курсовая. Курсовой часть 2. Методическое пособие по курсовому проектированию по направлению подготовки 210700 Инфокоммуникационные технологи и системы связи
 Скачать 5.15 Mb.
|
|
5. Особенности построения кабельной канализации для оп- тических сетей на базе технологии PON Строительство линейных сооружений связи и, прежде всего, кабельной канализации во все времена было сопряжено с высо- кими экономическими затратами. При этом особые сложности возникали при создании такой инфраструктуры в городских ус- ловиях, когда помимо серьезных финансово-экономических сложностей, неизбежно возникали задачи согласования целого ряда строительных процедур с профильными структурами раз- ветвленного городского хозяйства и местных органов власти. Исторически сложилось так, что основной объем построен- ной городской кабельной канализации в интересах обеспечения населения телекоммуникационными услугами пришелся на дос- таточно продолжительный (по меркам развития телекоммуни- каций) временной период. В это время преимущественно строи- лись городские телефонные сети на медножильных кабелях. Для строительства кабельной канализации, как правило, предусмат- ривались асбестоцементные трубы с внутренним диаметром 100мм. По всей видимости, такой типоразмер был признан ком- промиссным в отношении между минимальным диаметром тру- бы (в условиях дефицита пространства) и технической возмож- 75 ностью прокладки существующих на тот момент кабелей связи (табл. 5.1). Количество этих труб (каналов) и их пространственная ори- ентация (конфигурация блока), определялись и рассчитывались на этапе проектирования с учетом ряда условий. К числу таких условий относились: предназначение участка (магистральный или распределительный), требуемая пропускная способность на каждом участке, условия пересечения с коммуникациями раз- личных инженерных систем и ограничения существующей или планируемой застройки, перспективы расширения сети связи и т.д. Из этих же соображений выбиралось и место установки коммутационных устройств, распределительных шкафов, муфт, транзитных пунктов. Таблица 5.1 Характеристики кабеля Механическая характеристика кабеля ТППэпЗ 600x2 (магистральный) ТППэпЗ 100x2 (распредели- тельный) Оптический кабель (от 2 до 48 оптических волокон) Наружный диа- метр кабеля, мм 54,4 (при диа- метре жил 0,4 мм) 25,1 (при диа- метре жил 0,4 мм) 7,0-14,0 Масса 1 км ка- беля, кг 2626 516 90-450 Минимальный радиус изгиба, мм 500 250 140-250 Такой подход в построении кабельной канализации до сих пор считается актуальным и универсальным: он справедлив как для сетей с медножильными кабелями, так и для оптических. Однако различия, главным образом, в механических характе- ристиках медножильных и оптических кабелей при решении целевых задач их применения вынуждают проектировщика все более дифференцированно подходить к выбору и обоснованию построения архитектуры кабельной канализации. 76 Опыт проектирования городских телефонных сетей показы- вает, что для подключения одного распределительного шкафа требуется, как минимум, 4 канала диаметром 100мм, т.к. в од- ном канале можно проложить только один кабель на 600 пар. Несмотря на то, что геометрические размеры канала и позволя- ют проложить в нем дополнительно кабели меньшей емкости, службы эксплуатации настоятельно не рекомендуют этого де- лать. Это связано с тем, что сама прокладка в этом случае силь- но затруднена. По той же причине кабельные вводы в АТС, об- служивающие десятки тысяч телефонных абонентов, насчиты- вают несколько, часто три-четыре ввода по 24-48 канала в каж- дом. То есть, для охвата десятка тысяч абонентов в зоне дейст- вия одной АТС необходимо строить распределенную, многока- нальную канализацию с большими линейными размерами в по- перечном сечении, что, как известно, представляет собой слож- ную инженерную задачу, особенно в условиях городской за- стройки. Еще одна причина, которую нельзя не учитывать при проек- тировании кабельной канализации, состоит в высоком показате- ле минимального радиуса изгиба оптических кабелей. Это свой- ство кабеля накладывает дополнительные и весьма существен- ные ограничения на устройство кабельных колодцев, кабельных вводов в дома, подходов к распределительным шкафам. Рассмотренные ограничения вполне могут быть допустимы- ми для сооружений сетевого узла, однако, при решении задач распределения сигналов в условиях плотной городской застрой- ки, высокой концентрации посторонних коммуникаций, физиче- ских ограничений современных коммутационных устройств, проектировщик вынужден постоянно ограничивать интервал принимаемых им проектных решений. С приходом в нашу жизнь новых способов передачи инфор- мации, постоянного совершенствования технологий производ- ства телекоммуникационного оборудования, в том числе, ка- бельной продукции, открываются новые перспективы и в по- строении кабельной канализации. Характерным примером для 77 изучения таких перспектив являются оптические технологии широкополосного доступа, в частности на базе PON. Самые общие принципы построения сетей PON, типовые схемы и топологии, особенности создания кабельной инфра- структуры были рассмотрены выше. Поэтому в интересах обще- го изучения проблемы рассмотрим лишь те особенности по- строения сетей PON, которые касаются вопросов проектирова- ния кабельной канализации. При этом для упрощения задачи допустим, что сеть канализации строится лишь только в интере- сах построения сети PON, то есть, никакие другие сети в проек- тируемой канализации не предусматриваются, либо факт их присутствия не должен оказывать существенного влияния на структуру создаваемой подсистемы. Обычно в сетях PON существует магистральный, распреде- лительный участок сети и абонентская проводка. Абонентская проводка в кабельной канализации не строится (за исключением частного сектора или коттеджных поселков, но этот случай в данное рассмотрение не входит), поэтому при постановке задач проектирования канализации будем учитывать только магист- ральные и распределительные участки. Для магистральных участков, как было показано ранее, ис- пользуются кабели емкостью 24-48 волокон. При коэффициенте сплиттования 1:64 и двухуровневом каскадировании, а также с учетом 10% запаса оптических волокон в магистральном кабеле один кабель емкостью 32 оптических волокна позволяет под- ключить 1856 квартир. Примем усредненное значение квартир- ной емкости одного дома плотной городской застройки равное 450 квартирам. Таким образом, с использованием одного маги- стрального кабеля можно подключить 4 дома. Если учесть, что густонаселенные районы современных городов строятся с уче- том нормы пространства на одного человека и, предположив, что на территории, ограниченной кругом радиусом 500 метров может быть построено не более 8 домов, получим один шкаф- ной район. При этом магистраль, питающая данный шкафной район, в кабельной канализации займет не более 10% емкости одного канала (два кабеля по 5% каждый). 78 Расчет емкости проектируемой кабельной канализации мож- но проводить и по другой методике. Допустим, один сетевой узел обслуживает зону в 100 тыс. абонентов. Известно, что один шкафной район - это от 1000 до 4000 абонентов в зависимости от типа распределительного шкафа. Возьмем среднее значение - 2000 абонентов. Всего в зоне данного сетевого узла будет 50 шкафных районов. Каждый из шкафных районов в среднем за- нимает 7% емкости одного канала кабельной канализации, то есть, 50 магистральных направлений займут (50*7%)/90% = 4 канала (полностью канал занимать нельзя). Таким образом, для подключения всех абонентов данного сетевого узла достаточно 4-х каналов кабельной канализации. К расчетам распределительных участков можно применить туже самую модель, что и к магистральным. При этом следует учесть, что от одного распределительного шкафа включается порядка десятка домов, к каждому из которых подводится один оптический кабель. То есть, для подключения всех домов от од- ного ОРШ достаточно одного канала кабельной канализации. Разумеется, подобные расчеты требуют дополнительных кор- ректировок и уточнений в практической деятельности, однако по результатам данного рассмотрения уже можно сделать вывод о многократной экономии каналов кабельной канализации на магистральных и распределительных направлениях при перехо- де от медных кабелей к оптическим. Таким образом, переход к оптическим сетям доступа позво- лит постепенно освободить габаритные медножильные кабели из существующей кабельной канализации и, соответственно, развивать оптические кабельные сети без параллельного строи- тельства новой кабельной канализации. При этом важно со сто- роны владельца кабельной канализации грамотно продумать и организовать процесс прокладки новых ВОК с учетом возмож- ности в дальнейшем демонтажа медножильных кабелей. При строительстве новой канализации, целевым использова- нием которой является оптическая сеть доступа, следует учиты- вать следующие рекомендации: 79 для построения каналов использовать трубы типа ПНД диаметром 63-90мм; предусматривать небольшие блоки кабельной канализа- ции на вводе в сетевой узел и на магистральных участках; на распределительных участках предусматривать не бо- лее 2-4 каналов; использовать кабельные колодцы малой емкости (ККС- 1,ККС-2, ККТ). 6. Особенности проектирования сетей доступа на базе PON в частном секторе малоэтажной застройки 6.1. Особенности построения оптической сети в частном секторе Вместе с развитием широкополосных сетей абонентского доступа на базе оптических технологий в городских условиях, активно стали внедряться оптические технологии в загородном малоэтажном (коттеджном) строительстве. В данной работе про- анализированы некоторые аспекты и особенности подхода к проектированию таких сетей [5-8, 11-47,55]. Частным сектором называют застройку или местность част- ных жилых домов (коттеджей) на одну или несколько (обычно до четырех) семей. Частный жилой сектор можно условно разделить на две кате- гории застроек или местности: сельская застройка (местность) — села, деревни, посел- ки городского типа, садоводства; загородная застройка (местность) — коттеджные посел- ки. Анализ показывает, что в настоящее время потребности в широкополосном высокоскоростном доступе в сельской за- 80 стройке (местности) являются достаточно низкими, а в загород- ной застройке (местности) - существенно более высокими. Заметим также, что перспективы строительства оптических сетей доступа в сельской и загородной местностях с каждым годом растут вместе с потребностями в услугах связи. Существующее положение в потреблении услуг связи в сель- ской местности и загородном строительстве: телефония - стационарный доступ (чаще по воздушной линии связи) через индивидуальные или спаренные аналоговые телефоны или/и мобильная сотовая связь; интернет - мобильный беспроводной доступ от сотовых операторов связи; телевидение - от обычных направленных антенн или спутниковых антенн (тарелок) операторов спутникового телеви- дения. Специфические условия, в том числе замедляющие рост в потребностях современных услуг связи (широкополосного або- нентского доступа) в сельской местности, как правило, обуслов- лены следующими причинами: традиционно высокая концентрация в сельской местно- сти населения преклонного возраста (молодое поколение уезжа- ет в города); медленное развитие села, отсутствие стабильной работы, низкий доход жителей; отсутствие информации о возможностях, полезности и преимуществах в современных услугах связи, отсутствие воз- можности обучения. Дополнительные условия, замедляющие внедрение оптиче- ской сети доступа в сельской местности: достаточность для большинства населения существую- щего положения в услугах связи, в том числе, с учетом контин- гента абонентов и экономической отсталости сел; 81 большая удаленность от городов и райцентров, следова- тельно - высокие затраты на строительство магистрального уча- стка оптической линии связи; сложности в построении инфраструктуры сети в селах - опоры, канализация; низкая плотность населения и географического распо- ложения домов в разы увеличивает затраты на строительство сети по сравнению с городской застройкой; высокая степень вандализма элементов инфраструктуры сети в селах. Перспективные возможности развития современного або- нентского доступа в сельской местности: государственные программы цифровизации телевидения и услуг связи в селах; государственные программы развития сельского хозяй- ства и строительства предприятий на территории сел: соответст- венно - улучшение инфраструктуры сельской местности (дорог, различных коммуникаций, общественных зданий и т.д.), повы- шение уровня жизни и грамотности (культуры) населения; частные инвестиции операторов связи для занятия сег- мента рынка. В загородной (пригородной) застройке в коттеджных посел- ках условия строительства и внедрения современной сети або- нентского доступа по сравнению с обычными селами (деревня- ми) лучше по следующим причинам: население имеет средний или высокий уровень жизни; существует потребность в удаленной работе (управле- нии или обучении) через высокоскоростной доступ в Интернет; имеется потребность в цифровом телевидении высокого качества и в пользовании дополнительными функциями цифро- вой телефонии; 82 коттеджные поселки расположены, в основном сравни- тельно недалеко от городов; географически коттеджи расположены плотнее друг к другу - выше плотность по сравнению с обычными селами, де- ревнями; население платежеспособно, в том числе для оплаты (при необходимости) затрат строительства кабельной линии от сетевых узлов до поселков и выполнения вводов в свои дома; в застроенном поселке, обычно, имеется возможность использовать инфраструктуру установленных опор линий элек- тропередачи или кабельной канализации (обычно опоры или канализации в собственности поселка); в новом строящемся поселке имеется возможность реа- лизации различных оптимальных технологий и схем распреде- лительной сети с соответствующей инфраструктурой, в том числе силами (полностью или частично) и средствами (затрата- ми) застройщика. Недостатками, препятствующими построению сети доступа в коттеджных поселках и получению доходов, являются: медленное строительство частных домов по нетиповым проектам; сезонное (непостоянное) пребывание в коттеджах части населения; непродуманная инфраструктура коммуникаций в застро- енном поселке. 83 6.2. Особенности построения оптической сети в частном секторе жилой застройки К основным особенностям построения оптической сети в ча- стном секторе жилой застройки относятся [5-8, 11-47,55]: удаленность сетевых узлов или необходимость органи- зации узлов с активным оборудованием в частном секторе; географическая конфигурация поселков и их числен- ность; разновидность частных домов в поселке; условия прокладки кабелей и установки распредели- тельных устройств; выбор сплиттерной схемы (схемы каскадирования раз- ветвителей); установка и использование ОРШ; использование муфт различных типов и модификаций - разветвительных, сплиттерных, абонентских коммутационных; выбор оптических кабелей; выбор устройств креплений кабелей и муфт; вводы в частные дома; организация абонентского узла в доме. Удаленность коттеджных поселков от сетевых узлов Коттеджные поселки, в основном, располагаются в загород- ной или пригородной местности. Это позволяет организовать оптические сети доступа в них без установки активного обору- дования непосредственно в поселках с обеспечением соответст- вующим электропитанием и климатическим оборудованием. Активное оборудование доступа устанавливается на сетевых узлах в городе. 84 Для определения возможности построения оптической сети доступа в конкретном поселке проводят соответствующие рас- четы оптического бюджета (расчеты затухания) линии связи. Если по параметрам затухания линия связи не укладывается в оптический бюджет, то необходимо организовывать узел с ак- тивным оборудованием непосредственно в поселке. Активный узел в поселке может быть организован во всепо- годном специальном шкафу, в контейнере связи или в любом отапливаемом помещении (доме) поселка (например, в помеще- нии охраны, в клубе и т.д.). Географическая конфигурация поселков и их числен- ность Конфигурация поселков разнообразна и зависит от их гео- графического расположения. Дома в коттеджных поселках обычно расположены компактнее, чем в обычных селах, дерев- нях. Часто такие поселки строятся на территории или рядом с существующими селами. Иногда коттеджные поселки распола- гаются на местах заброшенных деревень. Коттеджные поселки строят сразу продумано не только с зе- мельными участками, но и с дорогами, коммуникациями. В за- висимости от конфигурации поселка дороги и коммуникации могут иметь кольцевые и линейные структуры. По категории возводимых домов в коттеджных поселках их можно разделить на два вида: дома индивидуального строительства - каждый строит дом по своему усмотрению (проекту); дома типового строительства - дома строятся по типо- вым проектам и собираются блочно. Численность домов (земельных участков) в поселках, где ве- дется индивидуальное строительство, обычно составляет 100- 200. В поселках, возводимых блочно по типовым проектам (на- пример, для военных, для служащих (специалистов) предпри- 85 ятий, для погорельцев), число домов может быть 200-800 и бо- лее. Разновидности частных домов в поселке. Наиболее распро- странены в коттеджных поселках (сельских районах) следую- щие виды домов: на одну семью; на две семьи; на четыре семьи. Единое здание (дом), рассчитанное на четыре семьи, можно относить к малоквартирным или многоквартирным домам. Та- кие дома также могут быть в селах или возводиться в коттедж- ных поселках. В поселках часто строятся смежные коттеджи. Такие здания на несколько семей (4-12 и более) с точки зрения каблирования рассматриваются индивидуально, но требуют в каждом случае специального технического решения. |