Дипломный проект - Модернизация абонентского доступа города Талдыкорган

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 1.15. Схема построения АВУ

В настоящее время все шире внедряются цифровые системы уплотнения

(передачи) АЛ, для которых характерны следующие преимущества: высокая

помехозащищенность; стабильность параметров каналов; эффективность

использования пропускной способности каналов при передачи дискретных

сигналов; слабая зависимость качества передачи от длины линии связи;

возможность построения цифровой сети связи; высокие технико-экономические

показатели.

Структурная схема цифровой системы передачи (ЦСП) приведена на

рисунке 1.16. Функционирование этих систем передачи связано с разбиением

времени передачи на циклы длительностью Т, при этом частота следования

(частота дискретизации) будет f=1/T. Каждый цикл N - канальной системы

передачи разбивается на N канальных интервалов (КИ) длительностью t =T/N.

При этом в течении каждого канального интервала передается информация

соответствующего канала, которая содержит информацию о мгновенных

значениях отсчётов в исходном сигнале. Отсчёты производятся с частотой

дискретизации fд. Временное расположение канальных сигналов в групповом

сигнале рисунок 1.17 определяется распределителем канальных импульсов

(РИК).

Рисунок 1.16. Структурная схема ЦСП

Рисунок 1.17. Упрощенная схема циклов

С помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) каждому

импульсу группового сигнала будет соответствовать кодовая комбинация и на

выходе АЦП сформируется групповой сигнал импульсно-кодовой модуляции

(ИКМ). На приемном конце под воздействием импульсов РИК приема

замкнется соответствующий канальный ключ (КЛ), в результате чего будет

выделен канальный сигнал.

Обычно Т =125 мкс fд=кГц, число элементов в кодовой комбинации m=8,

структура циклов для одной из самых распространенных цифровых систем

ИКМ - 30 показано на рисунке 1.18. Выбор частоты дискретизации 8 кГц

обоснован теоремой В.А. Котельникова, в соответствии с которой исходный

сигнал, представленный с помощью дискретных отчетов, может быть

восстановлен, если значение частоты f не менее удвоенной максимальной

частоты спектра исходного сигнала.

Рисунок 1.18. Структура циклов ИКМ – 30

Для передачи речевых сигналов считается достаточным передавать

спектр 300 - 3400 кГц. На рисунке 1.19, показана область частот, где

сосредоточена основная энергия звуков речи (Р) на русском и английском

языках. Из рисунка видно, что за максимальную частоту речевых сигналов

можно принять частоту равную, 4кГц. Этим и объясняется выбор частоты

отсчётов (дискретизации)zfд=кГц.z

Рисунок 1.19. Энергетический спектр речевого сигнала

Применение мультиплексоров MUX (рисунок 1.20) позволяет строить

гибкие распределительные телефонные сети различной топологии и объединять

потоки информации разного вида (телефонные сигналы и передачу данных,

текста и видеоизображений).

Современные мультиплексоры разделения времени, предназначенные для

использования на телефонных сетях, являются каналообразующим

оборудованием, их основное отличие от традиционных систем уплотнения с

импульсно кодовой модуляцией состоит в том, что:

1. Мультиплексоры позволяют, кроме традиционной передачи

телефонных сигналов, передавать данные с разной скоростью, для этого

мультиплексоры снабжены портами (точками подключения),

поддерживающими разные скорости;

2. Мультиплексоры, обладающие свойством "drop&insert" (add/drop),

позволяют выделять часть каналов из общего линейного потока, а также

объединять каналы в общий линейный поток, это дает возможность строить

сети сложной топологии. Широко применяются мультиплексоры для

децентрализации оборудования АТС путем выноса его части в места

концентрации абонентов (городской микрорайон, многоэтажный и много

квартирный дом, офис крупной фирмы и т. д.).

Рисунок 1.20. Пример построения сети с использованием мультиплексоров

При внедрении электронных цифровых АТС построение сети с помощью

цифровых выносных подстанций, иногда называемых концентраторами,

является весьма эффективными уже при расстоянии 500-700 метров до

оконечных абонентских устройств. Основное отличие цифровых подстанций от

мультиплексоров разделения времени заключается в возможности замыкания

внутренней нагрузки через коммутационные поля (КП) подстанций. Для

управления этими коммутационными полями предусматриваются управляющие

устройства (УУ), более сложные, чем у мультиплексоров. Это приводит к более

высокой стоимости подстанций по сравнению с мультиплексорами.

Цифровые подстанции (концентраторы) как и мультиплексоры,

осуществляют аналого-цифровое преобразование сигналов; концентрацию

нагрузки и коммутацию абонентский линий, при этом концентратор может

представлять собой управляемую с основной (опорной) АТС подстанцию.

Таким образом, вместо абонентских линий, имеющий сравнительно небольшое

использование, от подстанций до опорной АТС идет пучок уплотненных

соединительных линий (рисунок 1.21). Потребность в магистральных кабелях

для абонентской сети при этом резко уменьшается. Цифровой поток доходит до

подстанции, затухание соединительного цифрового тракта будет равно 0 дБ,

тогда затухание, отведенное по нормам на абонентскую линию и равное 4,5 дБ,

теперь будет считаться от подстанции, допустимая длина линии от подстанции

до оконечного абонентского устройства как бы увеличится, тем самым

увеличится зона действия АТС.

Рисунок 1.21. Пример построения сети с использованием подстанций

(концентраторов)

Для установки подстанций требуются специально приспособленные

помещения. Целесообразность построения телефонной сети по тому или иному

варианту обычно определяется специальным расчетом, учитывающим

конкретные условия. Особенностью абонентских линий является их

значительная протяженность. На рисункеz1.22 показано распределение длин АЛ

в разных странах (данные фирмы Schmid Telecom AG). Из этого рисунка видно,

что самые длинные АЛ - в странах Восточной Европы, это делает задачу

решения проблемы "последней мили" в этих странах, особенно в России,

которая выделяется значительным разбросом длин АЛ, весьма актуальной.

Рисунок 1.22. Распределение длин АЛ в разных странах

На рисунке 1.23 и в таблице 1.4 показаны основные способы решения

этой проблемы и даны сравнительные характеристики этих способов.

Рисунок 1.23. Три способа решения проблемы "последней мили" (BSC-

контроллер базовой станции системы радиодоступа, BS-базовая станция, RTU-

абонентский оконечный блок; HDSL-оборудование цифровой абонентской

линии; ОLT, ONU, ONT-линейные комплекты оптической системы передачи;

MUX - мультиплексор)

Таблица 1.4 – Основные способы решения проблемы "последней мили"

Способ

организации

абонентских линий

Пропускная

способность и

функциональность

Время

установки

Стоимость

Уплотнение уже

проложенных линий

+/- + +

Прокладка ВОЛС + - -

Беспроводное

подключение

+/- + +/-

Примечание. Знаком (+) показано определенное преимущество способа

перед другими, знаком (-) - данный способ проигрывает по сравнению с

другими.

Модернизация абонентской распределительной сети и установка систем

уплотнения позволяют быстро и с небольшими затратами увеличить

пропускную способность АЛ, а также дает возможность обеспечить абонентам

новые информационные возможности (например, получить высокоскоростной

доступ к ресурсам глобальной информационной сети Internet и т.д.). Полоса

пропускания при этом остается несколько ограниченной. Прокладка ВОЛС

обеспечивает абонентам более широкие возможности по полосе пропускания,

но прокладка нового кабеля, как правило, это весьма длительный и

дорогостоящий процесс.

Радиодоступ (радиоудлинение) или беспроводное подключение (WLL -

Wireless Local Loop) обеспечивает максимальную мобильность и оперативность

связи, является быстрым способом организации связи, особенный эффект

достигается, если прокладка кабеля связана со значительными затратами, или

невозможна (например, в помещениях, имеющих, железобетонные полы и

стены, и т. д.) или нецелесообразно (например, в помещении, снятом на

короткий срок). Полоса пропускания для систем радиодоступа также

ограничивается частотным ресурсом. На рисунке 1.24 показано сравнения

стоимостей прокладки кабеля и организации беспроводного доступа в

зависимости от числа телефонных аппаратов на единицу площади территории,

охватываемой связью, при этом стоимость беспроводного доступа определяется

стоимостью радиооборудования (по материалам фирмы SAT, Франция).

Рисунок 1.24. Сравнение стоимостей способов подключения

Из рисунка видно, что при невысокой плотности беспроводной доступ

довольно эффективен.

1.7 Описание отдельных этапов проектирования

Задачи этапа 1. Постановка задачи проектирования САД в значительной

мере определяется типом коммутационной станции, для которой

оптимизируются затраты на реализацию пристанционного участка. Эта задача

может быть сведена к анализу двух вариантов:

- организация САД для цифровой коммутационной станции, которая

устанавливается в качестве новой АТС на городской (ГТС) или сельской (СТС)

телефонной сети (например, при расширении какого-либо района, города);

- модернизация существующей САД при замене аналоговой АТС на

цифровую.

Процесс построения перспективной САД связан с местом установки

цифровой коммутационной станции. Если она монтируется как новая районная

АТС (РАТС), то структура абонентской сети может быть спроектирована

самым оптимальным способом. Если же цифровая станция заменяет

существующую РАТС, то структура абонентской сети будет в значительной

степени определяться топологией кабельной канализации и проложенными

ранее кабелями связи.

Использование существующей абонентской сети, созданной в свое время

для аналоговой АТС, может теоретически осуществляться без всяких ее

изменений. На практике обычно требуется подключить ряд новых абонентов,

находящихся как в зоне обслуживания демонтируемой аналоговой РАТС, так и

за ее пределами.

В качестве критерия оптимизации используется стоимостной показатель

(капитальные вложения или приведенные затраты), выражаемый либо

непосредственно в денежных единицах, либо в виде физической величины

(протяженность линейных сооружений, число концентраторов и т.п.). Следует

отметить, что одновременно оптимизировать надежность.

Исходные данные, подготовленные для проектирования САД, должны

включать следующие компоненты:

- план пристанционного участка, содержащий графическую информацию

о всех существующих элементах САД;

- дополнительную информацию к графическому плану, которая

существенна с точки зрения планирования САД (районы новой застройки,

естественные препятствия для прокладки кабельной канализации и т.п.);

- характеристику кабельной канализации, типы и состояние

эксплуатируемых кабелей связи;

- требования к размещению новых терминалов и пропускной способности

САД;

- перечень предпочтительных типов оборудования для развития САД;

- финансовые и иные ограничения, которые не могут быть

формализованы.

Характеристика кабельной канализации, типы и состояние

эксплуатируемых кабелей связи – обычные сведения, используемые в практике

проектирования САД. Применительно к современным требованиям,

необходимо оценить целесообразность (с точки зрения перспективы данного

фрагмента местной телекоммуникационной системы) дальнейшей

эксплуатации всех кабелей связи. Требования к размещению новых терминалов

определяются на основе очереди на установку телефонов, норм на число

таксофонов, заявок на подключение других типов оконечного оборудования.

Эти данные (с учетом эксплуатационного запаса) определяют пропускную

способность САД.

Для снижения затрат на систему технической эксплуатации

целесообразно унифицировать типы применяемого оборудования. В подобной

ситуации возможность выбора поставщика оборудования может вообще

отсутствовать. Финансовые аспекты связаны, в основном, с возможностью

получения льготных кредитов. Характерным примером влияния финансовых

соображений может считаться ситуация, когда банк выдает кредит при условии

закупки оборудования у конкретной фирмы или в конкретной стране.

Ограничения, которые не могут быть формализованы, включают группу

специфических для каждого проекта факторов. Эти ограничения, в принципе,

могут отсутствовать.

Перечисленные задачи, свойственные этапу I, могут широко

варьироваться в зависимости орт каждого конкретного проекта.

Задачи этапа 2. На начальном этапе прогнозирования основных

характеристик САД необходимо сформулировать перечень задач, стоящих

перед проектировщиком. В качестве основных можно выделить следующие:

-когда и каким способом (интегрированное с сетью доступа или

отдельной системой) будет внедряться кабельное телевидение?

-когда сформируется спрос на услуги обычной (узкополосной) ЦСИО, в

какое время пользователи заинтересуются возможностями, предоставляемыми

широкополосной сетью (Ш-ЦСИО);

-как и когда могут повыситься требования к качеству передачи

информации, обслуживания вызовов и надежности САД?

-какие новые тенденции в развитии электросвязи будут оказывать

существенное влияние на эволюцию САД.

Эти пять задач составляют почти полный перечень тех характеристик

доступа, которые необходимо спрогнозировать для принятия оптимальных

проектных решений по САД.

Что касается исходных данных, то для них можно сформулировать две

проблемы прогнозирования. Во-первых, рост абонентов ТфОП, появление

пользователей ЦСИО и других новых телекоммуникационных услуг потребуют

расширения пропускной способности САД. Это обстоятельство, в свою

очередь, стимулирует разработку метода прогнозирования пропускной

способности САД на несколько лет вперед. Обычно в практике

международного союза электросвязи (МСЭ) используется пятилетний период

прогнозирования. Во-вторых, ожидаемое появление широкополосных услуг

потребует весьма существенного повышения пропускной способности САД.

Здесь особую актуальность приобретает прогнозирование времени начала

коммерческой эксплуатации Ш-ЦСИО, численность ее абонентов и динамика

их роста.

Подобный подход может быть использован для прогнозирования

процессов и явлений, для которых известен соответствующий статистический

ряд. Существенно сложнее прогнозировать новые процессы. В качестве них

могут рассматриваться многие аспекты создания Ш-ЦСИО (7). В этих случаях

прогнозирование может основываться на методе экспертных оценок, 6на

результатах, полученных для каких-либо похожих процессов, и на специальных

методиках, ориентированных на ограниченный статистический материал (4).

Задачи этапа 3. Декомпозиция задачи должна состоять в постановке

вопросов по первичной и вторичным сетям. Формирование таких требований,

как пропускная способность первичной сети, наличие двух или более

независимых путей передачи информации, допустимое время восстановление

отказов и т. п., осуществляется в рамках вторичных сетей. В этом смысле,

первичная сеть лишь поддерживает заданные требования по переносу

информации между коммутационными станциями вторичных сетей.

С другой стороны, современные первичные сети имеют специфическую

топологию (отличную практически от всех структур вторичных сетей),

собственные принципы собственные принципы управления своими ресурсами и

ряд других оригинальных характеристик. В совокупности, эти обязательства

стимулируют анализ первичной сети доступа как самостоятельного объекта.

Существенно то, что при анализе первичной сети необходимо помнить о

наличии «обратной связи» в части тех требований, которые диктуются

вторичными сетями.

Задачи этапа 4. По исходным данным может быть разработано несколько

возможных сценариев по созданию или развитию САД. Целесообразно

выделить, по крайней мере, три сценария, подлежащих детальному анализу.

Первый должен быть ориентирован на оптимизацию стоимости САД на

ближайшее время ее функционирования.

Рисунок 1.25. Схема спектрального уплотнения

При реализации услуг телефонной связи и обычной ЦСИО используются

пар оптических волокон (ОВ) из доступных N пар (N=N

). На этапе

развития кабельного телевидения и других подобных услуг в эксплуатацию

вводятся еще N

пар ОВ. Для первых пользователей Ш-ЦСИО становятся

доступны N

пар ОВ. Когда все ОВ использованы, дальнейшее расширение

пропускной способности сети осуществляется за счет спектрального

уплотнения.