Проектування мережі абонентського доступу на основі технології VDSL

Міністерство освіти і науки України

Харьківський національний університет радіоелектроніки

Кафедра «Телекомунікаційні системи та мережі»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

До курсового проекту по курсу:

«Багатофункціональні системи абонентського доступу до мереж зв’язку»

на тему: «Проектування мережі абонентського доступу на основі технології VDSL»

Виконала: Перевірив:

ст. гр. ТСМс-09-1 Ощепков. М.Ю.

Романцова М.В.

Харків 2009

технiчне завдання

Вихiдні дані:

Параметр R – 2580 м;

Кількість абонентів в елементі поверхні:

А1, В1 – 150;

В2, В3, С1 – 75;

С2, С3, С4, D1, E1 – 35;

D4, E4, D2, D3, E2, E3 – 30.

Рівень вартості – низький.

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка складається з 32 листи формату А4, 12 рисунків, 8 таблиць, 1 додаток, 30 формул.

Предметом курсового проекту є ознайомлення з основними питаннями проектування мереж абонентського доступу (МАД) на основі технології VDSL.

У курсовому проекті розраховується довжина АЛ, розглядуються різні варіанти розміщення ONU, розраховується пропускна здатність МАД та її вартість створення. Під час розрахунку пропускної здатності МАД також використовуються засоби аналізу МАД на основі пакету xDSLSimulator.

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

АЛ Абонентська лінія

ВКП Вводно-комутаційний пристрій

МАД Мережа абонентського доступу

МТМ Міська телефонна мережа

ОК Оптичний кабель

РАТС Районна АТС

РК Розподільна коробка

СТМ Сільська телефонна мережа

ЦКВ Цифровий кросовий вузол

ШР Шафа розподільна

DSL Digital Subscriber Line

OLT Optical Line Termination

ONU Optical Network Unit

VDSL Very High DSL

VTU-RVDSL Transmitted Unit-Remote

VTU-CVDSL Transmitted Unit- Central Office

ЗМІСТ

Вступ

Структура мережі абонентського доступу

Розрахунок довжини абонентських ліній

Розрахунок варіантів розміщення ONU

Розрахунок пропускної здатності топології VDSL

Розрахунок вартості створення МАД VDSL

5.1 Загальна вартість створення МАД

5.2 Кабельна інфраструктура

5.3 Вартість розміщення ONU

5.4 Загальна вартість ONU

5.5 Вартість VDSL модемів

Висновки

Додаток А

ВСТУП

Даний курсовий проект є заключним у вивченні курсу «Багатофункціональні системи абонентського доступу до мереж зв’язку».

В наш час спостерігається бурхливий розвиток новітніх технологій. Тенденцією останніх років є дефіцит пропускної здатності каналів доступу до Інтернету. В Інтернеті з'являються всі нові послуги - передача відео та аудіо по запиті, дистанційне навчання і відеоспостереження, мережні ігри. Мережна інфраструктура повинна бути готова до передачі великого числа даних із усі зростаючими швидкостями.

Перспективна технологія VDSL (Very-high bit rate Dіgіtal Subscrіber Lіne) перетворює стандартні абонентські аналогові телефонні лінії в канал високошвидкісного цифрового доступу.

В курсовому проекті ми проектуємо мережу абонетського доступу (МАД) на основі технології VDSL. При виконанні данної задачі нам необхідно розглянути наступні питаня:

- проектування моделі МАД на основі VDSL;

- розрахунок варіантів розміщення ONU;

- розрахунок пропускної здатності розглянутої топології VDSL;

- розрахунок вартості створення МАД VDSL;

- аналіз основних характеристик МАД, розробка засобів їхнього підвищення.

З допомогою розв’язку поставленої задачі закріплюються отримані знання з курсу «Багатофункціональні системи абонентського доступу»

1. СТРУКТУРА МЕРЕЖІ АБОНЕНТСЬКОГО ДОСТУПУ

Мережа абонентського дотупу МАД складається з наступних частин:

АК- абонентській комплект телефонної станції;

ВКУ – вводно-комутаційні пристрої;

ШР – шафа кабельна розподилювальна;

ТА – телефонний апарат;

АЗП – абонентський захисний пристрій.

Стандартна структура мережі абонентського доступу (МАД) приведена на рис.1.1.

Рисунок 1.1 — Структура МАД

Розрізняють наступні ділянки з яких складається АЛ:

- станційна - ділянка від АК місцевої станції до станційної сторони кроса;

- лінійна - від лінійної сторони кроса до розетки телефонного кінцевого пристрою;

- магістральна - від лінійної сторони кроса або вводно-комутаційного пристрою (ВКУ) до розподільної шафи (ШР), (магістральної вважається зона прямого живлення в безпосередній близькості від РАТС, де ШР не використовуються);

- розподільна - від ШР до абонентського пункту;

- абонентська проводка: від розподільної коробки (РК) до розетки включення кінцевого абонентського телефонного пристрою.

У курсовому проекті виконується розрахунок структури мережі побудованої за технологією VDSL. На рис. 1.2 представлена реальна структура мережі з використанням технології Very high speed DSL (VDSL).

Рисунок 1.2 — Структура МАД з використанням технології VDSL

Устаткування в приміщенні користувача (Customer Premises) підключається з використанням мережних закінчень (NT), що містить передавальні модулі VDSL на вилученій стороні (VTU-R) c Оптичним мережним модулем (ONU) по АЛ. ONU, що можуть містити трохи VTU-C (кілька портів), підключаються до OLT по ВОЛС. Таким чином, у відповідності зі структурою рис.1.2, OLT може бути представлений як ЦКУ а ONU як мультіплексоры доступу. ONU можуть бути розміщені в приміщенні РАТС, у ШР (Cabinet), у РК.

2. МОДЕЛЬ МЕРЕЖІ ДОСТУПУ

Для розрахунку необхідної кількості ONU і довжини ОК пропонується модель мережі абонентського доступу приведена на рис.2.1

Уся територія розміщення абонентів розділяється на трикутні елементи поверхні, що складають сегмент, приведений на рис.2.1. Дана модель відноситься до класу геометричних, уперше використана для проектування VDSL систем у проекті RACE 2087/TITAN [2].

Рисунок 2.1— Геометрична модель зони розподілу РАТС

РАТС розташовується в точці А, у крапках F розташовуються розподільні коробки (РК) до яких підключаються абоненти, у точках B,C,D,E розподільні шафи (ШР). Довжини всіх ділянок можуть бути визначені геометрично. Припускаємо, що кут , і елементи поверхні рівносторонні трикутники. Довжини ділянок AB і BC визначаються як функції від :

. (2.1)

(м)

При CD і CE рівні AB і BC:

(2.2)

(м).

Ділянки AF, BF, CF, EF геометрично визначаються:

. (2.3)

(м).

Значення, отримані геометричним шляхом трохи менше одержуваних у реальній мережі, тому приймаємо:

(2.4)

(м).

Для подальшого спрощення приймемо, що елементи поверхні представляються окружностями з радіусами:

(2.5)

(м).

Дистанція від центра окружності до місця розміщення абонента являє собою ділянку від РК до приміщення абонента. Приймається що додатково необхідно 15 метрів для проводки усередині приміщення. Таким чином:

(2.6)

м,

(м).

Мінімальна і максимальна довжини абонентського шлейфа:

(2.7)

(м),

(м).

Обчислені значення ділянок геометричної моделі зведені в табл 2.1.

Таблиця 2.1— Параметри геометричної моделі

Припустимо, абоненти розподілені по елементах поверхні відповідно до рис. 2.2 приймемо, що одночасно використовують VDSL модеми 10% абонентів. Розподіл елементів можна представити в вигляді трикутника, який буде являтись сегментом загальної території мережі доступу.

Рисунок 2.2 — Розподіл абонентів по елементах поверхні.

Складемо розподіл мінімальної і максимальної довжин АЛ для різних елементів поверхні.

Наприклад, для елементів A1,B1 відповідно до (2.5),(2.6),(2.7) визначаємо мінімальну і максимальну довжину:

; ( 2.8)

(м);

; (2.9)

(м).

Для елементів В2, В3, С1 відповідно отримаємо:

; (2.10)

(м).

; (2.11)

(м).

Для елементів С3, С2, С4, D1, Е1 маємо:

; (2.12)

(м).

; (2.13)

(м).

Для елементів D2 D3 , D4, Е2, Е3, Е4:

; (2.14)

(м).

;

(м).

Таблиця 4.2 — Розподіл довжин АЛ

3. РОЗРАХУНОК ВАРІАНТІВ РОЗМІЩЕНЯ ONU

Розміщення ONU можливо в приміщенні РАТС, у ШР, у РК. Відповідно до розглянутої моделі мережі абонентського доступу можливі наступні варіанти топологій:

1. FTA (волокно до А).

2. FTAB (волокно до точок А и B).

3. FTAC (волокно до точок А и C).

4. FTF (волокно до точок F).

Приймемо максимально припустиму довжину АЛ для технології VDSL рівної 1500м. Потрібно визначити кількість абонентів, що можуть бути підключені до ONU.

Для варіанта FTA, ONU розташовується в приміщенні РАТС, абоненти підключаються через ШР у точці А. Таким чином, можна підключити абонентів A1 і B1. Для абонентів B2 і В3 розмір шлейфу лежить у діапазоні 1494-2095 тому приймемо, що в середньому довжина АЛ перевищує 1500.

Загальне число абонентів з можливістю підключення складає 30. Маючи на увазі, що наша модель складається з 6-ти сегментів необхідна ємність ONU складе 30х6=180 портів.

Для варіанта FTAB ONU розташовуються в точках А и В. До ONU у точці А підключаються абоненти розташовані в A1, до ONU у точці В можливо підключити абонентів B1, B2, B3, C1.

Таким чином, необхідний один ONU у точці А ємністю 15х6=90 портів, і 6 ONU у точках B ємністю портів кожний. Загальна кількість підключених абонентів складе 180+39х6=414 з 552.

Для варіанта FTAC до ONU у точці А підключаються абоненти A1 і B1. До ОNU у точці С абоненти C1, C2, C3, C4, D1, E1. Загальна ємність ONU у точці А складе 180 портів. Ємність ONU у точці C складе 8+4+4+4+4+4=28. Для покриття всієї площі МАД знадобиться 6 ONU у точках С. Загальна кількість підключених абонентів складе 180+28х6=348 з 552. Для варіанта FTABCDE ємність ONU у точці А - 15х6=90, у точці В - 15+8+8=31, у точці С - 8+4х3=20, у точках D і E - 3х3+4=13. Необхідно 6 ONU у кожній точці для покриття всієї зони МАД. Загальна кількість абонентів, що підключаються, складе 552.

Для варіанта FTF, для покриття всієї необхідно 12 ONU ємністю 15 портів, 18 ONU ємністю 8 портів, 30 ONU ємністю 4 порти, 36 ONU ємністю 3 порти. Загальна кількість підключених абонентів складе

Результати розрахунку загальної кількості ONU приведено в таблиці 3.1

Таблиця 3.1 — Результати розрахунку кількості ONU.

4. РОЗРАХУНОК ПРОПУСКНОЇ ЗДАТНОСТІ ТОПОЛОГІЇ VDSL

При розрахунку VDSL систем важливим параметром є загальна пропускна здатність, необхідна для передачі інформації від усіх користувачів VDSL. При цьому приймемо, що пропускна здатність індивідуальної системи є функцією від довжини АЛ (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 — Залежність досяжної пропускної здатності технології VDSL від довжини АЛ.

Спочатку, для кожного розміщення ONU визначимо середню довжину АЛ для всіх елементів поверхні де можуть розташовуватися абоненти. Для варіанта FTA це A1,B1. При розрахунку приймемо, що усередині елементів поверхні абоненти розташовуються рівномірно.

У такий спосіб для A1 :

; (4.1)

м.

Для В1 :

; (4.2)

м.

За графіком на рисунку 4.1 визначаємо, що при довжині 605 м пропускна здатність досягається порядку 13Мбіт/с, а при 865,6м порядку 9Мбіт/с. Необхідна пропускна здатність для абонентів одного сегмента:

. (4.3)

Для всієї МАД:

Для варіанта FTAB:

; (4.4)

м.

; (4.5)

м.

; (4.6)

м.

;

м.

Для всієї МАД:

Для варіанта FTАС, згідно формули (4.4) маємо м.

; (4.7)

м.

; (4.8)

м.

; (4.9)

м.

;

м.

Для всієї МАД:

Для варіанта FTF:

; (4.10)

м.

Для всієї МАД:

Дані розрахунку пропускної здатності для топологій VDSL зведемо в таблицю.

Таблиця 4.1— Пропускная здатність для топологій VDSL.

За результатами розрахунків ми можемо зробити висновок, що найбільшу пропускну здатність має топологія FTF. З попередньго розділу ми також знаємо, що за даною топологією можна підключити максимальну кількість абонентів.

5. РОЗРАХУНОК ВАРТОСТІ СТВОРЕННЯ МАД VDSL

5.1 Загальна вартість створення МАД VDSL

Загальна вартість створення МАД VDSL надана виразом:

; (5.1)

де – загальна вартість;

– вартість кабельної інфраструктури (включаючи прокладку ОК);

- вартість монтажу ONU (розміщення в будинках і монтаж);

- вартість ONU (устаткування й електроживлення);

– VTU-C і VTU-R (устаткування і монтаж);

Для розрахунку загальної вартості створення всієї