Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЗМІСТ
ВСТУП 12
1 АНАЛІЗ МАЛОНАСЕЛЕНИХ РАЙОНІВ МІСТА ТОРЕЗА ТА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 13
2 АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ РІШЕННЬ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗВ'ЯЗКУ НА ДАНІЙ ТЕРІТОРІЇ 15
2.1 Стаціонарний зв’язок 15
2.2 Мобільний зв’язок 15
2.3 Системи абонентського радіодоступу DECT 15
3 АНАЛІТИЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ 21
3.1 Загальна характеристика і принципи функціонування 21
3.2 Вихідні дані для розрахунку параметрів радіозв'язку стандарту DECT 25
3.3 Оцінка максимальної абонентської ємності устаткування стандарту DECT 26
3.4 Прогноз трафіку мережі 31
3.5 Вибір топології мережі 36
3.6 Вибір каналів зв’язку 37
3.7 Синтез структурної схеми мережі 38
3.8 Опис функціональної схеми мережі 39
3.9 Висновки 39
4 АПАРАТНИЙ СИНТЕЗ СИСТЕМИ 40
4.1 Вибір системи для надання телекомунікаційних послуг 40
4.2 Вибір обладнання САРД "Гудвін Бородіно Г" 40
4.2.1 Контролер базових станцій 41
4.2.2 Базові станції 45
4.2.3 Антенно-фідерні пристрої 49
4.2.4 Робоче місце оператора 50
4.2.5 Термінальний абонентський радіоблок 50
4.2.6 Абонентські пристрої 51
4.2.7 Регенератори цифрових потоків 52
4.2.8 Контролер передачі даних 53
4.3 Схема організації зв’язку 53
4.3.1 Підключення системи до телефонної мережі загального користування 53
4.3.2 Параметри радіоінтерфейса 54
4.3.3 Інтенсивність збоїв 54
4.3.4 Надійність устаткування 55
4.3.5 Тарифікація 55
4.3.6 Служба Інтернет-провайдера 55
4.3.7 Передача даних у системі "Гудвін Бородіно Г" 55
4.3.8 Сумісність САРД "Гудвін Бородіно Г" із системами GSM-1800 і радіорелейними лініями 56
4.4 Висновки 57
5 СИНТЕЗ СКС 58
5.1 Топологія СКС 58
5.2 Технічні приміщення 59
5.3 Підсистеми СКС 61
5.4 Варіанти побудови горизонтальної підсистеми СКС 63
5.5 Проектування і розміщення апаратної 64
5.6 Конструкція кабельних каналів підсистеми зовнішніх магістралей 67
5.7 Вибір обладнання для СКС 68
5.8 Висновки 69
6 ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ СИСТЕМИ ЗВЯЗКУ………………………….70
6.1 Визначення капітальних витрат для мережі радіодоступу стандарту DЕСТ……………………………………….………………………...……...70
6.2 Визначення експлуатаційних витрат для мережі радіодоступу стандарту DЕСТ……………………………………………………………….….….....71
6.3 Визначення мінімальних річних прибутків…………………….….……76
6.4 Визначення економічної ефективності проекту…………..……..…....78
6.5 Висновки………..………………………………………………..……….78
ВИСНОВКИ..……………………………………………………………………..80
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАННЬ…………………………………………………………..81
ДОДАТОК А – Технічне завдання………………………………………………..82
ДОДАТОК Б – Структурна схема мережі………………………………………..86
ДОДАТОК В – Функціональна схема мережі……………………………………88
ДОДАТОК Г – Розташування БС…………………………………………………90
ДОДАТОК Д – Схема з'єднань……………………………………………………92
ДОДАТОК Е – Амортизаційні відрахування…………………………………….94
ВСТУП
Сьогодні в Україні близько декількох тисяч сільських населених пунктів, фермерських господарств, котеджних містечок, не мають телефонного зв'язку взагалі. Забезпечення телефонним зв'язком цих об'єктів вимагає істотних матеріальних витрат, що викликано такими причинами. По-перше, особливості рельєфу багатьох сільських районів ускладнюють прокладку кабельних ліній передачі. По-друге, щільність сільського населення мала, а витрати в розрахунку на одного абонента великі.
Проблема телефонізації районів з малою щільністю населення є актуальною. Тому метою даного дипломного проекту є телефонізація районів з малою щільністю населення на прикладі міста Тореза. Найбільш ефективним способом організації сільського зв'язку сьогодні вважаються системи радіодоступа. Для забезпечення радіодоступа можна використовувати такі технології як CDMA і DECT. Для телефонізації малонаселених районів міста Тореза доцільніше застосувати систему на основі технології DECT. Ця система дозволяє обслуговувати від 40 до 960 фіксованих бездротових абонентів. Висока якість зв'язку забезпечується цифровим кодуванням мови й ефективним частотно-часовим поділом радіоканалів. Одна базова станція системи здатна обслуговувати 12 одночасних повнодуплексних каналів і при середньому навантаженні 0,07 Ерл забезпечувати телефонним зв'язком до 80 абонентів. При прямої видимості зона обслуговування базової станції в секторі системи може досягати 10 км. Крім передачі голосового трафіка абонентові надається доступ в Інтернет зі швидкістю 32 або 128 кбіт/с.
Виходячи з потреб населення й особливостей даної території, необхідно розрахувати параметри системи абонентського радіодоступа, вибрати обладнання і розрахувати економічну ефективність.
Торез – місто обласного значення на сході Донецької області України. Розташований на автомобільній магістралі Донецьк-Луганськ. Залізнична станція. Площа – 55,8 км2. Населення – 72,346 тис. жителів (2001), з територіями, підлеглими міськраді 95,632 тис. жителів. Спад населення один з найвищих на Україні. Українську мову, згідно перепису в побуті, використовує 15,8 % населення. Кількість населення на початок 2001 року – 72,3 тис. чоловік. За період з 1989 року скоротилося на 18 %, в порівнянні з 1970 роком – на 22 %. Народжуваність – 6,6 на 1000 чоловік, смертність – 20,5, природний спад – 13,9, сальдо міграції негативне (-7,7 на 1000 чоловік).
У даному дипломному проекті розглядається найменш заселені і телефонізовані райони (Розсипне, Пелагеївка, Грабово). Даний район займає площу 16 км2. Довжина з півночі на південь – 4,0 км. Довжина зі сходу на захід – 4,0 км.
Водні ресурси представлені річкою Міус, водосховищами Грабовським та ставками Пелагеівським та Лісним. Також є Грабовський ліс, розташований на площі порядку 5 кв. км.
Населення – 2 012 чол. Населення розташоване на площі 5 км2. Виходячи із цього, щільність населення становить 402 чол./км2. На території, що підлягає телефонізації, розташований переважно приватний сектор з одноповерховими будинками. Дану територію можна розділити умовно на три зони. Абонентам цього району необхідно надати такі послуги як телефонія та низькошвидкісний Інтернет. Враховуючи, що в даному районі живуть переважно жителі похилого віку і відсутній бізнес сектор, необхідність надання високошвидкісного Інтернету і факсу відпадає.
Кількість абонентів на даний момент складає приблизно 200 чоловік, враховуючи, що селище Грабово взагалі не телефонізоване. Тобто коефіцієнт телефонізації у середньому складає:
Кт=N(0)/P(0)=0.1 (1.1)
де N(0) – кількість абонентів у даний момент часу, а P(0) – загальна кількість населення.
Враховуючи коефіцієнт телефонізації в середньому по Україні кількість абонентів на території повинно бути:
N(0)=P(0)*0.25=2012*0.25=503 абонента (1.2)
де P(0) – загальна кількість населення у даний момент часу.
Отже бачимо, що цей район підлягає телефонізації. На території цього району також розташовані базові станції таких мобільних операторів, як МТС, КиївСтар та Life. Але, враховуючи матеріальний стан жителів цих селищ, бачимо, що забезпечити себе цим видом мобільного зв’язку дозволити себе може не кожен. Також можна підключатися до існуючої АТС, але, у зв’язку з прокладкою кабелю, це теж дорого, а також обслуговування цієї системи буде важким.
Отже у зв’язку з цим потрібний подальший пошук вирішення проблеми.
На території селищ Пелагеївка та Розсипне вже існує інтегральна система комутації «АТСК/100/2000» на 2000 абонентів. Ця станція підтримує всі види з’єднувальних ліній, що використовуються на мережах України, і всі типи сигналізацій, також система «АТСК/100/2000» може надавати послуги високошвидкісного доступу до мережі Інтернет.
Однак, віддаленість один від одного абонентів та пересічена місцевість цих пунктів істотно погіршують якість зв’язку і своєчасний ремонт неполадок, а також потребують значних капіталовкладень у розвиток нової мережі.
На даній території розташовані базові станції таких мобільних операторів зв’язку, як КиївСтар, МТС та Life. Але в цих населених пунктах переважно живуть люди похилого віку, яким незвично користуватися мобільними телефонами, не говорячи вже про вартість використання цього виду зв'язку.
Отже сподіватися на розв’язання проблеми за допомогою цієї технології теж не варто.
Останнім часом велика увага приділяється розробці і впровадженню систем бездротового зв'язку (WLL) для обслуговування стаціонарних абонентів. Пильна увага до WLL-систем обумовлена такими їх особливостями, як:
– низькі витрати на установку і обслуговування;
– мінімальні терміни введення в експлуатацію;
– швидкий доступ до сучасних послуг;
– простота регулювання мережі.
На ринку Wll-систем в основному представлені системи двох типів:
– системи на базі стандартів безпровідної телефонії (DECT);
– цифрові й аналогові системи, реалізовані на базі технологій і стандартів стільникового рухливого зв'язку (NMT-450, D-AMPS, CDMA ІS-95).
Категорія систем на базі технологій і стандартів стільникового рухомого зв'язку характеризується досить високою ємністю стільників і великою дальністю зв'язку між БС і терміналами користувачів, що може досягати 46 км для аналогових систем. Радіуси стільників цифрових систем менше і складають 20-35 км. Системи на базі технологій і стандартів стільникового рухомого зв'язку добре підходять для телефонізації великих територій з різними рівнями щільності абонентів.
Системи на базі стандартів бездротової телефонії (DECT) забезпечують відносно невеликі радіуси стільників (0,2-10 км) і оптимальні для охоплення невеликих територій з рівномірною щільністю абонентів. Одна з переваг WLL-систем на базі стандартів бездротової телефонії – відсутність необхідності частотного планування, оскільки вони автоматично здійснюють вибір робочих частот, що також спрощує їхнє використання. Крім того, вони, як правило, забезпечують більш високу, ніж системи на базі стандартів мобільного стільникового зв'язку, якість передачі (кодування АДІКМ зі швидкістю 32 кбіт/с) і швидкість передачі даних.
Отже DECT підходить для використання у мережах загального користування, і при побудові мереж для малонаселених районів. Відсутність необхідності прокладки дротів до кожного абонента робить розгортання системи значно швидшим та дешевшим. Структура ідентифікації забезпечує користувачу можливість доступу до декількох різних систем (наприклад, до базової станції житлової зони, до бездротової системи УАТС і до мережі загального користування). Також, і одна базова станція має доступ до безлічі різних послуг спільно використовуючи єдину мережну інфраструктуру, що не маловажно з економічної точки зору.
Стандарт DECT розроблявся таким чином, щоб задовольнити вимоги користувачів в області зв'язку, заснованого на використанні радіосигналів, а саме бездротових УАТС. У робочому середовищі бездротових УАТС щільність трафіка вище, ніж у всіх інших середовищах, а вимоги користувачів до швидкості і якості обслуговування викликів – так само як і до конфіденційності, що робить необхідним кодування радіосигналів, – є найбільш строгими. У заснованих на стандарті DECT системах бездротової телефонії використовується ADPCM-кодування мови (адаптивне диференційоване Розум-кодування) зі швидкістю 32 Кбіт/сек. Ця швидкість набагато вище тієї, яка використовується, приміром, у всіх світових стандартах цифрового стільникового зв'язку, причому на практиці вона забезпечує якість мови, яка не відрізняється від якості, що дає дротовий зв'язок.
Іншою особливістю стандарту DECT є так звана "плавна" чи "безшовна" передача викликів при переміщенні користувачів із зони, що обслуговується однією базовою станцією, у зону, що обслуговується іншою, що гарантує відсутність розривів у розмовах.
Цей стандарт підтримує також і послуги передачі даних, забезпечуючи можливість взаємодії практично з будь-якими мережами зв'язку. В основному система стандарту DECT аналогічна системі стільникового телефонного зв'язку, відрізняючись набагато меншим розміром стільників (пікостільників), що дозволяє працювати при набагато більш високій щільності користувачів, ніж у стільникових системах. Саме здатність обслуговувати високу щільність користувачів відрізняє технологію DECT як від стільникової, так і від більш ранніх бездротових технологій, одночасно роблячи її ідеально придатною для ділової бездротової телефонії, для якої характерна висока концентрація абонентів у межах одного будинку/офісу.
Системи стандарту DECT працюють у діапазоні частот 1880-1900 МГц. Цей діапазон поділяється на 10 несучих частот (багатоканальна чи зв'язок MC), а кожна з них у свою чергу ділиться на цикли з 24 повторюваних часових інтервалів (множинний доступ з часовим поділом каналів ТDMA). 12 з цих часових інтервалів несуть трафік від базових станцій до переносних портативних пристроїв, а 12 інших – зустрічний трафік (дуплекс із часовим поділом каналів ТDMA). Таким чином, систему стандарту DECT можна охарактеризувати як систему MS/TDMA/TDD. Кожен мовний канал використовує одну пару часових інтервалів, це означає, що для трафіка є доступними 120 мовних каналів (10 несучих × 12 часових інтервалів). Протокол DMA/TDD цифрового радіозв'язку забезпечує вбудований захист від радіоперехоплення [10].
Механізм вибору каналу, відомий як "безупинний динамічний вибір каналів" (CDCS), забезпечує можливість одночасної координації один з одним. Кожен портативний пристрій стандарту DECT має доступ до будь-якого каналу (у відношенні, як частоти, так і часу). Коли виникає необхідність у встановленні з'єднання, цей портативний пристрій робить вибір того каналу, що забезпечує найвищу якість зв'язку. Старе і нове з'єднання накладаються одне на одне в часі, роблячи можливою плавну передачу виклику. CDCS означає, що в системах стандарту DECT не потрібно планування спектра, оскільки вибір частоти здійснює сам портативний пристрій. Це надзвичайно полегшує монтаж даних систем, і до того ж дозволяє нарощувати їхню ємність простим додаванням нових базових станцій, коли виникає така потреба [12].
Назвемо ще деякі переваги стандарту DECT:
Основні переваги – бездротовість і прозорість DECT у відношенні функцій мікростільникових корпоративних систем, що пропонують підвищену ефективність, менші витрати на відповідні дзвінки – жоден дзвінок не залишається без відповіді.
Отже, саме завдяки цим властивостям, у даному дипломному проекті доцільно використовувати технологію DECT для забезпечення якісного зв’язку на даному об’єкті.
Принципи організації радіоканалу між базовими й абонентськими станціями технології DECT визначаються стандартом ETSІ 300 175.
Технологія DECT використовує комбінований метод множинного доступу (MS/TDMA/TDD) з часовим та частотним поділом каналів, а також принцип часового дуплекса, що забезпечує передачу на однієї несучій сигналів базових і абонентських станцій (у різних часових інтервалах того самого кадру). Це дозволяє не тільки вирішити задачу керування ресурсом без колізій, але і спростити абонентську апаратуру (за рахунок виключення вхідного фільтра, що розділяє тракти прийому і передачі).
Принцип організації дуплексних каналів зв'язку в стандарті DECT зображений на рисунку 3.1.
Рисунок 3.1 – Організація каналів зв’язку в стандарті DECT
Для організації каналів зв'язку між базовими й абонентськими станціями використовуються 10 несучих частот у діапазоні 1880 – 1900 Мгц. Значення центральних частот радіоканалів (f) визначаються за формулою:
f = 1897.344- 1.728 * n кГц, де n = 0...9. (3.1)
У кожному радіочастотному каналі організується TDMA – кадр довжиною 10 мс із 24 часовими інтервалами. При цьому 12 часових інтервалів використовуються для передачі в напрямку від базової станції до абонентських станцій, інші 12 часових інтервалів – для передачі в зворотному напрямку. Таким чином, у системній смузі DECT може бути організовано 120 дуплексних каналів із MS/TDMA/TDD. Між інтервалами прийому і передачі існує твердий взаємозв'язок. Якщо базова станція передає в k-му інтервалі (до=1-12), то абонентська станція відповідає тільки в k+12 інтервалі на тій же несучій частоті.
Передача інформації в стандарті DECT здійснюється в пакетному режимі. У кожному часовому інтервалі передається інформаційний пакет, синхрокод і службова інформація. Результуюча інформаційна швидкість в одному дуплексному каналі складає 32 кбіт/с. Устаткування стандарту DECT надає абонентові прозорий телефонний канал, що забезпечує підтримку всіх послуг, пропонованих ТФОП, і якість мови, еквівалентну провідним абонентським лініям. Для передачі мовних сигналів використовується АДІКМ зі швидкістю 32 кбіт/с. Для забезпечення безпеки передачі даних по ефіру, в устаткуванні застосуються алгоритми забезпечення конфіденційності переданої інформації з використанням загального ключа, що дозволяє формувати сегментовану псевдовипадкову послідовність, що накладається на потік даних на передавальній стороні і знімається на приймальній [7].
Особливістю технології DECT є застосування адаптивного алгоритму вибору частотного каналу DCA (Dynamіc Channel Allocatіon), що дозволяє забезпечити роботу устаткування без попереднього частотного планування. При цьому зв'язок у DECT-системах організується в такий спосіб.
Абонентська станція постійно сканує 120 робочих каналів, визначаючи той, у якого рівень перешкод мінімальний. Коли абонент піднімає слухавку, починається процес встановлення з'єднання. При цьому АС вибирає вільні від перешкод інтервали (з 13 по 24) і несучу частоту (з набору 0 – 9) для посилки виклику на базову станцію, з якою вона синхронізована. Для відповіді БС використовує відповідно інтервали 1 – 12 і ту ж саму частоту, що була обрана АС.
Рисунок 3.2 – Процедура заняття каналу в стандарті DECT
Коли станція займає канал, інші позначаються як "сліпі" (blіnd slot) і не можуть бути зайняті іншими станціями. Такий ефект ілюструє рисунок 3.2, де чорним кольором позначені частоти 5 і 1, обрані в інтервалах 3 і 9. Всі інші частоти в даному часовому інтервалі позначені сірим кольором і є забороненими. Щоб інформувати про зайняті інтервали інші станції, БС періодично передає цю інформацію в пакеті службової інформації.
Абонентська станція здійснює пошук можливих частотних інтервалів у кожному кадрі, щоб визначити придатність каналу, але після захоплення цього каналу для передачі вона не може контролювати інші частоти в зайнятому часовому інтервалі. Більш того, вона не може використовувати для прийому і два сусідніх інтервали, розташованих ліворуч і праворуч від робочого (рисунок 3.3) [12].
Рисунок 3.3 – Процедура заняття каналу в стандарті DECT
Основні параметри стандарту DECT наведені у таблиці 3.1
Таблиця 3.1 – Основні параметри радіоінтерфейсу DECT
|
Параметр |
Значення параметру |
|
1 |
2 |
|
Діапазон частот |
1880-1900 МГц |
|
Канальний рознос |
1728кгц |
|
1 |
2 |
|
Метод доступу |
MC/TDMA/TDD |
|
Число каналів на несучій |
12 дуплексних (по 32 кбіт/с) |
|
Швидкість передачі в каналі |
1152 кбіт/с |
|
Вид модуляції |
GFSK (BT=0,5) |
|
Довжина кадру |
10 мс |
|
Швидкість передачі даних (ISDN) |
144 кбіт/с |
|
Затримка на обробку |
16мс |
|
Відношення E/N0 |
12 |
|
Швидкість мовного кодеку (ADPCM) |
32 кбіт/с |
|
Потужність передавача |
10мвт (середня), 240мвт (пікова) |
Вихідні дані:
- технологія побудови мережі – DECT;
- смуга частот, що виділена на район F=20 МГц;
- смуга частот одного частотного каналу Fk=1,728 МГц;
- допустиме відношення сигнал/шум ρ0=18 дБ;
- чутливість приймача мобільної станції Pмс=-120дБВт;
- зона обслуговування S=9 км2;
- допустима імовірність блокування виклику Pв=0,005;
- кількість абонентів мережі Na=503;
- кількість абонентів, що можуть користуватися одним частотним каналом na=12;
- середня активність одного абонента в ГНН ya=0,07 Ерл.
Пропоновані вимоги до пропускної здатності системи визначаються середньою частотою викликів абонентів і середньою тривалістю розмови. Кількість базових станцій має бути достатньою для обслуговування викликів у період максимальної активності абонентів – годину найбільшого навантаження. Основною мірою навантаження є інтенсивність трафіка:
A = λ*h, (3.3)
де λ – середня частота викликів, що надійшли в одиницю часу;
h – середня тривалість розмови (заняття каналу).
Пропускна здатність системи являє собою максимально можливе навантаження при деякій строго визначеній імовірності втрати за викликами (відмові в обслуговуванні абонента) [4].
Оцінимо залежність максимальної пропускної здатності систем абонентського радіодоступу стандарту DECT від кількості базових станцій, які використовуються для організації зони обслуговування.
З метою теоретичного аналізу максимальної пропускної здатності представимо, що базові станції, встановлені в одній координаційній точці, оснащені однотипними антенами, і обслуговують одну область. У цьому випадку дану систему, відповідно до теорії телетрафіка, можна представити у виді наступної моделі (рисунок 3.4):
– є N каналів, кожний з яких доступний, коли він вільний, для будь-якого виклику, що надходить;
– виклики утворюють пуассоновський потік інтенсивності λ;
– тривалість заняття каналу підлягаються експонентному розподілу;
– виклик, не прийнятий до обслуговування в момент надходження, губиться, не впливаючи на моменти надходження наступних викликів.
Рисунок 3.4 – Модель DECT системи
Тоді, імовірність втрати за викликами може бути оцінена за формулою Ерланга:
, (3.4)
де Pb (A) – імовірність втрати за викликами (частка загублених викликів);
А – трафік, що надходить, Ерл;
N – загальна кількість одночасно підтримуваних з'єднань даною групою базових станцій.
Відповідно до рекомендації МСЕ-Р F.757-2 "Основні системні вимоги і робочі характеристики для фіксованих застосувань місцевого радіозв'язку з використанням рухливих технологій стільникового типу" значення імовірності втрати за викликами не має перевищувати 1%, у разі потреби на значення імовірності втрати за викликами можуть накладатися більш тверді вимоги 0.1 – 0.5%.
Проведені розрахунки показують, що в залежності від кількості одночасно підтримуваних з'єднань, максимальна пропускна здатність групою базових станцій DECT, може доходити до 100 Ерл, при імовірності втрати за викликами 0,5 – 1 %. Результати розрахунків представлені на рисунку 3.5 і зведені у таблиці 3.2.
Рисунок 3.5 – Залежність максимальної пропускної здатності DECT систем від загальної кількості одночасно підтримуваних з'єднань групою базових станцій
Таблиця – 3.2 Максимальна пропускна здатність DECT систем у залежності від кількості БС у групі
|
Максимальний трафік що обслуговується А,Ерл, при РЬ(А) рівному, % |
||
|
Кількість БС |
0,5 % |
1 % |
|
1 |
5,28 |
5,88 |
|
2 |
14,2 |
15,3 |
|
3 |
24 |
25,5 |
|
4 |
34,2 |
36,1 |
|
5 |
44,8 |
46,9 |
|
6 |
55,5 |
58 |
|
7 |
66,3 |
69,1 |
|
8 |
77,2 |
80,3 |
|
9 |
88,3 |
91,6 |
|
10 |
99,4 |
103 |
Для оцінки максимальної абонентської ємності устаткування стандарту DECT необхідно визначити інтенсивність трафіку, який надходить від одного абонента. Середні значення інтенсивності абонентського трафіка наведені в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3 – Середня інтенсивність трафіку від одного абонента
|
№ п/п |
Житловий сектор, Ерл |
Малий бізнес/офіс, Ерл |
Нормативний документ |
|
1 |
0,07 |
0,15 |
ETSI ETR 308 “Radio Equipment and systems (RES); Digital Enhanced Cordless Telecommunication (DECT); Services, facilities and configurations for DECT in the local loop” |
|
2 |
0,05…0,09 |
- |
МСЕ-Р F.757-2 |
Припускаючи середню інтенсивність трафіку від одного абонента постійною, визначимо максимальну абонентську ємність устаткування стандарту DECT:
К=А/Асеред.аб., (3.5)
де А – максимальна пропускна здатність устаткування, Ерл;
Асеред.аб – середня інтенсивність трафіку від одного абонента, Ерл.
Отримані значення максимальної абонентської ємності устаткування стандарту DECT приведені на рисунку 3.6 і таблиці 3.4.
Рисунок 3.6 – Залежність максимальної абонентської ємності DECT систем від загальної кількості одночасно підтримуваних з'єднань групою базових станцій
Таблиця 3.4 – Максимальна абонентська ємність DECT систем у залежності від кількості БС у групі
|
Максимальна абонентська ємність, при РЬ(А) рівному, % і інтенсивності трафіку одного абонента, Ерл |
||||||
|
0,5% |
1% |
|||||
|
Кількість БС |
0,07 |
0,1 |
0,15 |
0,07 |
0,1 |
0,15 |
|
1 |
75 |
52 |
35 |
84 |
5В |
39 |
|
2 |
202 |
142 |
94 |
218 |
153 |
102 |
|
3 |
342 |
240 |
160 |
364 |
255 |
170 |
|
4 |
488 |
342 |
228 |
515 |
361 |
240 |
|
5 |
640 |
448 |
298 |
670 |
469 |
312 |
|
6 |
792 |
555 |
370 |
828 |
580 |
386 |
|
7 |
947 |
663 |
442 |
987 |
691 |
460 |
|
8 |
1102 |
772 |
514 |
1147 |
803 |
535 |
|
9 |
1261 |
883 |
588 |
1308 |
916 |
610 |
|
10 |
1420 |
994 |
662 |
1471 |
1030 |
686 |
Базова станція забезпечує до 12 мовних каналів або каналів трафіку одночасно.
По таблиці Кендала-Башаріна знаходимо кількість абонентів обслуговуваних однією БС (12 каналів, Рв=0,005, Асеред.аб.=0,07 Ерл):
NBS=(YBS/у1аб)= (5.25/0,07)=75 абонентів. (3.5)
Розділимо дану територію на три райони.
Задамо типи послуг, що використовуються абонентами кожного району:
Всі отримані дані заносимо в таблицю 3.5.
Таблиця 3.5 – Типи послуг для абонентів кожного вузла.
|
Вузол |
Назва |
Кількість абонентів |
Телефонія, чол |
Інтернет (І тариф), чол |
Інтернет (ІІ тариф), чол |
|
1 |
Грабово |
120 |
120 |
12 |
3 |
|
2 |
Розсипне |
136 |
136 |
13 |
2 |
|
3 |
Пелагеївка |
247 |
247 |
20 |
5 |
Розрахуємо кількість базових станцій що забезпечать організацію каналів телефонії та Інтернет трафіку для кожного району:
Nbs = (120 + 12 +3) / 75 = 2;
Nbs = (136 + 13 + 2) / 75 = 2;
Nbs = (247 + 20 + 5) / 75 = 4.
Отже для телефонізації даної території потрібно вісім базових станцій.
Далі розрахуємо вихідний трафік від абонентів для визначення навантаження на зовнішню АТС і службу Інтернет провайдеру
Навантаження йде трьома напрямками:
Задаємо коефіцієнти, які показують долю трафіка в кожному напрямку: k1 – у внутрішню мережу, k2 – до сусідніх вузлів, k3 – до інших мереж. При цьому має місце співвідношення:
. (3.6)
У нашому випадку співвідношення між внутрішнім та зовнішнім трафіком телефонії складає 60/40, а увесь трафік даних Інтернету передається до зовнішніх мереж.
На кожному етапі аналізу мережної послуги визначають, які послуги є внутрішніми, які пов’язані з сусідніми вузлами, а які – з зовнішніми мережами.
У випадку, якщо є послуги реального часу з постійним завантаженням певної смуги пропускання, то при виборі каналів обов’язково необхідно, щоб пропускна здатність каналу зв’язку була не меншою за необхідну смугу пропускання.
. (3.7)
У таблиці 3.6 наведені характеристики деяких абонентських служб.
Таблиця 3.6 – Параметри трафіку широкомовних інтерактивних служб
|
Служба |
Максимальна швидкість |
Пачковість |
Тривалість сеансу зв’язку Тс, с |
Вхідне навантаження у ЧНН (Ерл) |
|
Телефонія |
32 Кбіт/с |
1 |
100..300 |
0,05..0,09 |
|
Інтернет |
32 Кбіт/с |
10 |
900 |
0,5 |
|
Інтернет |
128 Кбіт/с |
10 |
900 |
0,5 |
Стандартом передбачена можливість передачі даних зі швидкістю до 32 Кбіт/с, тому користувачі І тарифу мережі Internet зможуть користуватися якісною електронною поштою. Також стандартом передбачена можливість задіювати 4 канали та таким чином отримувати зв'язок зі швидкістю 128 Кбіт/с.
Розрахуємо трафік, що генерується вузлами та передається до зовнішніх мереж. Трафік розраховується окремо для кожного виду послуги на кожному мережному вузлі. Формула для розрахунку має вид:
, (3.8)
де 
– номер мережної послуги;
– номер вузла;
– математичне очікування трафіка, який генерується k-ю послугою на і-му вузлі;
– швидкість передачі даних (у бітах чи пакетах на секунду) – середня пропускна здатність каналу зв’язку, якої достатньо для якісної передачі трафіка k-ї послуги;
– кількість абонентів на і-му вузлі, які користуються k-ю послугою;
– середня тривалість сеансу зв’язку для k-ї послуги;
– середня кількість викликів у годину найбільшого навантаження для користувачів і-го вузла, які використовують k-у послугу.
Тут швидкість передачі даних 
знаходиться за формулою:
, (3.9)
де 
– максимальна пропускна здатність каналу зв’язку;
– пачковість на одного абонента – відношення між максимальною та середньою пропускною здатністю, необхідною для забезпечення k-ї послуги; ця величина характеризує вибухообразність трафіку.
Сумарний трафік, що генерується на і-му вузлі, дорівнює:
. (3.10)
Отже:
1) розрахуємо сумарний вихідний трафік, що генерується першим вузлом:
2) розрахуємо сумарний вихідний трафік, що генерується другим вузлом:
3) розрахуємо сумарний вихідний трафік, що генерується третім вузлом:
Розрахуємо сумарний трафік до зовнішніх мереж:
З цих даних видно, що для забезпечення зв'язку з зовнішніми мережами, необхідно з'єднати дану мережу потоком Е1 із зовнішньої АТС і потоком Е1 з Інтернет провайдером.
Стандарт DECT розроблявся для використання в мережевій топології типа “зірка“. При використанні такої топології, якщо два портативні термінали PT (Portable terminations) мають зв'язатися один з одним, вони здійснюють це через базову станцію FT (Fixed termination), що знаходиться в центрі зірки.
Рисунок. 3.7 – Топологія DECT
Самі ж базові станції підключаються до контролерів, в найпростішому випадку утворюючи теж топологію «зірка». Цей варіант підходить для нашого об’єкта. На цій території це найбільш економічне рішення, тому що ми використовуємо лише один КБС. У функції контролерів входить організація зв’язку між абонентами мереж різних базових станцій. Контролер представляє собою спеціалізований комп’ютер зі специфічним програмним забезпеченням [2].
Для створення сполучних ліній з ЦМІС застосовуються тільки кабелі з крученими парами провідників. Тип кабелю, що рекомендується, SMT категорії 5, максимальна довжина лінії при цьому складе 0,5 км. У нашому випадку мінімальна відстань між БС і КБС складає близько 1,3 км. У зв'язку з цим для збільшення дальності зв'язку необхідно застосувати регенератори цифрових потоків (РЦП). Для з'єднання восьми базових станцій з контролером базових станцій необхідно задіяти вісім пар РЦП. Для з'єднання КБС з АТС і службою провайдеру необхідно задіяти дві пари РЦП відповідно. Для з'єднання блоків закінчення лінійного тракту використовується кабель марки КСПП 1х4х0,9.
У системі використовується один КБС, що розташований у центрі Пелагеєвки. Вісім базових станцій з'єднуються з КБС за допомогою сполучних ліній. Відстані від БС до КБС і від КБС до АТС і служби Інтернет провайдеру наведені в таблиці 3.7. АТС розташовується в населеному пункті Червона Зірка.
Таблиця 3.7 – Відстані між основними вузлами системи
|
Найменування вузлів |
Відстань, км |
|
БС1 – КБС |
3,62 |
|
БС2 – КБС |
2,14 |
|
БС3 – КБС |
2,93 |
|
БС4 – КБС |
1,27 |
|
БС5 – КБС |
1,67 |
|
БС6 – КБС |
1,80 |
|
БС7 – КБС |
1,70 |
|
БС8 – КБС |
1,77 |
|
КБС – АТС |
2,00 |
|
КБС – Інтернет провайдер |
2,00 |
Результуюча довжина сполучних ліній дорівнює 20,9 км.
Структурна схема наведена на додатку Б.
КБС має 16 цифрових потоків Е1 (інтерфейс на первинній швидкості 2048 Кбіт/с) і підключається у нашому випадку до АТС через 1 лінію зв’язку Е1. Друга лінія з’єднує в тому же напрямку з Інтернет провайдером. Вісім ліній Е1 з’єднують КБС з базовими станціями. Таким чином незадіяними залишаються 6 цифрових потоків, які можуть бути використанні для поширення мережі. Функціональна схема наведена в додатку В.
В цьому розділі були описані основні характеристики технології DECT та переваги бездротового зв’язку. Здійснена оцінка максимальної абонентської ємності устаткування стандарту DECT. Також було обчислено навантаження до зовнішньої мережі та визначена кількість потоків, необхідних для обслуговування мережі. На основі територіальних властивостей та розподілу щільності населення була обрана топологія «зірка». Були визначені канали зв’язку, а також був зроблений синтез структурної та функціональної схем мережі. Далі, виходячи з розрахованих параметрів, слід приступити до вибору обладнання для телефонізації даної території.
На ринку надання послуг систем абонентського радіодоступа представлено багато систем, як закордонних так і вітчизняних. Основні параметри і характеристики деяких з цих систем наведені в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1 Характеристики деяких систем абонентського радіодоступу
|
Параметр |
KIRK 1500 |
МініКом-DECT DWLL-200 |
Гудвін Бородіно Г |
|
Кількість БС у системі |
32 |
8 |
12 |
|
Кількість одночасних розмов на одну БС |
4 |
12 |
12 |
|
Максимальна кількість абонентів |
250 |
200 |
960 |
|
Максимальна дальність зв’язку, м |
5000 |
10000 |
5000 |
|
Підключення до АТС |
2 Е1 |
2 Е1 |
До 8 Е1 |
|
Сумісність з вітчизняними системами зв’язку |
- |
+ |
+ |
Закордонні системи несумісні з вітчизняними АТС. Із систем російських виробників більш підходить система "Гудвін Бородіно Г", тому що вона забезпечує необхідну кількість абонентів, розташованих на даній території.
Апаратна частина САРД "Гудвін Бородіно Г" складається з базового (системного) і абонентського устаткування.
До основного базового устаткування належать:
- контролер базових станцій (КБС);
- базові станції (БС);
- мультиплексор базових станцій (МБС);
- комп'ютер робочого місця оператора (РМО);
- антени і фідери базових станцій.
До складу допоміжного базового устаткування входять:
- системний крос;
- регенератори цифрових потоків;
- термошафи БС;
- система електроживлення, включаючи електроживлення термошаф БС;
- модеми дистанційного керування КБС.
До комплекту постачання може входити 19-дюймова стійка, у яку встановлюються КБС, РМО.
При монтажі базового устаткування використовуються або прокладаються кабельні канали, контур заземлення, електрична проводка і т.д.
У комплект абонентського устаткування входять:
- термінальний абонентський радіоблок (ТАРБ);
- абонентська антена;
- фідер;
- джерело безперебійного живлення (опція).
Монтаж базового й абонентського устаткування проводиться роздільно. Базове устаткування монтується в попередньо підготовлених приміщеннях і місцях, абонентське – у житлових приміщеннях, де знаходяться користувачі системи зв'язку [11].
Контролер базових станцій забезпечує функції організації інтерфейсу з ЦМІС та МПД, підтримки протоколу в радіоканалі (установлення з'єднання, ідентифікація і т.д.) і організації функціонування мережі DECT (пошук абонента, процедура хендовера в одному кластері і т.д.). Контролер містить функціональні блоки для керування всією системою.
У системі "Гудвін Бородіно Г" використовується контролер базових станцій з інтерфейсом Е1 (КБС-Е1). Основні параметри КБС-Е1 наведені в таблиці 4.2.
Таблиця 4.2 – Основні параметри контролера базових станцій КБС-Е1
|
Параметр |
КБСЗ-4Е1/ПД-1Р |
КБСЗ-8Е1/ПД-1Р |
КБСЗ-16Е1/ПД-1Р |
|
Інтерфейс, загальне число потоків / число каналів |
4 E1/30B+D Ethernet |
8 E1/30B+D Ethernet |
16 E1/30B+D Ethernet |
|
Інтерфейс із ЦМІС ОП, число потоків / число каналів/сигналізація |
1-2 E1/30B+D EDSS1, QSIG, V5.2 |
1-4 E1/30B+D EDSS1, QSIG, V5.2 |
1-8 E1/30B+D EDSS1, QSIG, V5.2 |
|
Інтерфейс із БС (МБС), число потоків / число каналів |
1-3 E1/30B+D |
1-7 E1/30B+D |
1-15 E1/30B+D |
|
Інтерфейс із LAN/WAN, протокол сигналізації |
Ethernet 10/100Base-T 10Base-T|100 Base-T, повний дуплекс (максимальна довжина кабелю згідно ІEE802.3 (100м), аудіо кодек: G711 (aLaw PCM), G729, генерація DTMF: H.245, ГР протоколи: DHCP і TFTP. Протокол SFP |
||
|
Напруга живлення, В |
1)~220В/50Гц 2) -42... -70 |
||
|
Споживана потужність, Вт |
200 |
||
|
Габарити (ШхВхД), мм |
483x177x450 |
||
|
Гранична довжина інтерфейсу |
Е1-0,5км(ТПП-0,5) – 1,0км(ТПП-0,7) – 1,0 км (КСПП) |
||
|
Здійснення, робочий інтервал температур |
Внутрішнє, +5...+40 °С |
В даному проекті використовуємо КБС-16Е1. КБС-Е1 має 16 інтерфейсних ліній Е1. Лінія Е1 – чотирьохдротова цифрова лінія зі швидкістю 2048 кбіт/с (лінія 30B+D).
До опорної АТС КБС-Е1 підключаються по лініях Е1. Лінії Е1, не задіяні для зв'язку з опорною АТС, можна використовувати для зв'язку з БС.
В інтерфейсі з АТС може використовуватися протокол міжстанційної сигналізації: ЕDSS1, V5.2 або, за вимогою замовника, QSІ.
Параметри інтерфейсу Е1 відповідають ДСТ 26886-86 і стандартові МСЕ-Т G703.
В інтерфейсі з БС використовується внутрішній протокол сигналізації.
Різні типи кабелів забезпечують різну довжину ліній зв'язку: до 0,5...1,0 км. Для збільшення дальності виносу МБС (БС) можуть використовуватися різні системи передачі, зокрема – регенератори цифрових потоків.
КБС-Е1 дозволяють організувати систему передачі даних, призначену для підключення комп'ютерів абонентів САРД до існуючої мережі Ethernet з метою забезпечення доступу до мережі Інтернет або локальної обчислювальної мережі. Цей же інтерфейс Ethernet призначений також для організації голосових каналів за технологією VoIP із протоколом сигналізації SІP.
Для абонента, що має ТАРБ ТАРУСА З8Д, передбачена одночасна передача даних і голосу.
Керування КБС-Е1 із РМО здійснюється мережею передачі даних (МПД) Ethernet 10/100, виділеною лінією або лінією, що комутується, (RS-232 або через модем).
КБС-Е1 можна встановлювати поруч з опорною АТС або виносити, використовуючи існуючі у оператора системи передачі даних. КБС-Е1 встановлюється усередині приміщень.
Живлення КБС-Е1 здійснюється від джерела постійного струму з номінальною напругою -60/-48В (-42...-70 В). Для забезпечення безперебійної роботи КБС рекомендується використовувати джерело безперебійного живлення (ДБЖ, або в англійській абревіатурі UPS) ~220В/-60В.
Контролер базових станцій працює під керуванням системної плати ПЕОМ, виконаної на основі Іntel-сумісного процесора типу Celeron з тактовою частотою не менш 800 Мгц. У ПЗУ типу DіskOnModule (Flash-ROM) зберігається необхідне програмне забезпечення: операційна система LІNUX і програма керування контролером базових станцій. Програма запускається автоматично при включенні живлення КБС.
Модуль шлюзу у виконанні CІ3-1GW має 30 кодеків (G711, G729) для забезпечення голосових з'єднань за технологією VoIP із сигналізацією SІP і один зовнішній Еthernet-інтерфейс, що закінчується гніздом RJ-45. Модулі шлюзу CІ3-2GW і CІ3-4GW мають відповідно 60 і 120 кодеків, 2 і 4 гнізда RJ-45. При використанні декількох гнізд RJ-45 необхідно пам'ятати, що їхнє спільне використання вимагає підключення їх до загального комутатора, оскільки усередині самого модуля ці інтерфейси не зв'язані.
Основні характеристики модуля:
– підтримувані кодеки: G.711, G.729, G726 (ADPCM);
– підтримка CLІ;
– генерація DTMF: RFC 2976;
– протокол керування викликом: власний;
– ІP-протоколи: DHCP, RTP.
Контролер КБС-Е1 дозволяє забезпечити хендовер, тобто безрозривно переключати радіоз’єднання при переміщенні абонента в зону обслуговування іншої БС цієї ж системи. Однак можливість хендовера забезпечується лише за двох умов:
- використанні абонентом ПАРБ, що підтримує bearer-handover і connectіon-handover між базовими станціями;
– синхронізації базових станцій БС-Е1 і/або мультиплексорів МБС-Upn від одного джерела DECT-синхронізації, наприклад, від внутрішнього генератора однієї з БС-Е1 (одного з МБС-Upn) при їхньому близькому розміщенні, або, при значному взаємному віддалені, за допомогою блоків синхронізації Блс (GPS-приймачів).
До КБС-Е1 можуть бути підключені клавіатура і монітор, що використовуються для початкового налаштування контролера, а при роботі системи – комп'ютер робочого місця оператора (РМО).
Контролер базових станцій КБС-Е1 виконаний на основі 19-дюймового корпуса ПЕОМ промислового призначення. На об'єднавчу плату встановлюються системна плата (з вбудованим відео- і Ethernet- адаптерами), плата інтерфейсів і модуль шлюзу.
До контролера можуть бути підключені монітор і клавіатура – у результаті КБС можна керувати як ПЕОМ із установленою на ній операційною системою LІNUX і спеціалізованим програмним забезпеченням системи зв'язку. Таке включення використовується для початкового налаштування контролера.
В основному режимі роботи КБС-Е1 керується дистанційно з комп'ютера РМО через мережу передачі даних Ethernet 10/100 або інтерфейс RS-232 (через виділену лінію або модем). Для цього в КБС встановлені адаптери і спеціальне програмне забезпечення, а на комп'ютері РМО встановлюється програмне забезпечення оператора системи зв'язку "Гудвін Бородіно".
Підключення КБС-Е1 до опорного АТС і до БС (або до МБС) здійснюється за допомогою кросу Е1.
Базові станції з інтерфейсом Е1 призначені для організації радіоканалу, що забезпечує доступ абонентських радіоблоків до системи зв'язку.
Базова станція виконує функції мережі першого рівня (фізичного рівня) і Мас-рівня (рівня керування доступом).
Таблиця 4.3 – Основні параметри базової станції БС-Е1
|
Параметр |
Значення |
|
Кількість розмовних каналів |
10,12 |
|
Вхідний інтерфейс |
Е1 |
|
Кількість каналів у вхідному потоці |
(10-12) В + D |
|
Антени, тип антен |
Зовнішні |
|
Кількість і тип антенних рознімань |
2, N-тип |
|
Виконання, робочий інтервал температур |
Внутрішнє, +5...+40°С |
|
Габарити, мм |
220x146x55 |
|
Напруга живлення, В |
-60 + 20% |
|
Споживана потужність, Вт |
10 |
|
Наробіток на відмову, години |
30000 |
Базова станція з інтерфейсом Е1 забезпечує до 12 розмовних каналів при підключенні безпосередньо до контролера базових станцій (КБС) і до 10 розмовних каналів при підключенні до КБС через мультиплексор базових станцій (МБС). Таким чином, через одну БС El-типу одночасно можуть мати доступ до системи зв'язку 10 або 12 абонентів.
Число рекомендованих абонентів, що обслуговуються однією БС-Е1, складає від 30 до 80 (у залежності від питомого навантаження на абонента). Живлення базових станцій може здійснюватися як від автономного джерела, так і дистанційно. При дистанційному живленні опір шлейфа лінії не має перевищувати 70 Ом при напрузі на вході лінії мінус 60В.
Базова станція БС-Е1 встановлюється тільки в опалювальному приміщенні. При установці поза приміщенням або в неопалюваному приміщенні з великим інтервалом робочих температур БС-Е1 міститься в спеціальну термошафу ТШ-2 (поставляється, за необхідності, разом із БС-Е1).
Стислі технічні характеристики інтерфейсу Е1:
- 30 В-каналів у відповідності до стандарту ІTU G.703;
- швидкість передачі в потоці Е1:2 ,048 Мбіт/с;
- лінійний код інтерфейсу El: HDB3.
БС-Е1 має два антенних введення, до яких підключаються прийомо/передавальні антени. У кожен момент часу БС-Е1 веде прийом/передачу через те антенне введення, що забезпечує найкращий зв'язок у використовуваному каналі.
Синхронізація базових станцій системи "Гудвін Бородіно" здійснюється від тактового генератора, розташованого в контролері базових станцій, через потік Е1 або по входу DECT-синхронізації SYNC (ETSІ 300 175-2, В.2, частота 100 Гц). Одна з базових станцій – ведуча (Master) – сама виробляє на виході SYNC сигнал DECT-синхронізації, що може бути поданий на входи SYNC відомих (Slave) базових станцій. Як джерело синхронізації може використовуватися блок синхронізації, що здійснює спостереження за супутниками навігаційної системи ГЛОНАС або GPS (наприклад, блок синхронізації Блс виробництва Концерну "Гудвін").
Лінії керування базової станції БС-Е1 підключаються до КБС-Е1 (за допомогою кросу Е1), мультиплексора МБС-Е1, інтерфейсним виходам Е1 контролера КБС-Upn або через будь яку систему передачи даних, у нашому випадку до регенераторів цифрових потоків.
З'єднання БС-Е1 з антенами здійснюється за допомогою двох фідерів, кожний з яких складається з високочастотного коаксіального кабелю і двох заздалегідь установлених Вч-розніманнь N-типу.
Віддаленість місця установки БС-Е1 від антен обмежена довжиною з’єднувального кабелю.
Кабелі постачаються нормованої довжини (3, 7, або 11 м), або виготовляються за замовленням (але не більш 11 м). Кабелі мають калібровані характеристики по загасанню й узгодженню з Вч-розніманнями.
Особливу увагу варто приділити плануванню мережі абонентського радіодоступа й електромагнітної сумісності з мережею стільникового зв'язку GSM-1800 і радіорелейними лініями. Для забезпечення електромагнітної сумісності використовується комплект із двох фільтрів, що установлюється на монтажній панелі, накладається на кришку базової станції і закріплюється шурупами або гайками (рис. 4.9). З'єднання БС-Е1 з антенами через комплект фільтрів здійснюється в два етапи:
1) кожен фільтр з'єднується з Вч-розніманням базової станції через короткий фідер, що входить у комплект постачання фільтрів.
2) до рознімань N-типу фільтрів приєднуються антенні фідери в порядку, аналогічному зазначеному раніше.
Рисунок 4.9 – Зовнішній вигляд фільтрів, установлених на базовій станції
Базові станції встановлюємо на 20 метрових щоглах. Головним критерієм установки базових станцій є забезпечення прямої видимості між антеною базової станції та антенами абонентів. Оскільки базові станції встановлені не в одній точці, то при встановленні абонентського устаткування є вибір базової станції, завдяки чому можна обрати більш якісний зв'язок [11].
Зовнішні антени розміщуються на опорах щогл, на стінах будинків тощо при установці декількох зовнішніх АФП в безпосередній близькості один від одного, щоб уникнути їхнього взаємовпливу рекомендується рознести їх на відстань більш 1 м.
У якості спрямованих антен БС застосовуємо антени фірми SUHNER Planar.
Характеристики антенного устаткування надані в таблиці 4.4.
Таблиця 4.4 – Параметри антени PANEL SUHNER Planar SPA 1900/85/13/0/DS
|
Параметр |
Значення |
|
Діапазон частот |
1880-1900 МГц |
|
Коефіцієнт підсилення |
13 dBi |
|
Максимальна потужність |
100 Вт |
|
Діаграма спрямованості |
Н-площина: 85°, Е-площина: 18° |
|
Вхід антени |
N-тип (female) |
|
Хвильовий опір |
50 Ом |
|
Поляризація випромінювання |
Вертикальна |
|
Характеристика спрямованості |
Спрямована |
|
Габаритні розміри |
542 x 115 x 39 мм |
|
Маса |
1,4 кг |
Діаграма спрямованості антен показана на рисунку 4.10.
Рисунок 4.10 – Нормована діаграма спрямованості антен базових станцій
Робоче місце оператора (РМО) призначено для забезпечення роботи оператора по керуванню системою (конфігурування системи, прописка, виписка, зміна прав доступу абонентів), технічному обслуговуванню і діагностиці устаткування.
Термінальні абонентські радіоблоки (ТАРБ) використовуються для забезпечення радіодоступу стаціонарного абонентського устаткування (телефон, факс) через БС до АТС чи ЦМІС ОП (рисунок 4.11).
ТАРБ являє собою стаціонарний пристрій стандарту DECT /GAP, що має абонентське двохпровідне закінчення (a/b інтерфейс) для підключення стандартних абонентських пристроїв (АП).
Рисунок 4.11 – Склад абонентського устаткування
Рознімання для підключення блоку живлення й абонентських пристроїв знаходяться на тильній стороні корпуса ТАРБ. Рознімання для підключення комп'ютера розташовані на тильній стороні.
ТАРБ живиться від блоку живлення з напругою 9 В.
У системі «Гудвін Бородіно» абонентські пристрої підключаються через ТАРБ.
Стандартні абонентські пристрої (АП) мають двухдротовий аналоговий інтерфейс (a/b інтерфейс). У якості АП можливе застосування сертифікованих телефонних апаратів різних типів і виробників, а також факсів, модемів. Середня швидкість передачі даних через a/b-лінію ТАРБ – 32 кбіт/с.
Для передачі даних лінією зв'язку на відстань більше 0,5 км необхідно застосовувати регенератори цифрових потоків. Для даної системи зв'язку використовуємо кабельний лінійний тракт ЦУКАТ-М виробництва ВАТ "Борисоглебські системи зв’язку". ЦУКАТ-М призначений для передачі цифрових потоків зі швидкостями 1024 або 2048 кбіт/з по двох кручених парах проводів. Максимальна відстань по кабелю типу КСПП 1х4х1,2 при двосторонньому дистанційному живленні за допомогою проміжних станцій складає 50 км.
Застосовується на телефонних мережах установ зв'язку для з'єднання між собою устаткування формування цифрових потоків (апаратури ущільнення з ІКМ, цифрових АТС та ін.) Складається з оконечного устаткування – блоки закінчення лінійного тракту БОЛТ-15/30, лінійного устаткування – станції проміжні СП-1024/2048 і сервісного устаткування – блок сервісний БС і пристрій службового зв'язку УСС-П.
ЦУКАТ-М у залежності від швидкості передачі має два основних варіанта – ЦУКАТ-М 1024 і ЦУКАТ-М 2048. У нашому випадку будемо використовувати ЦУКАТ-М 2048. Максимальна дальність зв'язку без використання проміжних станцій – 5 км, при використанні кабелю марки КСПП 1х4х0,9. Схема організації зв'язку за допомогою системи ЦУКАТ-М показана на рисунку 4.12.
Рисунок 4.12 – Схема організації цифрової мережі передачі між цифровими АТС
Для забезпечення передачі даних через мережу Ethernet до складу КБС входить додатковий модуль – контролер передачі даних (КПД). В абонента в цьому випадку встановлюється ТАРБ із можливістю передачі даних, до якого підключаються персональний комп'ютер і АП.
КПД являє собою друковану плату з інтерфейсом PCI, що вставляється в КБС-Е1. КПД вставляється у вільний слот PCI і з'єднується шлейфом із платою інтерфейсів (модернізованої для передачі даних).
Система «Гудвін Бородіно Г» підключається до ЦМІС чотирьохпровідними лініями інтерфейсу E1 (ІКМ-30). Лінії Е1 мають забезпечувати інтерфейс на первинній швидкості (PRІ, 2048 кбіт/с) із протоколом сигналізації EDSS1 (відповідно до ETS 300 102, 300 125, 300 011).
Інтерфейс Е1 має підтримувати 30 каналів В-типу для передачі інформації, один канал D-типу для сигналізації й один канал для синхронізації й передачі попереджень.
Опорна АТС має бути стороною NT. Частота синхронізації від АТС становить 2.048 МГц ± 3 ррm.
Параметри радіоінтерфейса DECT у САРД «Гудвін Бородіно Г» наведені в таблиці 4.5.
Таблиця 4.5 – Параметри радіоінтерфейса DECT
|
Параметр |
Значення параметра |
|
Діапазон частот, МГц |
1880 – 1900 |
|
Випромінювана потужність (пікова) абонентського передавача, мВт |
не більше 250 |
|
Середня потужність випромінювання абонентського передавача, мВт |
не більше 10 на канал |
Інтенсивність збоїв (Bіt Error Rate – BER) у радіоканалі DECT САРД «Гудвін Бородіно Г» наведена в таблиці 4.6.
Таблиця 4.6 – Інтенсивність збоїв у радіоканалі
|
Рівень сигналу на вході приймача |
BER |
|
-86 дБм |
|
|
-89 дБм |
|
Імовірність втрат по викликах при середній інтенсивності телефонного навантаження (вихідної й вхідної) 0,07 Ерл на одну сполучну лінію не перевищує 0,005.
Середній розрахунковий час наробітку на відмову устаткування – не менше 20000 годин.
Середній час відновлення ушкодження шляхом заміни несправних блоків без обліку часу на локалізацію несправності – не більше 60 хвилин.
При підключенні системи до ЦМІС тарифікація здійснюється засобами опорної АТС. При цьому на опорну АТС система передає всю інформацію, що ставиться до тарифікації.
Служба Інтернет-провайдера призначена для керування доступом абонентів до мережі Ethernet. Ця служба являє собою ПО, установлене на окремому комп'ютері (сервері), у функції якого входить авторизація, ідентифікація й контроль за часом і обсягом переданої інформації. Для організації служби Інтернет-провайдера можуть бути використані системи TACACS+ або RADІUS.
Система передачі даних призначена для підключення комп'ютерів абонентів САРД «Гудвін Бородіно Г» до існуючої мережі Ethernet з метою забезпечення доступу до Інтернету або локальної обчислювальної мережі.
Організація системи передачі даних на базі САРД "Гудвін Бородіно" припускає виконання наступних умов:
– в абонентів мають бути встановлені ТАРБ з можливістю передачі даних;
– у контролері базових станцій КБС-Е1 має бути встановлений контролер передачі даних (КПД);
– до КБС-Е1 через мережу Ethernet має бути підключений сервер із програмним забезпеченням служби Інтернет-провайдера.
Система передачі даних у системі "Гудвін Бородіно" має наступні характеристики:
- швидкість передачі даних – 32 кбіт/с;
- максимальне число одночасно працюючих абонентів через одну БС – 12;
- максимальне число одночасно працюючих абонентів у системі (при одному КПД) – 30;
- абонент може користуватися або послугами телефонії (через АП) або послугами передачі даних (через комп'ютер).
Для забезпечення якісного радіозв'язку при наявності сильних перешкод від систем стільникового зв'язку стандарту GSM-1800 і радіорелейних ліній у САРД "Гудвін Бородіно Г" передбачене застосування в базових станціях спеціальних полоснопропускних фільтрів, що практично повністю подавляють зазначені перешкоди. Комплект фільтрів, за необхідності, може бути поставлений разом із БС або на окреме замовлення.
У даному розділі була виконана повна комплектація системи «Гудвін Бородіно Г», докладно описано устаткування системи: його структура і призначення. Усе обране обладнання за своїми характеристиками відповідає умовам ТЗ.
Зведемо всі отримані результати в таблицю 4.7
Таблиця 4.7 – Устаткування системи «Гудвін Бородіно Г»
|
Найменування |
Позначення |
Кількість |
|
Контролер базових станцій з інтерфейсом Е1 |
КБС-Е1 |
1 |
|
Базова станція з інтерфейсом Е1 |
БС-Е1 |
8 |
|
Регенератори цифрових потоків |
РЦП ЦУКАТ-М |
10 |
|
Кабель |
КСПП 1х4х0,9 |
25 км |
|
Термінальний абонентський радіоблок |
ТАРБ |
503 |
|
Модуль контролера передачі даних |
КПД |
1 |
|
Робоче місце оператора з ПК |
РМО |
1 |
В основу будь-якої повномасштабної структурованої кабельної системи покладена деревоподібна топологія, що іноді називають також структурою ієрархічної зірки. Функції вузлів структури виконує комутаційне устаткування різного виду, що може мати два основні різновиди: індивідуальні інформаційні розетки, експлуатовані користувачами кабельної системи, і панелі різних видів, що утворюють групове комутаційне поле, з якими працює обслуговуючий персонал. Комутаційне устаткування з'єднується між собою електричними кабелями різних видів.
Усі кабелі, що входять у технічні приміщення, обов'язково заводяться на згадані вище комутаційні панелі, на яких за допомогою шнурів здійснюються всі підключення і переключення в процесі поточної експлуатації кабельної системи. Стандарти дозволяють також організацію резервних трактів передачі сигналів. Усе це в сполученні з використаною деревоподібною топологією в частині, що стосується СКС, забезпечує гнучкість і надійність СКС, а також можливість легкої переконфігурації й адаптації кабельної системи під конкретний додаток (рисунок 5.1) [9].
Рисунок 5.1 – Підсистеми СКС
Технічні приміщення необхідні для побудови СКС і інформаційної системи в цілому. У загальному випадку вони поділяються на апаратні і кросові.
Апаратною надалі називатиметься технічне приміщення, у якому поряд із груповим комутаційним устаткуванням СКС розташовується мережне устаткування колективного користування масштабу підприємства (АТС, сервери, комутатори). Апаратні обладнуються фальшпідлогами, системами пожежегасіння, кондиціонування і контролю доступу. Рівень встановлюваних в апаратній різних пристроїв і систем інженерного забезпечення має відповідати рівневі монтируємого в ній комп'ютерного і телекомунікаційного устаткування.
Кросова являє собою приміщення, у якому розміщується комутаційне устаткування СКС, мережне й інше допоміжне устаткування, що найчастіше обслуговує обмежену групу користувачів. При цьому, рівень оснащення кросової обладнанням інженерного забезпечення і її функціонування в цілому є більш низьким, але порівняно з рівнем апаратної.
Апаратна може бути сполучена з кросовою будинку (КБ). У цьому випадку його мережне устаткування може підключатися безпосередньо до комутаційного устаткування СКС. Якщо апаратна розташована окремо, то її мережне устаткування підключається до локально розташованого комутаційного устаткування або до звичайних інформаційних розеток, аналогічним розеткам робочих місць. У кросову зовнішніх магістралей (КЗМ) сходяться кабелі зовнішньої магістралі, що підключають до неї окремі КБ. У КБ заводяться внутрішні магістральні кабелі, що підключають до них кросові поверхів (КП). До КП у свою чергу, горизонтальними кабелями підключені розеточні модулі інформаційних розеток робочих місць. Як додаткові зв'язки, що збільшують гнучкість системи, допускається прокладка зовнішніх магістральних кабелів між КБ і внутрішніх магістральних кабелів – між КП.
В усій СКС може бути лише одна КЗМ, а в кожному будинку може знаходитися не більш однієї КБ. Допускається об'єднання КЗМ із КБ, якщо вони розташовані в одному будинку. Аналогічно КБ може бути сполучена з КП, якщо вони розташовані на одному поверсі. Якщо щільність робочих місць на поверсі або його частині мала, то як виключення допускається підключення до КП горизонтальних кабелів суміжних поверхів. Приклад структури СКС із прив'язкою до будинків наведено на рисунку 5.2 [9].
Рисунок 5.2. Приклад структури СКС із прив'язкою до будинків
У самому загальному випадку СКС відповідно до міжнародного стандарту ІSO/ІEC 11801 містить у собі три підсистеми:
– підсистема внутрішніх магістралей, названа в деяких СКС вертикальною або вторинною підсистемою, містить прокладені між КБ і КП внутрішні магістральні кабелі, підключене до них комутаційне устаткування в КБ і КП, а також частина комутаційних шнурів і/або перемичок у КБ. Кабелі розглянутої підсистеми фактично зв'язують між собою окремі поверхи будинку і/або просторово рознесені приміщення в межах одного будинку. Якщо СКС обслуговує один поверх, то підсистема внутрішніх магістралей може бути відсутня;
– горизонтальна підсистема утворена горизонтальними кабелями між КП і розеточними модулями інформаційних розеток робочих місць, самими інформаційними розетками, а також комутаційним устаткуванням у КП, до якого підключаються горизонтальні кабелі. До складу горизонтальної підсистеми входить також велика частина комутаційних шнурів і/або перемичок у КП. При побудові горизонтальної проводки допускається використання однієї точки переходу на тракт, у якій відбувається зміна типу кабелю, що прокладається, (наприклад, перехід на плоский кабель для прокладки під килимовим покриттям з еквівалентними передатними характеристиками).
Розглянутий тут розподіл СКС на окремі підсистеми застосовується незалежно від виду або форми реалізації мережі, тобто воно принципово буде однаковим, наприклад, для кабельної системи, встановленої в офісному будинку або у виробничому комплексі.
У самому загальному випадку СКС відповідно до діючих редакцій міжнародних нормативно-технічних документів містить у собі таких вісім компонентів:
Горизонтальна підсистема СКС, при реалізації якої використовуються кабелі з кручених пар, може бути побудована за чотирма різними варіантами, що у схематичному виді зображені на рисунку 5.3. На практиці, найчастіше застосовується перша з них, що утворена безперервним кабелем максимальною довжиною 90 м, з’єднуючим розеточний модуль інформаційної розетки (ІР) і комутаційну панель у кросовій поверху (КП). В другому варіанті тракт передачі утворюється послідовним з'єднанням кабелів двох різних типів, але з еквівалентними передатними характеристиками. Ці кабелі з'єднуються між собою в так званій точці переходу (ТП). Відповідно до міжнародного стандарту ІSO/ІEC 11801 тут можливі дві комбінації типів таких кабелів: багатопарний + чотирьохпарний і круглий + плоский з однаковою кількістю пар (на практиці це чотири пари). Американський стандарт TІ/EІ-568-A трактує точку переходу більш вузько: у ТП відповідно до цього нормативно-технічного документа відбувається з'єднання плоского кабелю з круглим.
Рисунок 5.3 – Варіанти організації горизонтальної підсистеми
Точка переходу реалізується на звичайному комутаційному устаткуванні, що відрізняється від комутаційного устаткування технічних приміщень тільки видом конструктивного виконання. Однак це устаткування забороняється використовувати для виконання операцій адміністрування кабельної системи і для підключення активних мережних пристроїв будь-якого призначення, Відповідно до цього в точці переходу ніколи не повинні застосовуватися комутаційні й оконечні шнури. З визначення точку переходу і вимог до неї негайно випливає правило про те, що кількість пар вхідних і вихідних кабелів має збігатися або відрізнятися не більше ніж на одну.
Для нашої системи підійде перший варіант. До контролера базових станцій підключається кручена пара з розніманням RS 232, з іншої сторони підключається персональний комп'ютер з якого буде вестися настроювання і керування системою.
Апаратна являє собою технічне приміщення, що несе основне навантаження по забезпеченню взаємодії не тільки всіх кабельних ліній, але і працездатності всієї інформаційно-обчислювальної системи підприємства. У цьому приміщенні поряд з комутаційним устаткуванням лінійних кабелів магістральних підсистем звичайно розташовуються найбільш важливі мережні пристрої колективного користування (АТС, сервери, комутатори масштабу підприємства, масиви дискової пам'яті й аналогічне їм устаткування). Із системної точки зору апаратні відносяться до тих ключових об'єктів інформаційної інфраструктури підприємства, які через специфіку устаткування, що знаходиться в них, вимагають підвищеної уваги як з боку проектувальників на всіх етапах проведення проектних робіт, так і співробітників служб експлуатації протягом усього періоду експлуатації. Це пов'язано в першу чергу з тим, що нормальна робота більшості організацій, що є власниками або орендарями будинків, прямо залежить від оперативного доступу до інформації, що зберігається в електронному виді, і від якості функціонування зовнішніх і внутрішніх систем електрозв'язку різного призначення. Навіть тимчасове припинення доступу до ресурсів інформаційних технологій і/або відключення від послуг, наданих зовнішніми телекомунікаційними операторами, супроводжується великими фінансовими втратами і негативно позначається на іміджі компанії, а в найбільш важких випадках може навіть привести до її банкротства. Тому стандартом, є установка в приміщеннях апаратної устаткування різних систем, що збільшують її стійкість до наслідків стихійних лих, а також спробам навмисного проникнення і фізичного ушкодження різної апаратури. Так, зокрема, у виконанні принципу досягнення максимальної експлуатаційної стійкості апаратна обладнується засобами протипожежної охорони, кондиціонування і контролю доступу.
При виборі місця розміщення апаратної великих мереж, що обслуговують одночасно кілька будинків, за інших рівних умов кращим є її організація в центральній частині території, що обслуговується.
При виборі місця розташування апаратної в конкретному будинку з урахуванням функцій, виконуваних цим технічним приміщенням, варто керуватися наступними порадами:
– апаратна має бути сумісною або максимально наближеною до КБ для мінімізації довжини з'єднуючих їхніх кабелів;
– для полегшення контролю доступу апаратну необхідно розташовувати недалеко від постійних посад служби безпеки компанії;
– приміщення апаратної не має бути прохідним, оскільки це ускладнює систему контролю доступу;
– бажано, щоб воно не мало вікон і навіть не примикало впритул до зовнішніх стін будинку;
– при перебуванні будинку, у якому розміщується апаратна, у регіоні з підвищеною сейсмічною активністю принципи монтажу устаткування здійснюються з урахуванням відповідних норм по механічній міцності і стабільності на випадок землетрусу;
– при розміщенні апаратної в підвалі ризик заливання її приміщення ґрунтовими водами (а також при аваріях водопровідних систем різного призначення і каналізації) має бути зведений до мінімуму спеціальними будівельними рішеннями (додаткова гідроізоляція, вибір трас прокладки трубопроводів і т.д.);
– не рекомендується виділяти приміщення для апаратної на верхніх поверхах будинку, тому що це істотно утрудняє введення в неї кабелів підсистеми зовнішніх магістралей і телекомунікаційних операторів зовнішніх служб. Крім того, верхні поверхи одержують найбільше сильні ушкодження у випадку пожежі і заливаються при протечках даху;
– небажано розміщати апаратну поруч з тими внутрішніми конструкціями будинку, що обмежують її можливе розширення в перспективі: ліфтовими шахтами, сходовими маршами, вентиляційними камерами і т.д.;
– варто уникати близького розміщення потужних джерел електричних або магнітних полів, а також устаткування, що може викликати підвищену вібрацію;
– через апаратну не повинні прокладатися транзитом трубопроводи інженерних систем, що не відносяться до обслуговування даного приміщення.
Для мінімізації витрат на кабельну структуру, розташовуємо апаратну в центрі села Пелагеєвка за адресою Каменська, 20 у прибудові до будинку універмагу "Супутник". У розпорядженні маються 2 кімнати. В одній розташовуємо апаратну – у ній буде знаходитися 19 дюймова стійка з усім необхідним устаткуванням. В другій кімнаті буде кабінет, у якому буде знаходитися робоче місце оператора, з якого буде вестися адміністрування системи в цілому. Також, у цьому кабінеті будуть прийматися платежі від населення за використання голосових послуг і послуг передачі даних.
Вибір типу кабельної траси підсистеми зовнішніх магістралей здійснюється виходячи з особливостей реалізованого проекту. При цьому поза залежністю від конструктивного виконання конкретного різновиду реалізації траси необхідно дотримувати ряду простих правил, дотримання яких на практиці звичайно не викликає жодних серйозних утруднень:
– перетинання вулиці кабельними трасами здійснюється під кутом 90о до її подовжньої осі; тільки при неможливості цього допускається відхилення від прямого кута в межах не більш 30о;
– перетинання рейкових шляхів (залізничних, трамвайних і інших) має здійснюватися тільки під кутом 90о;
– у садах, парках і скверах розбивка трас виробляється з урахуванням найменших ушкоджень зелених насаджень.
При виборі конструкції кабельних каналів підсистеми зовнішніх магістралей в обов'язковому порядку враховуються конструктивні особливості кабелів, що прокладаються по них.
Кабелі підсистеми зовнішніх магістралей поза будинками прокладаються в більшості випадків у телефонній каналізації. Підземна каналізація даного різновиду являє собою сукупність трубопроводів, шахт, колодязів і інших оглядових пристроїв, призначених для прокладки (затягування) кабелів зв'язку в утворені нею канали, монтажу цих кабелів і їх подальшого експлуатаційного обслуговування. Застосування цього виду інженерних споруджень забезпечує можливість розвитку мережі зв'язку без розкриття вуличних покрить і виробництва земляних робіт. Використання методу прокладки в кабельній каналізації забезпечує найбільш сприятливі умови експлуатації за рахунок наявності ефективного захисту від зовнішніх механічних впливів, відсутності різких добових і річних змін температури і значного зниження вібраційних навантажень.
Лінійну частину кабельної каналізації утворюють круглі труби різного діаметра. Другим основним елементом кабельної каналізації є колодязі, що встановлюються на трасі через визначені відстані.
У випадку відсутності підземної каналізації, кабельна каналізація прокладається на глибині від 0,5 м до 1,5 м и в випадку застосування для її виготовлення трубчастих елементів складається в лінійній частині з окремих блоків, герметично стикованих між собою. Для забезпечення герметичності стиків окремих секцій використовуються муфти й інші рішення.
Із пункту 3.7 бачимо що довжина сполучних ліній між БС та КБС дорівнює 20 900 м. Враховуючи пересічену місцевість візьмемо с запасом 20 відсотків. Таким чином, загальна довжина ліній кабелю КСПП 1х4х0,9 буде дорівнювати приблизно 25 000 метрів.
Для зв’язку між КБС та робочим містом оператора у нас використовується кручена пара 5 категорії. Враховуючи розташування КБС та РМО у різних кімнатах візьмемо с запасом приблизно 20 метрів кабелю. Для з'єднання кабелю з оконечними пристроями необхідно задіяти два рознімання RJ 45.
Для з'єднання базових станцій з антено-фідерними пристроями використаємо високочастотний кабель РК 50-4,8-32. Вони поставляються нормованої довжини по 3, 7 або 11 метрів, або виготовляються за замовленням. В даній системі використаємо вісім комплектів по 7 метрів кожний. Також до комплектів входять два ВЧ рознімання.
Зведемо обладнання СКС у наступну таблицю.
Таблиця 5.1 Обладнання СКС
|
Ділянка |
Тип кабелю |
Довжина, м |
|
РМО – КБС |
SMT 5 |
20 |
|
КБС – БС |
КСПП 1х4х0,9 |
25 000 |
|
БС – АФП |
РК 50-4,8-32 |
56 |
Таблиця 5.2 Використовувані рознімання для кабелів
|
Тип кабелю |
Тип рознімань |
Кількість |
|
SMT 5 |
RJ 45 |
2 |
|
КСПП 1х4х0,9 |
Відсутні |
|
|
РК 50-4,8-32 |
ВЧ рознімання |
16 |
У даному розділі була спроектована структурована кабельна система. Були визначені вимоги до підсистем СКС і виходячи з цього обране місце для розташування контролера базових станцій з урахуванням мінімальних капіталовкладень і оптимальною структурою мережі. Була розроблена схема СКС (додаток Г) та пораховано обладнання для СКС.
