Транспортная сеть LTE

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В связи с развитием человечества и, как следствие, увеличивающейся потребности иметь возможность мобильного широкополосного доступа не только в определённых местах, таких как дом или работа, но и в любой другой точке нахождения современного пользователя, технологии предоставления мобильного широкополосного доступа быстро развиваются. Сейчас при помощи интернета люди работают, учатся, общаются, развлекаются, пользуются в режиме онлайн услугами компаний и государственных учреждений.

Обеспечение пользователей услугами мобильного ШПД будет осуществляться благодаря сетям с поддержкой таких сетевых протоколов передачи данных как 3G/ UMTS, HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSPA (High Speed Packet Access), HSPA+ (Evolved High-Speed Packet Access) и LTE (Long Term Evolution) и WiMAX.

Все технологии мобильного ШПД имеют свои технические параметры, такие как скорость передачи данных, время отклика и пропускная способность. Поэтому не все из представленных технологий могут обеспечить высокое качество сервисов. Наиболее актуальной и перспективной технологией в плане проектирования и решения данной проблемы является стандарт LTE Advanced(Rel.10). Он имеет высокую скорость передачи данных, которая в теории достигает 1 Гбит/с на приём и 500 Мбит/с на отдачу; в стандарте же установлены 300 Мбит/с на приём и 50 Мбит/с на отдачу. Отличается повышенной ёмкостью, меньшим значением задержки. Это позволяет снизить стоимость передачи данных, расширить спектр мобильных услуг (и уменьшить цену на них). Также он интегрируется с уже существующими протоколами, может работать в различных частотных диапазонах - от 1.4 МГц до 20 МГц, с использованием разных технологий разделения: FFD и TDD, Поддержка размеров соты от нескольких десятков метров до 100км, в В городе и в районах плотной заселённости, более высокие частотные диапазоны (например, 2,6 ГГц в ЕС) используются для поддержки высокоскоростной мобильной широкополосной связи. В этом случае, размеры соты может быть 1 км или даже меньше. Многие сотовые операторы выбирают в качестве своего развития именно LTE Advanced (Rel.10).

Поэтому LTE Advanced (Rel.10) выбран для проектирования фрагмента сети в данной курсовом проекте для центральной части Нововятского р-на, г. Кирова.

1. Особенности LTE

LTE (буквально с англ. Long-Term Evolution -- долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE) -- стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными. Он основан на GSM/EDGE и UMTS/HSPA сетевых технологиях, увеличивая пропускную способность и скорость за счёт использования другого радио интерфейса вместе с улучшением ядра сети. Стандарт был разработан 3GPP (консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии) и определён в серии документов Release 8, с улучшениями, описанными в Release 10.

LTE является естественным обновлением, как для операторов с сетью GSM/UMTS, так и для операторов с сетью CDMA2000. В разных странах используются различные частоты и полосы для LTE, что делает возможным подключать к LTE сетям по всему миру только многодиапазонные телефоны.

Хотя маркировка 4G используется сотовыми операторами и производителями телефонов, LTE (как указано в серии документов консорциума 3GPP Release 8 и Release 10) не удовлетворяет техническим требованиям, которые консорциум 3GPP принял для нового поколения сотовой связи, а также требованиям, которые были первоначально установлены Международным союзом электросвязи (в спецификации IMT Advanced). Однако, вследствие маркетингового давления, а также значительных улучшений, которые WiMAX, HSPA+ и LTE смогли внести в изначальную версию технологии 3G, МСЭ принял решение, что LTE и другие вышеупомянутые технологии могут маркироваться как 4G. Стандарт LTE Advanced, формально удовлетворяет изначальным требованиям МСЭ определённым в спецификации IMT Advanced и чтобы отличить его от текущей 4G технологии, МЭТ определил LTE Advanced и WiMAX-Advanced, как «Настоящий 4G» («True 4G»).

Система LTE была разработана для того, чтобы предоставить пользователям доступ к всевозможным сервисам, а также к сети Интернет посредством протокола IP. Сеть LTE состоит из множества узлов. Все узлы сети принято делить на две категории. Узлы, относящиеся к сети радиодоступа (radio access), и узлы - опорной сети (core network). Ключевым элементом, определяющим эффективность любой радиосети, являются алгоритмы и механизмы, используемые для передачи данных между базовой станцией (БС, в англоязычной литературе - eNodeB) и мобильными станциями (МС, в англоязычной литературе - UE). Далее рассматриваются основные характеристики сети LTE, относящиеся к сети радиодоступа.

Начнем с радиуса соты. Согласно требованиям к системе LTE, при радиусе соты в 5 км, все требования к спектральной эффективности, пропускной способности и работы с мобильными абонентами должны поддерживаться. При радиусе соты в 30 км допускается ухудшение в показателях производительности.

Для обеспечения двунаправленной передачи данных между БС и МС технологией LTE поддерживается как частотный (FDD), так и временной дуплекс (TDD). Для частотного дуплекса определено 15 парных частотных диапазонов (частоты от 800 МГц до 3.5 ГГц), а для временного - 8. При этом, ширина радиоканала может быть различной. Допустимы следующие значения: 1.4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц. В качестве систем множественного доступа в LTE используются OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) в нисходящем канале и SC-FDMA в восходящем канале.

При использовании технологии OFDMA весь имеющийся спектр разбивается на поднесущие, ортогональные друг другу. В зависимости от используемой ширины канала общее количество поднесущих может быть 72, 180, 300, 600, 900 или 1200. Каждая из поднесущих может иметь свой вид модуляции. Могут использоваться следующие модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM. Множественный доступ организуется за счет того, что одна часть поднесущих выделяется одному пользователю к кадре, другая часть - второму пользователю и т.д. Для более подробной информации см. описание физического уровня.

Основной плюс технологии OFDMA заключается в том, что она позволяет бороться при приеме сигнала с негативными эффектами, вызванными многолучевым распространением. Однако, этой технологии так же присущи и некоторые недостатки. Основные из них, заключаются в том, что данная технология очень чувствительна к синхронизации по частоте. А также, сгенерированный OFDMA сигнал обладает высоким PAPR (Peak to Average Ratio). Это в свою очередь сказывается на том, что используемый усилитель сигнала будет работать в нелинейных участках своей характеристики. Поэтому его эффективность будет низкой, что достаточно критично для устройств с ограниченным запасом энергии (мобильных терминалов). Из-за этого в восходящем канале LTE используется другая технология множественного доступа, а именно SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access). Отличие SC-FDMA от OFDMA заключается в том, что в SC-FDMA используется дополнительная обработка сигнала для снижения PAPR. В SC-FDMA в качестве такой дополнительной обработки сигнала используется преобразование Фурье. Так же, как и в нисходящем канале, в восходящем канале могут использоваться следующие виды модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.

Стандарт LTE также поддерживает технологию передачи MIMO (Multiple Input Multiple Output), которая позволяет существенно увеличить пиковую скорость передачи данных и значение спектральной эффективности. Суть технологии MIMO заключается в том, что при передаче и приеме данных используется несколько антенн с каждой стороны. Разные антенны могут передавать одни и те же данные, в этом случае повышается надежность передачи данных, но не скорость передачи. Также разные антенны могут передавать различные потоки данных, при этом увеличивается скорость передачи данных. Максимально в нисходящем канале технологией LTE поддерживается схема 4х4. Это означает, что на передающей и приемной стороне используется по четыре антенны. В этом случае скорость передачи данных может быть увеличена до 4-х раз (в действительности чуть меньше из-за увеличения количества пилотных сигналов).

При использовании технологии MIMO и ширине канала 20 МГц максимальная скорость передачи данных может достигать 300 Мбит/с в нисходящем канале и 170 Мбит/с в восходящем.

В требованиях к LTE значения спектральной эффективности указаны как 5 бит/с/Гц для нисходящего канала и 2.5 бит/с/Гц для восходящего канала (что соответствует скоростям передачи данных в 100 Мбит/с и 50 Мбит/с). При этом высокие показатели производительности должны поддерживаться для мобильных пользователей, перемещающихся со скоростью до 120 км/ч.



2. Обзор технологии LTE Advanced (Rel.10)

2.1 Обзор технологий LTE, действующих в мире

LTE Advanced -- стандарт мобильной связи. LTE Advanced стандартизирован 3GPP как главное улучшение стандарта Long Term Evolution (LTE).

Официально представлен в конце 2009 года сектору стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи в качестве кандидата на систему 4G. LTE Advanced был утверждён ITU и завершён 3GPP в марте 2011 года. Технология LTE-Advanced вместе с WiMAX 2 была официально признана беспроводным стандартом связи четвёртого поколения 4G Международным союзом электросвязи на конференции в Женеве в 2012 году.

LTE-Advanced -- это название спецификации 3GPP 10 версии, которым Международный союз электросвязи присвоил сертификат «IMT-Advanced» -- официальный статус сетей четвёртого поколения. Предыдущие версии LTE не являются технологией 4G.

Технология LTE пережила целый ряд этапов развития с момента выхода первоначального стандарта, принятого консорциумом 3GPP -- так называемого 3GPP Релиза 8. Для дальнейшего улучшения эксплуатационных характеристик и расширения возможностей технологии в апреле 2008 года консорциум 3GPP начал работу над Релизом 10. Одной из задач было достижение полного соответствия технологии LTE требованиям стандарта IMT-Advanced, установленного для 4G Международным союзом электросвязи, что позволило бы с полным правом называть LTE технологией 4G.

LTE-Advanced предусматривает расширение полосы частот, агрегацию (нескольких полос, в т.ч. не соседних) спектра, имеет расширенные возможности многоантенной передачи данных MIMO, поддерживает функции ретрансляции сигнала LTE, а также развертывание гетерогенных сетей (HetNet).

9 октября 2012 года Yota первой в мире запустила технологию мобильной связи LTE-Advanced на коммерческой сети. В запуске участвуют 11 базовых станций.

25 февраля 2014 МегаФон запустил в пределах Садового кольца Москвы сеть LTE-Advanced с максимальной скоростью до 300 Мбит/с на загрузку к абоненту и 50 Мбит/с от абонента.

5 августа 2014 Билайн запустил в Москве сеть LTE, объединяющую 2 диапазона Band 7 (2,6 ГГц) и Band 20 (800 МГц) с максимальной скоростью до 115 Мбит/с на загрузку к абоненту.

2.2 Основные параметры стандарта LTE Advanced (Rel.10)

Стандарт LTE Advanced (Rel.10) предлагает эфирный интерфейс обладающий большой эластичностью. Тип сети имеет название E-UTRAN - Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (развивающаяся универсальная наземная сеть радиодоступа). Далее представлены основные параметры стандарта LTE Advanced (Rel.10).

Технология множественного доступа:

Прямой канал (Downlink - DL) - OFDMA;

Обратный канал (Uplink - UL) - SC-FDMA;

Рабочий диапазон частот: 450 МГц; 700 МГц; 800 МГц; 1800 МГц; 2,1 ГГц; 2,4 - 2,5 ГГц; 2,6 - 2,7 ГГц.

К уже имеющимся частотным диапазонам так же добавляются следующие:

450-470 МГц;

698-862 МГц;

790-862 МГц;

2.3-2.4 ГГц;

3.4-4.2 ГГц;

4.4-4.99 ГГц..

Битовая скорость:

Прямой канал (DL) MIMO 4TXЧ4RX: 1 Гбит/с;

Обратный канал (UL): 500 Мбит/с.

Ширина полосы радиоканала: до 100 МГц.

Радиус ячейки: 5 - 30 км.

Емкость ячейки (количество обслуживаемых абонентов):

Более 200 пользователей при полосе 5 МГц;

Более 400 пользователей при полосе больше 5 МГц.

Мобильность: система должна поддерживать работу с мобильными пользователями, которые могут двигаться со скоростью до 350 км/ч (или даже до 500 км/ч, в зависимости от используемых частот). Производительность системы должна быть улучшена при работе с пользователями, которые перемещаются со скоростью от 0 до 10 км/ч. Для более мобильных пользователей (перемещающихся с более высокими скоростями) производительность системы как минимум не должна быть хуже, чем в Rel.8.

В LTE-Advanced добавляется поддержка MIMO:

Прямой канал (DL): 8TXЧ8RX;

Обратный канал (UL): 4TXЧ4RX.

Значение задержки (latency): 10мс.

Спектральная эффективность: для нисходящего канала это значение равно 3.7 бит/с/Гц/сектор (при конфигурации 4х4, т.е. 4 передающие и 4 приемные антенны), а для восходящего канала - 2.0 бит/с/Гц/сектор (при конфигурации 1х4).

Поддерживаемые типы модуляции:

Прямой канал (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM.

Обратный канал (UL): QPSK, 16 QAM.

Дуплексное разделение каналов: FDD (Frequency Division Duplex) и TDD (Time Division Duplex).

2.3 Структурная схема построения сети LTE Advanced (Rel.10)

В рамках технологии LTE Advanced для организации сетей LTE была предложена новая сетевая инфраструктура SAE (System Architecture Evolution).

В основу базовой сети SAE положена концепция «все через IP» и то обстоятельство, что доступ к ней может осуществляться как через сети радиодоступа второго и третьего поколений (UTRAN/GERAN), так и через сети не-3GPP (WiMAX, Wi-Fi), а так же через сети, использующие проводные IP-технологии (ADSL+, FTTH).

SAE описывает распределение необходимых функций к логическим узлам и требуемые интерфейсы между узами. Как показано на рисунке 1.4, системная архитектура разделена на две части: сеть радиодоступа (Radio access network - RAN) и core network.

Рисунок 1 - Cистемная архитектура сети LTE

Далее (см. рисунок 1.2) представлена упрощенная схема реализации архитектуры SAE в рамках сети LTE.



Рисунок 1.2 - Архитектуры SAE в рамках сети LTE

Шлюз может выполнять функции сети пакетных данных (PDN) и обслуживающего шлюза, при этом может быть настроен как на любую из этих ролей, так и на обе.

Функционально MME отделен от шлюза - для облегчения развертывания сети, для перехода на независимую технологию и для максимально гибкой масштабируемости.

PDN-шлюз служит общей опорной точкой для всех технологий доступа, обеспечивая стабильную IP-точку присутствия для всех пользователей вне зависимости от мобильности.

MME - модуль управления мобильностью (Mobility Management Entity,) обеспечивает хранение служебной информации об абоненте и управление ею. Это основной управляющий элемент в сети LTE. Он осуществляет только функции управления и не работает с пользовательскими данными. Имеет непосредственную связь с UE (областью пользовательского оборудования).

PCRF (Узел выставления счетов абонентам - Policy and Charging Rules Function): Policy Function (управление политикой) также может быть разделено на 2 функции: контроль шлюза (gating control) и контроль качеством.

Под контролем шлюза (gating control) понимается своевременность и безошибочность определения таких событий как начало предоставления, изменение параметров, завершение предоставления услуги и т.п.

Управление качеством включает в себя непрерывный мониторинг и поддержание заданных абонентскими параметрами характеристик качества предоставления услуг (QoS).

HLR/HSS (Home Subscriber Server -- сервер абонентских данных сети) представляет собой большую базу данных и предназначен для хранения данных об абонентах.

HLR/HSS служит для хранения следующей информации:

- пользовательских идентификаторов, номеров и адресной информации;

- данные безопасности абонентов: информация для контроля доступа в сеть, аутентификации и авторизации;

- информация о местоположении абонента на межсетевом уровне, т.е. если даже абонент покинет текущую сеть LTE оператора, то в HSS сохранится информация о том в какую сеть он перешел для его поиска в случае входящего звонка;

- информация о профиле абонента.

Генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации и т.п.

Итак, LTE основана на «плоской» сетевой архитектуре, при которой базовые станции (или - eNodeB в терминологии LTE) напрямую подключены к усовершенствованной пакетной опорной сети (EPC). Со стороны пользователя соединение устанавливается с обслуживающим шлюзом (SGW), с управляющей стороны - с системой поддержки мобильности (MME).

В 3GPP Relase (Релизе) 10 поддерживается функция ретрансляции, что позволяет мобильным терминалам обмениваться данными с сетью через узел ретрансляции, соединенный по беспроводной связи с донорным узлом eNodeB, с использованием технологии радиодоступа LTE и спектра LTE, как показано на рисунке 1.3. С точки зрения терминала узел ретрансляции представляется «обычной» базовой станцией. Это означает, что устаревшие пользовательские устройства также могут подключаться к сети через узел ретрансляции. Функция ретрансляции может стать одним из способов быстрого и экономически эффективного расширения покрытия сети LTE.

Сюда входят как расширение зоны обслуживания, так и увеличение скорости передачи данных.

Рисунок 1.3 - базовая станция в работе

Область сети радиодоступа логически разделена на два уровня: уровень радиосети (RNL, Radio Network Layer) и уровень транспортной сети (TNL, Transport Network Layer). Взаимодействие входящих в область сети радиодоступа БС осуществляется на основе X2-интерфейса (см. рисунок 1.2). Кроме того, имеет место транзитное соединение между базовыми станциями и базовой сетью через блок управления мобильностью (БУМ: S1 - MM-интерфейс) или обслуживающий узел (ОУ). S1-интерфейс поддерживает множественные отношения между набором БС и блоками БУМ/ОУ.

В первой части проекта проводится общее пояснение об интернете нового поколения, структурная схема передачи информации по IP сетям, ставятся цели и задачи проекта. Показывается путь развития сотовых технологий от аналоговых до сетей с поддержкой IP сетей. Объясняется принцип соединения нескольких технологий в одну глобальную сеть.

2.4 Основные положения радио доступа

Наиболее важные технологии, включенные в новую сеть радиодоступа:

- OFDM Ортогональная модуляция с частотным разделеием, многомерное (время, частота) динамическое распределения ресурсов и адаптация.

- Multiple Input Multiple Output (MIMO) многоантенная передача,

- турбо-кодирования и гибридный автоматический запрос повтора (ARQ)

- Ряд расширений добавленных в стандарт (Carrier Aggregation, Relay Nodes, CoMP).

Эти технологии будут освещены в следующих пунктах.

2.4.1 Технология OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing является своего рода несущими метод передачи с относительно большим количеством поднесущих. OFDM предлагает множество преимуществ. Во-первых, с помощью техники многократной передачи несущей, символ времени может быть существенно больше.

Чем распространение задержки канала, которое уменьшает значительно или даже удаляет вмешательство межсимвола (ISI). Другими словами, OFDM обеспечивает высокую надежность против частоты отборное исчезновение. Во-вторых, из-за его определенной структуры, OFDM учитывает выполнение низкой сложности посредством Быстрого Fourier, Преобразовывают (FFT) обработку. В-третьих, доступ к область частоты (OFDMA) подразумевает высокую степень offreedom на планировщика. Наконец, это предлагает гибкость спектра который облегчает гладкое развитие от уже существующих радио-технологий доступа до LTE.

При использовании метода FDD LTE каждый символ OFDM передается по поднесущим 15 или 7.5 кГц. Один подкадр длится 1 миллисекунду, разделенную на 0.5 миллисекунды, и содержит несколько последовательных символов OFDM (14 и 12 для 15 и 7.5 кГц, resp.)

В восходящем канале используется SC-FDMA, а не OFDM. SC-FDMA также известна как DFT-spread модуляция OFDM. В основном, SC-FDMA идентична OFDM, если не применять начальный FFT перед модуляцией OFDM. Цель такой модификации состоит в том, чтобы уменьшить пик, уменьшить среднюю мощност передачи, таким образом уменьшаясь расход энергии в пользовательских терминалах.

Особенности OFDM сигналов заключаются в следующем:

- мультиплексирование сигналов на поднесущих частотах, модулированных информационными символами по выбранному закону (QPSK, 16QAM, 64QAM);

- ортогональность сигналов на поднесущих частотах (взаимная корреляционная функция равна нулю) или, по крайней мере, их квазиортогональность (на практике);

- каждый OFDM-символ имеет защитный временной интервал для исключения межсимвольной интерференции, который выбирается с учетом импульсной характеристики линии связи (физической среды распространения радиосигнала).

2.4.2 Использование технологии MIMO в сетях LTE Advanced (Rel.10)

Технология MIMO в сетях LTE Advanced (Rel.10) играет одну из важных ролей в обеспечении высоких скоростей передачи данных.

MIMO (Multiple Input Multiple Output - множественный вход - множественный выход) - технология, которая представляет собой беспроводной доступ, предусматривающая использование нескольких передатчиков и приемников для одновременной передачи большего количества данных. Технология MIMO использует эффект передачи радиоволн, называемый многолучевым распространением, когда передаваемые сигналы отражаются от множества объектов и препятствий и принимающая антенна воспринимает сигналы под разными углами и в разное время. С применением технологии MIMO становится возможным увеличить помехоустойчивость каналов связи, уменьшить относительное число битов, принятых с ошибкой. Работа систем MIMO может быть организована по двум принципам: по принципу пространственного уплотнения и по принципу пространственно-временного кодирования.

В первом случае различные передающие антенны передают различные части блока информационных символов или различные информационные блоки. Передача данных ведется параллельно с двух или с четырех антенн. На приемной стороне производится прием и разделение сигналов различных антенн. Во втором случае, со всех передающих антенн осуществляется передача одного и того же потока данных с использованием схем предварительного кодирования.

В данной случае под MIMO будет пониматься пространственное мультиплексирование (Spatial Multiplexing) - тот вариант MIMO, который позволяет достичь более высокой пропускной способности.
В LTE-Advanced добавляется поддержка MIMO 8x8 в нисходящем канале (от базовой станции к мобильным станциям) и MIMO 4x4 в восходящем канале (от мобильной станции к базовой станции). Для этого вводятся новые режимы передачи (TM, Transmission Mode) и добавляются новые категории мобильных станций. Новые режимы передачи отличаются от определенных ранее (Release 8 & 9) в следующих аспектах:

Число потоков данных (Layers), то есть сколько различных потоков данных может передаваться одновременно;

Использование различных портов (antenna ports)

Использование различных пилотных сигналов (CRS, DM-RS)

Различное предварительное кодирование (precoding)

Технология LTE-A предусматривает поддержку до 8 передающих антенн при нисходящей передаче данных и использование улучшенной структуры опорных сигналов (reference-signal). При восходящей передаче предусматривается поддержка до 4 антенн.



Рисунок 1.4 - Схема MIMO

В нисходящем канале для одной UE в одном TTI может передаваться до двух транспортных блоков (Transport Block, TB). Каждый из транспортных блоков может быть закодирован своей модуляционно-кодирующей схемой (Modulation and Coding Scheme, MCS). Для передачи HARQ подтверждений в восходящем канале используется один бит для каждого из транспортных блоков.

В восходящем канале UE может передавать до двух транспортных блоков одновременно. Как и при нисходящей передаче, транспортные блоки могут быть закодированы различными MCS.

2.4.3 Расширения добавленные в стандарт

Carrier Aggregation. Самым простым способом увеличения пропускной способности системы является использование более широкого канала. В рамках LTE-Advanced этот метод известен как Carrier Aggregation ("объединение несущих"). Для того, чтобы обеспечить обратную совместимость с предыдущими версиями стандарта (Release 8 и Release 9), в Release 10 расширение канала осуществляется путем объединения нескольких несущих, функционирующих по Release 8/9. Объединение несущих возможно при любом использовании дуплекса: FDD (Frequency Division Duplex) и TDD (Time Division Duplex)

Одним из требований IMT-Advanced является требование к пропускной способности (до 1 Гбит/с) канала связи между базовой станцией и мобильной станцией. Для того, чтобы обеспечить требуемые значения пропускной способности в LTE-A предусмотрена поддержка до 5-ти частотных каналов по 20 МГц шириной. Таким образом, общая ширина канала может достигать 100 МГц.

Рисунок 1.5 - Ширина канала

Для того, чтобы обеспечить обратную совместимость с LTE Rel.8 предусмотрена возможность конфигурации каждого канала (carrier) как будто это обычный канал LTE Rel.8. Однако, необязательно, чтобы одновременно все каналы были сконфигурированы в этом ключе. Используемые каналы могут занимать соседние частотные диапазоны (continuous), а могут находится и в различных частотных областях (non-continuous). Это позволяет обеспечить дополнительную гибкость при использовании имеющихся у оператора частотных диапазонах.

Рисунок 1.6 - Ширина канала

В случае использования нескольких каналов, которые занимают соседние частотные диапазоны, требуется защитный интервал в 300 КГц. Отметим, что с точки зрения реализации, вариант использования частотных каналов одинакового размера и занимающих соседние частотные диапазоны является наименее трудоемким. В то время как, реализация поддержки частотных каналов разного размера и из различных частотных диапазонов является наиболее трудоемкой. Как правило, предполагается, что каждый частотный канал обслуживается базовой станцией независимо (распределение ресурсов, HARQ процедуры и т.д.). Однако, возможны варианты совместного обслуживания частотных каналов (cross-carrier). Такой вариант может быть использован, например, в гетерогенных сетях. Для снижения энергозатрат мобильной станции возможно использование только одного частотного канала для передачи данных (primary carrier) с динамическим подключением дополнительных каналов (если мобильная станция поддерживает данную опцию) в случаях, когда необходимо передать большие объемы данных.

Relay Nodes. Также в LTE-Advanced добавляется поддержка узлов ретрансляции (Relay). Использование таких узлов позволяет закрыть "дырки" в покрытии и улучшить радиоусловия для пользователей, находящихся на границах соты. Узлы ретрансляции соединяются с базовой станцией, которая в этом случае называется Donor eNB (DeNB), через радиоинтерфейс, который называется Un-интерфейс. При этом, может использоваться тот же частотный диапазон, что и для обслуживания мобильных станций (в этом случае станции ретрансляции называются как Type 1 RN), или разные частотные диапазоны (Type 1a RN).

Coordinated Multipoint, CoMP. Одним из новых аспектов, который планируется включить в стандарт LTE Advanced, является координированная передача и прием (Coordinated Multipoint, CoMP). Если говорить простыми словами, то под данным термином подразумевается обслуживание одного абонентского устройства несколькими базовыми станциями (хотя в некоторых случаях это утверждение не совсем верно). Координированная передача и прием рассматриваются как способ, с помощью которого можно увеличить пропускную способность на границах секторов (cell edge). Особенно в случае переиспользования одних и тех же частот в различных ячейках.

При этом повышение пропускной способности в нисходящем канале (DL) достигается за счет уменьшения уровня интерференции (так называемой Inter Cell Interference, ICIC). А при восходяшей передаче (UL) - за счет обработки принятого сигнала на нескольких базовых станциях.



Рисунок 1.7 - Координированная передача и прием

Рассмотрим возможные варианты организации координированной передачи в нисходящем канале. Среди основных вариантов можно веделить следующие: совместная передача (joint processing, JP) и координированное планирование (coordinated scheduling, CS). В случае совместной передачи передаваемые данные доступны на всех БС, с которых ведется передача. Однако, существует два различных варианта реализации этого подхода. В первом варианте осуществляется одновременная передача с нескольких БС. А во втором варианте БС, которая осуществляет передачу данных, выбирается динамически. То есть передача осуществляется только с одной БС в каждый момент времени (при этом данные для передачи доступны на нескольких БС).

В случае координированного планирования передач данные всегда передаются только с одной БС, при этом решение о расписании передач делается с учетом информации от нескольких БС. Ниже описанные варианты организации координированной передачи в нисходящем канале представлены в виде таблицы.



Рисунок 1.8 - Координированный прием данных

При координированном приеме данных (т.е. при восходящей передаче) можно выделить так же два различных варианта ее организации. Первый вариант - это прием сигнала от МС на нескольких БС (совместный прием, joint reception, JR). И второй вариант - это, так же как и при нисходящей передаче, координированное планирование передач с целью уменьшения или полного исчезновения интерференции. Кроме этого, возможна комбинация обоих названных вариантов.

В зависимости от архитектуры системы и пропускной способности линий передачи данных, которые имеются у оператора связи, существуют различные варианты реализации координированного приема данных. Например, конечные узлы (БС или радио модули) могут отправлять принятые данные в некий центральный узел, который будет производить их обработку. В этом случае достижим максимально-возможный выигрыш от использования координированного приема. Однако, для его реализации нужны высокоскоростные линии передачи данных. Другой вариант - оставить часть обработки принятого сигнала на стороне конечного узла и только после этой обработки отправлять принятые данные в центральный узел для дальнейшей их обработки. Чем больше функций обработки остается в конечном узле, тем меньшее количество данных необходимо отправлять в центральный узел и, соответственно, тем менее скоростные линии требуются. Однако, чем больше обработки принятого сигнала осуществляется в конечных узлах, тем выигрыш от использования координированного приема становится меньше.
Для функционирования координированного приема необходимо, чтобы все БС, осуществляющие прием данных, были синхронизированы по частоте и времени. А кроме этого должны соблюдаться требования к задержке передачи данных между БС (в случае распределенного решения) или центральным узлом и конечными узлами (в случае централизованного решения).

В LTE-A введены следующие два изменения, касающиеся восходящей передачи данных:

Разделение контрольной информации и данных

Возможность передачи в несмежных ресурсных блоках

Разделение контрольной информации и данных

В LTE (Release 8) если у UE есть и данные для передачи, и контрольная информация, которая должна быть доставлена на БС, в этом случае всегда будет использоваться PUSCH канал, где будут передаваться оба типа информации. То есть канал PUCCH используется только для передачи контрольной информации в том случае, когда у UE нет других данных для передачи.
Отличие LTE-A от LTE заключается в том, что в LTE-A допускается одновременная восходящая передача информации по каналам PUCCH и PUSCH. Возможность передачи в несмежных ресурсных блоках.

Рисунок 1.9 - Разделение контрольной информации и данных

Согласно стандарту LTE Rel.8 для передачи в PUSCH канале должны использоваться смежные ресурсные блоки (это было сделано для того, чтобы уменьшить значение Peak to Average Power Ratio, PAPR). В стандарте LTE-A это ограничение убрано, т.е. UE может использовать несколько ресурсных блоков, которые идут не по порядку (см. рисунок ниже). Такое изменение позволяет использовать так называемый Frequency Selective Scheduling, когда для передачи UE выделяются ресурсные блоки, находящиеся на тех частотах, на которых наблюдается меньшее количество помех.

Рисунок 1.10 - Передача в нескольких ресурсных блоках

2.7 Диапазоны частоты, выделенные для использования стандарта LTE на территории РФ

В сентябре 2011 года Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) было принято решение выдать следующие диапазоны частот для использования на территории РФ:

№	Оператор	Частотный диапазон (UL/DL), МГц	Ширина канала, МГц	Тип дуплекса	Номер в 3GPP
1	Yota (Мегафон)	2500-2530 / 2620-2650	30	FDD	Band 7
2	Мегафон	2530-2540 / 2650-2660	10	FDD	Band 7
3*	Мегафон	2575-2595	20	TDD	Band 38
4	МТС	2540-2550 / 2660-2670	10	FDD	Band 7
5*	МТС	2595-2615	20	TDD	Band 38
6	Билайн	2550-2560 / 2670-2680	10	FDD	Band 7
7	Ростелеком/Теле2	2560-2570 / 2680-2690	10	FDD	Band 7
8**	Ростелеком/Теле2	832-839.5 / 791-798.5	7.5	FDD	Band 20
9**	МТС	839.5-847 / 798.5-806	7.5	FDD	Band 20
10**	Мегафон	847-854.5 / 806-813.5	7.5	FDD	Band 20
11**	Билайн	854.5-862 / 813.5-821	7.5	FDD	Band 20

Таблица 1 - Диапазон частот для стандарта LTE на территории РФ

* - частоты выделены только для использования на территории Москвы и Московской области.

** - выделенная ширина канала (7.5 МГц) не соответствует стандартным. Можно использовать 5 МГц из них например, а можно договориться с "соседним" оператором и, объединив два диапазона, получить вполне стандартной ширины канал в 15 МГц. И далее использовать его по технологии RAN Sharing.

Рисунок 1.11 - Распределение частот между операторами

Рисунок 1.12 - Распределение частот между операторами

3. Анализ выделенного района города

Для проектирования фрагмента сети LTE Advanced (Rel.10) была выделена центральная часть Нововятского р-на, г. Кирова. Она имеет достаточно прямой рельеф местности и среднюю плотность городской застройки, это здания различной этажности, максимальное количество этажей 10. Карта выделенного района представлена на рисунке 4.

Рисунок 2 - Область для развёртывания фрагмента сети

Площадь территории S ? 2 км2. Численность населения ? 17 000 человек.

Предлагающими свои услуги крупными операторами в г. Кирове являются «Мегафон», «МТС» и «Билайн». Для построения сети выберем «Мегафон», т.к. этот оператор много лет предоставляет услуги сотовой связи и хорошо зарекомендовал себя. Диапазон работы частот LTE 2600 FDD, Band 7 (2530--2540 МГц / 2650--2660 МГц).

Услугами оператора «Мегафон» будут пользоваться примерно 40% (6800 тыс./чел.) населения, остальные 60% это лица которые пользуются услугами других операторов, так же те кто не пользуется услугами интернета, к примеру пенсионеры.



3.1 Расчёт зоны покрытия базовых станций сети LTE Rel.8

1) Для сети LTE 2600 определим радиус зоны покрытия, если известны высоты базовой станции hБС=15м и абонентской станции hМС=1.5м. Воспользуемся моделью расчёта Окамуры-Хата.

В соответствии с этой моделью величина затухания сигнала при

распространении в городских районах равна:

PL= 69,55 + 26.16 * log 2600 - 13,82 * log 15-0,054 + (44,9 - 6,55 *log15)*log 0,6 = 134,5 дБ

радио доступ покрытие сеть

где f - рабочая частота в МГц;

hБС - высота подъема антенны БС в м;

hМС - высота подъёма МС в м;

R - дальность связи;

a(hМС) - поправочный коэффициент, используемый при высоте антенны МС отличной от эталонной, равной 1,5 м.

а) для малых и средних городов:

б) для больших городов: а hCM = 3,2(lg(11,75*Hас ))2 - 4,97,

В пригородной зоне:



В сельской местности:

Далее из формулы (1) подставляем вычисленное значение PL в формулу (2) и вычисляем r - радиус действия БС.

где Cm = 0 дБ для городов среднего размера, пригородов и 3 дБ для

больших городов;

a(hMС) - корректировочный фактор:

а) для малых и средних городов:

a(hMC) = (1,1 * lg 2600 - 0,7)*1,5 - (1,56*lg 2600 -08) = 0,054

б) для больших городов:

В пригородной зоне:

В сельской местности:



(2) 134.5 = 46.3 + 33.9 * log 2600 - 13.82 * log 15 - 0.054 + (44.9 - 6.55* *log 15*log r) + 0;

log r = -0.256 => r = 0.554 км - радиус действия БС.

Зная заданную площадь территории и радиус действия БС, определим число базовых станций:

N = 1.21 · S/рR2 = 1.21 * 2/3.14*0.5542 = 2.51 = 3

Составим план расположения БС на карте (рисунок 5).

Рисунок 2.1 - Расположение БС на карте

Для размещения базовых станций были выбраны здания жилых домов. Соответствующие разрешения на установку оборудования на крышу зданий были получены от ТСЖ в надлежащем порядке. Адреса и этажность выбранных для установки БС зданий:

БС 1 - Мопра 6а, 5 этажа;

БС 2 - Советская 12, 3 этажа;

БС 3 - Индустриальная 2, 9 этажа;

Также в здание по адресу Индустриальная 2 установим мультиплексор ЦСП для соединения базовых станций с центром коммутации.

2) Оценка емкости

Произведём оценку необходимого количества БС, которое способно обслужить требуемую абонентскую нагрузку с определёнными параметрами качества.

Ширина канала между базовой и абонентской станциями равна 20 МГц (на сектор). По спецификации Advanced (Rel.10) при ширине в 20 МГц, число ресурсных блоков составляет 100 единиц, а число поднесущих равно 1200.

Т.к. задана минимальная скорость 5 Мбит/с, то в одном секторе могут работать максимально 20 абонентов, а на всей БС - 60.

Формула Эрланга связывает число каналов, допустимый трафик и вероятность отказа:

где А, Эрл - допустимый трафик;

po - вероятность отказа;

n - число каналов (n=60).

Формула Эрланга табулирована, при po = 2% и n = 60 допустимая нагрузка на каждую БС составит А = 50 Эрл.

Задаваясь средним трафиком одного абонента в ЧНН (в час наибольшей нагрузки) А0 = 0.02 Эрл, определим число абонентов в соте:

Ma = A/A0 = 50/0.02 = 2500.

Для проектирования системы выбран диапазон частот, утверждённый 3GPP для развёртывания системы FDD-LTE:

восходящий канал (uplink): 2530 - 2540 МГц;

нисходящий канал (downlink): 2650 - 2660 МГц;

Ширина канала составляет 20 МГц на сектор антенны. Каждая поднесущая модулируется посредством 64-QAM.

3) Параметры качества:

вероятность отказа в обслуживании 2%;

минимальная скорость 5 Мбит/с.

Расчёт затухания сигнала

При прохождении сигнала от передатчика к приёмнику наблюдается его затухание. Максимально допустимые потери при распространении в канале определяются по формуле:

LUL = PoutАУ + GАУ + GБС - LБС - PinБС + G -L`,

где PoutАУ = 30 дБм - мощность на выходе передатчика АУ;

GАУ = 0 дБ - коэффициент усиления антенны АУ;

GБС = 17 дБ - коэффициент усиления антенны БС;

LБС = 2 дБ - потери в фидере БС;

PinБС = - 113 дБм - чувствительность приёмника БС;

G = 3 дБ - выигрыш за счёт разнесённого приёма;

L` = 17дБ - поправка на запас мощности и потери в здании.

Т.о., затухание в восходящем канале:

LUL = 30 + 0 + 17 - 2 +113+ 3 - 17 = 144 дБ.

В нисходящем канале:

LUL = PoutБС + GБС - LБС + GАУ - PinАУ -L`,

где PoutБС = 52 дБм - мощность на выходе передатчика БС(на сектор);

GАУ = 0 дБ - коэффициент усиления антенны АУ;

GБС = 17 дБ - коэффициент усиления антенны БС;

LБС = 2 дБ - потери в фидере БС;

PinАУ = - 104 дБм - чувствительность приёмника АУ;

L` = 17дБ - поправка на запас мощности и потери в здании (средняя городская застройка).

LUL = 52 + 17 - 2 + 0 + 104 - 17 = 154 дБ.

Расчёт пропускной способности

Пропускную способность, или емкость, сети оценивают, базируясь на средних значениях спектральной эффективности соты в определенных условиях.

Спектральная эффективность систем мобильной связи представляет собой показатель, вычисляемый как отношение скорости передачи данных на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц). Спектральная эффективность является показателем эффективности использования частотного ресурса, а также характеризует скорость передачи информации в заданной полосе частот.

Спектральная эффективность может рассчитываться как отношение скорости передачи данных всех абонентов сети в определенной географической области (соте, зоне) на 1 Гц полосы частот (бит/с/Гц/сота), а также как отношение максимальной пропускной способности сети к ширине полосы одного частотного канала.

Средняя спектральная эффективность для сети LTE, ширина полосы частот которой равна 20 МГц, для частотного типа дуплекса FDD для разных конфигураций MIMO, представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Средняя спектральная эффективность для сети LTE

Линия	Схема MIMO	Средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц)
UL	1Ч2 1Ч4	1,2 2,0
DL	2Ч2 4Ч2 4Ч4	2,4 2,6 3,7



Для системы FDD средняя пропускная способность 1 сектора eNB может быть получена путем прямого умножения ширины канала на спектральную эффективность канала:

где S - средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц);

W - ширина канала (МГц); W = 10 МГц.

Для линии DL:

RDL = 2,6 · 10 = 26 Мбит/с.

Для линии UL:

RUL = 2 · 10 = 20 Мбит/с.

Средняя пропускная способность базовой станции ReNB вычисляется путем умножения пропускной способности одного сектора на количество секторов базовой станции; число секторов eNB примем равное 3, тогда:

Для линии DL:

ReNB.DL = 26 · 3 = 78 Мбит/с.

Для линии UL:

ReNB.UL = 20 · 3 = 60 Мбит/с.



Среднюю планируемую пропускную способность RN проектируемой сети определим путем умножения количества eNB на среднюю пропускную способность eNB. Формула примет вид:

,

RN = (78 + 60) · 9 ? 1242 (Мбит/с).

Далее дадим проверочную оценку емкости проектируемой сети и сравним с рассчитанной. Определим усредненный трафик одного абонента в ЧНН:

,

где Тт - средний трафик одного абонента в месяц, Тт = 20 Гбайт/мес;

q - коэффициент местности, q = 2;

NЧНН - число ЧНН в день, NЧНН = 7;

Nд - число дней в месяце, Nд = 30.

(Мбит/с)

Определим общий трафик проектируемой сети в ЧНН Rобщ./ЧНН по формуле: Rобщ./ЧНН = Rт.ЧНН · Nакт.аб ,

где Nакт.аб - число активных абонентов в сети; определим число активных абонентов в сети как 65% от общего числа потенциальных абонентов Nаб, то есть Nакт.аб = 4420 абонентов.

Rобщ./ЧНН = 0,19 · 4420 = 839.8 (Мбит/с).

Таким образом, RN > Rобщ./ЧНН. Это условие показывает, что проектируемая сеть не будет подвергаться перегрузкам в ЧНН.



4. Разработка транспортной сети

4.1 Анализ приемлемых вариантов линии связи

На сегодняшний день в качестве транспортных сетей применяют РРЛ и ВОЛС, что характеризует переход электрических средств связи на более высокий уровень своего развития относительно проводных средств связи по техническим, экономическим и социальным показателям. Следует отметить что, значимым критерием оценки технико-экономической эффективности линии связи являются натуральные показатели: расход электроэнергии, занятость производственных площадей, повышение производительности труда, оцениваемое числом канало-километров, а так же экономия цветных металлов цепей связи.

Проведём сравнительный анализ ВОЛС и РРЛ.

ВОЛС:

? большая пропускная способность (а именно этот фактор становится определяющим);

? отсутствие необходимости получать частотные разрешения;

? независимость качества сигнала от климатических и погодных условий;

? высокая помехозащищённость, нечувствительность к внешним электромагнитным полям; отсутствие переходных помех между волокнами;

? значительно большая широкополосность (до 3 ГГц/км), возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

? отсутствие электромагнитных излучений и, как следствие, скрытность передачи;

РРЛ:

? требуют гораздо меньше затрат и времени на развёртывание, чем ВОЛС;

? возможность оперативной прокладки в сложных географических условий;

? наиболее эффективны при развертывании разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка ВОЛС слишком дорога или вовсе невозможна;

? качество передачи информации по современным РРЛ практически не уступает ВОЛС;

? относительная простота сооружения линии при незначительных затратах на строительство и эксплуатацию, а также возможностью оперативного разрешения вопросов развития и реконструкции сети без дополнительных капитальных затрат.

Сравнив характеристики сделаем вывод, что и ВОЛС и РРЛ имеют свои неоспоримые преимущества, но ВОЛС более перспективная в дальнейшем развитии линия связи для построения транспортной системы сети LTE Advanced (Rel.10), а РРЛ больше подходит для резервирования. Т.о. делаем выбор в пользу ВОЛС.

4.2 Оценка загруженности системы, выбор кабеля, основные принципы построения транспортной системы

При максимальной спектральной эффективности для системы LTE в 5 бит/с/Гц и полосе частот в 20 МГц, которые мы используем в системе, максимальная битовая скорость будет достигать 100 Мбит/с. Т.о., транспортная система сети должна будет обеспечивать пропускание огромных потоков данных, что подтверждает выбор использовать оптический кабель в качестве среды передачи.

Сегодня при использовании многомодового оптоволокна можно достичь пропускной способности в 2,5 Гбит/с на волокно, а при использовании одномодовых волокон скорость достигает 10 Гбит/с. Из этого будет следовать что, транспортная система, построенная на ВОЛС, будет обладать отличной пропускной способностью с большим запасом.

Для прокладки по кабельной канализации, в трубах, блоках, коллекторах, тоннелях и других сооружениях под грунтом, а также на мостах и эстакадах воспользуемся кабелем ОКСТМ.

Конструкция ОКСТМ:

центральный силовой элемент - стеклопластик;

модуль;

гидрофобный компаунд;

арамидные нити;

стальная гофриванная броня;

защитный шланг.

Кабель оптический городской многомодульный с ЦСЭ, вокруг которого скручены оптические модули, содержащие до 12 ОВ одномодовых и многомодовых каждый, и кордели, поверх наложен слой арамидных нитей. Общее количество волокон до 72. Внутримодульное и межмодульное пространство заполнено гидрофобным компаундом. Оболочка кабеля - стальная гофриванная лента, защитный шланг из полиэтилена.

Для подвесных линий используем подвесной, самонесущий оптический кабель ОКПМ. Он предназначен для подвески на опорах линии связи и столбах освещения, между зданиями и сооружениями. Температура эксплуатации кабеля: от - 60 °С до + 70 °С.

Конструкция ОКПМ:

Периферийный силовой элемент (стальной трос или стеклопластиковый пруток);

Центральный силовой элемент (стеклопластик);

Оптическое волокно;

Оптический модуль;

Гидрофобный заполнитель;

Защитная оболочка из полиэтилена;

Кабель ОКПМ оптический подвесной с центральным силовым элементом из стеклопластика, вокруг которого скручены оптические модули, содержащие до 24 оптических волокон, и кордели, с выносным силовым элементом, в защитной шланговой оболочке из полиэтилена.

При построении транспортной сети следует использовать различные типы кабеля для подвесных и внутриканализационных линий. Основная прокладка будет произведена по городской канализации, т.к. за подвеску на столбах освещения и на опорах линии связи взимается плата. Там где невозможно провести кабель по канализации будут использоваться подвесные линии.

4.3 Резервирование транспортной сети

Транспортные сети являются наиболее критичными к надёжности связи: нарушение их работоспособности приводит к отсутствию или недопустимо низкому качеству связи для большого количества абонентов. Поэтому резервирование должно быть организовано с максимально возможной эффективностью.

Виды резервирования:

Линейное резервирование;

Аварийные ситуации в линейной части сети в большинстве случаев

возникают из-за физических повреждений ОВ, поэтому решением этой проблемы является увеличение количества доступных физических трактов передачи, на которые будет осуществляться переключение при возникновении неисправности (рисунок 4). Технически это достигается наращиванием числа световодов свыше минимально необходимого значения. Общая надежность сети существенно возрастает, если волокна основного и дополнительного трактов находятся в различных кабелях. Кроме того, эти кабели прокладываются по различным маршрутам для минимизации риска одновременного выхода из строя. Такое улучшение технических характеристик сети приводит к увеличению затрат на её реализацию.

Рисунок 2.2 - Схема работы участка сети с линейным резервированием по схеме 1х1: а) нормальный режим; б) режим резерва

Кольцевое резервирование;

При построении ВОЛС часто используется кольцевая топология, для которой самовосстановление является естественным свойством. В большинстве случаев линейная часть кольцевой структуры строится на основе пары волокон (сдвоенное кольцо). В результате у передающего узла имеется два варианта доступа к приемному узлу: по часовой стрелке и в обратном направлении (рисунок 5). Один из маршрутов выполняет функции основного и используется для передачи трафика, другой рассматривается как резервный.

Рисунок 2.3 - Схема работы участка сети с линейным резервированием по схеме 1х1: а) нормальный режим; б) режим использования резерва.

Сеть с кольцевой топологией открывает возможность для использования различных схем резервирования, что значительно повышает надежность функционирования систем оптической связи. Организация резервирования в кольцевой топологии не требует значительных затрат на увеличение количества волокон или прокладку дополнительных кабелей.

Недостаток данного способа состоит в том, что по мере роста числа промежуточных узлов в кольце вероятность одновременного нарушения связи по основному и резервному полукольцам возрастает. Это может привести к прекращению обслуживания нескольких промежуточных узлов, а сама сеть распадется на несколько несвязанных между собой фрагментов.

Для устранения этого недостатка в сложных разветвленных сетях задача резервирования часто решается за счет организации множества отдельных колец и дополнительных связей между ними. Если при построении сети применяется такой комбинированный подход, то можно реализовать различные схемы резервирования, отвечающие требованиям конкретного проекта. При этом топология межкольцевых связей и алгоритм формирования резервных направлений выбираются таким образом, чтобы полный или, по крайней мере, частичный выход из строя одного из колец не влиял на работоспособность всей сети.

Системное резервирование;

Организация системного резервирования в оптической сети предполагает одновременное введение дополнительных волокон в линейную часть и блоков в активное приемопередающее оборудование на узлах сети (рисунок 6). Если на основном направлении передачи повреждаются световоды или происходит отказ узловой сетевой аппаратуры, то выполняется переключение на резервное направление.

Рисунок 2.4 - Схема участка сети с системным резервированием

Системное резервирование обеспечивает высокую надежность связи, однако этот вариант требует значительных материальных затрат. В то же время возможность увеличения пропускной способности сети за счет использования резервных ресурсов при отсутствии отказов может оправдать необходимые вложения.

На основе DWM;

В системах со спектральным уплотнением, помимо описанных выше способов, можно осуществлять резервирование на оптическом уровне. Для этого выделяются дополнительные (резервные) длины волн, на которые происходит переключение в случае отказа основной оптической несущей. Заметим, что в системах с электрическим и оптическим резервированием скорость переключения на резервное направление практически одна и та же.