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.).

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.

4 Выбрать тип и категорию абонентов в каждом РШ шкафного района, с учетом пункта 1.

5 Все распределительные шкафы подключить к удаленным блокам системы доступа.

6 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.

8 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.

10 Описать применяемое оборудование.

11 Разработать структурную схему мультисервисной сети абонентского доступа.

Исходные данные:

Емкость АТСК, N_АТСК — абонентов, Кол-во телефонизируемых жителей, N_ТЕЛЕФ. — абонентов,

Число абонентов квартирного сектора — %,

Кол-во жителей города, тыс. чел. — ,

Количество шкафных районов, k — ,

Емкость ГТС, без емкости МСАД, N_ГТС — абоненты.

2. Определение параметров МСАД

2.1 Разработка состава абонентов Количество абонентов мультисервисной сети абонентского доступа определяется следующим образом

(2.1)

где — число абонентов АТСК;

N_ТЕЛЕФ — число телефонизируемых абонентов.

Количество абонентов ADSL составляет 1−15% от всех телефонизируемых пользователей, исключая абонентов АТСК

(2.2)

где f — 0,010,15.

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.

2.3 Выбор емкости распределительного шкафа При определении емкости распределительного шкафа, необходимо иметь ввиду, что выпускаются распределительные шкафы со следующими величинами их общей емкости: 600×2 и 1200×2. Каждая из этих емкостей делится на две части: емкость магистральных и емкость распределительных кабелей.

Распределительный шкаф емкостью 1200×2 имеет магистральную емкость 500 пар АЛ.

Распределительный шкаф емкостью 600×2 имеет магистральную емкость 200 пар АЛ.

Емкость каждого ШР с 1 по составляет абонентов.

Тогда для каждого ШР с 1 по выбираю:

РШ емкостью 1200×2 итого 500* = пар АЛ, все задействованы.

РШ емкостью 600×2 итого 200* = пар АЛ, задействованы пар.

Емкость ШР составляет абонентов.

Тогда для ШР выбираю:

РШ емкостью 1200×2 итого 500* = пар АЛ, все задействованы.

РШ емкостью 600×2 итого 200* = пар АЛ, задействованы пар.

2.4 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

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) 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 t_У 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 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 N_КВ — 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:

t_ТА.КВ = 1,22*0,5*(3+6*0,8+2+7+90) = 65,15 сек.

t_ПК.КВ = 1,5*0,9*(3+6*0,8+2+7+300) = 427,68 сек.

Интенсивность возникающей местной нагрузки от абонентов ADSL:

Y_ТА.КВ =1/3600* *3,2*65,15 = Эрл.

Y_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 N_ТА.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.

Таблица 2.2 — Исходящая нагрузка от абонентов МСАД

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;

0,006 — 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);

Y_i — 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

2.7 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 CUцентральный 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);

— арендованный канал IDSL, поддерживающий синхронные данные (64 кбит/с, 128 кбит/с) V.35 и/или V.24, низкоскоростные порты с X.50, мультиплексируемые с устройствами сетевого окончания (NTU) в учреждении заказчика;

— 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

Соколов Н. А. Сети абонентского доступа. Принципы построения. — СП.: ГУТ, 2001. — 165 с

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 линияТелеком, 2011. — 592 с.

Ведомственные нормы технологического проектирования. Часть 2. Станции городских и сельских телефонных сетей. ВНТП 112−79 Минсвязи СССР. — М.: Связь, 1980. — 56 с.

Ливщиц Б.С., Пшеничников А. П., Харкевич А. Д. Теория телетрафика. — М.: Связь, 2014. — 224 с.

Башарин Г. П. Таблицы вероятностей и средних квадратических отклонений потерь на полнодоступном пучке линий. — М.: АН СССР, 1962. — 127 с.

BroadAccess. Tehnical Cours. Proprietary and Confidential.

Приложение А

Структурная схема МСАД