Курсовая работа (т): Транспортная сеть LTE

, = (78 + 60) · 9 ≈ 1242 (Мбит/с).

Далее дадим проверочную оценку емкости проектируемой сети и сравним с рассчитанной. Определим усредненный трафик одного абонента в ЧНН: 

 ,

где Тт - средний трафик одного абонента в месяц, Тт = 20 Гбайт/мес;

q - коэффициент местности, q = 2;

NЧНН - число ЧНН в день, NЧНН = 7;

Nд - число дней в месяце, Nд = 30.

(Мбит/с)

Определим общий трафик проектируемой сети в ЧНН Rобщ./ЧНН по формуле: Rобщ./ЧНН = Rт.ЧНН · Nакт.аб ,

где Nакт.аб - число активных абонентов в сети; определим число активных абонентов в сети как 65% от общего числа потенциальных абонентов Nаб, то есть Nакт.аб = 4420 абонентов.общ./ЧНН = 0,19 · 4420 = 839.8 (Мбит/с).

Таким образом, RN > Rобщ./ЧНН. Это условие показывает, что проектируемая сеть не будет подвергаться перегрузкам в ЧНН.

4. Разработка транспортной сети

На сегодняшний день в качестве транспортных сетей применяют РРЛ и ВОЛС, что характеризует переход электрических средств связи на более высокий уровень своего развития относительно проводных средств связи по техническим, экономическим и социальным показателям. Следует отметить что, значимым критерием оценки технико-экономической эффективности линии связи являются натуральные показатели: расход электроэнергии, занятость производственных площадей, повышение производительности труда, оцениваемое числом канало-километров, а так же экономия цветных металлов цепей связи.

Проведём сравнительный анализ ВОЛС и РРЛ.

ВОЛС:

● большая пропускная способность (а именно этот фактор становится определяющим);

● отсутствие необходимости получать частотные разрешения;

● независимость качества сигнала от климатических и погодных условий;

● высокая помехозащищённость, нечувствительность к внешним электромагнитным полям; отсутствие переходных помех между волокнами;

● значительно большая широкополосность (до 3 ГГц/км), возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

● отсутствие электромагнитных излучений и, как следствие, скрытность передачи;

РРЛ:

● требуют гораздо меньше затрат и времени на развёртывание, чем ВОЛС;

● возможность оперативной прокладки в сложных географических условий;

● наиболее эффективны при развертывании разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка ВОЛС слишком дорога или вовсе невозможна;

● качество передачи информации по современным РРЛ практически не уступает ВОЛС;

● относительная простота сооружения линии при незначительных затратах на строительство и эксплуатацию, а также возможностью оперативного разрешения вопросов развития и реконструкции сети без дополнительных капитальных затрат.

Сравнив характеристики сделаем вывод, что и ВОЛС и РРЛ имеют свои неоспоримые преимущества, но ВОЛС более перспективная в дальнейшем развитии линия связи для построения транспортной системы сети LTE Advanced (Rel.10), а РРЛ больше подходит для резервирования. Т.о. делаем выбор в пользу ВОЛС.

.2 Оценка загруженности системы, выбор кабеля, основные принципы построения транспортной системы

При максимальной спектральной эффективности для системы LTE в 5 бит/с/Гц и полосе частот в 20 МГц, которые мы используем в системе, максимальная битовая скорость будет достигать 100 Мбит/с. Т.о., транспортная система сети должна будет обеспечивать пропускание огромных потоков данных, что подтверждает выбор использовать оптический кабель в качестве среды передачи.

Сегодня при использовании многомодового оптоволокна можно достичь пропускной способности в 2,5 Гбит/с на волокно, а при использовании одномодовых волокон скорость достигает 10 Гбит/с. Из этого будет следовать что, транспортная система, построенная на ВОЛС, будет обладать отличной пропускной способностью с большим запасом.

Для прокладки по кабельной канализации, в трубах, блоках, коллекторах, тоннелях и других сооружениях под грунтом, а также на мостах и эстакадах воспользуемся кабелем ОКСТМ.

Конструкция ОКСТМ:

центральный силовой элемент - стеклопластик;

модуль;

гидрофобный компаунд;

арамидные нити;

стальная гофриванная броня;

защитный шланг.

Кабель оптический городской многомодульный с ЦСЭ, вокруг которого скручены оптические модули, содержащие до 12 ОВ одномодовых и многомодовых каждый, и кордели, поверх наложен слой арамидных нитей. Общее количество волокон до 72. Внутримодульное и межмодульное пространство заполнено гидрофобным компаундом. Оболочка кабеля - стальная гофриванная лента, защитный шланг из полиэтилена.

Для подвесных линий используем подвесной, самонесущий оптический кабель ОКПМ. Он предназначен для подвески на опорах линии связи и столбах освещения, между зданиями и сооружениями. Температура эксплуатации кабеля: от - 60 °С до + 70 °С.

Конструкция ОКПМ:

Периферийный силовой элемент (стальной трос или стеклопластиковый пруток);

Центральный силовой элемент (стеклопластик);

Оптическое волокно;

Оптический модуль;

Гидрофобный заполнитель;

Защитная оболочка из полиэтилена;

Кабель ОКПМ оптический подвесной с центральным силовым элементом из стеклопластика, вокруг которого скручены оптические модули, содержащие до 24 оптических волокон, и кордели, с выносным силовым элементом, в защитной шланговой оболочке из полиэтилена.

При построении транспортной сети следует использовать различные типы кабеля для подвесных и внутриканализационных линий. Основная прокладка будет произведена по городской канализации, т.к. за подвеску на столбах освещения и на опорах линии связи взимается плата. Там где невозможно провести кабель по канализации будут использоваться подвесные линии.

.3 Резервирование транспортной сети

Транспортные сети являются наиболее критичными к надёжности связи: нарушение их работоспособности приводит к отсутствию или недопустимо низкому качеству связи для большого количества абонентов. Поэтому резервирование должно быть организовано с максимально возможной эффективностью.

Виды резервирования:

Линейное резервирование;

Аварийные ситуации в линейной части сети в большинстве случаев

возникают из-за физических повреждений ОВ, поэтому решением этой проблемы является увеличение количества доступных физических трактов передачи, на которые будет осуществляться переключение при возникновении неисправности (рисунок 4). Технически это достигается наращиванием числа световодов свыше минимально необходимого значения. Общая надежность сети существенно возрастает, если волокна основного и дополнительного трактов находятся в различных кабелях. Кроме того, эти кабели прокладываются по различным маршрутам для минимизации риска одновременного выхода из строя. Такое улучшение технических характеристик сети приводит к увеличению затрат на её реализацию.

Рисунок 2.2 - Схема работы участка сети с линейным резервированием по схеме 1х1: а) нормальный режим; б) режим резерва

Кольцевое резервирование;

При построении ВОЛС часто используется кольцевая топология, для которой самовосстановление является естественным свойством. В большинстве случаев линейная часть кольцевой структуры строится на основе пары волокон (сдвоенное кольцо). В результате у передающего узла имеется два варианта доступа к приемному узлу: по часовой стрелке и в обратном направлении (рисунок 5). Один из маршрутов выполняет функции основного и используется для передачи трафика, другой рассматривается как резервный.

Рисунок 2.3 - Схема работы участка сети с линейным резервированием по схеме 1х1: а) нормальный режим; б) режим использования резерва.

Сеть с кольцевой топологией открывает возможность для использования различных схем резервирования, что значительно повышает надежность функционирования систем оптической связи. Организация резервирования в кольцевой топологии не требует значительных затрат на увеличение количества волокон или прокладку дополнительных кабелей.

Недостаток данного способа состоит в том, что по мере роста числа промежуточных узлов в кольце вероятность одновременного нарушения связи по основному и резервному полукольцам возрастает. Это может привести к прекращению обслуживания нескольких промежуточных узлов, а сама сеть распадется на несколько несвязанных между собой фрагментов.

Для устранения этого недостатка в сложных разветвленных сетях задача резервирования часто решается за счет организации множества отдельных колец и дополнительных связей между ними. Если при построении сети применяется такой комбинированный подход, то можно реализовать различные схемы резервирования, отвечающие требованиям конкретного проекта. При этом топология межкольцевых связей и алгоритм формирования резервных направлений выбираются таким образом, чтобы полный или, по крайней мере, частичный выход из строя одного из колец не влиял на работоспособность всей сети.

Системное резервирование;

Организация системного резервирования в оптической сети предполагает одновременное введение дополнительных волокон в линейную часть и блоков в активное приемопередающее оборудование на узлах сети (рисунок 6). Если на основном направлении передачи повреждаются световоды или происходит отказ узловой сетевой аппаратуры, то выполняется переключение на резервное направление.

Рисунок 2.4 - Схема участка сети с системным резервированием

Системное резервирование обеспечивает высокую надежность связи, однако этот вариант требует значительных материальных затрат. В то же время возможность увеличения пропускной способности сети за счет использования резервных ресурсов при отсутствии отказов может оправдать необходимые вложения.

На основе DWM;

В системах со спектральным уплотнением, помимо описанных выше способов, можно осуществлять резервирование на оптическом уровне. Для этого выделяются дополнительные (резервные) длины волн, на которые происходит переключение в случае отказа основной оптической несущей. Заметим, что в системах с электрическим и оптическим резервированием скорость переключения на резервное направление практически одна и та же.

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

Рисунок 2.5 - Схема резервирования сети CWDM с кольцевой физической топологией

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

4.4 Изображение транспортной сети на карте местности

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

Рисунок 2.6 - транспортная система на карте местности

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

Окончательный результат развёртывания фрагмента сети LTE изображён на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - транспортная и абонентская сети на карте

5. Выбор оборудования

На данный момент основными производителями операторского оборудования LTE являются:

Ericsson;Lucent;Siemens Networks;;Technologies;;;

Starent;.

Основными критериями по выбору высокотехнологичного оборудования для сети LTE выступают:

Цена,

Качество,

Диапазон рабочих частот,

Возможность «бесшовной» интеграции в существующие сети,

Необходимая функциональность, определяемая непосредственно бизнес-планом оператора,

Отношение заявленных возможностей к действительным,

Информационная поддержка,

Гарантийные обязательства,

Возможность увеличения количества интерфейсов и производительности,

Возможность внедрения новых функциональных возможностей,

Возможность резервирования и др.

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

.1 Оборудование базовой станции

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

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

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

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

Рисунок 2.8 - базовая станция Flexi Multiradio

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

Рисунок 2.9 - радиомодуль БС Flexi Multiradio

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