Технология монтажа и обслуживания мультисервисных сетей кабельного телевидения

МДК 02.03 Технология монтажа и обслуживания мультисервисных сетей
кабельного телевидения
Вариант 9
Задание 1. Основные сценарии перехода к NGN. Модернизация СТС
Таблица 1 – Исходные данные
Кол-во Кол-во Кол-во ОС Кол-во ОС Кол-во Кол-во ОС
ЦС
УС
в УС 1
в УР 2
АМТС
в ЦС
1
2
3
3
1
2
Задание:
1 Согласно исходных данных привести рисунок СТС, подлежащей
модернизации.
2 Описать, как производится замена ОС, УС, ЦС.
3 Привести рисунок СТС после модернизации.
4 Ответить на контрольные вопросы.
5 Сделать вывод о проделанной работе.
АМТС
ОС6
РАТС 1
ОС1
УАТС 1
ОС7
ОС2
УС1
УС2
ЦС1
ОС4
ОС5
ОС8
ОС3
Рисунок 1 - Структура СТС, подлежащей модернизации
В районном центре расположена центральная станция (ЦС). Она
выполняет функцию транзитного узла для всех сельских АТС, обеспечивая
им связь между собой и выход к АМТС. Одновременно ЦС входит в состав
ГТС районного центра. В сельской местности расположены оконечные
станции (ОС), которые подключаются непосредственно к ЦС или к узловым
станциям (УС). В состав ГТС райцентра входят РАТС1 и УАТС1. К УС1
подключено три ОС, а к УС2 - три ОС. Две ОС подключены непосредственно
к ЦС. На рисунке 2 приведен результат модернизации СТС.
Все ОС заменены мультисервисными абонентскими концентраторами
(МАК), которые непосредственно подключаются к МКД, последний
устанавливается вместо ЦС. Для организации связи в районном центре
используется МКД, выполняющий также функции МАК. Для организации
внутризоновой, междугородной и международной связи МКД подключается
к МК или ТК, что определяется принципом организации дальней связи,
принятой в субъекте Федерации. В составе ГТС районного центра
появляются две новые IP-УАТС. Аналоговые АТС1 и УАТС1
демонтируются.
МК
МАК1
IP УАТС 1
МАК7
IP УАТС 2
МАК3
МАК8
МДК
МАК9
МАК2
МАК4
МАК10
МАК5
МАК6
Рисунок 2 - Оптимальная структура NGN для модернизируемой сети
Для большинства отдаленных пунктов рационально применение
беспроводной ЕР технологии (Wireless IP). Этот вариант может быть
реализован при установке МАК, подключаемого по беспроводному IP тракту
к МКД.
Контрольные вопросы:
1 Перечислить особенности сельских транспортных сетей.
2 Назначение МАК, МКД, МК.
3 На какие уровни можно разделить территорию СТС.
1 Одна из особенностей сельских транспортных сетей - наличие
устаревших линий передачи (среда распространения сигналов, которая не
подходит для NGN) и систем передачи, не стандартизованных ITU-T. Для
модернизации всей системы сельской связи необходимо провести
существенную реконструкцию транспортных сетей. Эта реконструкция
касается и среды распространения сигналов и систем передачи.
2 Мультисервисный абонентский концентратор (МАК) оборудование доступа нового поколения и обеспечивает возможность
предоставлять абонентам услуги интегрированного мультисервисного
широкополосного доступа:
 мультисервисный коммутатор доступа (МКД) - коммутатор,
поддерживающий коммутируемый доступ, маршрутизацию, доступ к хостам
и функции управления;
 магистральный коммутатор (МК) - оборудование нового
поколения, обеспечивающий выход к междугородним и международным
сетям.
3 Международный союз электросвязи предложил разделить
территорию, обслуживаемую СТС, на два уровня - сельская местность (Rural
area) и отдаленные пункты (Remote).
Задание 2. Основные сценарии перехода к NGN. Модернизация ГТС
Таблица 2 – Исходные данные
Колво УР
2
Кол-во
РАТС в 1
УР
№ция в
УР1
№ция в
УР2
1
2
4
Кол-во
КолРАТС
во
во 2 УР АМТС
2
Кол-во
УИС в 1
УР
Кол-во
УВС в 1
УР
1
1
1
Задание:
1 Согласно исходных данных привести рисунок ГТС до
модернизации на 1 этапе.
2 Согласно исходных данных проставить нумерацию элементов сети.
3 Привести рисунок результата модернизации ГТС на первом этапе.
4 Описать, как производится замена РАТС, УВС, УИС.
5 Привести рисунок структуры ГТС на втором этапе модернизации.
6 Ответить на контрольные вопросы.
7 Сделать вывод о проделанной работе.
Решение:
Узловой район 2
РАТС 21
Узловой район 4
УИС 2
УИС 4
РАТС 41
РАТС 42
УВС 2
УВС 4
АМТС
Рисунок 3 - Построение ГТС до модернизации
Три вновь введенные IP-УАТС разбросаны по территории местной
сети. Пока для их подключения к IP сети используется всего один МКД с
номером 12. В зоне его обслуживания расположена 1Р-УАТС1. Две другие
IP-УАТС соединены с МКД12 через транспортную IP сеть. Это подключение
показано на рисунке 4 пунктирными линиями. При вводе других
мультисервисных коммутаторов доступа (МКД) будут переключаться IPУАТС, которые входят в зону их обслуживания. Это означает, что IР-УАТС2
и IP-УАТС3 подключены к МКД12 временно.
Второй этап модернизации ГТС подразумевает расширение
численности IP-УАТС и развитие сети по принципу "расширяющегося ядра".
Сущность этого принципа состоит в том, что ядро IP сети, которое
первоначально формируется на международном и междугородном уровнях,
будет расширять свои границы путем использования транзитных узлов ГТС.
Это означает, что необходимо начать замену УИС и УВС.
Узловой район 4
Узловой район 2
IP УАТС 2
УИС 2
РАТС 41
РАТС 21
УИС 4
РАТС 42
УВС 2
УВС 4
МДК 12
IP УАТС 3
АМТС
МК
IP УАТС 1
Рисунок 4 - Результат модернизации ГТС на первом этапе
Структура ГТС на втором этапе ее модернизации представлена на
рисунке 5. Магистральный коммутатор (МК) в этой сети полностью заменяет
АМТС. Происходит также подключение одной из IP-УАТС к ближайшему
мультисервисному коммутатору доступа (МКД). МКД12 переключается на
транзитный коммутатор ТК 1, его прямая связь с МК может остаться как
резервное направление обмена IP пакетами.
Оставшиеся в эксплуатации АТС выполняют своего рода функции
узлов доступа к IP сети. Эти станции концентрируют телефонную нагрузку
для более эффективной работы IP-сети. На рисунке 5 показано введение ряда
новых МКД, позволяющих подключить к IP сети тех пользователей, которым
нужны новые виды инфокоммуникационных услуг.
МКД 23
МКД 22
IP УАТС 2
МКД 42
МКД 24
РАТС 21
ТК 4
РАТС 41
ТК 2
РАТС 11
ТК 3
ТК 1
РАТС 31
РАТС 32
МКД 12
МК
МЕЖДУГОРОДНОЙ СЕТИ
IP УАТС 1
IP УАТС 3
Рисунок 5 - Структура ГТС на втором этапе ее модернизации
Следующий этап модернизации ГТС заключается в постепенной
замене всех РАТС. Наличие некоторого числа МКД позволяет подключать
все IP-УАТС и иные современные средства, размещаемые в помещении
пользователей, к IP сети. В результате ГТС будет трансформироваться в сеть,
показанную на рисунке 6. Эта модель иллюстрирует оптимальную структуру
мультисервисной сети, соответствующую идеологии NGN.
Оптимальная структура NGN будет (для выбранной модели) состоять
из четырех транзитных коммутаторов (ТК), связанных по принципу "каждый
с каждым". Транзитный коммутатор можно рассматривать как аналог
транзитной станции (узла исходящего и входящего сообщения) в ССОП.
К каждому ТК подключаются мультисервисные коммутаторы доступа
(МКД), которые, оперируя терминологией ССОП, представляют собой
оконечные (опорные) станции местной телефонной сети.
На рисунке 6 показана звездообразная топология связи МКД и ТК, но
на уровне транспортной сети (ТК1-ТК4) организуются два независимых (для
обеспечения требуемой живучести) пути передачи информации между этими
узлами коммутации пакетов. Все ТК связаны с магистральным коммутатором
(МК), который обеспечивает выход к междугородной и международной
сетям, то есть является аналогом АМТС. В результате создана трехуровневая
сеть (МКД-ТК-МК).
МДК 23
МДК 22
МДК 41
МДК 24
МДК 42
МДК 21
ТК 4
ТК 2
МДК 11
ТК 3
ТК 1
МДК 31
МДК 12
МДК 32
МК
МЕЖДУГОРОДНОЙ СЕТИ
Рисунок 6 - Оптимальная структура NGN для модернизируемой сети
Сценарии модернизации ГТС могут также различаться темпами
замены эксплуатируемого коммутационного оборудования, численностью
МКД и ТК в IP сети и другими особенностями.
Контрольные вопросы:
1 Перечислить компоненты модели инфокоммуникационной системы.
2 Назначение медиашлюзов, шлюзов доступа.
3 Перечислить особенности перехода к NGN с пакетной технологией в
магистральной сети.
4 Перечислить
недостатки
использования
коммутируемой
телефонной сети общего пользования в качестве транспортной сети.
1 В рекомендациях ITU-T серии Y.lxx предложена модель
инфокоммуникационной системы, состоящая из четырех основных
компонентов:
 оборудование в помещении пользователя, которое может
состоять как из одного терминала, так и представлять собой комплекс
технических средств, образующих одну и более сетей;
 сеть доступа, которая обеспечивает подключение оборудования,
находящегося в помещении пользователя, к транзитной сети;
 базовая сеть, состоящая из совокупности узлов и станций
коммутации для организации местных, междугородных и международных
соединений,
а
также
для
выхода
к
средствам
поддержки
инфокоммуникационных услуг;
 средства поддержки инфокоммуникационных услуг, состоящие
из аппаратно-программных средств и предназначенные для различных задач,
которые связаны с получением, обработкой и передачей информации
пользователям.
Инфокоммуникационная система, адаптированная к требованиям
NGN, показана на рисунке 7.
2 Магистральная сеть использует стек протоколов IP/MPLS с
поддержкой качества доставки всех видов информации. Взаимодействие с
ССОП обеспечивается с помощью медиашлюзов (Media Gateway, MGW).
С помощью шлюзов доступа пользователи пакетной сети получают
доступ к магистральной сети.
3 Переход к NGN с пакетной технологией в магистральной сети
имеет ряд специфических особенностей:

требования пользователей - это основной стимулирующий
фактор перехода к NGN, что предопределяет изменения в терминальном
оборудовании и в сетях доступа;

существенным факторам перехода к NGN для Оператора
является возможность повышения его конкурентоспособности на рынке
новых услуг;

альтернативы построения магистральной пакетной сети с
технологией TCP/IP пока нет, так как технология с коммутацией каналов не
выдерживает критики.
4 Обычно пользователи корпоративных сетей имеют доступ к местной
коммутируемой телефонной сети общего пользования. Использование такой
сети как транспортной имеет следующие недостатки:

современные местные телефонные сети в принципе не могут
обслуживать мультимедийный трафик (они обеспечивают предоставление
коммутируемых каналов только с одной скоростью - 64 Кбит/с);

переход с одной технологии на другую (IP - TDM - IP) при
взаимодействии двух корпоративных сетей с технологией IP приводит к
снижению качества доставки информации и надежности связи.
Рисунок 7 - Инфокоммуникационная система, основанная на
технологии IP/MPLS в ядре сети
Вывод: Изучили принципы модернизации ГТС. Ознакомились с
этапами замены станций
Задание 3. Произвести расчет уровней сигнала фрагмента сети кабельного
телевидения, представленной на рисунке 8.
Рассчитаем диаграмму уровней распределительной сети (рисунок 8).
Таблица 3 – Исходные данные
Входной
Коэфф.
Х1
Х2
уровень
усиления
76
12
TO 3-20 TO 2-16
Х3
Х4
Х5
TO 1-20
SP-104
SP-103
Ответвители
Пример международной аббревиатуры ответвителя магистрального –
ТО 1-20, аналогичен МО-1/20. Вход обозначается символом «in», основной
выход – «out» и ответвление – «tap».
Первое число – число отводов; второе число - переходное затухание
ВЧ сигнала от входа к отводам, дБ.
Проходное затухание от входа к основному выходу рассчитывается
исходя из количества отводов и затухания на них. Находится в пределах
0.8…3 дБ.
Разветвители
На конце абонентской линии включается разветвитель с несколькими
развязанными выходами для подключения нескольких приѐмников. Пример
международной аббревиатуры абонентской коробки (сплиттера) – SP-103,
где 3 - количество выходов. В отличие от ответвителя, разветвитель делит
мощность на равные части.
76 + 12 = 88дБ
L = 10 lg(1-1/20-1/20-1/20)  - 1дБ
88 – 1 = 87дБ
L = 10 lg(1-1/16-1/16)  - 1дБ
87 – 1 = 86дБ
L = 10 lg(1-1/20)  - 1дБ
86 – 1 = 85дБ
L = 10 lg(1/4)  - 7дБ
85 – 7 = 78дБ
L = 10 lg(1/3)  - 5дБ
78 – 5 = 73дБ
+12дБ
76дБ
87дБ
88дБ
86дБ
78дБ
85дБ
1/4
1/20
1/20
1/16
1/16
1/20
1/20
Рисунок 8 - Фрагмент сети кабельного телевидения
73дБ
1/3
Задача 4 Рассчитать и составить адресное кодовое слово в
протоколе POCSAG
Исходные данные указаны в таблице 4.
Таблица 4 –Исходные данные
Индивидуальное задание
адрес пейджера 1357924
Протокол - формат кодирования, в котором осуществляется передача
информации.
Протокол POCSAG был разработан Британским почтовым
ведомством. Позволяет передавать все виды сообщений. Протокол
асинхронный.
Преамбула переводит пейджер из дежурного режима в режим приема.
Во время приема преамбула происходит тактовая синхронизация
принимаемого сигнала.
Пачка содержит кадры и кодовое слово синхронизации.
Слово: а) флаг – определяет, что содержит слово (1-информацию, 0 –
адрес); б) адресное поле содержит 18 бит три последних бита
программируются в пейджере и отвечают за то, какой номер кадра (фрейма)
будет «слушать» пейджер; в) функциональные биты: 00 – если будет
передаваться цифровая информация; 01 или 10 – если будет передаваться
тональный вызов; 11 – если будет передаваться буквенно-цифровая
информация; г) информационные биты (биты сообщения) содержат текст
сообщения (20 бит); д) избыточные биты – для определения и корректировки
ошибок.
Переводим адрес пейджера в двоичную систему 1357924(10) =
101001011100001100100(2). Три последних бита – 100, следовательно,
пейджер «закреплен» за 4-ым кадром.
1бит
18бит
0
101001011100001100
Флаг
адресное поле
2бит
10бит
10
0101001011
функц.
избыточные
биты
биты
32 бита
Деление вычисляется по таблице «Исключающее ИЛИ».
Таблица 5 - Таблица истинности "Исключающее ИЛИ"
X1
0
1
0
1
X2
1
0
0
1
Y=X1X2
1
1
0
0
1бит
0
бит
четности
Для получения полного адресного кодового слова к полученному
добавляем полученные избыточные биты и бит четности (который
определяется количеством единиц в кодовом слове). Получаем:
Таблица 6
Информация
Умножили на Х10
1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1
0 1 0
1 1
0 1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
Делитель.
Остаток + бит = делимое.
Делитель.
Остаток + бит = делимое.
Делитель.
Остаток + бит = делимое.
Делитель.
Остаток + бит = делимое.
Делитель.
Остаток + бит = делимое.
Делитель.
Остаток + бит = делимое.
Делитель.
0 Остаток + бит = делимое.
1
1 1
0 1
1 0 0
0 0 0
1 0 0 0
0 0 0 0
1 0 0 0 0
0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 1
0 0 1 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 1 0 0
0 1 1 0 1 0 0 1
0 1 0 0 1 1 0 1 0
1 0 1 1 0 1 0 0 1
1 1 1 1 1 0 0 1 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 1 0 1 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0
1 1 1 0 1 1 0 1
Избыточные биты
0 0 1 0 1 0 0 1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0 1
0 1 1
Задание 5
Изобразить структурную схему построения систем сотовой связи и
рассчитать количество частотных каналов на соту в соответствии с заданием.
На схеме изобразить 3 кластера, из них один выделить. Расположение
базовых станций любое.
Таблица 7 – Исходные данные
Индивидуальное задание
С = 5, 90 частотных каналов, 3MSC
В распоряжении оператора 90 частотных каналов. Размерность
кластера С=5. Их нужно поделить между ячейками. Соты разобьем на
группы А, В, С, D, E:
А
В
С
D
E
1, 6, 11 … - 18 каналов
2, 7 ,12 … - 18 каналов
3, 8, 13 … - 18 каналов
4, 9, 14 … - 18 каналов
5, 10, 15 … - 18 каналов
MSC – центр коммутации подвижной связи.
BTS – базовые станции.
MS – подвижные станции.
GMSC – межсетевая коммутация подвижной связи.
C
C
B
B
E
D
E
MSC
D
А
А
C
B
E
D
А
MSC
MSC
GMSC
Рисунок 9 – Состав оборудования сотовой связи
Задание 6
1 Рассчитать необходимое число номиналов частот для организации
связи базовой станции (БС) с центральным коммутатором подвижной связи
(ЦКПС) при фиксированной длине пакета.
2 Рассчитать необходимое число номиналов частот для организации
связи базовой станции (БС) с центральным коммутатором подвижной связи
(ЦКПС) при нефиксированной длине пакета, используя соответствующие
графики.
Таблица 8
H
b, бит
6
280
,
пак/сек
24
Sт, кбит/с
64
H – количество частотных каналов (РЧК) от ПС к ЦКПС;
b – длина фиксированного пакета в битах, а для переменной длины
пакета – средняя величина пакета.
 - среднее число пакетов, поступающих на БС по каждому
радиочастотному каналу, пак/сек;
Sт – скорость передачи по телефонному каналу от БС к ЦКПС, кбит/с.
Рисунок 10 – График загрузки РЧК
1 Рассчитаем необходимое число номиналов частот для организации
связи БС с ЦКПС при фиксированной длине пакета.
По графику (рисунок 1) величину загрузки РЧК =0,65 Эрл.
Рассчитаем среднее число бит, поступающее на базовую станцию по
формуле (6.1).
    H b ,
(6.1)
где  - среднее число бит, поступающих на БС, бит;
 - среднее число пакетов, поступающих на БС по каждому каналу
связи, пакет/с;
b – длина фиксированного пакета, бит.
  24  6  280  40320бит
Рассчитаем требуемую максимальную пропускную способность РЧК
по формуле (6.2).

СР 
,
(6.2)

где  - загрузка канала, эрл.
СР 
40320
 62031(выз / час)
0,65
Определим длину очереди 4(пакет) по графику зависимости очереди
пакета от загрузки канала Lпфд = 0,6пакета.
Рассчитаем время передачи пакета по РЧК от БС к ЦКПС по формуле
(6.3).
tср 
b
Cр
(6.3)
где tср – время передачи пакета от от БС к ЦКПС, с.
tср 
280
 0,0045(с)
62031
Рассчитаем время ожидания пакетов в очереди по формуле (6.4).
w   
tср
2(1   )
, (6.4)
где w – время ожидания очереди, с.
 w  0,65 
0,0045
 0,0042(с)
2(1  0,65)
Рассчитаем суммарное время задержки пакета на БС по формуле (6.5).
Tз  tср   w , с
(6.5)
Tз  0,0045  0,0042  0,0087(с)
Рассчитаем необходимое число РЧК (номиналов частот) по формуле
(6.6).
N 
Cp
ST
,
(6.6)
где SТ – скорость передачи пакетов по телефонному каналу РЧК,
SТ=64кбит/с.
N 
62031
 0,97  1(канала)
64000
Определим величину загрузки радиочастотного канала.
 (Эрл) при не фиксированной (прд) длине пакета по графику загрузки
РЧК. Среднее время задержки пакета на БС составляет постоянную величину
Т=2с при любой длине пакета.
 = 0,5(Эрл).
2 Аналогично рассчитаем необходимое число номиналов частот для
организации связи БС с ЦКПС при нефиксированной длине пакета.
По графику (рисунок 1) величину загрузки РЧК =0,5 Эрл.
  24  6  280  40320бит
40320
СР 
 80640(выз / час)
0,5
Определим длину очереди 4(пакет) по графику зависимости очереди
пакета от загрузки канала Lпфд = 0,5пакета.
280
 0,0035(с)
80640
0,0035
 w  0,5 
 0,0017(с)
2(1  0,5)
tср 
Tз  0,0035  0,0017  0,0052(с)
80640
N 
 1,26  2(канала)
64000
Величина нагрузки на РЧК определяет скорость передачи
информации по РЧК, от которой зависят как объем оборудования БС, так и
качество обслуживания пользователя.
Используемые источники
1 Андрианов В. И. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства
связи. БХВ-Петербург, 2001.
2 Невдяев Л.М. Мобильная связь 3-го поколения. «Мобильные
коммуникации», 2000.