Проект организации широкополосного доступа в коттеджном микрорайоне Чистопрудный г. Ижевска
Содержание
Введение
1. Существующее положение телефонизации микрорайона
2. Проектные решения
2.1 Сравнение технологий беспроводного широкополосного доступа
2.1.1 Технология Wi-Fi
2.1.2 Технология WiMAX
2.1.3 Технология CDMA 2000 1х-EV, HSDPA
3. Технология беспроводного широкополосного доступа WiMAX [9] [10]
[11]
3.1 Развитие WiMAX
3.2 Преимущества сети WiMAX фиксированного доступа
3.3 Технология WiMAX в России
3.4 Принцип работы WiMAX
3.5 Виды услуг
4. Расчет пропускной способности [4]
4.1 Определение групповой скорости потока данных
5. Выбор оборудования для организации широкополосного доступа [9,
12, 13, 14, 15]
5.1 Описание системы CANOPY
5.2 Преимущества системы CANOPY
5.3 Компоненты системы Motorola CANOPY
5.3.1 Точка доступа Motorola Canopy AP 400
5.3.2 Модуль абонента Motorola Canopy SM 400
5.3.3 Транзитный модуль PTP600 Lite
5.3.4 Модуль управления кластером Motorola Canopy (CMM)
5.3.5 Программное обеспечение Prizm & ВАМ
5.3.6 Грозоразрядник
5.3.7 Коммутатор Cisco серии Catalyst 4000
5.4 Выбор частотного плана по технологии WiMAX
5.4.1 Электромагнитная совместимость
5.5 Проектируемая схема организации связи
6. Инженерные расчеты
6.1 Построение профиля
6.1.2 Профиль интервала
6.1.3 Определение длины пролета
6.1.4 Определение величины просвета
6.1.5 Определение приращения просвета за счет рефракции
6.1.6 Определение высот подвеса антенн
6.1.7 Расчет устойчивости связи
6.1.8 Расчет показателей качества
6.2 Прогноз зон радиопокрытия сети
6.2.1 Расчет покрытия радиосвязью
6.3 Расчет ЭПУ
6.3.1 Расчёт потребляемой мощности
6.3.2 Расчет источника бесперебойного питания
6.3.3 Расчет автоматических выключателей и группы учёта
6.4 Расчет контура заземления
7. Технико-экономическое обоснование проекта [7]
7.1 Расчет капитальных вложений
7.2 Расчет эксплуатационных расходов
7.2.1 Расходы на оплату труда
7.2.2 Единый социальный налог
7.2.3 Амортизационные отчисления
7.2.4 Материальные затраты
7.2.5 Расходы на частоты
7.2.6 Прочие расходы
7.2.7 Отчисления на научно-исследовательские и
опытно-конструкторские работы
7.3 Расчет тарифных доходов
7.4 Оценка показателей экономической эффективности проекта
8. Безопасноcть и экологичность проекта [8]
8.1 Электромагнитные излучения, их воздействие на организм человека
и принципы гигиенического нормирования и защиты
8.2 Методы защиты здоровья людей от электромагнитного воздействия
8.3 Общие положения оценки ЭМС
8.3.1 Расчет границ санитарно-защитной зоны и зоны ограничения
застройки
8.4 Охрана труда при строительно-монтажных работах оборудования
связи
8.5 Требования безопасности при эксплуатации антенно-мачтовых
сооружений
8.6 Молниезащита
8.7 Электробезопасность
8.8 Пожаробезопасность
8.9 Организация и улучшение условий труда на рабочем месте
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Возможность в любое время в любом месте при любых условиях
иметь доступ к неограниченным информационным ресурсам становится для
современного человека одним из самых важных аспектов жизни.
Большую часть информации современный человек получает через
Интернет, причём объёмы доступных в сети данных с каждым годом возрастают почти
лавинообразно.
Широкополосный Интернет, внедряемый в настоящее время
большинством передовых операторов связи, сам по себе не создает некой
добавочной стоимости, но обеспечивает возможность внедрения новых услуг, для
которых пропускной способности существующих систем передачи недостаточно.
Широкополосный доступ обеспечивает абоненту интеграцию всевозможных услуг
(Интернет, специализированные данные, видео, голос и т.д.).
С ускоренным внедрением высокоскоростных
("быстрых") сетей передачи данных в сегменте конечных пользователей
появился способ прямого доступа к пользователю, а именно, доступ по
широкополосным IP-сетям.
Преимущество широкополосной IP-сети заключается, в первую
очередь, в ее разветвленности и интерактивности, благодаря чему набор услуг,
которые могут быть предоставлены покупателю, существенно богаче.
Предполагаемые услуги, которые может предоставить оператор
связи жителям микрорайона:
· Высокоскоростной доступ в Интернет;
· VoIP (IP-телефония);
· IPTV (IP-телевидение);
· VoD ("видео по запросу");
· Видеонаблюдение.
Выгоду от новых услуг имеет не только пользователь, но и
оператор связи, поскольку новые услуги создают ему существенное конкурентное
преимущество, а вместе с ним - рост и развитие.
Чтобы удовлетворить потребности абонентов в высокоскоростной
передаче информации, требуются новые технологии, способные передавать данные на
большие расстояния.
Одной из лидирующих технологий в настоящее время является
группа стандартов широкополосного беспроводного доступа (BWA) под общим
названием WiMAX (World Interoperability for Microwave Access или Глобальная
Совместимость для Микроволнового Доступа). WiMAX призван обеспечить
беспроводной доступ для фиксированных, качующих и мобильных пользователей.
WiMAX поддерживают такие компании, как Intel, Motorola, Samsung, Nortel,
Alcatel.
Среди территорий распространения фиксированного WiMAX сегодня
можно выделить удаленные и труднодоступные регионы с низкой плотностью
населения и загородное строительство (коттеджи, поселки). Поэтому для
организации широкополосного доступа в коттеджном микрорайоне Чистопрудный
технология WiMAX будет оптимальным решением.
Целью дипломного проекта является организация связи в
коттеджном микрорайоне Чистопрудный Октябрьского района г. Ижевска с возможностью
предоставления жителям микрорайона услуг широкополосного доступа.
1.
Существующее положение телефонизации микрорайона
В пригородной зоне на 14-м километре Якшур-Бодьинского тракта
в Октябрьском районе Ижевска ведется строительство коттеджного поселка
Чистопрудный.
Микрорайон Чистопрудный занимает по площади 43 га.
Строительство началось осенью 2005 года. Сейчас в Чистопрудном возведено около
15 жилых домов. Всего же здесь будет построено более 250 домов.
Общая концепция застройки микрорайона - комфортабельное жилье
с высокой степенью благоустройства, развитой инфраструктурой и организованной
системой эксплуатации. В поселке будет автономная система водоснабжения и
канализации со станцией биологической очистки. В каждом доме - газовый
отопительный котел. Проектом предусмотрена социальная инфраструктура: детский
сад на 50 мест, неполная средняя школа, стадион, бассейн, а также
торгово-общественный центр, где будут располагаться административное здание,
магазин и кафе. По периметру поселка будет установлено ограждение и обеспечена
профессиональная охрана.
Существующее положение телефонизации микрорайона представлено
подвижной связью стандарта GSM. Схема организации связи показана на рисунке
1.1.
Рисунок 1.1 - Существующая схема организации связи в микрорайоне
Чистопрудный
Данный вид связи не может удовлетворить население в услугах
широкополосного доступа.
Недостатки существующего положения организации связи:
· Приоритет пользователь отдает проводной,
стационарной связи при наличии сотового телефона;
· На сегодняшний день оператор сотовой связи
не имеет возможности предоставить высокую скорость передачи данных, необходимую
для мультисервисного обслуживания (доступ в Интернет, передача данных, голоса,
видео и др.), в котором все больше заинтересованы абоненты;
· В сетях GSM передача голоса имеет
приоритет над передачей данных, поэтому, когда связь с интернетом идет через
загруженную разговорами базовую станцию, скорость работы в сети стремится к
нулю;
· Ширина полосы пропускания сети GSM
ограничена скоростью 9,6 кбит/с, во время сеанса связи пользователь занимает
всю полосу, что ограничивает пропускную способность и повышает расходы.
широкополостный доступ сеть связь
2. Проектные
решения
Для организации связи в микрорайоне Чистопрудный проектом
предлагается:
Анализ вариантов организации связи на участке Ижевск -
Чистопрудный:
с использованием РРЛ связи;
с использованием волоконно-оптической линии передачи;
с использованием беспроводного широкополосного радиодоступа.
Основные затраты на построение сети для различных вариантов
организации связи приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Основные затраты на построение сети для
различных вариантов организации связи
|
Вариант
организации связи
|
ВОЛС в грунте
|
РРЛ
|
БШПД
|
|
Длина участка,
км
|
20
|
12
|
12
|
|
Стоимость
оборудования, руб
|
Оптический
модем-100 000,Кабель ОКБ - 45000 руб/км, 20 х 45000=900000
|
РРЛ
оборудование Mini-Link - 2 126 700 руб/ед., 2126700 х2=4253400
|
Оборудование
Motorola-Canopy 1577958
|
|
Стоимость СМР,
руб
|
350000 руб/км,
350000х20=7000000
|
667500 пролет
|
206323+строительство
радиобашни в м/р Чистопрудном1200000
|
|
Затраты на
строительство распределительной сети в м/р Чистопрудный, руб
|
Стоимость
распределительной сети 25000 руб. на абонента, всего в м\р 250 домов,
250х25000=6250000,Мультиплексор (DSLAM) 800 000
|
-
|
|
Общие затраты,
руб
|
15 050 000
|
11 970 900
|
2 984 281
|
Общие затраты. На рисунке 2.1 представлена сравнительная
диаграмма затрат на организацию связи на участке Ижевск - Чистопрудный по
предлагаемым вариантам.
В результате анализа дипломным проектом предлагается
использовать беспроводный широкополосный доступ (БШПД).
Достоинства беспроводного широкополосного
доступа:
· Высокая скорость передачи данных,
необходимая для мультисервисного обслуживания (Интернет, передача данных,
голос, видео и др.);
· Высокое качество и надежность
коммуникаций, устойчивость к помехам и погодным условиям;
· Многоуровневая система защиты от
несанкционированного доступа.
2.1 Сравнение
технологий беспроводного широкополосного доступа
2.1.1 Технология
Wi-Fi
Технология Wi-Fi (по названию ассоциации (форума)
производителей соответствующего этой технологии оборудования - Wireless
Fidelity) относится к типу беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area
Network, WLAN). Основное предназначение таких систем, отвечающим стандартам
семейства 802.11, - развертывание беспроводных сетей внутри помещений, хотя не
исключено их использование на ограниченных открытых площадках.
Чаще всего такие сети развертывают в переговорных комнатах,
кабинетах руководства, залах заседаний компаний, складских помещениях и
торговых залах, а иногда и охватывают ими всю территорию предприятия.
Также набирают популярность публичные беспроводные сети в
гостиницах, аэропортах, кафе, ресторанах, выставочных залах и пр. - хот-споты.
Типичный радиус действия таких систем - порядка 100 метров, а
базовая услуга - доступ в интернет или корпоративную сеть (в последнее время -
еще и офисная телефония или альтернативная сотовой IP-телефония по беспроводным
сетям).
Преимущества:
широкое распространение;
хорошая степень стандартизации;
недорогие устройства;
повышенная производительность в перспективе (стандарт
802.11n).
Недостатки:
малый радиус действия;
ограниченная мобильность;
недостаточно высокое качество для телефонии и
видеоприложений;
.1.2
Технология WiMAX
Для построения распределенных беспроводных операторских сетей
масштаба города (Wireless Metropolitan Area Networks, WMAN) или крупных
корпоративных сетей используют оборудование, относящееся к классу
фиксированного широкополосного беспроводного доступа (Fixed Broadband Wireless
Access, FBWA). Характерный радиус действия базовой станции - до 10 км. К этой
категории относится новое оборудование семейства стандартов 802.16, которое
сертифицирует WiMAX форум.
Кроме того, в проекте находится стандарт 802.20,
предназначенный для построения беспроводных сетей масштаба региона (Wireless
Wide Area Networks, WWAN), "дальнобойность" которых составляет до 50
км.
Сети FBWA зачастую являются единственным экономически
оправданным решением - когда кабельная инфраструктура отсутствует или низкого
качества, либо подключение по проводному каналу слишком дорого, и его прокладка
занимает слишком много времени.
Основное предназначение таких сетей - организация
широкополосного радиоканала, беспроводной "последней" мили до
конечного пользователя. Базовые услуги - высокоскоростной доступ в интернет и
телефония.
Преимущества:
единый стандарт для FBWA;
возможность работы на отражениях в режиме непрямой видимости;
высокие скорости, мобильность (в перспективе).
Недостатки:
все еще высокая стоимость оборудования для частных
пользователей;
использование различных частот в разных странах.
2.1.3
Технология CDMA 2000 1х-EV, HSDPA
Глобальные беспроводные сети (WWAN) представляют собой
беспроводные сети наиболее широкого диапазона и в настоящее время широко
применяются в инфраструктуре сотовой связи, хотя могут также использоваться и
для передачи данных. Услуги сотовой связи следующего поколения на базе
различных технологий 3G значительно улучшат связь по сети WWAN.- множественный
доступ с кодовым разделением. Каналы трафика при таком способе разделения среды
создаются присвоением каждому пользователю отдельного кода, который
распространяется по всей ширине полосы. В данном случае не существует
временного разделения и все абоненты постоянно используют всю ширину
канала.2000 1х-EV - усовершенствованный стандарт CDMA 2000 1х (сети 3G)
достигается скорость передачи информации от 2 до 5 Мбит\с.- стандарт мобильной
связи, который рассматривается специалистами как один из переходных этапов
миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G).
Преимущества:
большой радиус действия;
относительно высокие скорости;
мобильность;
Недостатки:
недостаточное распространение;
ограниченный выбор устройств.
Сравнительные данные технологий БШПД представлены в таблице
2.2
Таблица 2.2 - Сравнительные данные технологий БШПД
|
CDMA2000
1хEV/HSDPA
|
WiMAX
|
Wi-Fi
|
|
Тип
технологии
|
Сотовая 3G
|
Wireless MAN
|
WLAN
|
|
Средняя
скорость
|
400-700 Кбит/с
|
1-5 Мбит/с
|
1-3 Мбит/с
|
|
Поддержка
телефонии
|
Отличная
|
Отличная
|
Слабая
|
|
Стоимость
развертывания
|
Высокая
|
Средняя
|
Средняя
|
|
Преимущества
|
Большой радиус
действия, относительно высокие скорости, мобильность
|
Единый стандарт
для FBWA, возможность работы на отражениях в режиме непрямой видимости,
высокие скорости, мобильность (в перспективе).
|
Широкое
распространение, хорошая степень стандартизации, недорогие устройства,
повышенная производительность в перспективе (стандарт 802.11n).
|
|
Недостатки
|
Недостаточное
распространение, ограниченный выбор устройств.
|
Все еще высокая
стоимость оборудования для частных пользователей, использование различных
частот в разных странах.
|
Малый радиус
действия, ограниченная мобильность, недостаточно высокое качество для
телефонии и видеоприложений
|
В результате сравнения дипломным проектом выбирается
технология WiMAX, которая обладает высокой скоростью передачи данных,
возможностью работы при отсутствии прямой видимости, а также представляет собой
единый стандарт для широкополосных беспроводных систем, что обеспечивает
совместимость оборудования различных производителей.
3. Технология
беспроводного широкополосного доступа WiMAX [9] [10] [11]
WiMax (World Interoperability for Microwave Access -
дословно: "глобальная совместимость для микроволнового доступа") -
это коммерческое "имя" беспроводной связи группы стандартов IEEE
(институт инженеров по электротехнике и электронике) 802.16 призванных решить
провайдерскую проблему, сократив финансовые расходы и временные затраты на
разворачивание новых подключений благодаря унификации решения.
Основное предназначение сетей WiMAX - это оказание услуг
абонентам по высокоскоростной и высокачественной беспроводной передаче данных,
голоса и видео на расстояния в несколько десятков километров.
3.1 Развитие
WiMAX
IEEE.802.16 или IEEE.802.16-2001 - первая версия стандарта,
предполагавшая использование спектра частот от 10 до 66 ГГц, что требовало
нахождения передатчика и приемника в пределах прямой видимости;.802.16a
(одобрен в январе 2003 года) - устранено большинство недостатков, присущих
первой версии, а также добавлено много новых возможностей (так, за счет
снижения рабочей частоты стала возможной связь вне пределов прямой
видимости);.802.16REVd или IEEE.802.16-2004 - является доработанной версией
стандарта 802.16а., введены функции обеспечения безопасности путем
аутентификации пользовательского оборудования на основе обмена сертификатами с
базовой станцией, а также кодирование передаваемых данных;.802.16-2004.
(802.16d) последняя версия стандарта для стационарных устройств, предполагает
использование частотного диапазона 2-11 ГГц. Максимальная скорость передачи
данных при этом может достигать 70 Мбит/с, а радиус действия - 50 км в
отсутствии прямой видимости. Однако это теоретические значения при идеальных
условиях, на практике пропускная способность сетей WiMAX и зона охвата
несколько меньше;.802.16e - спецификация для мобильных устройств,
перемещающихся со скоростями до 120 км/ч, предполагает использование частотного
диапазона от 2 до 6 ГГц. При этом скорость передачи данных и радиус действия
меньше, нежели для оборудования IEEE.802.16d. Связано это с ограничениями,
накладываемыми на мощность передатчиков, габариты мобильных устройств и их
энергопотребление.
В таблице 3.1 представлены краткие характеристики стандартов
802.16
Таблица 3.1 - Краткие характеристики семейства стандартов
802.16
|
Версия
стандарта
|
802.16
|
802.16a
|
802.16d
|
802.16e
|
|
Дата принятия
|
Декабрь 2001
года
|
Январь 2003
года
|
Осень 2004 года
|
Конец 2005 года
|
|
Частотный
диапазон, ГГц
|
10 - 66
|
2 - 11
|
2 - 11
|
2 - 6
|
|
Скорость,
Мбит/с
|
32 - 135 для
канала 28 МГц
|
до 75 для
канала 28МГц
|
70 для канала
20 МГц
|
до 15 для
канала 5МГц
|
|
Ширина канала,
МГц
|
20, 25 и 28
|
1,5 - 20
(регулируемая)
|
1,5 - 20
(регулируемая)
|
1,5 - 20
(регулируемая)
|
|
Радиус
действия, км
|
2 - 5
|
7 - 10, макс.50
|
макс.50
|
2 - 5
|
|
Условия работы
|
Прямая
видимость
|
Вне прямой
видимости
|
Вне прямой
видимости
|
Вне прямой
видимости
|
В сетях WiMAX реализованы самые последние достижения науки и
техники в области радиосвязи, телекоммуникаций и компьютерных сетей. Стандарт
IEEE 802.16 определяет применение:
§ на физическом (радио) уровне широкополосного
радиосигнала OFDM, образованного из множества разнесенных по частотному спектру
узкополосных сигналов (поднесущих).
Применение OFDM сигнала обеспечивает системе WiMAX наивысшую
в классе BWA спектральную эффективность (скорость передачи данных в одном Герце
полосы частотного спектра), возможность работы вне прямой видимости, наивысшие
энергетические параметры связи обеспечивающие высокую дальность связи,
возможность эффективного обслуживания мобильных абонентов: на канальном уровне
используется современный протокол множественного (многостанционного) доступа
Time Divion Multiply Access (TDMA), принцип работы протокола TDMA - каждому
абонентскому терминалу для работы с базовой станцией (устройством доступа)
выделяется фиксированный квант времени. Длительность квантов времени, период и
моменты их следования (тайминг) в системах WiMAX фиксированы.
§ на сетевом (траснcпортном) уровне в сетях WiMAX
применяется IP протокол передачи данных, широко используемый в большинстве
современных сетях передачи данных, в том числе, в сети Интернет.
При использовании IP протокола любая информация, такая как
данные, голос, видео для передачи по сети упаковывается в IP пакеты. Тем самым
IP сеть является универсальной транспортной инфраструктурой для передачи всех
видов информации: данных, голоса, видео и оказания соответствующих услуг.
Поддержка данных типов QoS позволяет обeспечить требуемое
качество обслуживания при предоставлении сервисов IP телефонии (Voice over IP),
передачи данных (доступ в Интернет) и сервисов Video over IP, IPTV для
индивидуальных мобильных и стационарных домашних пользователей, сервисов VoIP,
TDM, передачи данных с гарантированной пропускной способностью и параметрами
канала связи для стационарных пользователей.
3.2
Преимущества сети WiMAX фиксированного доступа
· Высокая спектральная эффективность (скорость
передачи данных в одном Герце полосы частотного спектра) за счет использования
OFDM сигнала (256 поднесущих), что обеспечивает большую пропускную способность систем
WiMAX (скорость передачи данных в канале связи заданной ширины) по сравнению с
другими системами BWA.
· Абоненсткие устройства могут использовать для
восходящего канала связи (UL) не все доступные в канале поднесущие, а только
часть из них, что обеспечивает требуемую для абонента скорость передачи данных.
При этом ширина UL канала становится значительно меньше ширины канала с полным
набором поднесущих, что увеличивает энергетику UL канала максимально на 12 dB.
Это обеспечивает высокую скорость передачи данных (пропускную способность) на
большей дальности.
· Возможность стабильной работы в условиях
отсутствия прямой видимости, обусловленной устойчивостью OFDM сигнала к
переотражениям радиосигнала (замираниям).
· Высокое количество абонентов, одновременно
обслуживаемых одной базовой станцией в топологии multipoint за счет применения
технологии множественного доступа TDMA.
· Возможность предоставления гарантированных
параметров качества обслуживания QoS различным сервисам бизнес и мультимедиа
приложений.
· Высокую помехоустойчивость и параметры
обеспечения ЭМС, предоставляющие возможность эффективного использования
частотного спектра.
3.3
Технология WiMAX в России
Основные проекты WiMAX сосредоточены в Москве, Петербурге и
других крупных городах, имеющих высокую плотность населения. Но ситуация
постепенно меняется. Среди потенциальных территорий распространения
фиксированного WiMAX сегодня можно выделить удаленные и труднодоступные регионы
с низкой плотностью населения и загородное строительство (коттеджи, поселки).
По оценкам J’son & Partners (аналитическая компания), в
России на конец 2007 года насчитывалось порядка 6 тысяч абонентов
фиксированного WiMAX. К концу 2010 года ожидается, что абонентская база
вырастет и составит около 160 тысяч абонентов.
Основное сосредоточение абонентов (более 60%) приходится на
Приволжский Федеральный округ, Санкт-Петербург и Москву. По оценкам J’son &
Partners, 67% абонентской базы фиксированного WiMAX приходится на регионы.
Недостаток WiMAX:
Существенным ограничением для развития технологии WiMAX в
нашей стране является процедура лицензирования радиочастотного спектра. В тех
случаях, когда частоты уже отданы оператору под использование другого
оборудования, придется заново проходить процедуру лицензирования для устройств нового
стандарта.
3.4 Принцип
работы WiMAX
В общем виде WiMAX сети состоят из следующих основных частей:
базовых и абонентских станций;
оборудования, связывающего базовые станции между собой, с
поставщиком сервисов и с Интернетом.
Для соединения базовой станции с абонентской используется
высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц.
В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать
70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой
станцией и приемником.применяется как для решения проблемы "последней
мили", так и для предоставления доступа в сеть офисным и районным сетям.
Структурная схема WiMAX показана на рисунке 3.3.
При установлении соединения между базовыми станциями, по
крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с
использованием классических проводных соединений. Чем большее число БС
подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надежность
сети в целом.
Для соединения базовой станции с пользователем необходимо
наличие абонентского оборудования. Далее сигнал может поступать по стандартному
Ethernet-кабелю, как непосредственно на конкретный компьютер, так и на точку
доступа стандарта 802.11 Wi-Fi или в локальную проводную сеть стандарта
Ethernet.
Рисунок 3.3 - Структурная схема WiMAX
Это позволяет сохранить существующую инфраструктуру районных
или офисных локальных се0тей при переходе с кабельного доступа на WiMAX.
Кроме того, это дает возможность максимально упростить
развертывание сетей, используя знакомые технологии для подключения компьютеров.
Оборудование для использования сетей WiMAX поставляется
несколькими производителями и может быть установлено как в помещении
(устройства размером с обычный DSL модем), так и вне него (устройства размером
с ноутбук).
Оборудование, рассчитанное на размещение внутри помещений не
требует профессиональных навыков при установке, более удобно, но способно
работать на значительно меньших расстояниях от базовой станции, чем
профессионально установленные внешние устройства. Поэтому оборудование,
установленное внутри помещений требует намного больших инвестиций в развитие
инфраструктуры сети, так как подразумевает использование намного большего числа
точек доступа.
3.5 Виды
услуг
Широкополосный доступ WiMAX обеспечивает богатство
информационного наполнения ("контента") и услуг. Благодаря высокой
скорости передачи данных и большому объему передаваемой информации,
широкополосное соединение может служить для организации так называемого "пакетного"
предоставления услуг, при котором услуги телевидения, "видео по
требованию", голосовой связи, передачи и приема данных и другие услуги
предоставляются по одной и той же линии связи.
Сегодня наиболее востребованы такие услуги как:
высокоскоростной доступ в Интернет, обмен мультимедийными сообщениями,
видеосвязь, IP-телефония и др. Мультимедийный трафик (мультимедийность -
способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, видеоданные,
аудиоданные)) требует достаточно большой пропускной способности от канала
связи.
Технологией WiMAX возможно организовать в микрорайоне
Чистопрудный следующие виды широкополосных беспроводных услуг:
· Высокоскоростной доступ в Интернет;
· VoIP (IP-телефония);
· IPTV (IP-телевидение);
· VoD ("видео по запросу");
· Видеонаблюдение.
Предоставление услуг цифрового интерактивного видео и
трансляция телевизионных программ по технологии IP телевидения (IPTV) основано
на использовании в качестве транспорта IP протокол передачи данных. Данная
технология, реализующая протокол Video Over IP, совместно с уже широко
используемой технологией IP-телефонии (протокол Voice Over IP), образует
концепцию Triple Play - передачу данных, голоса и видео по одной сетевой IP
инфраструктуре.
Реализации технологии IPTV в составе концепции Triple Play создает
новую бизнес модель, когда телекоммуникационный операторы, владеющие сетевой IP
инфраструктурой, получают возможность расширить спектр предоставляемых услуг от
традиционной передачи данных и доступа в Интернет, до оказания платных услуг
телевизионного вещания и видео услуг, а также телефонии.
Отличительная особенность IPTV, которое является цифровым и
также позволяет предоставлять большое количество доступных и качественных
каналов, заключается в его интерактивности, когда абонент сам может выбирать интересующие
его программы. При этом оператор и телекомпания всегда будут знать о текущей
аудитории той или иной программы и ее потребительских предпочтениях, что
позволяет увеличивать эффективность рекламы и привлекает рекламодателей.
Потребительские качества цифрового телевидения, связанные с
увеличением количества и качества приема телевизионных программ, имеют цену,
которую на сегодняшний день абонент зачастую платить не готов. А вот
одновременное получение услуги телевидения, телефонии и доступа в Интернет, а
также услуг интерактивного видео и многих других принципиально новых услуг,
реализуемых цифровым IP телевидением, абоненту может быть интересно даже за
относительно высокую цену.
4. Расчет
пропускной способности [4]
Величина пропускной способности будет зависеть от скорости
передачи информации и количества абонентов, которые используют данную скорость.
Ситуация, когда все абоненты будут пользоваться ресурсами
сети одновременно, маловероятный случай.
Для передачи услуги VoIP (IP-телефонии) необходима скорость
4-64 Кбит/с, для IPTV (IP-телевидения) 2 - 4 Мбит/с, видеонаблюдение
организуется со скоростью 32 - 384 Кбит/с.
В таблице 4.1 представлены типовые предоставляемые скорости
передачи данных и количество модулей абонентов, использующих данные скорости.
Таблица 4.1 - Предоставляемые скорости передачи данных и
количество абонентских модулей, использующие эти скорости.
|
Класс
предоставляемых услуг
|
Типовые
предоставляемые скорости
|
Набор услуг,
реализуемых с данной скоростью
|
Предполагаемая
доля от числа абонентов, %
|
Количество
абонентских модулей
|
|
1
|
256 Кбит/с
|
Низкоскоростной
доступ в интернет, IP телефония, видеонаблюдение
|
8
|
20
|
|
2
|
512 Кбит/с
|
Доступ в
интернет, IP телефония, видеонаблюдение
|
16
|
40
|
|
3
|
1 Мбит/с
|
Средноскоростной
доступ в интернет, IP телефония, видеонаблюдение
|
8
|
20
|
|
4
|
2 Мбит/с
|
Высокоскоростной
доступ в интернет, IP телефония, IPTV, видеонаблюдение
|
5,6
|
14
|
|
5
|
4 Мбит/с
|
Высокоскоростной
доступ в интернет, IP телефония, IPTV, видеонаблюдение
|
4
|
10
|
4.1
Определение групповой скорости потока данных
Максимальная групповая скорость V потока информации,
при соответствующей скорости на абонента определяется по формуле 4.1:
гр = Na * Vaб, Мбит/c (4.1)
где a - количество абонентов, которым
предоставлена определенная скорость передачи данных;aб - скорость
передачи данных на абонента.
1 класс:
гр1 = 20*256 Кбит/с = 5120 Кбит/с = 5,12 Мбит/с
класс:
гр2 = 40*512 Кбит/с = 51200 Кбит/с = 20,48 Мбит/с
класс:
гр3 = 20*1Мбит/с = 20 Мбит/с
класс:
гр4 = 14*2Мбит/с = 28 Мбит/с
класс:
гр5 = 10*4Мбит/с = 40 Мбит/с
Таким образом, групповая скорость потока данных для
организации беспроводного широкополосного доступа WiMAX в коттеджном
микрорайоне Чистопрудный будет равна 114 Мбит/с.
5. Выбор
оборудования для организации широкополосного доступа [9, 12, 13, 14, 15]
В настоящее время существует большой выбор оборудования
высокоскоростной передачи информации в области беспроводных технологий. Системы
широкополосного доступа предназначаются для широкого круга потребителей и
пользователей.
В таблице 5.1 приведены технические характеристики
оборудования широкополосного доступа.
Таблица 5.1 - Сравнительные характеристики оборудования ШПД
|
Наименование
|
Breeze
ACCESS
|
WaveGain
|
Alcatel 9900
|
OnDemand
|
Motorola-Canopy
|
|
Производитель
|
BreezeCOM
|
InnoWave ECI
Wireless Systems
|
Alcatel
|
Lucent
Technologies
|
Motorola
|
|
Диапазон, ГГц
|
3,4-3,6
|
24,25-29,5
|
10,26,38
|
2,4-2,5,
5,25-5,35 и 5,725-5,825
|
|
Радиоинтерфейс
|
FH-CDMA
|
DS-CDMA
|
TDMA
|
ATM
|
TDMA
|
|
Дуплекс
|
FDD (с
разделением частот)
|
FDD
|
FDD
|
FDD
|
TDD (с
разделение по времени)
|
|
Полоса
|
2 МГц
|
5,10,20 МГЦ
|
180-280 МГЦ
|
7,12.5,14 МГц
|
1,5-20 МГц
|
|
Модуляция
|
GFSK
|
8PSK
|
QPSK
|
4QAM, 16QAM
|
QPSK, 16QAM,
64QAM
|
|
Скорость
передачи
|
до 3 Мбит/с
|
до 2 Мбит/с
|
до 8 Мбит/с
|
8,13,16,26
Мбит/с
|
до 70 Мбит/с
|
|
Приложения
|
IP, VoIP
|
Frame Relay,
TDM
|
ATM, TDM
|
ATM, TDM
|
IP, VoIP, VoD,
IPTV, TDM,
|
|
Управление
|
SNMP, HTTP/HTML
|
SNMP
|
SNMP, HP
Opeview UNIX
|
SNMP, Windows
NT, Solaris, HTTP/HTML
|
HTTP, Telnet,
FTP, SNMP
|
|
Возможность
организации связи "точка-точка"
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
В результате анализа предлагаемого оборудования для
организации сети широкополосного доступа приоритет отдается оборудованию
Motorola Canopy, потому что данное оборудование полностью удовлетворяет всем
требованиям, предъявляемым для организации широкополосного беспроводного
доступа, а также
Достоинства оборудования Canopy:
. Высокая скорость передачи данных;
. Поддержка различных приложений;
. Использование широкого диапазона частот;
. Возможность использования системы Canopy в качестве РРЛ.
5.1 Описание
системы CANOPY
Система CANOPY - простая в развертывании, высокоскоростная
система беспроводного доступа. Это технология, которая помогает провайдерам
предоставлять сервис широкополосного доступа, или улучшить использование уже
существующих сетей.
Система CANOPY позволяет обеспечить высокоскоростной
широкополосный доступ на большой территории без необходимости строительства
громоздкой инфраструктуры, с минимальными затратами времени.
Наиболее распространенные проблемы, решаемые при помощи
CANOPY, это проблемы последней мили, а также проблемы строительства недорогих
транзитных широкополосных магистралей передачи данных.
Платформа CANOPY - современное решение, показывающее низкую
восприимчивость к внешним помехам, не требующее никакого сложного планирования
частот.
Аппаратные средства CANOPY потребляют малую мощность,
габаритные размеры изделий небольшие, а установка не требует сложной
подготовки.
Система CANOPY позволяет обслуживать различные предприятия,
школы, муниципалитеты, больницы и университетские городки, отдельные жилые дома
и многосемейные поселения с пользователями, испытывающими потребности в высокой
скорости данных.
Компания Motorola - один из мировых разработчиков и
производителей решений в области беспроводных систем связи, пользующихся
наибольшим доверием во всем мире. Компания демонстрирует 80-летний опыт
лидерства и инноваций в области радиосвязи. Системы CANOPY компании Motorola
являются частью портфеля продуктов и услуг широкополосной беспроводной связи,
обеспечивающих высокоскоростное подключение к сетям связи и предлагающих
широкий диапазон приложений для различных сетевых сред.
5.2
Преимущества системы CANOPY
· Помехоустойчивость.
Уникальная схема модуляции решения CANOPY существенно
повышает качество передачи данных и эффективно подавляет помехи от других
систем.
Решение CANOPY устраняет собственные помехи за счет
синхронизации всех передаваемых и принимаемых сигналов в сети с помощью Системы
глобального позиционирования (GPS).
· Скорость передачи данных.
Система "точка-группа точек" предлагает для
конечных пользователей сети скорость до 20 Мбит/с, а система "точка -
точка" - скорость до 300 Мбит/с.
· Зона действия.
Платформа CANOPY предлагает широкополосный доступ для сетей
различного масштаба и зоны охвата.
· Возможность расширения системы.
Улучшенные возможности для наращивания системы позволяют
быстро подстраиваться под изменяющиеся нужды, расширение географических
территорий, рост числа пользователей и увеличение объемов трафика. Высокая
помехоустойчивость системы и применение направленных антенн гарантирует, что
введение дополнительных передатчиков повысит ее пропускную способность без
ухудшения скорости передачи.
· Безопасность.
Система CANOPY повышает безопасность за счет применения
стандарта шифрования данных (Data Encryption Standard, DES) для радиопередачи.
Для обеспечения безопасности высшего класса может использоваться улучшенный
стандарт шифрования (Advanced Encryption Standard, AES).
5.3
Компоненты системы Motorola CANOPY
Система CANOPY включает в себя следующие основные компоненты:
· Точка доступа (АР);
· Модуль абонента (SM);
· Модуль транзитных соединений (ВН);
· Модуль управления кластером (СММ);
· Программное обеспечение Prizm & ВАМ;
· Грозоразрядник.
5.3.1 Точка
доступа Motorola Canopy AP 400
Точка Доступа (AP) - Access Point представляет собой базовый
приемопередатчик (АР). Каждый АР оснащен встроенной в него направленной
антенной, имеющий угол охвата в 60 градусов и обслуживающий максимум 200
модулей абонентов.
Приемопередатчики имеют Ethernet интерфейс с внешними сетями
по стыку 10/100 BASE-T, с автоматическим выбором скорости.
Точки доступа объединяются в кластер. Кластер включает в себя
от 1 до 6 приемопередатчиков (АР) и до 2 модулей транзитных соединений (ВН).
Шесть точек доступа в группе могут предоставить охват сектора
в 360 градусов с поддержкой сервиса для 1200 абонентов.
Скорость передачи данных для точки доступа составляет 20
Мбит/с, для кластера из 6 точек 120 Мбит/с.
Платформа Motorola Canopy 400 делает возможной работу в
условиях как при ограниченной прямой видимости, так и в отсутствии прямой
видимости, обеспечивая при этом повышенную пропускную способность и традиционно
низкую стоимость.
Новая Canopy 400 основана на использовании технологии OFDM и
благодаря этому способна обрабатывать многолучевые сигналы от передатчика и тем
самым способна обслужить ранее недоступные территории.
Технические характеристики Canopy 400 представлены в таблице
5.1.
Таблица 5.1 - Технические характеристики оборудования
Motorola Canopy 400
|
Параметр
|
Значение
|
|
Диапазон частот
|
5,725 - 5,850
ГГц
|
|
Ширина канала
|
10 МГц
|
|
Число
неперекрывающихся каналов
|
до 25
|
|
Метод доступа
|
Множественный
доступ с временным разделением каналов (Time Division Duplexing/ Time
Division Multipl Access, TDD/TDMA)
|
|
Тип модуляции
|
3 режима
модуляции: 1х QPSK (3/4) 2x 16QAM (3/4) 3x 64QAM (3/4)
|
|
Шаг сетки
частот
|
5 МГц
|
|
Чувствительность
приемника, для различных режимов модуляции
|
1х - 89 дБм 2х
- 78 дБм 3х - 70 дБм
|
|
Ширина главного
лепестка ДН
|
60о
в горизонтальной плоскости
|
|
Сигнальная
скорость передачи
|
н/д
|
|
Полезная
пропускная способность
|
20 Мбит/с
|
|
Типичная
дальность
|
до 8 км
|
|
Параметр
|
Значение
|
|
Временная
задержка туда-обратно
|
5…7 мс
|
|
Мощность
передатчика
|
27 дБм
|
|
Коэффициент
усиления встроенной антенны
|
17 дБ
|
|
Шифрование
|
DES (Data
Encryption Standard)
|
|
Интерфейс
|
RJ-45,
автоопределение 10/100 Base-T half/full duplex, в соответствии со стандартом
IEEE 802.3
|
|
Сетевые
протоколы
|
IPv4, UDP, TCP,
IP, ICMP, Telnet, SNMP, HTTP, FTP
|
|
Управление
|
HTTP, Telnet,
FTP, SNMP
|
|
Питание
|
Питание по
неиспользованным парам Ethernet 29,5VDC
|
|
Потребляемая
мощность
|
12,6 Вт
|
|
Температура
|
-40…+55 о С
|
|
Относительная
влажность
|
от 0 до 95 %,
без конденсата
|
|
Ветровая
нагрузка
|
до 190 км/ч
|
|
Габариты
|
73 см х 20,96
см х 27,94 см
|
|
Вес
|
5,91 кг
|
5.3.2 Модуль
абонента Motorola Canopy SM 400
Модуль абонента (SM), представляет собой абонентское
оконечное устройство. Состоит только из одного приемопередатчика.
Синхронизация и управление работой осуществляется со стороны
АР через радиоканал. Каждый Canopy SM может работать с одной Точкой Доступа
(AP) в данный момент времени.
Модуль подключается к абонентскому оборудованию через кабель
типа "витая пара категории - 5", предназначенной для использования
вне помещения и имеющего защиту от ультрафиолетового излучения. Поддерживает
скорости передачи информации 0,5, 3,5 или 7 Мбит/с в зависимости от
модификации.
Модуль абонента предназначен для наружной установки на
трубостойку или на стену на стороне клиента и служит для подключения
клиентского оборудования к беспроводной сети.
.3.3
Транзитный модуль PTP600 Lite
Motorola Canopy РTP600 Lite служит для организации беспроводного
Ethernet-моста "точка-точка". Транзитные модули (ВН) обладают
исключительными средствами защиты от помех, множественными уровнями
безопасности и позволяют передавать данные на дальние расстояния, в том числе
над водой и через препятствия.
Каждый модуль ВН (бэкхолы) взаимодействует с другим модулем
ВН, используя для этого направленные антенны с большим коэффициентом усиления.
Скорость передачи информации может составлять 10, 20, 30, 45, 60,150, 300
Мбит/с, в зависимости от модели.
Максимальное удаление между двумя модулями ВН может достигать
200 км в зависимости от выбора оборудования.
За счет использования технологии OFDM, высокоскоростное
оборудование Motorola Canopy "точка-точка" (бэкхолы) обладает
следующими важнейшими характеристиками:
· Высокая надежность связи.
Бэкхолы OFDM PTP600 позволяют работать как в условиях прямой
видимости, так и с приемом/передачей отраженного сигнала.
· Большая дальность связи.
За счет мощности и эффективной модуляции достигается очень
большая дальность связи между двумя бэкхолами, что позволяет строить
протяженные сети при малых затратах и зачастую отказываться от транзитных точек
переприема.
· Новый подход к радиомодулям.
Многолучевое пространственно временное кодирование позволяет
передавать два независимых сигнала в одно и тоже время, что позволяет
значительно повысить качество связи.
· Динамический выбор частоты позволяет
автоматически менять канал передачи/приема в случае ухудшения связи без
вмешательства в работу системы.
Конструктивный состав системы Motorola Canopy
"точка-точка" OFDM:
Каждый бэкхол конструктивно состоит радиомодуля и модуля для
внутренней установки со встроенной программой управления на основе web-сервера
для непосредственного или удаленного управления оборудованием.
Радиомодуль представляет из себя интегрированное устройство,
содержащее приемо-передающую часть, все необходимые устройства для управления
его параметрами.
Радиомодули бывают с возможностью подключения внешней
антенны, а так же имеют интерфейс RJ-45 для подключения модуля управления (внутренней
установки), который так же обеспечивает электропитание радиомодуля.
Интерфейсы предоставляют возможность использовать следующие
типы соединений:
· Гигабит Ethernet 1000BaseT;
· Оптический гигабит Ethernet 1000BaseSX;
· Дуальный Е1/Т1;
· Питание поверх Ethernet.
· Внутренний модуль
Внутренний модуль обеспечивает радиомодуль
электропитанием (48В или 220В на входе), а так же передачу данных до конечного
активного сетевого оборудования.
Важнейшим преимуществом оборудования Motorola Canopy
"точка-точка" PTP600 является простота монтажа и возможность быстрого
запуска системы в эксплуатацию.
Каждая пара бэкхолов поставляется с предустановленным IP
адресом так же как с МАС адресом и позволяет связываться только между собой без
дополнительных настроек, то есть система будет функционировать сразу после
монтажа и подачи питания. А встроенные антенны с диаграммой направленности 8
градусов позволяет облегчить процесс первоначальной настройки направления
передачи/приема каждого бэкхола.
В таблице 5.2 приведены основные технические характеристики
Motorola Canopy "точка-точка" PTP600.
Таблица 5.2 - Технические характеристики Motorola Canopy
"точка-точка" PTP600 Lite
|
Параметр
|
Значение
|
|
Диапазон частот
|
5470-5725 МГц
|
|
Ширина канала
|
15 МГц
|
|
Шаг сетки
частот
|
6,10 МГц
|
|
Выбор частоты
|
Автоматически
или вручную
|
|
Максимальная
скорость передачи
|
РТР600 Lite-150
Мбит/с;
|
|
Тип модуляции
|
8 режимов от
ВРSК до 256 QAM, выбирается динамически
|
|
Выходная
мощность
|
0…25 дБм
|
|
ЭИИМ
|
 45 дБм
|
|
Чувствительность
|
-91 дБм…-58 дБм
в зависимости от выбранного типа модуляции
|
|
Бюджет линии
|
до 157,3 дБм в
зависимости от выбранного типа модуляции
|
|
Максимальная
дальность связи в условиях прямой видимости
|
до 200 км
|
|
Коррекция
ошибок
|
FEC, ARQ
|
|
Тип антенны
|
панельная
|
|
Коэффициент
усиления антенны
|
23 дБи
|
|
Ширина главного
лепестка ДН
|
8о х
8о
|
|
Шифрование
|
Собственный
механизм скремблирования; опционально: AES 128 или 256 бит
|
|
Задержка
туда-обратно
|
Типично 2 мс
|
|
Диапазон рабочих
температур
|
-40…+60 оС
|
|
Интерфейсы
Ethernet
|
IEEE 802.3;
приоритезация кадровIEEE 802.1p; физический интерфейс 10 Base - T/ 100 Base-T
(RJ-45) - auto MDI/MDIX, 1000 Base-SX
|
|
Интерфейсы
Е1/Т1
|
G.703/G.704,
G.823/G.824, количество портов E1/T1-1 или 2
|
|
Питание
|
АС 90…240 В,
50…60 Гц/DC 36…60 В, возможность бесперебойного питания, потребляемая
мощность 55 Вт (макс.)
|
|
Габаритные
размеры (ВхШхГ)
|
370 х 370 х 95
мм
|
|
Вес
|
5,5 кг
|
5.3.4 Модуль
управления кластером Motorola Canopy (CMM)
Модуль управления кластером CMM (Cluster Management Module)
включает в себя:
· приемник GPS;
· источник питания;
· усиленный Ethernet коммутатор для создания
сети из нескольких точек доступа (АР) и модулей транзитных соединений (ВН).
Модуль управления кластером базовой станции осуществляет
питание, GPS - синхронизацию и подключение системы Canopy к внешним сетям
передачи данных.
На одном сайте кластера AP или во всей беспроводной системе
модуль CMM обеспечивает синхронизирующий импульс GPS для каждого модуля,
синхронизируя циклы передачи в сети. Без этого импульса AP является
несинхронизированной, и ведущий BH не может синхронизировать ведомый BH.
Несинхронизированный модуль может передавать информацию во время цикла приема
других модулей. Это может быть причиной того, что один или несколько модулей
будут получать нежелательный сигнал, который является достаточно сильным, чтобы
сделать модуль нечувствительным к полезному сигналу.
Модуль управления кластером обеспечивает интеграцию
нескольких точек доступа (АР) в законченное решение и реализует возможность
подключения системы CANOPY к внешним сетям передачи данных. CMM выполнен во
всепогодном исполнении и монтируется снаружи, вместе в точками доступа и
антенной GPS.
5.3.5
Программное обеспечение Prizm & ВАМ
Система управления элементами сети Canopy Prizm (Element
Management System, EMS) - инструмент для контроля и управления сетями Canopy на
основе протокола SNMP.Prizm EMS это программный комплекс для контроля и
управления сетями Canopy любого масштаба, объединяющий в себе следующие
функции:
· Мониторинг и управление всеми устройствами
в сети Canopy на базе протокола SNMP;
· Аутентификация абонентских устройств и
присвоение соответствующих профилей и настроек;
· Динамическое распределение пропускной
способности каналов связи и обеспечение QoS;
· Интеграция в существующие системы
управления сетью оператора.
ВАМ - сокращение от Bandwidth and Authentication Manager.
Программное обеспечение ВАМ предоставляет операторам сети возможность управлять
распределением скорости передачи информации. В дополнение этому ВАМ реализует
центральную точку проверки подлинности абонентов в системе CANOPY. В сочетании
с шифрованием данных BAM обеспечивает высокий уровень безопасности системы,
чтобы ограничить несанкционированный доступ к информации и ресурсам системы.
5.3.6
Грозоразрядник
Грозоразрядник может использоваться вместе с точкой доступа
(АР), модулем абонента (SM) и модулем транзитных соединений (ВН).
Грозоразрядник устанавливается в разрыв Ethernet линии, чтобы предотвратить
повреждение внутреннего электронного оборудования от электрических атмосферных
разрядов.
5.3.7
Коммутатор Cisco серии Catalyst 4000
Коммутатор серии Catalyst 4000 предназначен для передачи
одновременно больших объёмов данных, голоса и видео.
Модели серии Cisco Catalyst 4000, обеспечивая текущие
потребности коммутационного узла, разработаны с учетом новейших технологий,
таких как беспроводные сети, IP телефония, IP multicast, коммутация 4-7 уровня.
Технические спецификации:
Производительность коммутирующего модуля - 24 Гбит/с.
Управление:
SNMP Management Information Base (MIB) II, SNMP MIB
extensions, Bridging MIB (RFC 1493)
Стандарты:
¨ IEEE 802.3x full duplex
¨ IEEE 802.1D Spanning-Tree Protocol
¨ IEEE 802.1Q VLAN
¨ IEEE 802.3z, IEEE 802.3x
¨ IEEE 802.3u 100BaseTX and 100BaseFX specification
¨ IEEE 802.3 10BaseT specification
¨ IEEE 802.3z, IEEE 802.3x 1000BaseX specification
¨ 1000BaseX (GBIC) - 1000BaseSX, 1000BaseLX/LH,
1000BaseZX, 1000BaseТ.
5.4 Выбор
частотного плана по технологии WiMAX
Для сетей WiMAX используются диапазоны частот 2.3-2.7 ГГц,
3.3-3.8 ГГц и 5.15-5.85 ГГц.
Более низкие частоты характеризуются относительно более
низкими потерями мощности радиосигнала при его распространении на большие
расстояния. Высокая дальность связи за счет низкого затухания радиосигнала при
распространении радиоволн оборачивается трудностями обеспечения ЭМС в условиях
высокой плотности размещения базовых станций, использующих широкополосные
радиосигналы. То есть, использование низких частот связано со сложностями
плотного размещения WiMAX базовых станций, необходимого для достижения высокой
плотности потока данных с целью получений высоких значений скорости передачи
данных при массовом обслуживании абонентов.
Предоставление услуг фиксированного широкополосного доступа
WiMAX в частотных диапазонах 2.3 и 2.7 ГГц вследствие дороговизны данного
частотного ресурса не является выгодным.
Частотный диапазон 3.3-3.8 МГц может быть эффективно
использован как под фиксированный, так и под мобильный широкополосный доступ
WiMAX.
Частотный диапазон 5 ГГц наиболее эффективен для
использования сетей фиксированного доступа WiMAX. При этом в данном диапазоне
также будут развиваться и сети мобильного WiMAX. Высокие потери при
распространении радиоволн в диапазоне частот 5 ГГц уменьшают радиус
обслуживания подвижных пользователей до нескольких сот метров. Поэтому диапазон
частот 5 ГГц в основном ориентирован на оказание услуг фиксированного
широкополосного доступа WiMAХ стационарным корпоративным и домашним
пользователям.
5.4.1
Электромагнитная совместимость
На рисунке 5.5 изображена схема радиочастотного планирования
при использовании нескольких сайтов с сектором 3600.
|
Направление
сектора АР, град.
|
Частота, ГГц
|
Номер сектора
|
Символ
|
|
0
|
5,745
|
0
|
А
|
|
60
|
5,765
|
1
|
В
|
|
120
|
5,785
|
2
|
С
|
|
180
|
5,745
|
3
|
А
|
|
240
|
5,765
|
4
|
В
|
|
300
|
5,785
|
5
|
С
|
Рисунок 5.5 - Схема радиочастотного планирования при использовании
нескольких сайтов с сектором 3600.
.5
Проектируемая схема организации связи
В данном дипломном проекте предлагается схема организации
беспроводного широкополосного доступа с использованием технологии WiMAX в
коттеджном поселке Чистопрудный.
Для построения сети WiMAX на основе оборудования Motorola
Canopy необходимо установить следующие основные компоненты:
базовую станцию
абонентский модуль
Базовая станция представлена точками доступа (в совокупности
образуют кластер), модулем управления кластером и транзитным модулем.
Количество точек доступа выбирается, исходя из пропускной
способности сети. Одна точка доступа обеспечивает скорость 20 Мбит/с. Всего в
кластере может быть 6 точек доступа, то есть общая пропускная способность
кластера 120 Мбит/с.
По проведенным расчетам общая пропускная способность сети
составляет 114 Мбит/с. Следовательно, для организации беспроводного
широкополосного доступа WiMAX в коттеджном поселке достаточно одной базовой
станции Motorola Canopy с 6 точками доступа.
На рисунке 5.6 представлена проектируемая схема организации
связи в микрорайоне Чистопрудный.
При необходимости увеличения емкости сети решение Motorola
Canopy демонстрирует свою превосходную способность к масштабированию,
удовлетворяя новые требования к площади покрытия, плотности абонентов и
пропускной способности.
На стороне оператора сети предлагается установка коммутатора
Cisco серии Catalyst 4000. А также программного обеспечения Prizm & ВАМ для
контроля и управления сетями Canopy.
Рисунок 5.6 - Проектируемая схема организации связи в
микрорайоне Чистопрудный
6. Инженерные
расчеты
6.1
Построение профиля
Топографический профиль (от латинского profile - очертание) -
это вертикальное сечение участка земной поверхности по заданной линии. Линия
профиля обычно задается так, чтобы она пересекала наиболее интересные
географические объекты. По горизонтальной оси профиля откладываются расстояния,
по вертикальной - высоты или глубины. Обычно вертикальный масштаб крупнее
горизонтального, то есть высота преувеличена по сравнению с длиной.
Для учета кривизны земли отсчет производится от уровня моря
или другого условного уровня имеющего на чертеже вид параболы описываемой
уравнением 6.1:
, км (6.1)
k=R1/R0 - условная координата рассматриваемой точки интервала;
R1
- расстояние до заданной точки, км;
R0
- протяженность интервала, км.
Последовательность построения профиля следующая:
1. На топографической карте, позволяющей определить положение
БС на местности, соединить прямой линией выбранные точки установки опор БС.
. Найти абсолютные высотные отметки характерных точек по
карте на различных расстояниях от БС по проведенной прямой.
. Начертить параболу принять её за уровень и, отложив вверх
высотные отметки на соответствующих расстояниях, соединить их плавной линией.
. На профиль трассы нанести лес, строения и прочее.
Построение профилей необходимо для наглядного изображения
данного пролета при соблюдении условия прямой видимости, т.е. отсутствие
каких-либо препятствий или преград в направлении от центра одной антенны к
центру другой антенны.
6.1.2 Профиль
интервала
Для организации связи топологией "точка-точка" проектом
предусмотрено построение профиля для проектируемого пролета на данном участке.
Продольный профиль интервала Ижевск-Чистопрудный представлен
на рисунке 6.1
Рисунок 6.1 - Профиль интервала Ижевск-Чистопрудный
6.1.3
Определение длины пролета
Длина пролета определяется по результатам анализа
радиорелейной трассы путем измерения расстояния между двумя точками на карте.
Параметры пролетов радиорелейной линии приведены в таблице
6.1:
Таблица 6.1 - Параметры пролетов радиорелейной линии
|
Параметр
|
Ижевск-Чистопрудный
|
|
Длина интервала
R0, м
|
12000
|
|
Расстояние до
препятствия R1, м
|
300
|
|
Ширина
препятствия r, м
|
80
|
6.1.4
Определение величины просвета
Величина просвета, при которой напряженность поля на
интервале равна напряженности поля в свободном пространстве, определяется по
формуле 6.2:
, (6.2)
гдеλ -
длина волны;
R0 - длина интервала;
k -
относительная координата наиболее высокой точки на профиле определяется по
формуле 6.3:
(6.3)
гдеR1 - расстояние до наиболее высокой
точки препятствия;
Длина волны определяется по формуле 6.4:
(6.4)
Где с = 3 · 108 м/с - скорость распространения
электромагнитной волны в вакууме (для воздуха берется то же значение).
f = 5,4 · 109 Гц - частота СВЧ сигнала.
Расчет длины волны определяется по формуле 6.4:
Расчет пролета:
Расчет относительной координаты наиболее высокой точки на профиле
(формула 6.3):
Расчет величины просвета, при которой напряженность поля на
интервале равна напряженности поля в свободном пространстве (формула 6.2):
6.1.5
Определение приращения просвета за счет рефракции
Основная сложность расчетов РРЛ определяется тем, что
траектория распространения электромагнитной волны непрямолинейна, случайна и
зависит от атмосферы и от величины градиента диэлектрической проницаемости
атмосферы (gэф). Это явление называется атмосферной
рефракцией.
На пересеченном пролете просвет, существующий в течение 80%
времени, должен быть равен радиусу минимальной зоны Френеля.
Приращение просвета при средней рефракции выводится по
формулам 6.5 и 6.6 и определяется по формуле 6.7:
, (6.5)
, (6.6)
(6.7)
диэлектрической проницаемости воздуха;
σ = 8 · 10-8 (м-1) - среднеквадратичное отклонение вертикального
градиента диэлектрической проницаемости воздуха.
Значение просвета при отсутствии рефракции находится по формуле
6.8:
(6.8)
Среднее значение просвета на пролете с учетом нормальной
атмосферной рефракции определяется из выражений 6.9 и 6.10:
(6.9)
Приращение просвета при средней рефракции находится по формуле
6.10:
(6.10)
Величина относительного просвета при средней рефракции определяется
по формуле (6.11):
(6.11)
Расчет приращения просвета при средней рефракции (формула 6.7):
Расчет значения просвета при отсутствии рефракции (формула 6.8):
Расчет приращения просвета с учетом нормальной атмосферной
рефракции (формула 6.10):
Расчет среднего значения просвета на пролете с учетом нормальной
атмосферной рефракции (формула 6.9):
Расчет величины относительного просвета при средней рефракции
(формула 6.11):
Таким образом, просветы с учетом нормальной атмосферной рефракции
увеличиваются, что благоприятно скажется на прохождении радиосигнала и на выбор
высоты подвеса антенн.
6.1.6
Определение высот подвеса антенн
Из топографического профиля видно, что рельеф трассы
представляет собой среднепересеченную местность, возвышенности которой покрыты
лесом, следовательно, в этом случае отражением радиоволн от земной поверхности
можно пренебречь вследствие их поглощения лесом.
С учетом вышеприведенных расчетов и с использованием
топографического профиля определены высоты подвеса антенн (таблица 6.2).
Таблица 6.2 - Высоты подвеса антенн
|
Параметр
|
Ижевск
|
Чистопрудный
|
|
Высота подвеса,
м
|
46
|
24
|
6.1.7 Расчет
устойчивости связи
Определение параметров сферы, аппроксимирующей препятствие:
На профиле каждого интервала проводится линия, параллельная
линии
прямой видимости между антеннами и отстоящая от вершины препятствия
на величину Н0. На профиле определяется ширина препятствия r
на каждом интервале. Для определения параметра μ, характеризующего радиус кривизны препятствия, необходимо по
формуле 6.12 найти вспомогательный параметр l:
(6.12)
Параметр μ
определяется по формуле 6.13:
(6.13)
Расчет параметров сферы для пролета Ижевск-Чистопрудный:
Расчет вспомогательного параметра l (формула 6.12):
Расчет параметра μ (формуле 6.13):
Определение минимального множителя ослабления Vmin по
формуле 6.14:
, (6.14)
гдеp0 - чувствительность приемника при ошибке 10-3
(-80 дБм),
pпр - мощность сигнала на входе приемника (дБм),
определяемая по формуле 6.15:
, (6.15)
гдеpпер - мощность передатчика (равна 25дБм для
выбранного оборудования),
Lопт - общие потери на интервале по полю свободного
пространства (дБ), определяемые по формуле 6.16:
, (6.16)
гдеG - коэффициент усиления антенны (равен 23 дБ для выбранного
оборудования),
Lсв - ослабление электромагнитной волны в пространстве
(дБ), определяемое по формуле 6.17:
, (6.17)
гдеR0 - длина интервала РРЛ.
Определение относительного просвета P (g0):
По графику, изображенному на рисунке 6.1, с учетом минимального
множителя ослабления Vmin и параметра, характеризующего форму
препятствия μ,
определяются значения относительного просвета P (g0), при
котором наступает глубокое замирание сигнала, вызванное эффектом экранирования
препятствием первой зоны Френеля (таблица 6.3).
Рисунок 6.1 - Зависимость множителя ослабления Vmin от
значения относительного просвета P (g0).
Таблица 6.3 - Определение относительного просвета P (g0)
|
Интервал
|
Vmin
|
μ
|
P (g0)
|
|
Ижевск-Чистопрудный
|
-16,85
|
4,78
|
- 1,6
|
Определение параметра ψ:
Для определения параметра ψ необходимо рассчитать
вспомогательный параметр А по формуле 6.18:
(6.18)
гдеσ (R0)
= 12,8 · 10-8 (м-1) - среднеквадратичное отклонение вертикального градиента
диэлектрической проницаемости воздуха.
λ = 0,055 м - длина волны.
Параметр ψ
определяется по формуле 6.19:
(6.19)
Расчет параметра ψ для пролета Ижевск-Чистопрудный:
Расчет вспомогательного параметра A (формула 6.18):
Расчет параметра ψ (формула 6.19):
Определение процента времени неустойчивости связи:
По графику, изображенному на рисунке 6.2, определяется значение
процента времени неустойчивости связи, обусловленной экранирующим влиянием
препятствия, при котором V < Vmin.
Рисунок 6.2 - Зависимость времени неустойчивости связи T0
(Vmin) от ψ
T0 (Vmin) ≈ 0%.
Определение процента времени TИНТ (Vmin):
Процент времени TИНТ (Vmin), в
течение которого следует ожидать, что множитель ослабления V < Vmin
за счет интерференции прямой и отраженных от слоистых неоднородностей
тропосферы волн с резким перепадом диэлектрической проницаемости воздуха,
рассчитывается по формуле 6.20:
, 
, (6.20)
Где Vmin измеряется в относительных единицах.
Сначала определяется величина 
, затем по графику, изображенному на рисунке 6.3, находится
значение t (Δε < λ/R0).
Рисунок 6.3 - График для определения t () для средней полосы Европейской части
России.
Расчет процента времени TИНТ (Vmin):
По графику, изображенному на рисунке 6.3, определено значение t
(
): t = 0,05
Расчет процента времени TИНТ (Vmin) (формула
6.20):
Следовательно, устойчивость сигнала на всех интервалах
определяется в основном влиянием волн, отраженных от неоднородностей
тропосферы.
Определение устойчивости сигнала:
При расчете ослабления в атмосферных осадках, учитывается влияние
гидрометеоров, к которым относятся дождь, снег, град, туман и пр. Влияние
гидрометеоров заметно уже при частотах больше 8 ГГц, а в неблагоприятных
экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной
пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах.
Поскольку для данного дипломного проекта был выбран частотный диапазон 5,4 ГГц
неблагоприятные экологические условия отсутствуют, то T0 (Vmin)
примем равным нулю.
Устойчивость сигнала, %, на интервале определяется по формуле 6.21
и 6.22:
(6.21), 
(6.22)
Допустимый процент времени ухудшениякачества связи для интервала
РРЛ вычисляется по формуле 6.23:
, (6.23)
гдеR0 - протяженность интервала, км. Таким образом,
суммарный процент времени ухудшения качества связи не превышает допустимого
процента, т.е. TΣ (Vmin)
< Tдоп (Vmin). А, поскольку устойчивость сигнала на
каждом интервале оказывается достаточно высокой, можно считать, что высоты
подвеса антенн выбраны верно.
6.1.8 Расчет
показателей качества
Определение показателей неготовности:
Неготовность аппаратуры - это такое состояние участка ЦРРЛ,
при котором в течение десяти секундных интервалов, идущих подряд, происходит
пропадание сигнала (потеря синхронизации), или коэффициент ошибок, который
определяется по формуле 6.24:
(6.24)
где N - число переданных символов,
NОШ - число ошибочно принятых символов.
Нормы на готовность оборудования, по рекомендации МСЭ-Т G.821,
состоят из двух основных компонент: показателя неготовности и показателя
качества по ошибкам.
Для внутризоновой сети, которой соответствует линия связи среднего
качества 2-го класса, норма ПНГ ≤ 0,05 %.
Расчет ПНГ [TΣ (Vmin)] был произведен выше. Полученные значения
должны удовлетворять условию, приведенному в формуле 6.25:
(6.25)
Неравенство (6.25) выполняется для интервала, следовательно, по
показателям неготовности данная система связи соответствует норме.
Определение показателей качества по ошибкам:
Существует два состояния, в которых может находится цифровой тракт
- готовности и неготовности. Период времени неготовности начинается с интервала
времени, содержащего 10 последовательных секунд со значительным количеством
ошибок (SESR). Указанные 10 секунд рассматриваются как часть времени
неготовности. Период времени готовности начинается с интервала времени,
содержащего 10 последовательных секунд без значительного количества ошибок
(SESR).
Показатели качества по ошибкам системы связи относятся к тем
промежуткам времени, в течение которых система находится в состоянии
готовности.
Показатели качества по ошибкам (ПКО) связаны с быстрыми
замираниями на интервалах линии радиосвязи. Основная причина быстрых замираний
(проходящих за доли секунд) - интерференция прямых и отраженных радиоволн,
поступающих на вход приемников.
Использование технологии WiMAX позволяет работать при отсутствии
прямой видимости, следовательно, по показателю SESR данная система связи
соответствует норме.
На рисунке 6.4 представлен профиль интервала Ижевск-Чистопрудный c
указанием высоты подвеса антенн и величины просвета.
Рисунок 6.4 - Профиль интервала Ижевск-Чистопрудный c указанием
высоты подвеса антенн и величины просвета.
6.2 Прогноз
зон радиопокрытия сети
Прогноз зон радиопокрытия основан на возможности определения
пространственного распределения интенсивности электромагнитного поля,
создаваемого источниками радиоизлучения, с учетом присутствия всех препятствий,
встречающихся на пути распространения радиоволн.
Расчет интенсивности радиополя необходим как для
прогнозирования зон радиопокрытия, так и для решения проблем связанных с ЭМС.
Методы расчета поля в условиях городской застройки и на открытой местности, в
зависимости от расстояния до излучающей антенны, существенно отличаются. При
этом совершенно разные методы используются для расчета поля внутри помещений
при внутреннем и наружном расположении антенн. На близких расстояниях от
наружного источника излучения (до нескольких сотен метров) на распределение
поля влияют и, следовательно, требуют учета все окружающие здания. В этих
случаях достаточно достоверный расчет производится с использованием методов
физической территории дифракции (ФТД) и равномерной геометрической теории
дифракции (РГТД). Более грубые оценки величины поля можно получить, используя
некоторые специальные модели распространения.
В случае статистической однородности городской застройки или
при квазиплоском рельефе расчет обычно производится по формулам Хаты.
6.2.1 Расчет
покрытия радиосвязью
Для ориентировочных расчетов и для прогнозирования зон
радиопокрытия разработаны специальные упрощенные модели распространения. Эти
модели представляют собой некоторые простые математические соотношения,
выражающие зависимость так называемых основных потерь передачи LB
от расстояния между передающей и приемной антеннами. Так для случаев наружного
размещения как базовой, так и абонентских антенн рассмотрены две модели:
1.
При
наличии прямой видимости между антеннами в 75% случаев, формула 6.26:
,R>10 (6.26)
1.
При
отсутствии прямой видимости в 25% случаев, формула 6.27:
,R>10 (6.27)
В эти выражения величина R подставляется в метрах, при этом
значение LВ определяется дБ.
Максимальный продольный размер зоны радиопокрытия, соответствующий
наилучшей взаимной ориентации базовой и абонентской антенн, определяется из
соотношения: LB=B
где В - так называемый бюджет радиолинии, определяющий
максимальную величину допустимых основных потерь передачи при заданных
параметрах аппаратуры.
Основное расчетное соотношение для определения В:
Рt
- пиковая излучаемая мощность канала;
Pr
- чувствительность приемника (реальная);
Dr
- защитное отношение (типовое);
Gt
- коэффициент усиления базовой антенны;
Gr
- коэффициент усиления абонентской антенны.
В системах WiMAX применяется квадратурная амплитудно-фазовая
модуляции QAM, а также фазовая модуляция QPSK и BPSK. На сегодняшний день QAM
является одной из самых эффективных методов модуляции, позволяющий достигать
максимально возможные скорости передачи данных.
Расчет будет производится для различных типов модуляции (QPSK,
16QAM, 64QAM), в которых может работать оборудование Motorola-Canopy.
Рt
= 27дБм - пиковая излучаемая мощность канала;
Pr
- чувствительность приемника (реальная): QPSK - 89дБм
QAM - 78дБм
QAM - 70дБм
Dr
= 10дБм - защитное отношение (типовое);
Gt
= 17дБм - коэффициент усиления базовой антенны;
Gr
= 17дБм - коэффициент усиления абонентской антенны.
При наличии прямой видимости размер зоны обслуживания проектируемой
системы фиксированного радиодоступа будет определяться выражением 6.28:
(6.28)
При отсутствии прямой видимости размер зоны обслуживания
определяется по формуле 6.29:
(6.29)
Используя выражения (6.28) - (6.29), а так же заданные
энергетические характеристики радиолинии, реальные чувствительности передатчика
и приемника определим предполагаемую зону радиопокрытия проектируемой сети. QPSK,
Pr= - 89 дБм:
м
м
16QAM, Pr=
- 78 дБм:
м
м
64QAM, Pr=
- 70 дБм:
м
м
Максимальный продольный размер зоны радиопокрытия, соответствующий
наличию условий прямой видимости и оптимальной взаимной ориентации базовой и
абонентской антенн, в различных режимах модуляции составляет: QPSK - 38 км,
16QAM - 13 км, 64QAM - 6 км.
При отсутствии прямой видимости: QPSK - 2 км, 16QAM - 933 м, 64QAM
- 562 м.
Более высокая скорость передачи данных, зависящая от типа
модуляции, ведет к уменьшению дальности связи.
Покрытие обеспечивает одна базовая станция, состоящая из 6 точек
доступа, которые в совокупности образуют угол охвата в 360 градусов.
6.3 Расчет
ЭПУ
Электропитание системы Motorola Сanoрy осуществляется от сети
переменного тока напряжением 380В.
Все узлы, размещаемые на радиобашне, запитываются от
коммутатора блока управления по неиспользуемым витым парам кабеля категории 5.
Питающее напряжение 380В взято с трансформаторной подстанции и заведено на Шкаф
обогреваемый утеплённый (ШОУ), который имеет наружное исполнение.
Для защиты оборудования и обслуживающего персонала в грунт
вкапывается контур заземления.
Для защиты внутреннего оборудования от перенапряжения в
разрыв Ethernet кабеля ставятся грозоразрядники соединенные с
"землёй" через заземляющую шину.
Так же предусматривается Источник бесперебойного питания.
Схема электропитания оборудования Motorola Сanoрy
представлена на рисунке 6.6
Рисунок 6.6 - Схема электропитания оборудования Motorola
Сanoрy
Произведём расчёты заземляющего контура и мощности,
потребляемой оборудованием, для определения типа автоматических выключателей,
группы учёта электроэнергии и источника бесперебойного питания.
6.3.1 Расчёт
потребляемой мощности
Исходные данные для расчета мощности представлены в таблице
6.3:
Таблица 6.3 - Исходные данные
|
Оборудование
|
Кол-во, шт.
|
Потребляемая
мощность, Вт
|
PAC/PDC
|
|
Точка доступа
(AP)
|
6
|
12,6
|
PDC
|
|
Транзитный
модуль (BH)
|
1
|
55
|
PDC
|
|
Модуль
управления (CMM)
|
1
|
90
|
PAC
|
Чтобы найти мощность по переменному току (РАС),
нужно мощность по постоянному току (РDC) разделить на
коэффициент полезного действия (КПД) выпрямительных устройств (0,8-0,9).
Тогда мощность по переменному току (РАС) определится по
формуле 6.30:
АС = PDC /0,8 (6.30)
PAP = (12.6 * 6) /0,8 = 94,5 Вт
PBH = 55 /0,8 = 68,75 Вт
Для того, чтобы найти суммарную мощность, потребляемую
оборудованием, воспользуемся формулой 6.31:
СУММ = PАР + PBH+ PCMM (6.31)
PСУММ = 94,5 + 68,75+ 90 =
253,25 Вт
Значение тока нагрузки рассчитывается по формуле 6.32:
Н = РСУММ / UПИТ (6.32) IН
=253,25 /220=1,15 А
.3.2 Расчет
источника бесперебойного питания
Проектируемая система относится к электроприёмникам второй
категории. Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в
электроснабжении которых может приводить к нарушению нормальной деятельности
значительного количества жителей.
Для приемников второй категории требования к надежности
электроснабжения по допустимому времени восстановления питания и допустимому
отклонению напряжения питания от номинального не столь существенны, как для
электроприемников первой категории. Поэтому для них меры по дополнительному
питанию от источников бесперебойного питания на время восстановления и меры по
стабилизации напряжения не проводятся.
Принимается, что источник бесперебойного питания должен
обеспечивать автономную работу оборудования в течении 6 часов.
Произведём расчёт емкости аккумуляторной батареи.
Вычислим необходимую емкость аккумуляторов (
), приведенную к условному шестичасовому
режиму разряда и температуре среды 200С по формуле 6.33:
(6.33)
где
- номинальная емкость аккумулятора;
- ток нагрузки (разряда);
- время разряда;
- коэффициент отдачи по емкости;
- температура электролита;
- температурный коэффициент емкости аккумулятора.
Определим ток разряда () по формуле 6.34:
(6.34)
Коэффициент отдачи по емкости определяем из таблицы 6.4
Таблица 6.4 - Значения коэффициента отдачи по емкости
|
, ч. 10987654321
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,970,940,910,890,830,80,750,610,51
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как время разряда составляет 6 часов, соответственно = 0,89.
Вычислим емкость аккумулятора ():
В
таблице 6.5 представлены технические характеристики ИБП.
Таблица 6.5 - Технические характеристики ИБП
|
Модель
|
|
Tetrex 500
|
Tetrex 800
|
Tetrex 1000
|
Tetrex 1500
|
|
Вход
|
Мощность
|
500 ВА / 300 Вт
|
800 ВА / 480 Вт
|
1000 ВА / 600
Вт
|
1500 ВА / 900
Вт
|
|
|
Напряжение
|
220 В ± 25%
|
|
Частота
|
50/60 Гц ± 10 %
(автоматическое определение)
|
|
Резервирование
|
При 100/50 %
мощности
|
5/18 мин.
|
5/12 мин.
|
10/26 мин.
|
6/15 мин.
|
|
Защита
|
От молний
|
480 Дж, 2 мс
|
|
|
От короткого
замыкания
|
Вход/выход
|
|
От перегрузки
|
Автоматическое
отключение при перегрузке 110% от номинала за время 60 с и 130 % за 3 с
|
|
Фильтрация
|
Фильтр EMI/RFI
|
10 дБ при 15
MГц, 50 дБ при 30 MГц
|
|
|
Фильтр
телефон/факс
|
Порт Ethernet
10 Base-T (RJ-45)
|
|
Батарея
|
Тип
|
Встроенный,
необслуживаемый, свинцово-кислотный аккумулятор, 12 В, 7 А-ч
|
|
|
Типичное время
заряда
|
4 часа (при 90%
емкости)
|
|
Защита
|
От глубокого
разряда, индикация замены батареи
|
|
Габариты
|
Вес
|
5,8 кг
|
6,6 кг
|
13,4 кг
|
13,6 кг
|
|
|
Размеры (Ш x Г
х В)
|
97 х 318 х 135
мм
|
130 х 356 х 192
мм
|
130 х 382 х 192
мм
|
|
Авария
|
Батарея
работает
|
Предупреждение
- большой интервал сигнала
|
|
|
Слабая батарея
|
Предупреждение
- более короткий интервал
|
|
Перегрузка
|
Постоянное
предупреждение
|
|
Интерфейс
|
USB / RS-232
|
Com-порт, SNMP
агент (опция)
|
|
Окружающая
среда
|
Условия
эксплуатации
|
Макс. высота
3.500 м, влажность воздуха 0-95% без конденсации, диапазон температур 0 - 40°
C
|
|
|
Шум
|
< 40 дБA
|
|
Контроль и
управление
|
В комплекте CD
c программой
|
С помощью
русскоязычного меню можно отключать ИБП и нагрузку, а также контролировать
состояние ИБП
|
|
Гарантия
|
|
2 года
|
Исходя из полученных результатов выбирается источник
бесперебойного питания Tetrex с ёмкостью аккумуляторной батареи 7 Ач и
потребляемой мощностью 300 Вт.
6.3.3 Расчет
автоматических выключателей и группы учёта
Проектом предусмотрено три группы оборудования. Исходные
данные для расчета автоматических выключателей и группы учета представлены в
таблице 6.6.
Таблица 6.6 - Исходные данные
|
Номер группы
|
Состав
оборудования
|
Суммарная
потребляемая мощность, Вт
|
Ток нагрузки, А
(Iн)
|
|
1
|
ИБП,
оборудование Motorola Canopy
|
553,25
|
2,6
|
|
2
|
Заградительные
лампы
|
300
|
1,4
|
|
3
|
Отопление ШОУ
|
400
|
1,9
|
По формуле 6.35 вычисляется суммарный ток нагрузки:
СУМ = Iн1 + IН2 + IН3 (6.35),
Iсум = 2,6 + 1,4 + 1,9 = 5,9 А
Выбирается счётчик с максимальным током 50А.
Ток срабатывания автоматического выключателя выбирается в
1,25 раза большим, чем ток нагрузки и определяется выражением 6.36:
сраб = Iн*1,25 (6.36)
Iсраб.1 = 2,6 *1,25=3,25А
Iсраб.2 = 1,4 *1,25=1,75
Iсраб.3 =1,9 *1,25=2,38
Исходя из полученных значений, выбираем тип автоматических
выключателей, представленных в таблице 6.7.
Таблица 6.7 - Тип автоматических выключателей.
|
Номер группы
|
Тип
автоматического выключателя
|
|
1
|
ВА-29 1Р 4А
|
|
2
|
ВА-29 1Р 2А
|
|
3
|
ВА-29 1Р 3А
|
6.4 Расчет
контура заземления
Целью расчета защитного заземления является определение
количества электродов заземления для обеспечения соответствующей нормы
сопротивления заземления.
Норма сопротивления защитного заземления не должна превышать 4 Ом
для грунтов с удельным сопротивлением до 100 Ом ´м (
= 100 Ом´м, для суглинка).
Для обеспечения данной нормы применяются одиночные
многоэлектродные заземляющие устройства из угловой стали сечением 50х50х5 и
длиной 5 м.
Если сопротивление одиночного заземлителя превышает норму, то
используется многоэлектродный заземлитель.
Для определения сопротивления заземляющего устройства по формуле
6.37 рассчитывается сопротивление одиночного заземлителя Rво:
, Ом (6.37)
где 
- расчетное удельное сопротивление грунта
для вертикального заземлителя, Ом´м;
и 
- длина и диаметр стержня соответственно,
м;
Расчетное удельное сопротивление грунта для вертикального
заземлителя определяется по формуле 6.38:
, Ом´м (6.38)
где 
- коэффициент сезонности вертикальных
электродов (=1,8);
Ом´м
Для уменьшения влияния климатических условий на сопротивление
заземления верхнюю часть заземлителя размещают в грунте на глубину не менее 0,7
м.
Следовательно, заглубление стержня можно определить по формуле
(6.39):
= (l/2) + t, м (6.39) = (5/2) + 0,7 = 3,2 м
По формуле (6.37) рассчитываем сопротивление Rво одного
вертикального электрода (длину принимаем 5 м; = 0,05 м):
Ом
Находим приблизительное число вертикальных электродов из выражения
6.40 без учета сопротивления соединительной полосы:
, (6.40)
где 
- коэффициент использования вертикальных
электродов (=0,85); 
- нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего
устройства (= 4 Ом)
Тогда приблизительное число вертикальных электродов равно:
Определим длину соединительной полосы (расстояние а между
вертикальными заземлителями примем 5 метров) по формуле 6.41:
(6.41)
м
Сопротивление заземлителя из стальной полосы прямоугольного
сечения, уложенной горизонтально, определяется по формуле (6.42):
, Ом (6.42)
где 
- расчетное удельное сопротивление для
горизонтального заземлителя (полосы), Ом м;
lП - длина полосы, м;
b - ширина
полосы, м (b=0,02 м);
t - глубина
заглубления полосы, м;
По формуле 6.43 определим расчетное удельное сопротивление для
горизонтального заземлителя:
, Ом´м (6.43)
где 
- коэффициент сезонности горизонтальных
электродов (=4,5);
Ом´м
Тогда сопротивление горизонтального заземлителя (полосы) примет
значение:
Ом
Определяем общее сопротивление ряда заземляющего устройства,
состоящего из вертикальных электродов и соединительных полос по формуле 6.44:
(6.44)
где
RП - сопротивление горизонтальной полосы (стержня);
RВО
- сопротивление вертикального электрода (стержня);
- количество вертикальных электродов (стержней);
- коэффициент использования вертикального заземлителя (0,85).
- коэффициент использования горизонтального заземлителя (0,80).
Общее сопротивление ряда заземляющего устройства, состоящего из
вертикальных электродов и соединительных полос будет равно:
Ом
В данном разделе произведен расчет заземляющего контура, а именно:
рассчитано количество вертикальных заземлителей, произведен расчет
сопротивления контура с учетом вертикальных заземлителей и соединительной
полосы. Общее сопротивление контура RОБЩ не превышает
нормированного значения RН (3,3 Ом < 4
Ом), следовательно проектируемые объекты не создадут опасности для здоровья
обслуживающего персонала.
7.
Технико-экономическое обоснование проекта [7]
В данном дипломном проекте проводится технико-экономическое
обоснование организации сети беспроводного широкополосного доступа с
использованием технологии WIMAX в микрорайоне Чистопрудный.
При разработке проектной документации и расчете экономических
и финансовых показателей развития связи рассчитываются следующие основные
технико-экономические показатели:
· капитальные вложения;
· эксплуатационные расходы;
· тарифные доходы;
· оценка фондоотдачи, себестоимости и
рентабельности проекта;
· прибыль и срок окупаемости.
7.1 Расчет
капитальных вложений
По характеру и объему затрат данный проект относится к
проектам, требующим капитальных вложений.
Капитальные вложения - это совокупность затрат на создание
новых, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение действующих предприятий
и сооружений (основных фондов) производственного и непроизводственного
назначения.
К капитальным вложениям относятся все затраты, вносимые на
первоначальном этапе строительства сети, и имеющие единовременный характер.
Сюда входят все затраты, предшествующие запуску системы в работу.