Транспортная сеть LTE

Использование спектрального уплотнения для целей резервирования может быть довольно эффективным в сетях с кольцевой топологией (рисунок 7). Оборудование различных узлов комплектуется небольшим количеством дополнительных конструктивно несложных оптических модулей.

Рисунок 2.5 - Схема резервирования сети CWDM с кольцевой физической топологией

Изучив данные виды резервирования, для разработки транспортной сети выберем резервирование с кольцевой топологией, что даст возможность использования различных вариантов схем характерных для кольца, а так же обеспечит надежность функционирования систем оптической связи и небольших затрат на увеличение количества волокон или прокладку дополнительных кабелей.

4.4 Изображение транспортной сети на карте местности

После того как рассчитали зону покрытия и количество базовых станций, разместили их на карте, выбрали в качестве линии связи волоконно - оптический кабель и способ его прокладки, а также способ резервирования с использованием кольцевой топологии можно приступить к нанесению транспортной сети на выделенный район карты. Результат проектирования физического уровня транспортной системы сети LTE Advanced (Rel.10) представлен на рисунке 1.

Рисунок 2.6 - транспортная система на карте местности

После наложения транспортной системы на карту сосчитаем километраж оптического кабеля необходимого для проектирования. Длина кабеля ВОЛС составила ? 3,5 км.

Окончательный результат развёртывания фрагмента сети LTE изображён на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - транспортная и абонентская сети на карте

5. Выбор оборудования

На данный момент основными производителями операторского оборудования LTE являются:

Ericsson;

Alcatel-Lucent;

Nokia Siemens Networks;

Fujitsu;

Huawei Technologies;

Motorola;

Panasonic;

Starent;

ZTE.

Основными критериями по выбору высокотехнологичного оборудования для сети LTE выступают:

Цена,

Качество,

Диапазон рабочих частот,

Возможность «бесшовной» интеграции в существующие сети,

Необходимая функциональность, определяемая непосредственно бизнес-планом оператора,

Отношение заявленных возможностей к действительным,

Информационная поддержка,

Гарантийные обязательства,

Возможность увеличения количества интерфейсов и производительности,

Возможность внедрения новых функциональных возможностей,

Возможность резервирования и др.

Все эти критерии являются довольно важными, но всё оборудование взаимозаменяемое и имеет примерно одинаковые параметры, поэтому на первое место при выборе оборудования выходит отношение цена/качество, а также положительный опыт сотрудничества с каким - либо производителем оборудования.

5.1 Оборудование базовой станции

Для оператора «Мегафон» вендером оборудования является «Nokia Siemens Networks».

В качестве оборудования радиодоступа компания «Nokia Siemens Networks» предлагает использовать базовую станцию «Flexi Multiradio». Данная БС гарантирует низкое электропотребление, соответствующую емкость при постоянно увеличивающемся мобильном трафике и высокую спектральную эффективность.

Антенная система «Flexi Multiradio» построена на технологии активных антенн, которая объединяет антенну и радиооборудование в единый функциональный блок, имеющий отдельные усилители мощности для каждого элемента антенны. Активная антенна позволяет осуществлять формирование лучей - фокусировку отдельного радиоподключения и его направление на конкретного пользователя.

Базовую станцию составляют два основных компонента: системного модуля, осуществляющего цифровую обработку сигналов, и радиомодуля с тремя приёмопередатчиками. БС представлена на рисунке 12.

Рисунок 2.8 - базовая станция Flexi Multiradio

Радиочастотный модуль «Flexi RF Module Triple 90 W» с тремя приёмопередатчиками показан на рисунке 13. Он предназначен для обработки радиочастотных сигналов. Его можно использовать при любом типе установки, внутри и снаружи зданий, при распределённой установке на опорах и мачтах (как показано на рисунке 15).

Рисунок 2.9 - радиомодуль БС Flexi Multiradio

Мощность выходного сигнала радиомодуля из расчета на один сектор может достигать 240 Вт; так же радиомодуль может обеспечивать подачу выходного сигнала мощностью 80 Вт на каждый из трех секторов. Модуль способен распределять несущие в диапазоне 60 МГц. Радиомодуль поддерживает любое сочетание технологий GSM, 3G, LTE и LTE-А. Это позволяет предоставлять услуги по уже внедрённым технологиям и производить «бесшовный» переход на новые (LTE Advanced). Поэтому выбранное оборудование является перспективным и поможет избежать огромного количества затрат.

Технические характеристики радиомодуля:

Может использоваться внутри и вне помещений, с установкой на полу, на стене, на шесте, на мачте, в распределенных и безфидерных конфигурациях площадки;

Частотные диапазоны: 700, 800, 850, 900, 1800, 1900, 1700/2100, 2100, 2300 и 2600 МГц;

Емкость: до 6+6+6 каналов GSM, до 4+4+4 каналов WCDMA, 1+1+1 каналов LTE с полосой 20 МГц;

Технология усилителя мощности радиосигнала: мультистандартный усилитель мощности с множественными несущими;

Размеры: 133Ч447Ч560 мм; возможность установки в стойку 19 дюймов;

Объем: 25 литров;

Вес: 25 кг;

Диапазон температур: - 35°С до 55°С (охлаждается вентиляторами, скорость регулируется автоматически. Использование принудительной вентиляции повышает надежность станции за счет стабилизации температуры полупроводников);

Источники питания: 40,5 - 57 В постоянного тока - для системного модуля, 184 - 276 В переменного тока - для радиомодуля;

Требования мощности: 790 Вт;

Выходная мощность: 180 Вт с каждого радиомодуля или 60 Вт с удаленной радиоголовки (RRH);

Класс защиты от влажности: IP 65.

Преимущества выбора оборудования "Flexi Multiradio":

Легкое конструирование сайта и легкая установка, стоимость инсталляции снижена на 25%;

Встроенные интерфейсы системного модуля Е1 и GEthernet;

Сниженные требования к начальным вложениям за счет возможности быстрого развертывания сети;

Низкое энергопотребление;

Сокращение длины необходимых антенных кабелей, что вдвое улучшает радиопараметры станции;

Гибкий дизайн;

На 20% компактнее и легче типовой базовой станции;

Исполнение, позволяющее использовать ее вне помещений в любых погодных условиях.

5.2 Оборудование транспортной сети

Для транспортной сети нужно выбирать оборудование, руководствуясь особенностями технологии LTE Rel.8, ну и конечно чтобы данное оборудование отвечало требованиям надежности, отличалось эффективностью, гибкостью, компактностью, обладало широким набором функций, удовлетворяло понятию «цена/качество», а также партнёрство с оператором сотовой сети. Главным условием, при выборе оборудования транспортной сети, является надежная передача данных пользователей согласно рассчитанной пропускной способности сети LTE Rel.8. Скорости в 1 и 10 Гбит/с подходят для транспортной сети.

Для проектирования выберем Мультиплексор оптический 4х Е1 + 2х Gigabit Ethernet 1000BASE-T. Он представлен на рисунке 14.

Рисунок 2.10 - Мультиплексор оптический 4х Е1 + 2х Gigabit Ethernet 1000BASE-T

Технические характеристики:

независимая передача до 32 потоков E1 G.703 и 2 каналов Gigabit Ethernet 1000BASE-T одновременно;

скорость в оптическом канале в режиме "точка-точка" 2500 Мбит/с;

скорость в оптическом канале в режиме "кольцо" и "цепочка" 1250 Мбит/с;

поддержка VLAN-протоколов IEEE 802.1p и IEEE 802.1q;

поддержка LLCF (Link Loss Carry Forward), LLR (Link Loss Return) - отключение портов Ethernet при одно- или двухстороннем обрыве оптики;

оптические трансиверы стандарта SFP с возможностью "горячей" замены;

два оптических окончания для построения схемы резервирования типа 1+1;

возможность работы по одному волокну с частотным WDM 1310/1550 нм или 1550/1590 нм разделением направлений;

бюджет затухания трассы до 31дБ, дальность связи до 100 км по одномодовому волокну;

скремблирование оптического сигнала;

неразрушающий контроль уровня ошибок в оптическом канале;

сквозные каналы RS-232 до 115.2 Кбит/с для управления удаленным оборудованием;

управление через Web-интерфейс и SNMP ;

конструктив для монтажа в 19" стойку высотой 1U.

Основные особенности:

Оптический мультиплексор 32x E1 + 2x Gigabit Ethernet 1000BASE-T предназначен для построения высокопроизводительных систем передачи телекоммуникационных и сетевых данных по общему оптоволоконному тракту. Выпускаются также 1x, 4x, 8x и 16x E1 портовые модификации изделия.

Основной особенностью изделия, работающего в режиме 2.5 Гбит/с, является высокая скорость передачи информации в оптическом тракте, которая позволяет передавать 2 канала Gigabit Ethernet по одному волокну одновременно. Это дает возможность как простого увеличения пропускной способности Ethernet тракта до 2 Гбит/с в каждом направлении путем объединения каналов Ethernet в транк средствами коммутатора пользователя, так и передачи физически независимых каналов Gigabit Ethernet для разделения траффика цифрового телевидения и интернет, СОРМ или субаренды канала связи.

В режиме 1.25 Гбит/с мультиплексор может работать в топологиях сети "кольцо" и "цепочка". Каждый из Ethernet портов в этом случае работает через соответствующий оптический порт, а максимальное количество передаваемых потоков E1 - 16. Кольцевая топология сети обладает максимальной защищенностью от аварий - разрыв любого из волокон не влияет на работу сети. "Цепочка" - наиболее экономичный вариант построения сети, когда требуется выделить в каждой точке небольшое количество потоков E1. В данных режимах переприем и резервную коммутацию каналов E1 осуществляет мультиплексор, а каналов Ethernet - коммутатор пользователя.

Полноскоростные каналы Gigabit Ethernet работают в режиме full-duplex, что позволяет получить суммарную скорость обмена до 4Гбит/с. В отличие от большинства аналогичных изделий, для организации канала Ethernet не применяется встроенный коммутатор, что обеспечивает минимальную задержку при передаче данных и максимально полное использование полосы пропускания канала. Мультиплексор поддерживает IEEE 802.3x flow-control и VLAN-протоколы на Ethernet интерфейсе.

Поддержка функции LLCF (Link Loss Carry Forward) позволяет отключать порты Ethernet при пропадании оптического сигнала, информируя коммутатор об аварии в оптическом тракте. Так же реализована функция LLR (Link Loss Return), позволяющая отключить порты Ethernet на обоих концах соединения даже при обрыве оптики в одном направлении.

Изделие имеет отдельный порт Ethernet для управления с помощью протокола SNMP или через Web-интерфейс. SNMP протокол базируется на стандартном MIB-2, что упрощает интеграцию изделия в существующие системы управления. Поддерживается так же оповещение об авариях посредством SNMP trap.

Наличие 2х сквозных портов RS-232 позволяет управлять удаленным оборудованием и создавать полностью изолированные и защищенные сети с произвольными протоколами обмена для сбора информации с приборов энергоучета, пожарной и охранной сигнализации, создания контуров управления исполнительными механизмами электро-энергетических и тепловых систем.

Мультиплексор выполнен в 19" конструктиве высотой 1U для монтажа в стойку. Имеются исполнения для питания от источников с напряжением 18..36, 36..72 и ~220 В. Потребляемая изделием мощность не превышает 15Вт.

Заключение

В ходе данной курсовой работы был спроектирован фрагмент сети LTE для центральной части Нововятского р-на, г. Кирова. В рамках курсовой работы были выполнены все пункты технического задания:

На основе обзора современных технологий БШД и их сравнительного анализа, для построения системы сети был выбран LTE Advanced (Rel.10), т.к.:

имеет высокую скорость передачи данных 300 Мбит/с на приём и 50 Мбит/с на отдачу;

отличается повышенной ёмкостью и меньшим значением задержки, что снижает стоимость передачи данных, расширяет спектр мобильных услуг и уменьшает цену на них;

интегрируется с уже существующими протоколами, что снижает затраты на развёртывание;

работает в различных частотных диапазонах - от 1.4 МГц до 20 МГц;

выбирается операторами в качестве своего развития.

Проведён обзор стандарта LTE Advanced (Rel.10) и представлены диапазоны частот, выделенные сотовым операторам на территории РФ;

Произведён анализ выделенного района города;

На этапе выбора структуры транспортной сети предоставлена сравнительная характеристика ВОЛС и РРЛ, по результатам которой ВОЛС была признана более актуальной и перспективной;

Спроектирована транспортная сеть на волоконно-оптической системе передачи с кольцевой технологией резервирования;

Рассчитаны параметры сети:

радиус действия базовой станции RБC = 0.554 км2;

количество базовых станций NБС = 3;

число абонентов в соте 2500;

вероятность отказа в обслуживании 2 %;

затухание, при прохождении от передатчика к приемнику, в восходящем канале LUL= 144 дб, в нисходящем LDL= 154 дБ;

средняя планируемая пропускная способность в проектируемой сети RN= 1242 Мбит/с, и рассчитанная пропускная способность в ЧНН Rобщ/ЧНН= 839,8 Мбит/с;

длина кабеля ВОЛС = 3.5 км.

Разработана абонентская сеть, определено количество базовых станций и их размещение;

Выбрано оборудование для базовых станций(Flexi Multiradio);

Выбрано оборудование для транспортной системы (Мультиплексор оптический 4х Е1 + 2х Gigabit Ethernet 1000BASE-T).

LTE Advanced приходит на смену LTE Rel8, в которой абонентские терминалы от старой версии LTE Rel.8 смогут функционировать в сетях с поддержкой LTE-Advanced, но и терминалы LTE-Advanced можно будет использовать в сетях LTE Rel.8 в той мере, в какой возможности терминала поддерживает сеть Rel.8. Т.е. будет обратная совместимость между LTE Rel.8 и LTE-Advanced. Поэтому обновление оборудования не так сильно потребует вложений денежных средств, что является плюсом для операторов нашего региона.

Данная работа может быть применена для ознакомления с современными технологиями БШД, изучения архитектуры сети LTE Advanced (Rel.10) и использоваться в качестве примера при разработке фрагмента сети LTE Advanced (Rel.10) для определённого района города.Библиографический список

Анисимов А. В. [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://anisimoff.org/lte/lte.html/. - Загл. с экрана.

Гельгор, А.Л. Технология LTE мобильной передачи данных [Текст]: учеб. пособие / А.Л. Гельгор, Е.А. Попов. -- СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011.--204 с.

Тихвинский, В.О. Сети мобильной связи LTE: технология и архитектура [Текст] / В. О. Тихвинский, С.В. Терентьев, А. Б. Юрчук. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 284 с.

История развития сотовой связи [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://www.corporacia.ru/ pages/page/show/237.htm. - Загл. с экрана.

LTE: взгляд изнутри [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/136317/. - Загл. с экрана.

LAN Журнал Сетевых Решений [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://www.osp.ru/telecom/2011/12/13012037/. - Загл. с экрана.

LTE Advanced [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/LTE_Advanced/. - Загл. с экрана.

Размещено на Allbest.ru