Проектирование домовой сети для доступа к услугам Интернет в городе Арск

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Проектирование домовой сети для доступа к услугам интернет в г. Арск»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИИ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

1.1 Технологии FTTX

1.2 Актуальность построения сети передачи данных по технологии FTTB

1.3 Преимущества FTTB

2. СТРОИТЕЛЬСТВО ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ СЕТЕЙ ДОСТУПА FTTB

2.1 Принципы разработки адресного плана застройки

2.2 Требования к подключению уровня агрегации и доступа

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОМОВОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

3.1 Описание опытной зоны

3.2 Выбор оборудования и материалов

3.3 Проектирование домовой распределительной сети

4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Расчет капитальных вложений

4.2 Расчет эксплуатационных расходов

4.3 Расчет доходов

4.4 Расчет срока окупаемости

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Возможность в любое время в любом месте при любых условиях иметь доступ к неограниченным информационным ресурсам становится для современного человека одним из самых важных аспектов жизни.

С внедрением новых технологий сети доступа можно рассматривать как наиболее динамичным сегмент телекоммуникационной отрасли. Они непосредственно связаны с предоставлением операторских услуг абонентам, поэтому сети доступа хорошо окупаются даже в условиях неблагоприятной экономической ситуации. Здесь постоянно совершенствуются технологии для удовлетворения новых потребностей пользователей, появляются новые, характерные только для этих сетей, технические решения.

В настоящее время в сетях доступа ведется переход на оптические технологии в фиксированной связи. Поэтому можно с уверенностью сказать, что сети доступа находятся в фазе развития, что делает их технически и финансово привлекательными.

Сегодня потребность пользователей. Интернет в передаче большого объема данных на высокой скорости стремительно растет. Это связано с увеличением качества используемых данных, и как результат рост их объема. Также немалую роль играют технологии передачи всевозможных высококачественных мультимедийных данных (видео высокого разрешения, звук). Т. к. операторам связи экономически выгодно предоставление мультимедийных услуг, то их есть смысл развивать.

Одной из главных проблем развития высокоскоростных сетей является отсутствие достаточного количества высокоскоростных линий связи «последней мили» в России. Проблема особенно актуальна в средних и мелких населенных пунктах, в которых «последняя. миля» организована посредством телефонных линий связи. Технологии передачи данных на таких линиях в данный момент практически не развиваются (V92, ISDN, xDSL), так как в перспективе требования к пропускной способности сетей будут расти в несколько раз, что не возможно при использовании телефонных линий. Поэтому необходимые скорости передачи информации могут охватить только оптоволоконные технологии в различных их вариациях.

Вновь строящиеся сети целесообразно сразу строить по технологии FTTH или FTTB с возможностью осуществления последующего перехода к технологии FTTH с последующим использованием свободных волокон для организации параллельной Ethernet сети. Операторам HFC сетей, которые планируют модернизацию своих сетей под технологии FTTH / FTTB, рекомендуется действовать поэтапно, подтягивать оптику ближе к абоненту, постепенно сегментируя зоны обслуживания оптических узлов, но при этом сразу закладывать волокна для интеграции других технологий и дальнейшего продвижения оптики до технологий FTTH / FTTB.

Целью работы является проект домовой сети для доступа к услугам интернет в г.Арск.

Задачи дипломного проекта:

- рассмотреть технологии FTTB;

- обозначить актуальность построения сети передачи данных по технологии FTTB, выявив преимущества FTTB;

- описать требования к подключению уровня агрегации и доступа;

- выбрать оборудование и спроектировать домовую распределительную сеть;

- выполнить технико-экономическое обоснование проекта.

1. ТЕХНОЛОГИИ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

1.1 Технологии FTTX

Ежегодно растет интерес к развертыванию сетей доступа с возможностью предоставления абоненту широкополосного канала связи. Причиной данного интереса служит быстрый рост требований к полосе пропускания сетей связи, обусловленный появлением новых широкополосных услуг. К таким услугам можно отнести услуги для бизнеса (видеоконференц-связь, удаленное обучение, телемедицина) и развлекательные услуги (видео по запросу, цифровое вещание, HDTV, on-line игры и т.д.).

В настоящее наиболее широко используемыми и перспективными являются технологии, использующие оптическое волокно.

Термин FTTx (Fiber-To-The-x) буквально обозначает “волокно до точки х” и служит для обозначения сети доступа, в которой от узла связи до определенного места (точка х) доходит волоконно-оптический кабель. При этом дальнейшая абонентская разводка может производиться как медножильным, а также и оптическим кабелем.

В зависимости от точки размещения оконечного оптического оборудования возможны различные варианты реализации (рис.1.1):

1) FTTN (Fiber-To-The-Node) - “волокно до узла агрегации” (“волокно до сетевого узла”). Данная технология часто используется в сочетании с технологией xDSL. Здесь узлы агрегации, исходя из географической привязки к существующим объектам связи - например, зданиям АТС, объединяются в физические кольца магистральным оптическим кабелем с одномодовыми ОВ. Основой распределительной сети и последней мили служит существующая кабельная система телефонной сети общего пользования (ТфОП) на базе многопарного симметричного кабеля (СК) и телефонного распределительного провода.

2) FTTC/FTTP (Fiber-To-The-Curb/Fiber-To-The-Premises) - “волокно до микрорайона (квартала или группы домов)” предполагает инсталляцию ОК от узла агрегации до узла доступа, который развертывается в соответствующем выделенном техническом помещении жилого здания либо в уже существующем объекте связи (например, вынос АТС). Также, как и в случае FTTN, используется находящаяся в эксплуатации распределительная и абонентская кабельные подсистемы ТфОП. ШПД также может реализовываться на основе xDSL технологии.

Рисунок 1.1 Варианты реализации технологии FTTx

3) FTTB (Fiber-To-The-Bulding) - “волокно до здания” является широко распространенной технология реализации сетей ШПД в крупных городах и мегаполисах. В технологии FTTB оптический кабель прокладывается от узла агрегации до узла доступа, размещаемого в здании, а распределительный и абонентский участок реализуются на базе симметричного кабеля - “витой пары”. При этом домовой коммутатор с коммутатором узла доступа подключается по оптическому интерфейсу Gigabit Ethernet 1000BASE-X , а подключение абонентского оборудования производится по технологии Ethernet 10/100Base-T.

4) FTTH (Fiber-To-The-Home) - “волокно до жилого помещения “- предполагает прокладку ОК непосредственно до абонента. В зависимости от реализации FTTH можно разделить на две группы: на основе активной оптической сети (Active Optical Network - AON) и на основе пассивной оптической сети (Passive Optical Network - PON).

Структурная схема FTTH AON похожа на FTTB (рис.1.2). Главное отличие заключается в том, что в узле доступа устанавливается многопортовый Ethernet-коммутатор c оптическими портами 100Base-FX, а абонентский участок реализуется на основе двухволоконного ОК с одномодовыми или многомодовыми ОВ. Для соединением с узлом агрегации коммутатор оснащается оптическими модулями с интерфейсом Gigabit Ethernet 1000BASE-X или 10 Gigabit Etherne 10GBASE-LR/LW.

Технология FTTH PON отличается отсутствием активного сетевого оборудования на всем протяжении сегмента сети от узла агрегации до абонента. Можно выделить два варианта конфигурации архитектуры PON:

- “точка-точка” (Point-to-Point P2P);

- “точка-многоточка” (Point-to-Multipoint P2MP).

При реализации PON P2P каждому абоненту индивидуально отводится одно или два ОВ. При этом на магистральном участке прокладываются многоволоконные магистральные ОК с дальнейшим переходом на ОК средней и малой емкости на распределительном участке, и использованием маловолоконных ОК на абонентском участке. Для распределения ОВ используются оптические разветвительные муфты и распределительные кросс/боксы. Преимуществом внедрения такого подхода является прозрачность сети к используемой сетевой технологии и большой запас по полосе пропускания. Основной недостаток PON P2P заключается в больших затратах на строительно-монтажные работы линейно-кабельных сооружений.

В основе технологии PON P2MP лежит использование многопортовых оптических разветвителей (сплиттеров), позволяющих подключать к одному порту станционного оборудования несколько десятков абонентов.

Организация связи с абонентом происходит по одному волокну, при этом передача нисходящего и восходящего потоков производится с разделением по длине волны, а также с использованием концепции множественного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiple Access).

Рисунок 1.2 Реализации пассивной оптической сети: а) P2P, б) P2MP

1.2 Актуальность построения сети передачи данных по технологии FTTB

Необходимость построения новой сети возникла в связи с масштабной модернизацией маршрутизаторов ядра сети, вводом новых услуг - таких как цифровое телевидения (IP-TV - Internet Protocol Television), передача голоса по сети передачи данных в реальном времени (SIP-телефония - Session Initiation Protocol -- протокол установления сеанса). Традиционная, в этом случае услуга - доступ к сети Интернет (HSI - high speed internet), получила новый потенциал - подъем верхней скоростной планки до 80 Мбит/сек. Остальные 20 Мбит/сек отводятся по услугу IP-TV.

До запуска сети FTTB (Fiber to the Building), последние мили (последняя миля - линия связи, соединяющая конечное (клиентское) оборудование с узлом доступа оператора связи) были организованы на базе уже существующей сети - медных кабелей, по которым предоставлялась традиционная телефонная связь. Используя технологию xDSL (основной долей которого является ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), затем SHDSL (Single-pair High-speed Digital Subscriber Line) и VDSL (Very-high data rate Digital Subscriber Line)) абонентам предоставлялись одновременно 2 услуги - традиционная телефония и доступ к сети Интернет. Удобства этого вида доступа были очевидны:

1) затраты на строительство новых линий связи не требовались;

2) работы по прокладке новых линий у абонента внутри помещения были минимальны, либо не требовались вовсе;

3) возможность самостоятельного подключения к услуге доступа в сеть Интернет со стороны абонента (при наличии у него навыков работы с ADSLоборудованием и настройкой программного обеспечения (ПО) персонального компьютера). Это объясняется тем, что при подключении к сети Интернет по технологии ADSL, доступ к оборудованию узла доступа оператора связи не требуется - после выполнения кроссировочных работ на узле доступа оператора, услуга на физическом уровне становилась для абонента доступной;

4) одновременное пользование телефонной связью и доступом к сети Интернет было возможным без ухудшения качества этих услуг.

Но одновременно с очевидными преимуществами были и явный недостаток xDSL-доступа, который с появлением «тяжелого контента», такого как видео-online на серверах rutube и им аналогичных, не говоря уже о просмотре on-line фильмов и телевидения, стал возобладать перед преимуществами, а именно:

ограничение по скорости ADSL(Стандарт ANSI T1.413) - до 8,1 Мбит/сек к абоненту и до 1,2 Мбит/сек от абонента в сторону узла доступа и для ADSL2+ (стандарт ITU G.992.5) скоростные параметры увеличивались до 24 Мбит/сек к абоненту и до 1,2 Мбит/сек от абонента в сторону узла доступа. Однако следует обратить внимание, что скоростной потенциал везде указан как «до». Иными словами, скорость на последней миле зависит от длины абонентской линии, состояния этой самой абонентской линии, состояния и качества монтажа линии абонента на плинте распределительного шкафа (РШ), распределительной коробки (РК). Все существующие недостатки на линии приводят к минусам в скоростных и качественных параметрах связи;

На некоторый временной период, предоставлять абонентам 3 услуги одновременно - телефонию, IP-TV и HSI посредством xDSL-технологии массово не предоставляется возможным. Этот функционал реализуем на технологии построения сети FTTB - в конкретном случае, прокладка оптоволоконной линии происходит до здания.

Абонентский доступ по технологии FTTB является лишь частным случаем - при необходимости технологии можно менять, что безусловно, с финансовой части построения сети, является преимуществом. Выстроенное ядро сети в данной архитектуре способно поддерживать разные архитектуры абонентского доступа - от предоставления услуги доступа к сети через выделенную линию с линейной скоростью 33.6 Кбит/сек до гигабитных скоростей к оборудованию абонента. Подобный функционал обеспечивается благодаря физическому разделению маршрутизаторов и коммутаторов на оборудование ядра сети и оборудование агрегации абонентского доступа. Этот же принцип заложен в основу обеспечения безопасности сети.

Таблица 1.1 Сравнение технологий ADSL и FTTB

Учитывая тот факт, что сайты «тяжелым контентом» набирают популярность среди населения, становится очевидным построения сети по технологии FTTB. Основываясь на ранее представленных положительных факторах технологии ADSL, проведем параллели на технологию FTTB и сведем это в таблицу:

Рисунок 1.3 Структурная схема сети передачи данных с применением технологии FTTB

Исходя из вышеприведенной таблицы явно видны факторы актуальности построения сети абонентского доступа на технологии FTTB на определенный период времени.

На рис. 1.3 приведена структурная схема сети доступа по технологии FTTB.

1.3 Преимущества FTTB

Технология FTTB имеет следующие преимущества.

Высокая полоса пропускания. Современные требования к полосе пропускания - это 20-50 Мбит/с в прямом (к абонентам) потоке, и более 10 Мбит/с в обратном. Следует рассчитывать, что при широком распространении HDTV-вещания каждая семья в прайм-тайм будет потреблять до двух видео потоков одновременно (всего 50 Мбит/с).

Повышенная надежность. Как известно из практики, наибольшее число отказов приходится именно не на ВОЛС, а на коаксиальные и медные сегменты сети. Ввиду наличия каскадно включенного не более одного усилителя (например, усилитель на подъезд), вероятность отказа является низкой.

Простота построения параллельных сетей является одним из важнейших достоинств. Ведь ВОЛС представляет собой идеальную многоканальную (на физическом уровне) транспортную сеть с великолепными особенностями: сверхширокополосность, помехозащищенность от всех видов электромагнитных наводок, малые погонные потери, низкая чувствительность к температурным воздействиям, высокая защита от несанкционированного подключения и др.

Работа при низких входных оптических мощностях достигается благодаря тому факту, что последующий домовой усилитель фактически не вносит вклада в снижение S/N из-за его высокого выходного уровня. Именно работа при низких входных оптических мощностях допускает использование малого числа оптических передатчиков (следовательно, уменьшается стоимость ВОЛС в целом) при большом числе ОУ.

Низкая стоимость оконечного оборудования для предоставления услуг Triple Play: если цена оптических приемников ТВ-сигнала уже опустилась ниже "болевого" порога в 100 у.е. (и приближается к 50 у.е.), то шлюзы VoIP и медиа-конверторы Ethernet и уж тем более терминалы ONT GEPON остаются все еще достаточно дорогими для массового использования их в решениях FTTH.

Низкие затраты на последующее обслуживание установленного оборудования. В случае построения сети по схеме FTTH оператору связи придется содержать достаточно большой запас резервного оборудования для оперативной замены вышедшего из строя, и не многие компании сейчас готовы к этому.

Уменьшение затрат на капитальное строительство по сравнению с архитектурой FTTH Р2Р, так же позволяет успешно конкурировать с ADSL за подключение новых абонентов, включая корпорации и предприятия малого бизнеса.

Оборудование, используемое при построении сети, позволяет производить анализ состояния каждого сегмента сети. SFP модули могут показывать затухание лини, а коммутаторы доступа могут проверять на целостность медного кабеля уходящего к абоненту.

2. СТРОИТЕЛЬСТВО ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ СЕТЕЙ ДОСТУПА FTTB

2.1 Принципы разработки адресного плана застройки

Принятие решения о постройке сети в каком-либо населенном пункте, как правило, происходит на основании следующих основных критериев:

- стратегия развития компании в регионе (населенном пункте, предполагаемом к застройке);

- финансово-материальное обеспечение строительства, включая определенность по материалам, используемым для строительства и телекоммуникационному оборудованию;

- результаты маркетингового исследования существующей ситуации по состоянию телекоммуникационного рынка в населенном пункте, находящемся в плане застройки, учитывающие особенности входа в жилые дома;

- прогнозы продаж предполагаемых к реализации услуг в предполагаемом к покрытию новой сетью передачи данных населенном пункте;

- сроков окупаемости предполагаемого к строительству объекта;

- наличию организации, имеющей необходимые лицензии и квалифицированный персонал, способной провести требуемые строительные работы, начиная от проекторных работ, заканчивая сдачу в эксплуатацию построенной сети передачи данных, готовой для коммерческой эксплуатации.

В начальной части строительства, прорабатывается адресная программа, затем, подразделению или подрядной организации выдается задание на проектирование, на основе которого проводятся проектные работы. При разработке адресной программы руководствуются следующими критериями:

- исходя из материально-технической базы рассчитанное к застройке количество абонентских портов;

- районы/дома с наиболее компактной заселенностью. Предпочтение отдается многоэтажным жилым домам с компактным проживанием населения;

- наименее затратные с финансовой (затраты на строительство магистрали от узла доступа до места размещения домового коммутатора, минимальный разовый и ежемесячные платежи за размещение домового коммутатора и его энергопотребление) и временной (быстрое задействование вновь построенных портов, либо наличие одного клиента, способного приобретать большое количество услуг связи, сопоставимое с объемом одного или нескольких десятков небольших клиентов) точки зрения районы города, где предполагается произвести строительство и наиболее быстро получить финансовую отдачу после продажи услуг.

Зачастую, в целях уменьшения времени строительства и ввода в коммерческую эксплуатацию построенных портов, процессы проектирования и согласования на вход в жилые дома с управляющими компаниями, товариществами собственников жилья, различными домовыми комитетами, происходят параллельно. На основании данных о согласовании/не согласовании с представителями и собственниками домов происходит первая корректировка проектов строительства, т.к. в населенных пунктах, с уже имеющимися сетями операторов связи, процент отказа на вход в дом гораздо выше населенных пунктов, испытывающих дефицит услуг доступа к сетям передачи данных. При строительстве сети одну из главных ролей играет стоимость «входного билета» в дом и стоимость ежемесячных платежей за размещение оборудования, т.к. любая стратегия развития компании, в конечном сроке имеет цель получения прибыли, и чем быстрее проект строительства сети окупится, тем более удачным он будет считаться.

Проект строительства сети по технологии FTTB включает в себя следующие вопросы:

- организация волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) на магистральном уровне - подключение района(ов) населенного пункта к узлу доступа (УД) оператора связи;

- схему распределения домовых коммутаторов по оптическим кольцам и подключение их к магистральной сети в направлении УД;

- порядок монтажа УД;

- организацию внутридомовой распределительной сети;

- схему электропитания и заземления УД;

- схему прохода межэтажных перекрытий;

- фасад антивандального шкафа.

Прокладка волоконно-оптического кабеля (ВОК) предусматривается по крышам зданий, по кабельным канализациям и подвесом на опорах, как на собственных, так и на арендованных у сторонних организаций. Проектом оговаривается протяженность трассы, потребная длина ВОК с учетом запаса на прокладку = 5.7%.

2.2 Требования к подключению уровня агрегации и доступа

Каждый узел уровня агрегации должен быть соединен c опорным узлом выделенными волоконно-оптическими линиями связи. Физическая топология прокладки ВОК уровня агрегации - “кольцо. Логическая топология подключения узлов агрегации - “звезда”.

При расчете емкости волоконно-оптического кабеля следует учитывать следующие положения:

- для подключения каждого узла агрегации следует предусматривать по 2 ОВ (если планируется организация кабельного телевидения - добавляется еще 1 ОВ.);

- под резерв (во всем кабеле) должно отводиться не менее 2-х ОВ.

Физическая топология сети доступа - “кольцо”. При строительстве сети доступа использовать ВОК емкостью не менее 16-ти волокон. Оптическое кольцо должно начинаться и заканчиваться на одном узле агрегации.

Рисунок 2.1 Подключение узла доступа

На участках трассы, где реализация физического кольца невозможна, допускается применения топологии “плоское” кольцо. В этом случае все волокна проходят через один кабель.

Количество волокон на участках ОК при проектировании сети доступа рассчитывается по формуле:

Количество волокон узлов доступа

,

2хNколец - количество оптических колец доступа, проходящих через участок ОК (коэффициент 2 учитывает количество волокон, необходимых для подключения коммутаторов кольца доступа);

Kпк - коэффициент показывающий наличие или отсутствие на данном участке ОК «плоского кольца», Kпк =1 при отсутствии на участке «плоского кольца», Kпк =2 при наличии на участке «плоского кольца»;

Nрез - минимальное количество резервных волокон в ОК (может закладываться из расчета 2 ОВ на количество оптических колец доступа, проходящих через участок ОК). В случае, когда в кабеле проходит более 5 колец допускается закладывать резерв в 10 ОВ.

Количество волокон узлов агрегации,

Nуа - количество узлов агрегации, волокна для которых проходят через участок ОК;

Kпк - коэффициент показывающий наличие или отсутствие на данном участке ВОК «плоского кольца», Kпк =1 при отсутствии на участке «плоского кольца», Kпк=2 при наличии на участке «плоского кольца».

Общее количество волокон рассчитывается как

При проектировании агрегационных узлов и узлов доступа руководствуемся следующими требованиями: проектировать размещение шкафа ближе к кабельной инфраструктуре здания, исходя из расстояния, между вводом кабеля в квартиру абонента и узлом доступа. Оно не должно превышать 100 метров (c учетом прокладки кабеля в помещении абонента может определяться так 85 м до входа в квартиру + 15 м в квартире абонента). Место размещения шкафа определяется на стадии проектирования.