Разработка мультисервисной сети абонентского доступа
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему: Разработка мультисервисной
сети абонентского доступа
Специальность 5В0719 Радиотехника,
электроника и телекоммуникации
Введение
Цель курсовой работы: Рассчитать параметры мультисервисной сети
абонентского доступа и разработать её структурную схему.
На сегодняшний день уже стал очевидным тот факт, что построение отдельной
сети для каждого вида трафика не эффективно. Предпочтение отдается
мультисервисным сетям с единой инфраструктурой, совмещающих в себе передачу
разных видов трафика.
В мультисервисной САД предоставляется три вида услуг:
передача речи (звука, телефонная связь, речевая почта и т.д.);
передача данных (Интернет, факс, электронная почта, компьютерные файлы,
электронные платежи и т.д.);
передача видеоинформации (телевидение, видео по запросу, видеоконференции
и т.д.) [9].
1. Задание к курсовой работе
Городская телефонная сеть, имеющая
шестизначную нумерацию, реализована на технологии NGN (Next Generation Networks).
В одном из телефонных районов ГТС
существующую аналоговую автоматическую телефонную станцию типа АТСК необходимо
убрать и всех её абонентов и жителей не телефонизированной части района
подключить через оптическую систему доступа к .шлюзу доступа сети NGN.
Шлюз доступа (Access Gateway - AGW) реализует
функции транспортного и сигнального шлюзов для оборудования сети доступа,
подключаемого к шлюзу через интерфейс V5 [1, 2].
Для этого в курсовой работе
необходимо сделать следующее:
1 Разработать состав абонентов с учетом того, что:
а) все абоненты АТСК - аналоговые;
б) абоненты ADSL, составляют
от 1 до 15% от всех телефонизируемых пользователей, исключая абонентов
аналоговой АТС;
в) телефонизируемые абоненты делятся на абонентов аналоговых и абонентов ADSL;
г) кроме абонентов ADSL
все остальные абоненты не имеют ПК;
д) все абоненты относятся к квартирному сектору.
2 Абонентов аналоговой АТС подключить по существующим АЛ к
распределительным шкафам и телефонизируемых абонентов по новым АЛ подключить к
РШ.
3 Определить количество абонентов в каждом шкафном районе (ШР). Выбрать
тип РШ.
Выбрать тип и категорию абонентов в каждом РШ шкафного района, с учетом
пункта 1.
Все распределительные шкафы подключить к удаленным блокам системы
доступа.
Удаленные блоки и центральный блок системы доступа соединить волоконно-оптическим
кабелем по топологии кольца.
7 Рассчитать нагрузку и количество цифровых потоков от каждой категории
абонентов на кольцо.
На транспортной сети МСАД, имеющей структуру кольца, используется
транспортная среда SDH, необходимо по количеству цифровых потоков определить
пропускную способность кольца.
9 Изучить и рассчитать объем оборудования оптической системы доступа,
устанавливаемого в шкафных районах и на шлюзе доступа, т.е. на мультисервисной
сети абонентского доступа.
Описать применяемое оборудование.
Разработать структурную схему мультисервисной сети абонентского доступа.
Исходные данные:
Емкость АТСК, NАТСК - абонентов,
Кол-во телефонизируемых жителей, NТЕЛЕФ. - абонентов,
Число абонентов квартирного сектора - %,
Кол-во жителей города, тыс. чел. - ,
Количество шкафных районов, k - ,
Емкость ГТС, без емкости МСАД, NГТС -
абоненты.
2. Определение параметров МСАД
.1 Разработка состава абонентов
Количество абонентов мультисервисной сети абонентского доступа
определяется следующим образом
(2.1)
где
- число абонентов АТСК;
NТЕЛЕФ - число телефонизируемых абонентов.
Количество абонентов ADSL
составляет 1-15% от всех телефонизируемых пользователей, исключая абонентов
АТСК
(2.2)
где f - 0,01¸0,15.
Количество телефонизируемых абонентов:
(2.3)
где
- количество аналоговых абонентов из всех
телефонизируемых.
Тогда
. (2.4)
Исходя из выше рассмотренного, общее число абонентов мультисервисной сети
абонентского доступа определяется следующим образом
. (2.5)
2.2 Определение количества абонентов в каждом шкафном районе
Для определения количества абонентов в каждом шкафном районе можно
воспользоваться формулой
(2.6)
где
- количество шкафных районов.
С
1 по шкафные районы имеют по абонентов в каждом, итого абонентов.
В
шкафном районе абонентов.
.3
Выбор емкости распределительного шкафа
При
определении емкости распределительного шкафа, необходимо иметь ввиду, что
выпускаются распределительные шкафы со следующими величинами их общей емкости:
600х2 и 1200х2. Каждая из этих емкостей делится на две части: емкость
магистральных и емкость распределительных кабелей.
Распределительный
шкаф емкостью 1200х2 имеет магистральную емкость 500 пар АЛ.
Распределительный
шкаф емкостью 600х2 имеет магистральную емкость 200 пар АЛ.
Емкость
каждого ШР с 1 по составляет абонентов.
Тогда
для каждого ШР с 1 по выбираю:
РШ
емкостью 1200х2 итого 500* = пар АЛ, все задействованы.
РШ
емкостью 600х2 итого 200* = пар АЛ, задействованы пар.
Емкость
ШР составляет абонентов.
Тогда
для ШР выбираю:
РШ
емкостью 600х2 итого 200* = пар АЛ, задействованы пар.
.4
Выбор типа и категории абонентов в каждом РШ ШР
Для
выбора типа и категории абонентов в каждом РШ шкафного района возьмем
количество абонентов в каждом РШ и, с учетом пункта 1 задания и разработанного
состава абонентов, пункт 2.1, произведем определение числа аналоговых абонентов
или числа абонентов ADSL в каждом РШ шкафного района. Результаты вычисления
для каждого РШ сведены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Количество абонентов в каждом РШ шкафного района
Тип абонентов РШ
|
Кол-о абонентов в ШР 1
|
Кол-о абонентов в ШР 2
|
Кол-о абонентов в ШР 3
|
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
Аналоговые абоненты
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абоненты ADSL
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в РШ:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в шкафном районе
|
|
|
|
Тип абонентов РШ
|
Кол-о абонентов в ШР 4
|
Кол-о абонентов в ШР 5
|
Кол-о абонентов в ШР 6
|
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
Аналоговые абоненты
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абоненты ADSL
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в РШ:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в шкафном районе
|
|
|
|
Тип абонентов РШ
|
Кол-о абонентов в ШР 7
|
Кол-о абонентов в ШР 8
|
Кол-о абонентов в ШР 9
|
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
Аналоговые абоненты
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абоненты ADSL
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в РШ:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в шкафном районе
|
|
|
|
Тип абонентов РШ
|
Кол-о абонентов в ШР 10
|
Кол-о абонентов в ШР 11
|
Кол-о абонентов в ШР 12
|
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
1РШ
|
2РШ
|
3РШ
|
Аналоговые абоненты
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абоненты ADSL
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого в шкафном районе
|
|
|
|
2.5 Расчет нагрузки для МСАД, имеющей топологию кольца
2.5.1 Расчет нагрузки от аналоговых
абонентов
Все аналоговые абоненты являются квартирными абонентами согласно заданию,
тогда
. (2.7)
Расчет возникающей нагрузки от
аналоговых абонентов
Возникающую нагрузку создают вызовы (заявки на обслуживание), поступающие
от абонентов (источников) и занимающие на некоторое время различные устройства
центрального блока.
Согласно ведомственным нормам технологического проектирования (ВНТП
112-79) [3] следует различать три категории (сектора) источников: деловой
сектор, квартирный сектор и таксофоны.
При этом интенсивность местной возникающей нагрузки может быть
определена, если известны следующие ее основные параметры:
- -
число телефонных аппаратов делового сектора, квартирного сектора и таксофонов;
-
- среднее число вызовов в ЧНН от одного источника i-й категории;
-
- средняя продолжительность разговора абонентов i-й категории в ЧНН;
- - доля
вызовов, закончившихся разговором.
Интенсивность возникающей местной нагрузки от аналоговых абонентов
квартирного сектора, выраженная в Эрлангах, определяется формулой (2.7):
(2.8)
где
- средняя продолжительность одного занятия, с.
. (2.9)
Продолжительность отдельных операций по установлению связи, входящих в
формулу (2.8), принимают следующей:
время
слушания сигнала ответа станции
время
набора n знаков номера с дискового ТА
время
набора n знаков номера с тастатурного ТА
время
посылки вызова вызываемому абоненту при состоявшемся разговоре
время
установления соединения tУ с момента окончания набора номера до
подключения к линии вызываемого абонента зависит от вида связи, способа набора
номера и типа оборудования, в которое включена требуемая линия. Если
распределение нагрузки по направлениям неизвестно, то, не делая большой
погрешности, можно принять .
Коэффициент
a учитывает продолжительность занятия приборов
вызовами, не закончившимися разговором (занятость, не ответ вызываемого
абонента, ошибки вызывающего абонента). Его величина, в основном, зависит от
средней длительности разговора и доли
вызовов, закончившихся разговором , и
определяется по графику.
Междугородная нагрузка от аналоговых абонентов
Междугородную исходящую нагрузку, то есть нагрузку на
заказно-соединительные линии (ЗСЛ) от одного аналогового квартирного абонента
можно считать равной 0,003 Эрл, и ее нужно прибавить к местной нагрузке.
(2.10)
где NКВ - число аналоговых квартирных
абонентов.
Международная нагрузка от аналоговых абонентов
Международная связь осуществляется через спутник. Аналогично
междугородной нагрузке, исходящую и входящую международную нагрузку считаем
равными, но 0,006 Эрл на одного абонента, и ее нужно прибавить к местной
нагрузке.
.
(2.11)
Исходящая нагрузка от аналоговых квартирных абонентов
Исходящая нагрузка от аналоговых квартирных абонентов равна:
. (2.12)
2.5.2 Расчет возникающей нагрузки от абонентов ADSL
Все абоненты ADSL относятся к
квартирному сектору и могут передавать одновременно речь и данные, т.е. каждый
абонент ADSL имеет и ТА и ПК.
.
(2.13)
При этом интенсивность местной возникающей нагрузки может быть
определена, если известны следующие её основные параметры:
- -
число ПК и ТА квартирного сектора;
- -
среднее число вызовов в ЧНН;
- -
средняя продолжительность одного занятия от абонентов квартирного сектора в
ЧНН;
- - доля вызовов, окончившихся передачей информации.
Интенсивность возникающей местной нагрузки источников квартирного сектора,
абонентов ADSL, выраженная в Эрлангах, определяется
формулами
, (2.14)
где
- средняя продолжительность одного занятия, с:
. (2.15)
(2.16)
где
- средняя продолжительность одного занятия, с:
. (2.17)
Продолжительность
отдельных операций по установлению связи, входящих в формулы 2.25 и 2.26,
принимают следующей:
время
слушания сигнала ответа станции
время
набора n знаков номера с тастатурного ТА
время
посылки вызова вызываемому абоненту при состоявшемся разговоре
время
установления соединения с момента окончания набора до подключения к линии
вызываемого абонента .
Для
ТА коэффициент определяется по графику, а для персональных
компьютеров коэффициент можно принять равным 1,5.
Средняя
продолжительность одного занятия: ТА.КВ = 1,22*0,5*(3+6*0,8+2+7+90) =
65,15 сек.ПК.КВ = 1,5*0,9*(3+6*0,8+2+7+300) = 427,68 сек.
Интенсивность
возникающей местной нагрузки от абонентов ADSL: ТА.КВ
=1/3600* *3,2*65,15 = Эрл.ПК.КВ =1/3600* *3*427,68 = Эрл.
Общая средняя нагрузка, поступающая от абонентов ADSL, подсчитывается по формуле:
.
(2.18)
Междугородная нагрузка от абонентов ADSL
(2.19)
где NТА.КВ - число ТА у абонентов ADSL.
Международная нагрузка от абонентов ADSL
. (2.20)
Нагрузка к информационной сети “Internet” от абонентов ADSL
, (2.21)
. (2.22)
Исходящая нагрузка от абонентов ADSL
(2.23)
Определив исходящую нагрузку, сведем результаты в таблицу 2.2.
Тип абонентов
|
Исходящая нагрузка на МСАД
|
Аналоговые абоненты
|
|
Абоненты ADSL
|
|
2.5.3 Расчет входящей нагрузки на МСАД
Для расчета входящей нагрузки на МСАД необходимо знать емкость каждой АТС
на городской телефонной сети и коэффициент тяготения между станциями внутри
узлового района и между узловыми районами, т.к. таких данных, кроме емкости
всей ГТС, нет, воспользуемся следующей формулой
(2.24)
где
- емкость ГТС, без емкости МСАД;
,006
- удельная нагрузка от одного абонента ГТС.
2.6 Расчет количества цифровых потоков
В курсовой работе необходимо определить количество цифровых потоков.
Для определения числа цифровых потоков (2 Мбит/с) входящих и исходящих на
волоконное кольцо МСАД, воспользуемся первой формулой Эрланга [4, 5]:
(2.25)
где
i - вид абонентов (аналоговые; ADSL);
Yi -
нагрузка исходящая или входящая от абонентов вида i;
Р
- потери, их можно принять равными 1‰.
Тогда
количество цифровых потоков
.
(2.26)
Сначала
по таблице приложения А находится число каналов цифрового потока.
Результаты расчетов количества цифровых потоков для МСАД сведены в
таблицу 2.3.
Таблица 2.3 - Количество цифровых потоков на МСАД
Тип абонентов
|
Кол-во цифровых потоков
исходящих VИСХ
|
Кол-во цифровых потоков
входящих VВХ
|
Аналоговые абоненты
|
|
|
Абоненты ADSL
|
|
|
Итого
|
|
.7 Определение пропускной способности транспортной сети МСАД
Количество цифровых потоков, поступающих на транспортное кольцо МСАД,
составила (таблица 2.3) - потоков.
3. Расчет объема оборудования
Для определения объема оборудования, устанавливаемой на МСАД, оптической
системы доступа BroadAccess необходимо рассчитать:
1) Количество RU.
Шкафные районы с1 по имеют емкость абонентов каждый.
Шкафной район имеет емкость абонентов.
Поэтому выбираем блоков RU емкостью и блоков RU емкостью .
Тогда количество блоков RU составит .
2) Количество CU.
3) Количество интерфейсов V.5.2.
Один интерфейс V.5.2 имеет 16 потоков Е1 это 16*30 разговорных каналов
всего 480 каналов.
Концентрация в системе берется 1: значит 480* = абонентов на один
интерфейс V.5.2.
4. Широкополосная оптическая система доступа BroadAccess
Структура [6]:
а) блок CU- центральный терминал (станционный
блок). Назначение - подключение системы к коммутатору;
б) блок RU - удаленный блок (абонентский блок).
Назначение - подключение по различным типам интерфейсов.
Характеристики системы:
- система модульная;
- емкость RU -
240, 480, 960, 1920;
передающая среда: медь, оптика, радиоканал;
интерфейс к АТС: V.5.1,
V5.2, 2W (двухпроводные), E1, STM1-SDH (UNI);
технология передающей среды: STM1-SDH -
оптика, STM4-SDH - оптика, PDH-34Мбит/с - оптика (радиоканал), Е1 (G703) - медь, HDSL-
2Мбит/с - медь;
топология: точка-точка, звезда, кольцо (самовостанавливающееся).
Услуги:
- POTS (Аналоговые);
- Таксофоны;
U-ISDN, 2B1Q/4B3T;
64 кбит/с 2W;
N x 64 кбит/с (V.35/36, G.703);
PLAR, магнето, связывающая линия, удалённая УАТС;
2/4W+E&M;
LLSI выделенные (арендованные) линии;
- DDI, DDO;
10BaseT (по ADSL);
E1(G.703);
ADSL.
Сеть абонентского доступа BroadAccess, использующая протокол V5,
предоставляет законченное решение служб передачи голоса и данных. Как сеть,
система абонентского доступа разработана согласно подходу открытых систем,
основанному на стандартах ITU интерфейса сети доступа V5.1 и V5.2, что позволяет
интегрировать систему с АТС, оборудованными интерфейсом V5. Модульная
архитектура системы дает возможность постепенно достраивать сеть доступа по
мере возрастания запросов, избегая, таким образом, больших начальных
инвестиций. Система может обслуживать первоначально 16 абонентских линий и
неограниченно наращивать их число по мере увеличения запросов. Система может
быть встроена в оборудование или реализована в отдельном погодоустойчивом
корпусе (может располагаться на улице), обеспечивая множество услуг, включая
передачу по общей телефонной сети (PSTN), цифровой сети интегрального
обслуживания (ISDN), арендованным аналоговым каналам, а также передачу
высокоскоростных цифровых данных - все в одном базовом средстве.
Система BroadAccess позволяет организовать следующие виды интерфейсных
приложений. Система поддерживает следующие виды интерфейсов:
- E1, G.703, поддерживающий арендованный канал и ISDN PRI;
- двухпроводной PSTN/таксофон;
двухпроводной/4-проводной E&M;
ISDN-BRI (2B+D);
HDSL, поддерживающий E1 и синхронные данные V.35/V.11 (от Nx64
кбит/с до двух Мбит/с) до NTU в учреждении заказчика;
ADSL для быстрого доступа в Интернет и видео по запросу;
сонаправленный стык G.703, 64 кбит/с.
Примеры подключения приведены на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Различные типы подключения BroadAccess
Система BroadAccess поддерживает протоколы V5.1, так и V5.2. Концентрация
на интерфейсе V5.2 обозначает, что количество каналов на Интерфейсе меньше
общего количества обслуживаемых абонентов. Суть в том, что только активным или
подключенным абонентам действительно нужно выделять тайм - слоты (timeslot) на
интерфейсе. Для приложений сети доступа концентрация трафика используется с
целью достижения большего уплотнения полосы передачи к устройству RU. Ожидаемый
пиковый уровень трафика и приемлемая вероятность блокировки определяют
допустимые коэффициенты концентрации. Для сетей телекоммуникаций общего
пользования обычно используются соотношения концентрации до 6:1 (4:1 или 8:1).
Устройство RU, использующее интерфейс V5.2, может концентрировать множество
абонентов в доступных тайм - слотах передачи. Новые абоненты могут добавляться
без расширения передающей емкости, пока вероятность блокировки приемлема.
BroadAccess может достигать любого коэффициента концентрации, определяющегося
фактическим соотношением числа абонентов и доступных тайм слотов.
Устройство RU, используя резервный C - канал V5.2 и обходной поток вокруг
поврежденного E1, может восстановиться при любом одиночном отказе E1. Так как
каналы назначаются динамически, то каждый канал E1 подстраховывает все другие
каналы E1. Отказ в одном из каналов E1 не приводит к отключению каких - либо
абонентов от службы. Система просто обнаруживает отказавший канал E1 и
перераспределяет остальные работающие каналы E1 с учетом активных
пользователей.
Устройство RU поддерживает все услуги PSTN, подобные V5.1 или V5.2,
независимо от того, оборудован АТС двухпроводным интерфейсом или поддерживает
обмен по V5.2. В случае двухпроводного АТС, устройство CU BroadAccess
обеспечивает оконечную обработку для двухпроводного интерфейса,
аналого-цифровое преобразование и моделирование протокола V5.2 со стороны АТС.
RU BroadAccess представляет собой одно и то же устройство с теми же аппаратными
средствами и программным обеспечением, как для двухпроводного АТС, так и для
V5.2 АТС. Это обеспечивает сервис-провайдерам защиту при переходе сети от
двухпроводного протокола к V5.x, так как приобретенные ими RU будут обслуживать
оба типа АТС.
Шкаф CU представляет собой корпус высотой 2600 или 2200 мм, шириной 600
мм и глубиной 650 мм, в котором могут помещаться до 6 полок системы. Он
компонуется из: «корзин» системы, устройства управления сопровождением (MCU),
панели распределения электропитания (PDP), рисунок 4.2.
Рисунок 4.2 - Блок - схема шкафа CU
Каждый шкаф работает от внешнего источника постоянного напряжения в 48 В,
которое распределяется по шине к каждой «корзине». Внутри каждой «кассеты» один
или два модуля энергоснабжения (PSM), содержащих конверторы типа DC - DC,
обеспечивают необходимое модулям напряжение 5 В. Система питания поддерживает
горячую вставку и удаление для облегчения сопровождения. Выводы PSM проводятся
через «корзину» так, что обеспечивается распределение нагрузки N+1 для
поддержания высокого коэффициента готовности, если, по крайней мере, одна
«кассета» оборудована двумя PSM.
Неиспользованные слоты должны быть закрыты специальными щитками. Такие
щитки помогают предохранить шкаф от пыли и насекомых и необходимы для системы
воздушного охлаждения. Кроме того, щитки нужны для удовлетворения требований
электромагнитной совместимости и надежности.
Шкаф RU. Уличный шкаф RU может вмещать 240, 480, 960, 1920 абонентов.
Оснащение шкафа может включать следующее оборудование: блок кабельной
защиты, панель распределения электропитания (PDP), блок управления окружающей
средой (ECB), до пяти кассет BroadAccess, одно устройство управления с
сопровождением (MCU), одну полку энергоснабжения, батареи (50 или 100 А/час),
рисунок 4.3.
Рисунок 4.3 - Блок - схема шкафа RU
абонент мультисервисный сеть оптический
Заключение
Управление и мониторинг за системой BroadAccess выполняется через обычный
персональный компьютер, присоединенный непосредственно к порту RS - 232, или
дистанционно через модем. Автоматизированный контроль и система определения
повреждений обеспечивают возможность идентификации проблемы из центрального
узла.
Система управления генерирует следующие доклады:
установка системы и ее топология;
контроль выполнения;
определение тревог и повреждений;
тесты скорости передачи;
полное испытание абонентской линии;
статистика трафика;
выдача log файла.
Функции оператора включают:
загрузка программного обеспечения;
испытание абонентской линии;
безопасность оператора.
Операторы связи могут использовать одну из двух систем управления,
базирующихся на Windows - интерфейсе:
- модуль управления (MU) - для управления одной системой BroadAccess;
- система Teledata Element
Manager (TEM) - предлагает полный мониторинг сети, состоящий из
сотен систем Broad Access, также как и других систем Teledata.
Список литературы
1.
Соколов Н.А. Сети
абонентского доступа. Принципы построения. - СП.: ГУТ, 2001. - 165 с
2.
Телекоммуникационные
системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 3. - Мультисервисные сети/ В.В.
Величко, Е.А. Субботин, В.П.Шувалов, А.Ф. Ярославцев; под ред. профессора
В.П.Шувалова. - М.: Горячая линия -Телеком, 2011. - 592 с.
3.
Ведомственные
нормы технологического проектирования. Часть 2. Станции городских и сельских
телефонных сетей. ВНТП 112-79 Минсвязи СССР. - М.: Связь, 1980. - 56 с.
4.
Ливщиц Б.С.,
Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика. - М.: Связь, 2014. - 224 с.
5.
Башарин Г.П.
Таблицы вероятностей и средних квадратических отклонений потерь на
полнодоступном пучке линий. - М.: АН СССР, 1962. - 127 с.
6.
BroadAccess.
Tehnical Cours. Proprietary and Confidential.
Приложение А
Структурная схема МСАД