate, precum și alegerea protocol de Layer 2 (ATM-uri, Ethernet).

Figura 3.4. Configurația unei rețele fibra până la domiciliu (FTTH)

Fibre la domiciliu (FTTH) – Fiecare dispozitiv activ ONT de la abonat din locuință este conectat printr-o fibră optică dedicata la un port pe echipament activ în nodul de access – POP, sau la un splitter optic, care utilizează fibre optice conectate partajat la POP. Acesta utilizează 100BASE-BX10 sau transmisie 1000BASE-BX10 pentru conectivitate Ethernet, în principal GPON (sau EPON), în cazul de conectivitate punct-la-multipunct.

Fibre pentru cladire (FTTB) – Fiecare dispozitiv de terminare a fibrei optice din clădire (de obicei în subsol) este conectat printr-o fibră optică dedicată la un port pe echipament în POP, sau splitter optic, care utilizeaza fibre optice conectate partajat la POP. Legaturile dintre abonații din clădire și dispozitivul de terminare a fibrei optice din clădire (subsol) pot fi făcute folosind fibra optică sau pe fire de cupru(transport Ethernet) disponibile în cablarea verticală a clădirii.

Fibre pentru transport (FTTC) – fiecare switch / DSLAM, instalat de obicei într-un cabinet stradal, este conectat la POP printr-o singură fibră sau o pereche de fibre, care transportă traficul agregat al rețelelor locale prin Gigabit Ethernet.

3.3. Comparație între rețeaua optică active și rețeaua optică pasivă

3.3.1. Din punct de vedere al lățimii de bandă

Figura 3.5.Împărțirea lungimii de bandă : AON vs.GPON

3.3.1.1 Alocarea de lățime de bandă

Rețeaua optică activă : Cantitea de bandă alocată fiecărui utilizator este administrată de tipul de interfață sau cantitatea de trafic alocată pe nodul de acces poate fi reglabilă în trepte de kilobit.

Rețeaua optică pasivă : Interfața GPON de pe OLT , în zilele noastre, are o capacitate de 2.5 Gbps (downlink) și 1.25 Gbps (uplink). Banda alocată fiecărui utilizator este determinată de modul de splitare ( de obicei 1:32 sau 1:64). În prezent , sistemele optice pasive permit gruparea mai multor sloturi de timp și astfel se mărește banda alocată fiecărui terminal al rețelei optice pasive.

Concluzie : Rețeaua optică activă are un avantaj clar datorită flexibilității, în schimb cea pasivă are un dezavantaj datorită spliterelor pasive și interfetei din OLT.

3.3.1.2 Maximul de bandă alocată pentru fiecare utilizator

Rețeaua optică activă : Întrucât fiecare utilizator este conectat la rețea prin propria fibră optică , lățimea de banda care poate fi alocată este între 100 Mbps și 1 Gbps pentru fiecare locuință sau companie.

Rețeaua optică pasivă: În ceea ce privește standardele PON , maximul de bandă alocată unui singur utilizator este de 2.5 Gbps , adica capacitatea uui port din OLT (presupunând o conectare point-to-point fără splitter). Prin urmare, lățimea de banda poate fi de 78 Mbps cu un nivel de splitare de 1:32 sau de 39 Mbps cu nivelul de splitare 1:64.

Concluzie : Tehnologia rețelei optice active este in mod clar mai eficientă decat cea a rețelei optice pasive în ceea ce privește lațimea de banda alocata fiecărui utilizator în parte, aceasta fiind mult mai mare. Deasemenea tehnologia AON oferă și flexibilitatea de a aloca diferite lățimi de bandă pentru utilizatorii individuali , față de tehnologia PON unde alocarea este fixă și diferă doar în funcție de nivelul de splitare.

3.3.2 Comparație in funcție de securitatea și calitatea serviciilor

3.3.2.1 Riscul de a fi spus spionajului

Rețeaua optică activă: Fiecare utilizator are propria fibră optică. În general , este aproape imposibil ca utilizator să fie supus riscului de a fi spionat.

Rețeaua optică pasivă: În rețeaua optică pasivă (PON) toți utilizatorii au ca terminație finală fibra optică. Iar setările finale ale utilizatorului sunt in ONT (Optical Network Terminal).

Concluzii : Datele în rețeaua optică pasivă sunt securizate într-un mod similar cu cele din rețeaua WLAN (Wireless Local Area Network) .Cu toate acestea , este prezent riscul spionajului din partea unui utilizator care face pare din același copac PON, însă sunt necesare cunoștințe tehnice foarte solide.

3.3.2.2. Fiabilitatea liniei oferite clientului

Rețeaua optică activă: Dacă fibra optică este întreruptă între echipamentul principal al rețelei și cel intermediar clienților, atunci o multitudine de fibre optice vor fi întrerupte , care vor trebui remediate.

Rețeaua optică pasivă : În cazul în care fibra este întrerupta între echipamentul principal al rețelei și spliterul pasiv, atunci doar o singură fibră optică va trebui remediată.

Concluzii: În realitate întreruperi ale fibrei optice sunt mult mai dese decât se crede. Legătura între echipamentul OLT și spliter constă într-o fibră optica subțire care poate fi remediată în doar câteva ore, deci timpul întreruperii va fi mai mic.- Avantaj PON

3.3.3 Comparație in funcție costurile implementării și întreținerii

3.3.3.1 Costul echipamentului clientului final

Rețeaua optică activă: Ca echipament terminal la client se folosește tehnologia ethernetului , echipamentul numindu-se media converter , având funcție similară ca ADSL-NT, având un cost redus, aproximativ 30 de dolari.

Rețeaua optică pasivă : Echipamentele optice terminale (ONT) nu se deosebesc între ele foarte mult , chiar daca provin de la producători diferiți. Selecția nefiind foarte vastă, nici economiile la achiziția unui ONT nu vor fi foarte mari.

Concluzii: Diferența de costuri între echipamentele terminale ale unei rețea optica activă și una pasivă , este de cele mai multe ori , de aproximativ 50%.- avantaj AON

3.3.3.2 Costul tehnologiei de rețea( a echipamentelor active)

Rețeaua optică activă: Întrucât fiecare client final trebuie sa aiba un port din echipamentul active disponibil , daca fibra optică care ii este alocata este divizată, atunci este necesara instalarea unui alt echipament intermediar.

Rețeaua optică pasivă : Un singur port din OLT (optical line terminal) este suficient pentru a conecta mai mulți utilizatori la rețea. Dacă se doreste ca o fibră să fie împărțită către mai mulți utilizatori atunci este nevoie de instalarea unui simplu spliter pasiv.

Concluzie : Întrucat prin intermediul aceluiași traseu de fibră pot fi conectați mai multi utilizatori , costul per utilizator al fibrei optice este mult mai scăzut , acesta constiuind un avantaj major al rețelei optice pasive.

Figura 3.6. Paralelă între cele 2 tipuri de rețele.

3.3.4. Comparație in functie de costurile de operare a rețelei

3.3.4.1 Spațiul necesar pentru echipamentele tehnologiei

Rețeaua optică activă: Din cauza necesității conectării fiecărui utilizator într-un port propriu , precum si a echipamentelor active în fiecare port intermediar, costul este unul ridicat.

Rețeaua optică pasivă : Întrucât pe un singur port din OLT se pot conecta maxim 64 de utilizatori, iar numărul maxim de utilizatori conectați în acelasi OLT poate ajunge și la 8000, spațiul necesar este unul de dimensiuni reduse, un singur rack.

Concluzie : Așadar, putem spune ca spațiul necesar alocării unei rețea PON este mult mai mic decât cel al unei rețea optice active , în consecință și costul este mai mic.

Figura 3.7. Spațiul ocupat de echipamentele tehnologiilor folosite (AON vs GPON)

3.3.4.2 Spațiul ocupat de fibra optică

Rețeaua optică activă: Fiecărui utilizator îi este alocată automat , în rețelele optice active, câte o fibră optică proprie.

Rețeaua optică pasivă : Un singur cablu de fibră optică poate fi folosit pentru a conecta până la 64 de utilizatori la rețea.

Concluzie : Rețeaua optica pasivă reduce spațiul fibrei optice în spațiul unde este colocat OLT-ul , ceea ce reprezintă un avantaj major al rețelelor optice pasive.

3.3.4.3 Energia electric consumată de echipamente

Rețeaua optică activă: Are un consum de energie mare deoarece toți utilizatorii sunt conectați la rețea prin intermediul interfețelor active.

Rețeaua optică pasivă : Consumul de energie electric este mult mai mic datorită existenței spliterelor pasive existente.

Concluzie : Datorită prezenței în rețelele optice pasive a spliterelor pasive , precum și a densității numărului mare de utilizatori de pe OLT , rețelele optice pasive sunt mult mai bune din acest punct de vedere.

3.3.4.4 Mentenanța necesară rețelei

Rețeaua optică activă: Prezența nodurilor în rețelele optice pasive necesită și alimentarea acestora cu energie electric, precum și un sistem auxiliar de alimentare în cazul unei întreruperi cu energie electrică. Acest sistem de alimentare cu energie electrica se numește UPS (Uninterruptible Power Supply – sursă de energie neîntreruptibilă). Prezența acestor noduri in rețea reprezintă un dezavantaj major , mai ales în rețelele FFTC (fibre-to-the-curb) , rețea într-un cartier.

Rețeaua optică pasivă : În rețelele FFTC( fibre-to-the curb) , prezența spliterelor pasive reprezintă un avantaj deoarece nu este necesară o alimentare cu energie electric a acestor echipamente , iar lucrarile de mentenanță sunt foarte rare deoarece defecțiunile sunt aproape inexistente.

Concluzie : În cazul acesta , rețelele optice pasive au deasemenea un avantaj major deoarece în rețea sunt puține echipamentele care au nevoie de o alimentare cu energie electrica.

4. Implementarea rețelei active si a rețelei optice pasive

În cele de urmează voi prezenta implementarea a doua rețele optice , activă (activă) și pasivă, în baza planului unui Mall din București , Mall-ul Promenada.

În proiectarea rețelelor am cerut cont atât de cerințele utilizatorilor (a clienților) cât și de infrastructură.

4.1. Implementarea rețelei optice active (Optical Access Network)

Pentru o implementare corectă și cât mai eficientă am început prin o cercetare a locului , a observa locurile cele mai indicate pentru a plasa fibra optică care va fi folosită la conexiunile utilizatorilor din mall.

Pentru început o să vă prezint schița mallului Promenada din București , etajul 1, cel pe care am ales să implementez rețeaua optică activă :

Figura 4.1. Plan locație pentru implementare

Dimensiunile spațiului pe care vom implementa rețeaua optică activă sunt următoarele : lungimea ( Bvd. Barbu Văcărescu și Calea Floreasca) este de 250m , iar lătimea (Pod Pipera) este de 150m. Aceste măsuratori ne vor ajuta în aproximarea costurilor rețelei pe care o vom implementa.

A doua etapă constă în găsirea potențialilor utilizatori care vor fi conectați la rețeaua ce va fi implementată. Am continuat cercetările și am găsit 12 potențiali utilizatori la etajul 1 al mall-ului.

Următoarea etapă este gruparea potențialilor clienți în vederea implementării cât mai eficientă a soluției pe care o vom adopta.

În cele ce urmează voi prezenta harta cu potențialii utilizatori , grupați în funcție de poziționarea în mall precum și soluția tehnică care va fi adoptată pentru conectarea acestora.

Figura 4.2. Rețea AON propusă pentru implementare

Figura 4.3. Legendă

TKF F04 reprezintă : Cablu Fibra Optică (FTTH Fiber To The Home) cu sufă metalică folosită pentru conectarea utilizatorilor, conține protecție la ultraviolet și este compusă din 4 fibre.

Figura 4.4. Fibră optică TKF F04

Canalul Vertical de cablu (F024) reprezintă canalul prin intermediul căruia voi aduce fibra optică la etajul 1 al mall-ului și care permite o grosime maximă a fibrei de 24. În proiectul de față fibra optică TKF F04 este suficientă datorită numărului de potențiali utilizatori.

Un switch (numit și switch de rețea sau comutator de rețea) este un dispozitiv care realizează interconectarea diferitelor segmente de rețea pe baza adreselor MAC.

Un  (MC) media convertor de fibră optică este un dispozitiv de networking care face posibilă conectarea a două unități media diferite, cum ar fi cablul de cupru sau UTP cu cablu de fibră optică.

Figura 4.5. Media Converter

4.1.2 Simularea rețelei implementate prin intermediul programului pentru simularea unei rețele : Packet Tracer oferit de firma CISCO.

4.1.2.1. Descrierea programului folosit pentru simularea rețelei : Packet Tracer

Packet Tracer furnizează simularea vizuală a echipamentelor și a proceselor de rețea pentru a compensa provocările lipsei de echipament.

Packet Tracer furnizează multiple variante de a demonstra concepte de proiectare și configurare a rețelelor. Deși Packet Tracer nu este substituentul echipamentelor, el permite studenților să exerseze folosind o interfață cu linii de comanda. Această capabilitate „e-doing” este o componentă fundamentală a invățării despre cum se configurează router-ele și switch-urile folosind liniile de comandă.

Când Packet Tracer este deschis, va apărea urmatoarea interfață:

Figura 4.6. Interfață Packet Tracer

Această interfață inițială conține 10 componente, după cum urmează:

1. Bara Meniu : Această bară furnizează meniurile File, Options, si Help. Aici veți găsi comenzile de bază cu ar fi Open, Save, Print, și Preferences. Deasemenea veți putea accesa Activity Wizard din meniul File.

2. Bara Main Tool : Această bară furnizează icoanele cu scurtăturile comenzilor File și Edit. Această bară furnizează butoanele pentru Zoom, paleta de desenare și Device Template Manager. În partea dreapta, veti gasi butonul Network Information, care poate fi folosit pentru a adauga descrierea retelei curente (sau orice alt text pe care doriți să-l includeți).

3. Bara Common Tools : Această bară furnizează accesul pentru cele mai folosite unelte: Select, Move Layout, Place Note, Delete, Inspect, Add Simple PDU, și Add Complex PDU.

4. Bara Logical/Physical Workspace și Navigation : Puteți să oscilați între Physical Workspace și Logical Workspace cu butoanele din această bară. Deasemenea această bară permite navigarea prin nivelurile unui grup, Create New Clusters, Move Object, Set Tiled Background, și Viewport.

5. Workspace : Aici se realizează rețeaua, se urmăresc simulările, și se vizualizează foarte multe informații și statistici.

6. Bara Realtime/Simulation : Aici puteți oscila între Realtime Mode și Simulation Mode cu opțiunile de pe această bară. Această bară furnizează de asemena butoanele Power Cycle Devices, Play Control,Event List.

7. Caseta componentelor rețelei: Din aceasă casetă se pot alege dispozitivele și conexiunile care sunt folosite în spațiul de lucru. Acesta conține caseta Device-Type Selection și caseta Device-Specific Selection.

8. Caseta cu tipurile de componente ale rețelei : Această casetă conține tipurile de dispozitive și conexiunile disponibile în Packet Tracer . Caseta Device-Specific Selection se va schimba în funcție de dispozitivele pe care dumneavoastră le alegeți.

9. Caseta cu selectarea specificațiilor componentelor : Din această casetă puteți selecta ce componente vreți să folosiți în rețeaua dumneavoastră și ce conexiuni să faceți.

10. Fereastra de pachete creată de utilizator : Această fereastră administrează pachetele pe care le folosiți în rețea în timpul simulării.

4.1.2.2. Implementarea rețelei optice active cu utilizatori în Packet Tracer

În figura *** este ilustrată soluția propusă spre a fi implementată și simulată. Pentru această soluție am folosit 3 Swtich-uri și un Router după cum urmează:

Switch-ul notat : SW_1 , este un switch de Backbone.

Switch-urile notate : SW_2 și SW_3 , sunt switch-uri de acces pentru utilizatori.

Routerul notat : R_0 , este un router Core.

Figura 4.7. Rețeaua AON în Packet Tracer

Switch-ul de backbone folosit : Cisco Catalyst 3560 este o linie de switch-uri enterprise-class care include IEEE 802.3af și PoE. Cisco Catalyst 3560 este un switch ideal pentru întreprinderi mici cu acces LAN sau medii de birou combinand 10/100/1000 și configurații PoE pentru productivitate maximă și protecția investițiilor permițând în același timp dezvoltarea de noi aplicații, cum ar fi telefonia IP, wireless acces, supraveghere video, sisteme de management al clădirilor. Clienții pot implementa servicii inteligente networkwide avansate, o  calitate a serviciilor (QoS), rata de limitare, liste de control al accesului (ACL-uri), de management multicast și IP de înaltă performanță de rutare, mentinând în același timp simplitatea de comutare tradiționale LAN. 

Switch-urile de acces folosite : Cisco Catalyst 2950T sunt switch-uri de ”last-mile” care au 24 de interfețe FastEthernet , suportă auto-negociere, vlan-uri separate și deasemenea au funcție de management.

În cele ce urmează, voi prezenta harta finală a implementării rețelei propusă pentru simulare, figura ****.

Am ales ca management-ul să fie pe Vlan 100, iar clasele de IP-uri alocate device-urilor , respectiv switch-urilor să fie următoarele :

SW_1 = 172.16.0.1/29

SW_2 = 172.16.0.2/29

SW_3 = 172.16.0.3/29

R_0 = 172.16.0.4/29

Figura 4.8. Implementarea finală în Packet Tracer a AON

Având în vedere locațiile utilizatorilor din magazinul commercial , am ales să izolez fiecare grup de utilizatori , folosind câte un Vlan (Virtual-Local-Area-Network) separat după cum urmează:

PC1 , PC2, PC3 : conectați în switch-ul 1, Cisco Catalyst 3560 , vor fi pe VLAN 10.

PC4, PC5, PC6, PC7, PC8 : conectați în switch-ul 2, Cisco Catalyst 2950 , vor fi pe VLAN 20.

PC 9, PC10, PC11, PC12, PC13 : conectați în switch-ul 3, Cisco Catalyst 2950, vor fi pe VLAN 30.

Comunicarea între cele 3 grupuri se va face prin intermediul Router-ului Cisco 1841, notat R_0, iar pentru a facilita comunicarea între grupuri s-a folosit ”Inter-Vlan Routing”.

IP-urile (Internet Protocol), alocate pentru fiecare utilizator în parte sunt de forma :

10.10.0.[Număr utilizator PC] / 24 , pentru utilizatorii conectați în switch-ul numărul 1.

10.20.0.[Număr utilizator PC] / 24 , pentru utilizatorii conectați în switch-ul numărul 2.

10.30.0.[Număr utilizator PC] / 24 , pentru utilizatorii conectați în switch-ul numărul 3.

De asemenea am setat interfețele către utilizatori , în switch-ul unde este conectat fiecare, în ”spanning-tree portfast” , pentru evitarea creări unei bucle în rețea de către unul din utilizatori care îi poate afecta și pe ceilalti utilizatori din rețea, astfel portul corespunzator va trece imediat în ”forwarding”.

Pentru distribuția VLAN-urilor am implementat VTP (Vlan Trunking Protocol) avand domeniul Laborator, în care SW_1 este server , iar celelalte 2 SW-uri sunt ”utilizatori”.

Pe fiecare echipament de Backbone (Sw_1) si Acces (SW_2 și SW_3) am setat ”ip default-gateway 172.16.0.4” , provenind din interfața Fa0/0.100 a router-ului R0.

Fiecare utilizator (PC_X) are setat Default Gateway : 10.(Vlan-Grup).0.254, unde Vlan-Grup este :10 , 20 sau 30 , în funcție de switch-ul în care este conectat.

4.1.2.3. Costurile implementării rețelei optice active

Pentru a implementa rețeaua optică activă propusă sunt necesare următoarele echipamente :

fibră optică

switch-uri

router

media convertoare

Având în vedere dimensiunile spațiului commercial 250m lungimie si 150m lățime , aproximând , am constatat ca ar fi necesari 750 m de fibră optică.

Un router Cisco, 3 switch-uri Cisco Catalyst , precum 36 de media convertoare (13 de emisie și 13 de recepție), iar router-ul și switch-urile au nevoie de spații de colocare și de alimentare cu energie electrică plus un echipament de alimentare auxiliară în caz de avarie la rețeaua de energie electrică , asta însemnând costuri suplimentare.

4.2. Implementarea rețelei optice pasive (Passive Optical Network)

Pentru a evidenția avantajele implementării rețelei optice pasive (PON) am ales același plan al clădirii mall-ului Promenada din București.

Utilizând aceiași utilizatori , am implementat tehnologia GPON pentru a putea observa reducerea costurilor implementării.

În cele ce urmează voi prezenta modul în care am ales să fie implementată rețeaua optică pasivă în vederea satisfacerii nevoilor utilizatorilor:

Figura 4.9. Rețea Gpon propusă spre implementare

Figura 4.10. Legendă

În implementarea rețelei optice pasive mai sus amintită, propun folosirea echipamente Huawei Telecomunications , după cum urmează:

4.2.1. Descriere OLT folosit în rețeaua optică pasivă

OLT-ul [Optical Passive Terminal] folosit este modelul : MA5600T , acesta având următoarea structură:

Figura 4.11. Interfață OLT MA5600T

Tabel 4.

4.2.2. Descriere ONT folosit în rețeaua optica pasivă

Pentru a oferi utilizatorilor servicii de înalta calitate și pentru a satisface toate necesitățile utilizatorilor. Tipul de echipament ales aparține tot companiei Huawei iar modelul este : ONT HG8245T , având următoarele specificații și funcți:

Figura 4.12. ONT HG8245T

ONT-ul ales , HG8245T este un gateway cu performanțe ridicate, în soluție Huawei fibre până acasa (FFTH). Prin utilizarea tehnologiei GPON, accesul la o bandă largă este garantată pentru utilizatorii de acasă și SOHO (Small Office, Home Office) .HG8245T dispune de capacități de expediere de înaltă performanță pentru a asigura o experiență excelentă cu VoIP(Voice over IP) , Internet și servicii video HD. Prin urmare, HG8245T oferă o soluție redate ideală și reprezintă o soluție de implementare FTTH.

ONT-ul HG8245 are în componența sa următoarele ieșiri fizice ::

1 x Optical GPON uplink SC/APC

4 x 10/100/1000M Base-T ieșiri redate (RJ-45) (cablu UTP)

2 x Indicate VoIP –ieșiri pentru telefon (RJ-11)

1 x USB , folosit pentru stocarea diverselor informații

De asemenea ONT-ul mai sus menționat are și WI-FI redateate, astfel se satisfac nevoile atât ale utilizatorului cât și a vizitatorilor.

4.2.3. Configurarea OLT-ului în vederea conectării ONT-ului.

4.2.3.1. Alocarea lățimii de bandă pentru portul din OLT

În sistemul GPON, OLT-ul controleaza traficul de date spre ONT/ONU cu ajutorul semnalelor autorizate. Rețeaua optica pasivă are nevoie de un mechanism TDMA pentru controlul traficului de date alocat , astfel pachetele multiple transmise către ONT/ONU nu se vor ciocni iar datele se vor transmite fara redate. Astfel se recomandă a se defenii ”banda dinamică alocată” (DBA – Dynamic Bandwidth Alocation) pentru managementul traficul de date în rețeaua optică pasivă.

Lățimea de bandă este de mai multe feluri:

Fixă : Lățimea de bandă fixă este rezervată și alocată periodic pentru a asigura transferul de date și a evita eventuale întârzieri. Lățimea de bandă se aloca numai prin intermediul unui T-CONT (Traffic Container). Chiar dacă unul din T-CONT nu folosește întreaga bandă alocata, alt T-CONT nu poate folosi decât banda proprie care îi este alocată.

Asigurată(assured): Lățimea de bandă asigurată este o lățime de bandă disponibilă unui T-CONT atunci când celulele sunt transmise unui buffer de T-CONT-uri. Dacă nu este transmisă nici o celula într-un buffer de T-CONT, lățimea de bandă poate fi folosită de alt T-CONT.

Non asigurată (Non-Assured) : Se folosește doar lățimea de bandă ramasă disponibilă după distribuirea de lățime de bandă fixă și asigurată.

Best-effort : Se folosește întreaga bandă de trafic ramasă doar după ce toate celelalte lățimi de bandă au fost alocate.

Maximă : Lățimea de bandă maximă este pragul superior de lățime de bandă care poate fi alocat un T-CONT, în fapt, este maximul de lățime de bandă care poate fi folosit de un T-CONT.

În cele ce urmează voi prezenta comanda care se folosește pentru crearea profilului DBA:

# dba-profile add profile-id 20 profile-name “Promenada_MNG” type2 assured 1024 maximum 4096

Tipurile de banda care pot fi alocate sunt următoarele:

Type1 : Fixed Bandwidth type

Type2 : Assured Bandwidth type

Type3: Assured Bandwidth + maximum Bandwidth type.

Type4: maximum Bandwidth type

Type5 : fixed Bandwidth + assured Bandwidth + maximum Bandwidth type

4.2.3.2. Crearea liniei de profil a ONT-ului ce urmeaza a fi conectat:

Comanda folosită în panoul de comandă pentru crearea liniei de profil este următoarea :

# ont-lineprofile gpon profile-id 99 profile-name “Utilizator_Promenada”

Acestă comandă este folosită pentru crearea liniei de profil a ONT-ului , în care se introduce modul de configurare a ONT-ului utilizatorului final. Dacă profilul liniei nu există, sistemul il crează automat , iar daca acesta există deja, sistemul transfer automat setările către acest profil.

4.2.3.2.1. Legarea profilului DBA la T-CONT

Comanda folosită pentru legarea profilului DBA creat la T-CONT este următoarea:

#tcont 2 dba-profil-id 20

Un T-CONT poate fi folosit în serviciu abia după ce este legat de profilul DBA. De asemenea numărul id-ul profilului ”20” a fost declarat anterior.

4.2.3.2.2 Adăugarea GEM ( GPON Encapsulation Method)-Portului și maparea lui la T-CONT

Comanda folosită este de forma : #gem ”add/delete/mapping/modify” ”gem-index” ”service-type : eth/tdm” ”tcont” ”tcont id 0-127” ”priority-queue” ”priority”

Iar într-un exemplu concludent : #gem add 20 eth tcont 2 priority-queue 3

Gem-index-ul mai sus amintit poate lua valori între 0-1023 și indică index-ului GEM-Portului.

Service-type specifica tipul de serviciul care va fi creat. Acesta poate fi ”ETH” sau ”TDM”.

Tcont ID : Reprezintă id-ului T-CONT-ului și poate lua valori între 0-127.

Priority-queue : Specifică prioritatea GEM-Portului creat în T-CONT și poate lua valori de la 0 la 7.

4.2.3.2.3. Setarea modului de mapare

Comanda folosită este de forma: #mapping-mode ”modul de mapare”

Modurile în care se poate face maparea între GEM-Port și serviciul oferit prin intermediul ONT-ului sunt următoarele:

vlan : indică maparea după VLAN

priority : indică prioritatea maparii conform priorității 802.1p

port: indică maparea după ID-ul portului

4.2.3.2.4. Setarea relației de mapare dintre GEM-Port și VLAN

Forma în care se face setarea relației de mapare dintre GEM-Port și VLAN este de forma :

#gem mapping ”gem-index <0,1023>” “mapping index <0,7> “e1 / eth-bundle / eth / flow-car / iphost/ moca / priority / transparent / vlan” “vlan-id <0,4095>.

Iar un exemplu clar de mapare dintre GEM-Port și VLAN :

#gem mapping 20 0 vlan 10

La sfarșitul creării liniei de profil se introduce comenzile : #commit și #quit.

4.2.3.3. Crearea profilului de serviciu al ONT-ului (ONT Service Profile)

4.2.3.3.1. Adăugarea profilului de serviciu al ONT-ului un nume

Comanda este de forma : #ont-srvprofile ”epon/gpon” ”profile-id” ”effective id” ”profil-name” ”effective name”.

Iar comanda efectivă va fi : #ont-srvprofile gpon profile-id 88 profile-name HG850

După ce comanda va fi executată cu success, sistemul ne va introduce în modul de configurare al profilului de serviciu al ONT-ului.

4.2.3.3.2. Setarea capacităților porturilor ONT-ului

Comanda va fi de forma :

#ont-port eth 4 pots 2

În care ”eth 4” reprezintă cele 4 porturi aferente pentru Ethernet , iar ”pots 2” reprezintă cele 2 porturi de telefonie VoIP.

În cazul în care ONT-ul are și funcție de televiziune va fi selectata și funcția ”catv”.

4.2.3.3.3. Setarea VLAN-ului pe portul ONT-ului.

Comanda pe care o vom folosi va fi de forma :

#port vlan eth 1 10

În care ”eth” reprezintă serviciul selectat ce urmează a fi configurat , ”1” reprezintă portul redat din ONT , iar ”10” reprezintă ID-ul Vlan-ului selectat.

La finalul acestor comenzi de va folosi instrucțiunea : #commit și #quit.

4.2.3.4. Înregistrarea ONT-ului

4.2.3.4.1. Înregistrarea ONT-ului folosind funcția ”autofind”

Comanda folosită va fi de forma : #port 0 ont-auto-find enable

Această comandă este folosită pentru înregistrarea sau ștergerea funcției ONT-ului prin intermediul funcției de auto-find a portului din GPON. Când funcția ”auto-find” este activată , OLT-ul verifică dacă mai sunt și alte ONT-uri noi apărute.

4.2.3.4.2. Identificarea numărului serial al ONT-ului

Comanda folosită va fi : #display ont-autofind

Această comandă este folosită pentru identificarea în mod automat a ONT-ului în sistem sau pentru găsirea setărilor ONT-ului. Se oferă informații cu privire la Serial Number, Versiunea ONT-ului, ID-ul ONT-ului.

Astfel , conectând ONT-ul (echipamentul care se află la utilizatorul final) , acesta va fi recunoscut de către OLT iar serviciile vor redat funcționale și disponibile pentru utilizator imediat fără ca acesta să mai fie nevoit să făcă vreo setare , toate setările fiind automate prin intermediul OLT-ului.

Doresc să menționez ca ONT-ul nu trebuie configurat în vreun fel înainte de a fi redate utilizatorului.

4.2.4 Sistemul de monitorizare al GPON-ului

În cele ce urmează voi prezenta implementarea finală a rețelei optice pasive împreuna cu clienții aferenți conectați la OLT.

Sistemul de monitorizare folosit se numește ”iManager U2000” , care aparține tot firmei Huawei.

Figura 4.13. Monitorizarea rețelei GPON implementate

După cum se poate observa în sistemul de monitorizare folosit, circuitele sunt funcționale și nu este prezentă nici o alarmă.

Utilizatorii sunt conectați în Portul 0 din Slotul 0 al Frame-ului 0 din OLT-ul folosit și mai sus descris.

Acest sistem de monitorizare are multiple funcții care ne ajută în identificarea posibilelor avarii care pot apărea pe traseul de fibră optică , cât și pe echipamente.

4.2.4.1. Tipuri de alarme pe sistemul de monitorizare iManager U2000 .

Sistemul de monitorizare iManager U2000 are o gamă foarte largă și complex de alarme, acestea fiind de 4 tip-uri , prezentate în figura următoare, fig. 4.14:

Figura 4.14 Tipuri de alarme pe U2000

Dintre acestea cele mai importante sunt cele roșii , denumite alarme Critice , care necesită o remediere urgent, întrucât poate afecta mai multu utilizatori. Cele de culoare portocalie se numesc alarme Majore iar de regulă sunt reprezentate de fibre rupte după primul nivel de splitare. Alarmele de culoare galbenă sunt alarme de echipament final , acestea fiind alarme minore. Cel de al patru-lea nivel de alarme sunt alarme de atenționare , iar de regulă acestea sunt precedate de celelalte 3 tipuri de alarme.

În cele ce urmează voi prezenta una din cele mai des întalnite alarme în rețeaua optică pasivă , exemplicând pe rețeaua propusă spre implementare.

Figura 4.15. Alarmă dying-gasp

Tipul de alarmă prezentată în fig. 4.15 are denumirea de alarmă ”daying-gasp” aceasta fiind o alarmă de echipament final. Asa cum reiese și din figură, aceasta are ca insemn deasupra utilizatorului PC-5 o baterie descarcată , adică echipamentul final, ONT-ul nu este alimentat cu energie electrică. Cauzele pot fi multiple : ori nu mai este alimentat echipamentul, ori alimentatorul ONT-ului nu mai este funcțional , ori a fost deconectat de la rețeaua de electricitate.

Deasemenea și OLT-ul primește atențioanare prim ”!” (semnul exclamării) că ceva nu este în regulă cu echipamentele finale.

O altă alarma întâlnită destul de des este atunci când fibra optica este ruptă între ultimul nivel de splitare și echipamentul final, ONT-ul. Aceasta este prezentată în fig. 4.16 :

Figura 4.16. Alarmă de tip LOS

Semnificația alarmei : fibra optică este ruptă sau OLT-ul nu primește semnalul optic de la ONT.

Cauze ale generării alarmei :

1. Fibra optică este ruptă

2. Calitatea semnalului optic este foarte slabă

3. Echipamentul ONT nu mai este funcțional

Concluzii

Transmisiunile pe fibră optică au devenit în ultimul timp una dintre cele mai importante tehnologii din noua generație de rețele de telecomunicații, astfel se sporește banda la nivel de acces și asigură o dezvoltare reală a rețelei de acces. Rețelele optice de acces (OAN) actuale bazate pe rețele optice passive (PON)merg spre noua generație de rețele de acces (NGAN) capabile să suporte diferite servicii, conexiuni punct la punct (P2P) și conexiuni punct la multipunct (P2MP), comunicații bilaterale de bandă largă, înglobând diverse tehnologii.

Fibrele optice pot fi folosite pentru transmisiuni pe distanțe foarte marti ( de ordinul sutelor și chiar miilor de km) , dar și pe distanțe mici (de ordinul metrilor).

Față de rețeaua optică activă , rețeaua optică pasivă (PON) a început să fie mult mai folosită în momentul actual datorită costurilor mai reduse de implementare a rețelei.

În România , rețelele GPON au fost introduce la sfârșitul anilor 2000 când au cunoscut și o largă expansiune datorită în primul rând infrastructurii de fibră optică existent , iar costurile de implementare fiind scăzute (sunt necesare doar introducerea spliterelor intermediare pe traseul de fibră optică) au permis extinderea cu mare viteză.

Utilizatorii prefer acest timp de conexiune întrucât în locuința lor sau la sediul de birou au 3 servicii oferite prin intermediul aceleași fibre optice : internet, telefonie și televiziune , iar costul utilizatorului este deasemenea mai redus.

În ultimul an tot mai multe firme de telecomunicații din România au început să implementeze rețele GPON întrucât costurile implementării sunt mult mai mic decât o rețea optică de acces .

Rețelele GPON se folosesc și pentru transportul de capacități mari , de ordinul zecilor de GB sau chiar sutelor , preferându-se în locul standardului SDH sau DWDM deoarece acestea din urmă au un cost mult mai ridicat al echipamentelor.

Securitatea are un rol aparte în rețelele GPON deoarece fiecare utilizator are alocat un vlan și este imposibil de

6.BIBLIOGRAFIE:

Doicaru, Vladimir, Pârvulescu Mihai, „Transmisii prin fibre optice”, Editura Militară, București,1994

Rădulescu, Tatiana, „Rețele de telecomunicații”, Editura Thalia, București, 2003

M. Andreica, A. Costan, N. Tapus, “Towards a multi-stream low-priority high throughput (multi)point-to-(multi)point data transport protocol,”  IEEE 6th International Conference on Intelligent Computer Communication and Processing, pp.427-434, 2010

Pearson, E. R., „The complete guide to FO cable system install”, 1997

Cedric F. Lam  , ”Passive Optical Networks: Principles and Practice ” , Editura Elsevier, USA, 2007

http://www.scribd.com/doc/208336514/iManager-U2000-Administration-Training – accesat la data 27.05.2014

http://calin.comm.pub.ro/Didactice/ARI/Lab/- accesat la data de 29.05.2014

http://megabyte.utm.ro/en/articole/2008/Sti/sem_1/TendinteReteleAccessPraoveanu.pdf – accesat la data de 15.06.2014

http://www.ftthromania.ro/solutii-fttx-2/definitii/26-retele-optice-pasive-pon- accesat la data de 01.06.2014

http://www.scritub.com/stiinta/informatica/Retele-GPON151113715.php – accesat la data de 20.06.2014

www.wikipedia.org

6.BIBLIOGRAFIE:

Doicaru, Vladimir, Pârvulescu Mihai, „Transmisii prin fibre optice”, Editura Militară, București,1994

Rădulescu, Tatiana, „Rețele de telecomunicații”, Editura Thalia, București, 2003

M. Andreica, A. Costan, N. Tapus, “Towards a multi-stream low-priority high throughput (multi)point-to-(multi)point data transport protocol,”  IEEE 6th International Conference on Intelligent Computer Communication and Processing, pp.427-434, 2010

Pearson, E. R., „The complete guide to FO cable system install”, 1997

Cedric F. Lam  , ”Passive Optical Networks: Principles and Practice ” , Editura Elsevier, USA, 2007

http://www.scribd.com/doc/208336514/iManager-U2000-Administration-Training – accesat la data 27.05.2014

http://calin.comm.pub.ro/Didactice/ARI/Lab/- accesat la data de 29.05.2014

http://megabyte.utm.ro/en/articole/2008/Sti/sem_1/TendinteReteleAccessPraoveanu.pdf – accesat la data de 15.06.2014

http://www.ftthromania.ro/solutii-fttx-2/definitii/26-retele-optice-pasive-pon- accesat la data de 01.06.2014

http://www.scritub.com/stiinta/informatica/Retele-GPON151113715.php – accesat la data de 20.06.2014

www.wikipedia.org