проеткирование. Карина 3. Проектирование высокоскоростной сети абонентского доступа в микрорайоне спортивный г. Серпухов московской области
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ( Н И У « Б е л Г У » ) ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК Кафедра информационно-телекоммуникационных систем и технологий ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА В МИКРОРАЙОНЕ СПОРТИВНЫЙ Г. СЕРПУХОВ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ Выпускная квалификационная работа студента очной формы обучения направления подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи 4 курса группы 07001208 Бойко Антона Николаевича Руководитель ассистент кафедры информационно-телекоммуникационных систем и технологий НИУ «БелГУ» Бабаринов С.Л. Рецензент кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры информационных систем управления систем и технологий НИУ «БелГУ» Жихарев А.Г. БЕЛГОРОД 2016 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР Разработал Бойко А.Н Проверил Бабаринов С.Л. Рецензент Жихарев А.Г. Н. Контроль Бабаринов С.Л. Утвердил Жиляков Е.Г. Проектирование высокоскоростной сети абонентского доступа в микрорайоне Спортивный г. Серпухов Московской области Лит. Листов 66 НИУ «БелГУ» гр. 07001208 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 ЭКСПЛИКАЦИЯ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 6 2 АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ СВЯЗИ 11 2.1 Анализ подходов к построению мультисервисной сети доступа 11 2.2 Анализ вариантов развертывания оптической сети 21 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА В МИКРОРАЙОНЕ СПОРТИВНЫЙ 27 3.1 Реализации технологии VDSL2 на базе оптической распределительной сети FTTC 27 3.2 Проектирование схемы линейно-кабельных сооружений 30 3.3 Выбор оборудования 33 3.4 Построение схемы организации связи 36 3.5 Охрана труда, техника безопасности и экологическая безопасность проекта 39 4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАФИКА ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ 41 4.1 Оценка необходимой полосы пропускания для услуг 41 4.2 Трафик IP-телефонии 43 4.3 Трафик IP TVHD 44 4.4 Трафик передачи данных 47 4.5 Оценка требуемой полосы пропускания 49 5 ТЕXНИКО-ЭКОНОМИЧЕCКОЕ ОБОCНОВАНИЕ ПPИНЯТЫX PЕШЕНИЙ 51 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР 5.1 Расчет эксплуатационных расходов 53 5.2 Расчёт предполагаемой прибыли 56 5.3 Определение оценочных показателей проекта 58 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР ВВЕДЕНИЕ Развитие информационных технологий в последние годы привело к росту спроса и расширению спектра телекоммуникационных услуг. Растет число компаний, предоставляющий доступ на так называемой “последней миле” – участке доступа абонентов, как правило, жилого сектора с помощью технологий FTTx, xDSL, Wi-Fi, WiMAX, PLC. Повышение спроса на такие телекоммуникационные услуги как: высокоскоростной доступ в Интернет, цифровое телевидение, видео по запросу и цифровая телефония заставляет операторов переходить на мультисервисную структуру сети, которая позволила бы передавать разнородные виды трафика (речь, видео, данные) в рамках одной коммуникационной инфраструктуры. Таким образом, получает развитие концепция так называемых “Сетей следующего поколения". Краеугольным камнем данной концепции является разделение сервисной и транспортных функций сети, что позволяет передавать трафик любого типа с максимальной эффективностью, тем абонентам, которые в нем нуждаются и когда они в нем нуждаются. С целью удовлетворения спроса на телекоммуникационные услуги и получения прибыли за оказанные услуги связи необходимо реализовывать проекты сетей связи, которые позволили бы оператору создавать конкурентоспособную и окупаемую инфраструктуру. В настоящее время в микрорайоне Спортивный наблюдается повышенный спрос на инфокоммуникационные услуги, которые не может быть удовлетворен в виду отсутствия соответствующей сетевой инфраструктуры. Актуальность данной выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью использования современных сетевых технологий для удовлетворения спроса инфокоммуникационного характера жителей микрорайона Спортивный г. Серпухов Московской области, что позволит Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР получить доход за счет предоставления широкого спектра услуг на базе современной эффективной сетевой инфраструктуре. Целью выпускной квалификационной работы является разработка проекта мультисервисной сети связи, которая будет способна удовлетворять спрос на услуги связи (высокоскоростной доступ в Интернет, VoIP, цифровое IP-TV) в микрорайоне Спортивный г. Серпухов. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи: o Проанализировать существующую инфраструктуру микрорайона Спортивный города Серпухов и разработать комплекс требований к построению высокоскоростной сети абонентского доступа; o Осуществить выбор варианта реализации сети связи, с выбором производителя оборудования, типов оборудования и среды распространения сигнала; o Проработать структурированную кабельную систему и план линейно-кабельных сооружений; o Рассчитать нагрузку на оборудование и каналы связи; o Составить смету на необходимое оборудование и кабели связи; o Выработать рекомендации по проектированию сети. Практическая значимость работы заключается в разработке конкретных предложений по созданию мультисервисной сети высокоскоростного абонентского доступа. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР 1 ЭКСПЛИКАЦИЯ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ Се рпухов — город в России, административный центр Серпуховского района Московской области. Расположен на реке Наре, в 99 км от центра Москвы и 73 км от МКАД. Население — 126 586 чел. (2016). Площадь города составляет 32,1 км², а площадь городского округа — 37,5 квадратных километров. Город является центром Серпуховской городской агломерации населением свыше 260 тысяч жителей. В XIV и начале XV века служил столицей удельного княжества. Выделен в самостоятельную административно-хозяйственную единицу с непосредственным подчинением исполкому облсовета 14 сентября 1939 года. Серпухов расположен в южной части Московской области. Город и прилегающий к нему район находится на границе трёх физико-географических провинций. Север района, расположенный на левом берегу Оки относится к Москворецко-Окской равнине, которая на северо-западе переходит в склоны Смоленско-Московской возвышенности, на северо-востоке — в Подмосковную Мещёру, а на юге ограничена долиной Оки. Западная часть района, включающая бассейн Нары, где находится Серпухов, относится к Смоленской провинции. Южная часть, занимающая северные склоны Среднерусской возвышенности, — к Заокской провинции. [Wiki] Климат умеренно-континентальный. Условия определяются влиянием переноса воздушных масс западных и юго-западных циклонов, выноса арктического воздуха с севера и трансформацией воздушных масс разного происхождения. Следствием воздействия воздушных масс с Атлантического океана является вероятность зимних оттепелей и сырых прохладных периодов в летнее время. Влияние арктических холодных масс сказывается в виде сильных похолоданий в зимние месяцы и в виде «возврата холодов» в весенне-летний период, при которых происходит понижение температуры вплоть до заморозков на почве. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР Среднегодовая температура воздуха + 5,3 °C. Самый холодный месяц года — январь: среднее значение температуры −9,4° С. Абсолютный минимум температуры воздуха зафиксирован в 1987 году: −33,9° С. Самый тёплый месяц — июль со средней температурой +18,5° С. Абсолютный максимум температуры зафиксирован 6 августа 2010 года: +39,4° С. Дни с заморозками регистрируются даже летом, за исключением июля и августа. Переход суточной температуры через 0 °C весной происходит в период с 4 апреля, осенью — с 7 ноября. Средняя продолжительность тёплого периода — со среднесуточной температурой выше 0 ° С 216 дней в году. [Wiki] На рисунке 1.1, представлена схема города Серпухов, для жителей которого будет выполняться построение мультисервисной сети. Рисунок 1.1 - Схема города Серпухов Московской области Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР В данной выпускной квалификационной работе рассматривается микрорайон Спортивный, данный микрорайон является микрорайоном малоэтажной (3-5 этажа) застройки. В домах обновлена внутридомовая проводка, в том числе старая телефонная проводка заменена на кабель категории STP 3, что позволяет снизить расходы на внедрение структурированной кабельной сети. Жилой сектор расположен на севере города. Количество активных абонентов, планируемых оператором для обслуживания высокоскоростной сетью абонентского доступа, составляет 1300 штук. На данной момент не существует возможности подключения к провайдерам широкополосного доступа в виду отсутствия инфраструктуры. Мобильная связь в жилом секторе представлена стандартом GSM- 900/1800 и передача данных возможна по технологии GPRS/EDGE и 3G, и 4G т.к. микрорайон находится в зоне радиопокрытия пяти мобильных операторов МТС, Билайн, Теле2 и Мегафон, а также Yota. [CovLink] В виду относительной узкополостности радиоканалов и не соответствия их параметров (время отклика, джиттер и др.) требованиям для обеспечения высококачественного и своевременного предоставления услуг, они не удовлетворяют требованиям абонентов, которые проживают в данном микрорайоне. Поэтому целесообразно предложить решение по реализации сети высокоскоростного абонентского доступа в жилом секторе микрорайона Спортивный г. Серпухов. Операторы проводного доступа достаточно широко представлены на рынке г. Серпухов: 1) Билайн, 2) Вайфаер, 3) Домолинк, 4) Исток, 5) Кредо- Телеком, 6) Мегафон, 7) Приор-линк, 8) Радуга-телеком, 9) Юг-телеком, 10) Фреш лайн и другие. Средняя стоимость месячной абонентской платы за телекоммуникационные услуги составляет 900 рублей (Цифровое ТВ 70 каналов, доступ в интернет на скорости до 30 Мбит/c). Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР Среди услуг, будут востребованы в данном микрорайоне: высокоскоростной доступ в Интернет, цифровая телефония, видео по запросу, цифровое телевидение. Уровень проникновения услуг составит 65% (Средний показатель для Московской области). [Link] Таким образом, необходимо организовать сетевую инфраструктуру, которая будет отвечать запросам абонентов данного жилого сектора и позволит оператору предоставить конкурентоспособные и окупаемые услуги. Основной телекоммуникационный оператор в г. Серпухов – Серпуховской филиал ПАО «МГТС». На данный момент Серпуховской филиал ПАО «МГТС» в г. Серпухов предоставляет следующие услуги: 1. Стационарная аналоговая телефония; 2. Телефония по сетям передачи данных: VoIP; 3. Цифровое интерактивное телевидение (80 каналов), 4. Высокоскоростной доступ в Интернет до 40 Мбит/c. Рисунок 1.2 – Схема телефонно-кабельной канализации микрорайона Спортивный города Серпухов Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР Стратегическими направлениями развития компании является совершенствование и продвижение услуг на базе мультисервисных сетей связи, формирование пакетов услуг и тарифов, дифференцированных для различных категорий пользователей, развитие межрегиональных и транспортных сетей связи. Планируется введение услуг высокоскоростного доступа в районы города Серпухов, не охваченные оператором. [link] На территории микрорайона (рисунок 1.2) имеется телефонно-кабельная канализация, которая имеет выход на ТКК г. Серпухов, принадлежащую и обслуживаемую Серпуховским филиалом ПАО «МГТС», который будет осуществлять строительство сети связи в данном микрорайоне. Вывод к разделу: В данной главе был проведена экспликация объекта, для которого выполняется проектирование мультисервисной сети высокоскоростного абонентского доступа, даны вводные параметры для реализации проекта: количество абонентских портов и уровень проникновения услуг. Следует отметить следующие важные аспекты выполнения проекта: 1) Наличие на объекте проектирования внутридомовой разводки кабелем STP 3; 2) Наличие на объекте проектирования телефонно-кабельной канализации, пригодной для прокладки оптического кабеля; 3) Наличие на объекте проектирования распределительных шкафов, пригодных для размещения телекоммуникационного оборудования. Основываясь на проведенной экспликации объекта, будут рассмотрены приемлемые варианты проектирования сети связи с целью предоставления заявленного спектра услуг. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР 2 АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ СВЯЗИ 2.1 Анализ подходов к построению мультисервисной сети доступа Для реализации современной сети абонентского доступа, предоставляющей широкий спектр мультимедийных услуг целесообразно использовать стандарты, поддерживающие передачу разнородного типа трафика в рамках одной сетевой инфраструктуры. Необходимо также учитывать более низкие операционные расходы на поддержание сетей такого типа. Такой подход реализован в стандарте IP Multimedia Subsystem, работающем на базе протокола IP. IMS – это стандарт, предъявляющий жесткие требования к функциям , структуре сети и сигнальным протоколам , следовательно , все решения IMS от разных производителей должны быть однообразными. Однако при ближайшем рассмотрении стали заметны различия, которые и нашли отражение в настоящем обзоре. Одним из наиболее характерных аспектов является то , как производитель накладывает абстрактную функциональную архитектуру IMS на физическое оборудование: 1) IMS- решение с нуля, 2) эволюция из SoftSwitch. Кроме того, вендоры зачастую ориентируются на операторов мобильной или фиксированной связи . Не стоит забывать и о том, что стандарты IMS существуют в нескольких вариантах , подготовленных 3GPP, 3GPP2 или ETSI TISPAN. Стандарт IMS и сопутствующие ему стандарты прочих подсистем NGN- архитектур (NASS, RACS, PES) рисуют общую «карту» функций сети, при этом любой производитель может ограничить свою разработку любым ее участком. Отсюда возникает сложность – что отнести к IMS- решениям, а что к разработке отдельных компонент для IMS- решений. Сеть на базе IMS является полноценной NGN- инфраструктурой , потому воспользоваться всеми преимуществами можно лишь путем полной Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР модернизации сети . Скорее всего, именно из - за этого концепция IMS до сих пор не имеет широкой реализации. [7,8] Далее кратко опишем основные решения вендоров на рынке IMS сетей. Решение компании Alcatel ‐ Lucent (Франция). Сейчас компания предлагает полноценную IMS- систему End-to-End IMS solution (E2E IMS). На базе Е 2 Е IMS Alcatel- Lucent реализует несколько готовых прикладных решений. В ее составе 5350 IMS Application Server, являющийся основной функцией AS и обеспечивающий минимальный набор телекоммуникационных приложений, и Intelligent Services Gateway, обеспечивающий интерфейс между интеллектуальными приложениями и прочими серверами IMS, а также поддерживающий интерфейсы SMPP, MM7, WAP, Parlay и ParlayX. Сервер Unified Subscriber Data Server осуществляет управление данными пользователей в разнородных сетях и включает функциональность HLR, HSS и AAA. Еще один сервер – 1430 IP Multimedia-Home Subs criber Server (IM-HSS) - отдельный сервер HSS, a Session Manager (SM) – центральный узел решения IMS, на который возложены все сервисные функции S-CSCF, P-CSCF, I-CSCF и BGCF. Решение от Alcatel-Lucent использует обширный опыт обеих компаний , что позволило получить систему, далеко превышающую базовые требования IMS. [8] Решение компании BroadSoft (США). Решение американской компании называется BroadWorks IMS и состоит из Application Server Complex и Media Resource Function. Комплекс серверов приложений выполняет функции AS, a Media Resource Function дополняет решение функциями обработки пользовательского трафика в соответствии с потребностями предоставляемых услуг. Решение от BroadSoft не полностью соответствует полноценной реализации всего ядра IMS и занимает нишу сервисной платформы. [8] Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 11070006.11.03.02.180.ПЗВКР Решение компании Celtius (Финляндия). Финская компания предлагает решение Celtius IMS Solution, обеспечивающее поддержку ряда современных услуг, количество которых может быть увеличено добавлением новых серверов приложений через стандартный интерфейс ISC (IMS Service Control). Архитектура Celtius IMS Solution соответствует спецификациям 3GPP и включает в себя SIP Proxies (P-, I-, S-CSCF) и HSS. Для формирования полнофункционального решения необходимо использовать IMS- компоненты сторонних производителей . Celtius IMS выпускается в двух вариантах : Celtius IMS Carrier edition и Celtius IMS Enterprise edition. Первый предназначен для крупных операторов , второй - для корпоративного сектора. [8] Решение компании Cisco (США). Решение IMS от Cisco требует привлечения сторонних производителей , в частности , для реализации функций ядра IMS. Свою роль в IMS Cisco видит в реализации взаимодействия домена IMS с сетями ССоП , а узлы решения являются компонентами SoftSwitch- решения , доработанного до соответствия аналогичным функциям в IMS. Cisco PGW 2200 / BTS 10200 SoftSwitch выполняют функцию MGCF, используя сигнализацию SS7 и набор протоколов Н .323, MGCP, SIP. Функции IMS-MGPF реализует медиа - шлюзом MGX 8880 Media Gateway (который поддерживает широкий спектр сетевых технологий и протоколов сигнализации , выходящих за рамки требований IMS), а функции SGF – Cisco IP Transfer Point и ASR 1000 Series Sessi on Border Controller. Функции PDF и подсистемы RACS выполняет Cisco Broadband Policy Manager. He так давно Cisco совместно с Lucent, Nortel, Motorola и Qualcomm разработала пакет дополнений к IMS, получивший название Advances to IP Multim edia Subsystem (A-IMS), идеологией которого является использование не IMS ориентированных услуг там, где это возможно , или их сохранение, если они уже реализованы у оператора . Вероятно , с этим связано отсутствие Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 |