Разработка мультисервисной сети абонентского доступа

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

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: 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 1200х2 итого 500* = пар АЛ, все задействованы.

РШ емкостью 600х2 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

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 РШ:
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 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

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;

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

Тип абонентов	Кол-во цифровых потоков исходящих VИСХ	Кол-во цифровых потоков входящих VВХ
Аналоговые абоненты
Абоненты ADSL
Итого

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 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);

- 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 линия -Телеком, 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

Размещено на Allbest.ru