Аннотация
Проектирование сети GPON для г. Вахдата
В дипломном проекте разработана сеть NGN города Гафурова. Проведены выбор и обоснование аппаратуры сети, решены вопросы измерения основных параметров сети, проведены необходимые расчеты, просчитана стоимость реализации проекта.

Технология GPON

Технология пассивных оптических сетей GPON позволяет увеличить пропускную способность сети в 100 раз выше, чем при технологии ADSL, обеспечивает высокое качество передачи видеосигнала с предоставлением новых сервисов. Сеть строится с помощью пассивных делителей оптической мощности (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания. Особенностью технологии является 100% оптический канал от АТС до квартиры или офиса клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных. 

Цифровая телефония в рамках GPON дает возможность подключить несколько телефонных номеров. А номер не привязан к адресу проживания — в случае переезда его можно забрать с собой.

Архитектуру сети доступа GPON (Gigabit PON) можно рассматривать как органичное продолжение технологии APON. При этом реализуется увеличение как полосы пропускания сети PON, так и эффективности передачи разнообразных мультисервисных приложений.

GPON предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, и допускает системы как с одинаковой скоростью передачи прямого и обратного потока в дереве PON, так и с разной. GPON базируется на стандарте ITU-T G.704.1 GFP (generic framing protocol, общий протокол кадров), обеспечивая инкапсуляцию в синхронный транспортный протокол любого типа сервиса, в том числе TDM.

Услуги на базе GPON имеют достаточно широкий спектр применения с точки зрения функциональных возможностей и потребительских характеристик. Эта технология является стабильной и перспективной,  удобной для пользователя.

                         Содержание

	Введение………………………………………………………………..….
	
           Глава 1. Выбор, цель и задачи проекта………………………….….…
1.1 Цель проекта………………………………………………….…..….
1.2 Анализ существующие сети ……………..
1.3 Обоснование для выбора проекта……………………………..………..
               1.4 Задачи проекта……………………………………………………….
          
            Глава 2. Аналитическое обзор  технологи GPON……………………………..…
    2.1. Принципы построения сетей NGN ……………………………...
    2.2. Обзор услуг в сетях NGN ……………………………………........
    2.3  Топология сети …………………………………………………..
           
           Глава 3. Разработка структурной схемы проектируемой сети.
   3.1. Выбор топологии сети доступа…………………………….……………….
   3.2. Оборудование  сетей NGN………………………..…………………………….
   3.3 Проектирование сети NGN……………………………………………………

Глава 4.Расчетная часть………………………………….………………………….
    4.1. Расчет оборудование района………………………………..……………….
    4.2. Расчет параметров транспортных шлюзов………………….……………..
    4.3. Расчет параметров гибкого коммутатора ………………..……………..

           Глава 5 .Технико -экономические обоснование проекта……………………….

             5.1  Необходимые данные для расчета капитальных вложений проекта…………..
             5.2  Расчет капитальных вложений проектируемой сети …………………………	
             5.3  Расчет эксплуатационных затрат проектируемой сети……………	
             5.4  Расчет минимальных годовых доходов…………………………………. …….
                5.5  Расчет показатели экономической эффективности……………………………

Глава 6. Безопасность и экологичность проекта……………………………………
     6.1 Анализ условий труда оператора ПЭВМ………………………………………
                 6.2 Организация рабочего места оператора ПЭВМ……………………………….
                 6.3 Расчет освещения методом коэффициента использования…………………..
.
Заключение …………………………………………………………………………….
Литература…………………………………………………………………………….

Введение
Первые оптоволоконные сети появились около тридцати лет назад и, в первую очередь, использовались для решения задач, стоящих перед оборонными ведомствами. Системы, разработанные в первом десятилетии, были востребованы в телефонных сетях и военных приложениях, использовали для передачи данных многомодовое градиентное волокно, а данные передавали в первом окне прозрачности — на волнах длиной от 800 до 900 нм. Первые линии передачи были двухточечными, но уже в конце 80-х были разработаны первые пассивно-оптические системы (PON), позволяющие реализовать топологии «точка-многоточка» без использования активных сетевых элементов. Тогда же начались первые пилотные испытания, как в США, так и в Европе.
Сейчас светлое будущее пассивных оптических сетей почти ни у кого не вызывает сомнений. Появление этой технологии заставляет по-новому взглянуть на принципы построения сетей. На смену многоволоконным кабелям, насчитывающим десятки или даже сотни оптоволоконных жил и, как следствие, трудным в прокладке и монтаже, приходят маловолоконные сети. На сегодняшний день сети Ethernet получили самое широкое распространение для предоставления различных услуг связи. Подсчитано, что 95% эксплуатируемых локальных сетей в мире с общим количеством портов более 320 млн. используют технологию Ethernet. 
Технология пассивных оптических сетей на базе Ethernet, за которой закрепилось название EPON (Ethernet Passive Optical Networks), лишена подобных недостатков и более эффективно решает задачу «последней мили». Среди прочих достоинств технологии следует отметить существенную экономию оптических волокон, что позволяет значительно снизить затраты. Так, с помощью единственного оптического волокна можно подключить до 64 оконечных устройств и предоставить более 1500 портов Fast Ethernet. 
Возможности Ethernet и IP совместно с технологией передачи по волокну позволяют построить настоящие мультисервисные сети, а не только обеспечить широкополосный доступ в Internet. В такой сети объединяется телефонный трафик, трафик данных и вещания со всеми сопутствующими услугами.
          Мультисервисная сеть является телекоммуникационной структурой, способной поставлять потребителям требуемую информацию в любом виде, а также обеспечивать связь любого типа между потребителями. Такое решение позволяет отказаться от многочисленных дублирующих друг друга сетей, а в перспективе внедрять любые услуги с различными требованиями к объему передаваемой информации и качеству ее передачи. 
         Абонент мультисервисной сети может получать любые виды услуг, ограниченные исключительно его платежеспособностью. При этом имеется возможность затребовать новую услугу или отказаться от используемой в любой момент. Именно в оперативном, безотказном и повсеместном выполнении этих требований и заключается основная задача функционирования мультисервисных сетей. 
  В соответствии с заданием к  дипломному проекту требуется организовать волоконно-оптическую линию связи на участке Юкки - Порошкино Ленинградской области, которая и обеспечит население коттеджного посёлка всеми возможными телекоммуникационными услугами и даст возможность быстрого перехода к мультисервисным сетям связи.

       Глава 1.Цель, обоснование выбора и задачи проекта.

1.1	Цель проекта.

       Основной цель данного дипломного проекта является проектирование сети GPON для города Вахдат. На данный момент в сетях доступа преобладающим видом трафика остается голосовой (телефонный). Однако процесс совершенствования кабельных технологий связи идет непрерывно. В связи с этим широкое распространение получают новые технологии и услуги связи, такие как Интернет, электронная почта, IP-телефония, интерактивное цифровое телевидение, передача технологической, юридической, финансовой информации, дистанционные медицинские услуги, использование компьютерных сетей передачи данных Ethernet и т.д. Так как город Вахдат предназначен для состоятельных людей, то и требования к услугам будут высокими, а следовательно  нашей задачей является проведение транспортной сети в посёлке и предоставление широкого спектра телекоммуникационных услуг – в обязательный пакет абонентских услуг будут входить:
•	Телефония
•	Интернет
•	кабельное телевидение.

          1.2 Анализ существующие сети.
       Вахда́т  — город (с 1965) в Таджикистане, центр Вахдатского района, население 43 329 (на январь 2011 г.). Город Вахдат административно разделён на несколько единиц: собственно сам город (с кишлаками Рохати, Яккаталь, Кипчок, прилегающими непосредственно к городу) и 10 сельских советов - Ромит, А.Абдулвосиев, Чорсу, Р.Исмоилов, Бахор, Б.Бурунов, Чуянгарон, Дусти, Симиганч и Гулистон.
       Жители район в основном заняты сельским хозяйством. В структуру коммерческих организации входят малые   и совместные предприятия, в также дехканские хозяйство. Телефонная сет района не так развита и до настоящего времени. Воздушная линия состоит из оцинкованных проводов, протянутые только до административных центров джамоатов. Данные о количестве домов, число телефонов по джамоатам, также расстояние до них приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ п/п	Название
джамоатов	количество домов	расстояние от центра	Колич.установ. телефонов	
1	г.Вахдат	8109			
2	Ромит	1760	37 км.	    1шт.	
3	Абдулвосиев	4285	8   км.	    1шт.	
4	Гулистон	4076	25 км.	    2шт.	
5	Дусти	3871	10 км.	    51шт.	
6	Симиганч	3759	12 км.	    3шт.	
   
     Телефонная станция типа  ZXJ10 в центре района била установлена в 2007 году. Монтированная емкость станции 1000 номеров, из них задействовано до настоящего времени всего 820. Число установленных телефонов для население составляет 567 номеров. В народно-хозяйственном секторе 144 номеров, из них 117 составляют бюджетные организации и 27 коммерческие структуры.   

       1.3 Обоснование для выбора проекта.
          Основа рыночной стратегии среднестатистического телекоммуникационного оператора заключается в сокращении капитальных и эксплуатационных затрат при повышении доходности услуг. Главными препятствиями на пути к поставленной цели, как правило, являются устаревающая сетевая инфраструктура и концептуальная неопределенность в вопросах сетевого развития. В настоящее время растёт спрос на услуги «triple play». При этом многим операторам, предоставляющие эти услуги приходится эксплуатировать две сети – сеть с коммутацией каналов, и сеть с коммутацией пакетов. Отдельной темой может служить вопрос о масштабируемости этих сетей, требующей замены телекоммуникационного оборудования и модернизации всей сети в целом. 
Сети NGN основываются на единой IP-сети, предоставляющей услуги передачи голоса, видео и данных с гарантированным качеством обслуживания. Главной архитектурной особенностью NGN заключается в том, что передача и маршрутизация пакетов и базовые элементы транспортной инфраструктуры (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройств и механизмов управления вызовами и доступом к услугам. Таким образом устройства управления SoftSwich, различные шлюзы, сервера приложений и т.д. могут быть размещены в разных местах, что позволяет существенно снизить затраты на построение сети и транспортировку трафика. В сетях NGN реализуется полномасштабное предоставление услуг пакетной телефонии, голосовой и универсальной почты, IP-Centrex, телеобучения, VPN, передачи данных, видеоконференц-связи и т. д., включая дополнительные информационные сервисы.
Сети NGN имеют многоуровневую архитектуру, при этом связь между отдельными уровнями осуществляется через стандартные интерфейсы; таким образом, функции различных уровней, реализуются независимо друг от друга, и не оказывают не каков влияния друг на друга. Модификация оборудования на одном уровне никак не сказывается на нормальной работе любого другого уровня. Кроме того, сетевая платформа общего пользования позволяет операторам использовать оборудование сторонних производителей. Для предоставления большого количества услуг, в т.ч. видеоуслуги и высокоскоростной доступ к сети передачи данных, необходимо обеспечить высокую пропускную способность сети. Для этих целей применяются оптические технологии.
      В результате всего выше сказанного, упрощается обслуживание сети со стороны оператора, со стороны абонента – предоставляются более полные и качественные услуги связи. Поэтому и цель данного проекта является внедрение технологии NGN предприятиям и коммерческим организациям на территории города Гафурова. 

1.3. Задачи проекта.

  Для достижения цели, в дипломном проекте необходимо рассмотреть следующие задачи:
1.	Архитектура и функциональная структура сети NGN
2.	Рассмотреть транспортный уровень сети NGN.
   4.  Выбор топологии сети доступа.
   5.  Выбор оборудование сетей NGN.
   6. Разработка схема организации связи.
   7.  Расчет параметров транспортных шлюзов
   8.  Расчет параметров гибкого коммутатора.
 9. Расчет технико-экономические показатели. 
10. Разработка вопроса экологии и БЖД.

Глава 2. Аналитическое обзор технология «пассивная оптическая сеть»  .

Как отмечают в компании, в среднесрочной и долгосрочной перспективах рынок проводного ШПД стоит на пороге тотального перехода от медных кабелей к оптическим, которые позволяют поддерживать высокие скорости для реализации современных услуг. Ожидается, что «последняя миля» станет полностью пассивной, и технология GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) постепенно заменит такую популярную технологию, как ADSL2+.

В настоящее время при помощи технологии GPON стало возможным обеспечить доступ в интернет на скорости более 1 Гбит/с. Протяженность оптоволоконного кабеля может достигать 20 км (что, например, покрывает 90% потребностей рынка США). При этом ведутся разработки, которые позволят увеличить это расстояние до 60 км. Технология основывается на стандарте G.984.4, который постоянно совершенствуется для добавления новых сервисов и интерфейсов в систему PON. 

Первые шаги по стандартизации технологии PON были предприняты в 1995 г., когда влиятельная группа из семи компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa и Telecom Italia) создала консорциум для того, чтобы претворить в жизнь идеи множественного доступа по одному волокну. 

Главными преимуществами GPON являются высокая скорость передачи данных и малое энергопотребление. Из недостатков следует выделить дороговизну этой технологии ввиду высокой стоимости станционного оборудования и необходимости сразу строить всю сеть, без возможности ее наращивания по мере подключения абонентов, а также относительно долгий срок окупаемости. 

Переход на технологию GPON целесообразен в качестве оптимистичного сценария развития сети. Однако, из трех перспективных технологий (GPON, FTTB и ADSL2+), GPON на весь период прогнозирования будет наиболее дорогой по сравнению с FTTB и ADSL2+, так как, скорее всего, потребуется финансирование со стороны государства, считают в J&P. 

В настоящее время в России технология GPON находится на начальной стадии развития. Отечественные провайдеры активно включились в освоение новой технологии, но самые серьезные планы на этот счет имеют операторы «Ростелеком» и МГТС, которые после некоторых колебаний решили отказаться от сильно устаревшего медного кабеля и вести строительство сетей по технологии пассивных оптических сетей. 
За 2011 г. количество абонентов GPON у «Ростелекома» увеличилось более чем в 2 раза. При этом квартальный рост подключений постепенно замедляется – с 37% во втором квартале до 31% в четвертом квартале 2011 г. По состоянию на 1 квартал 2012 г. «Ростелеком» по данной технологии подключил около 380 тыс. домохозяйств на всей территории страны. 
К 2014 г. «Ростелеком» планирует полностью отказаться от интернет-соединений посредством Dial-up. Это связано с моральным устареванием технологии, которая уже не справляется с растущими потоками информации. Оператор планирует выделить около $10 млрд на модернизацию своих сетей. Как ожидается, эти инвестиции позволят в 2 раза сократить расходы на эксплуатацию сетей связи. Программа рассчитана на 10 лет, она будет представлена совету директоров компании в 1 квартале 2013 г. 

В МГТС заявляют о техническом охвате PON в 1,5 млн домохозяйств, при этом, сколько из них реально пользуются высокоскоростным ШПД на базе этой технологии, не сообщается. Во 2 квартале 2012 г. оператор заявлял о 469 тыс. абонентов проводного ШПД. 

В 2011 г. компания МГТС объявила, что планирует завершить процесс строительства GPON в Москве к 2017 г., однако теперь этот срок сокращен до 2015 г. (здесь и далее приведены собственные оценки МГТС по данному проекту). Стоимость проекта составит около $2 млрд, а финансироваться он будет в основном из средств МГТС. Расчетный срок окупаемости проекта оценивается в 7 лет. К этому сроку МГТС планирует занять 40% столичного рынка ШПД в сегменте SOHO. Для обеспечения хорошего покрытия LTE необходимо будет установить больше базовых станций, чем в случае 2G и 3G, и каждая должна быть подключена к оптоволоконной сети, для чего будет построено 15 тыс. км ВОЛС. Построенная сеть GPON позволит снизить затраты на оперативное развертывание сетей LTE примерно в пять раз и обеспечить скорости передачи данных в них до 100 Мбит/с, а в сетях 3G — до 40 Мбит/с. В МТС подчеркивают, что 4G-сеть оператора будет единственной в Москве, полностью подключенной к оптике. Инвестиции во внедрение GPON останутся на том же уровне, что и планировалось – около 50 млрд руб. 

Технология GPON имеет безусловное преимущество по таким параметрам, как потенциал развития и уровень конкуренции по сравнению с FTTB и ADSL2+. Сети, построенные на базе FTTB, имеют преимущество по стоимости абонентского оборудования, а также по затратам и окупаемости сетей – позиции пассивных оптических сетей здесь, безусловно, хуже. Наряду с этим, следует отметить, что конкуренция среди операторов, предоставляющих услуги передачи данных на базе технологии FTTB, уже достаточно высока в отличие от GPON, где компания «Ростелеком» – это пока единственный крупный игрок. 
Несмотря на явные технологические преимущества, внедрять пассивные оптические сети некоторые лидеры отрасли, такие как «ВымпелКом», ГК МТС (за исключением МГТС), «Эр-Телеком», «ТрансТелеКом» и другие, пока не спешат. Выжидательная позиция по отношению к технологии GPON у этих операторов объясняется значительными капиталовложениями при длительных сроках окупаемости. 
Традиционные операторы в свою очередь видят в GPON реальную замену устаревшим ADSL-сетям и мощное конкурентное преимущество в случае резкого скачка скорости доступа и объема потребляемого трафика, приходящихся на каждое домохозяйство. 
По итогам 3 квартала 2012 г. около 15,5 млн российских домохозяйств пользовалось широкополосным доступом в интернет по технологии FTTB, что составляет 61% от всех ШПД-подключений в России. По асинхронной технологии передачи данных (ADSL) было подключено 33% домохозяйств (8,4 млн), по сетям кабельного ТВ – 4% домохозяйств, на долю GPON, позволяющей обеспечить доступ в интернет на скорости более 1 Гбит/с, пришлось примерно 2% домохозяйств (0,5 млн). В основном это абоненты «Ростелекома» в Северо-Западном, Сибирском и Уральском федеральных округах. 
По оценкам J’son & Partners Consulting, количество «домашних» ШПД-подключений в России в 2010 г. составляло 18,32 млн, из которых 80 тыс. были подключены по технологии GPON. По прогнозам J&P, к концу 2016 г. число подключений вырастет по сравнению с 2010 г. более чем в 2 раза – до 40,1 млн. Ожидается снижение подключений по технологиям ADSL и DOCSIS. Количество домохозяйств, подключенных по технологии FTTB, за аналогичный период увеличится в 3,5 раза, а по технологии GPON – более чем в 70 раз (до 5,86 млн). 
МГТС предоставляет услуги доступа в интернет на основе модели 1-2 Play. Наиболее дорогие тарифы предлагаются абонентам, которые не пользуются услугой фиксированной телефонии от МГТС – 450 руб./мес. (без телефонии) против 390 руб./мес. (с телефонией) за канал 20 Мбит/с. 
 «Ростелеком» предоставляет услуги в большом количестве своих филиалов, региональные тарифы, как правило, не различаются. В основном оператор предоставляет три тарифа (на скоростях 8 Мбит/с, 25 Мбит/с и 50 Мбит/с) по цене от 450 до 750 руб./мес. 
По результатам проведенного исследования были выявлены ключевые особенности тарифной политики российских и зарубежных операторов. В сравнении с тарифами европейских национальных операторов (British Telecom, Deutsche Telecom и др.) тариф МГТС на высокоскоростной доступ 200 Мбит/с существенно ниже. Исключение составляет France Telecom, у которого канал 100 Мбит/c стоит примерно столько же, сколько у МГТС. 
Наиболее распространенным способом подключения к ШПД в мире является технология xDSL, на чью долю приходилось 62% подключений (369,9 млн). На технологию FTTx приходится 15% подключений (87,7 млн). Около 5% ШПД подключений в мире были реализованы по технологии DOCSIS. Количество FTTH (GPON) подключений в мире по состоянию на 1 квартал 2012 г. составило 16,5 млн (3% от всех ШПД-подключений). За год количество подключений по данной технологии увеличилось на 24%.
В мире не существует технологии широкополосного доступа в интернет, которая было бы однозначно признана наиболее эффективной. Традиционные операторы во многих странах до сих пор эксплуатируют медные сети доступа с технологией асинхронной передачи данных семейства ADSL. Среди оптических сетей доступа предпочтения по технологиям в разных странах могут диаметрально отличаться. Среди стран мира наибольшее проникновение технологии FTTH (GPON) зафиксировано в ОАЭ – 55%. Далее следуют Япония и Южная Корея – 26% и 16% соответственно. Россия заметно отстает по данному показателю – проникновение составляет примерно 0,5%. Однако в целом по проникновению проводного ШПД Россия по итогам 2011 г. занимала 7 место. 

Сегодня одним из наиболее развитых по степени проникновения услуги GPON является рынок Швеции. Уже в 2008 г. число домохозяйств, использующих технологию GPON, превышало 20%, а к 2011 г. их доля достигла 30% от общей абонентской базы в стране. Доля xDSL-подключений за этот период сокращалась. Крупнейшим игроком на рынке Швеции является компания TeliaSonera, которая является национальным оператором фиксированной связи. Компания предоставляет услуги по модели Quadruple Play куда входят фиксированная телефония, IPTV, интернет, мобильная телефония/передача трафика. Во 2 квартале 2012 г. из 1,16 млн абонентов компании 420 тыс. составляли абоненты GPON. Основная цель, которую ставит перед собой компания, – преодоление порога в 1 млн домохозяйств, подключенных по технологии GPON, уже в 2014 г. А в соответствии с требованиями регулятора к 2020 г. 90% шведских домохозяйств должны иметь подключение к сети интернет на скорости не ниже чем 100 Мбит/с. 

По результатам проведенного исследования, можно сделать вывод, что Россия находится в начальной стадии развития GPON и по сценарию технологического развития повторяет глобальные международные тренды. Проникновение технологии GPON в России по итогам 3 квартала 2012 г. не превышало 2% домохозяйств, соответственно потенциал развития достаточно велик.

2.1 Принципы построения сетей NGN

2.4 Особенности построения сетей доступа.

Построение сети доступа (СД) должно удовлетворять трем видам предоставляемых пользователям услуг мультисервисной сети: 
1.1.	передача речи (звука, телефонная связь, речевая почта и т.д.); 
1.2.	передача данных (Интернет, факс, электронная почта, компьютерные файлы, электронные платежи и т.д.); 
1.3.	передача видеоинформации (телевидение, видео по запросу, видеоконференции и т.д.).
Поэтому изначально необходимо определиться с моделью и архитектурой сети доступа.
Место сети доступа во взаимодействии с другими сетями определяет общая архитектура (рис. 2.3) и модель этой сети, рассмотренные в Рекомендации ITU-T G.902 (11/95).

Рис. 2.3 Общая архитектура сети доступа.
Для решения задач создания универсального доступа в телекоммуникационные сети ITU-T предложил в ряде своих рекомендаций типовые структуры сетей доступа с применением электрических и оптических линий, радиолиний, открытых оптических линий, примеры которых приведены на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Типовые архитектуры сети доступа
а) архитектура «каскад» (дерево); б) архитектура «звезда»; в) архитектура «кольцо»

Среди различных архитектурных решений для СД необходимо выделить пассивную оптическую сеть ПОС (Passive Optical Network, PON), которая отличается относительно низкими расходами на реализацию и обеспечивает интерактивный трафик с широкополосными сигналами на одной или нескольких оптических частотах в одном стекловолокне. В качестве ключевых элементов разветвления в PON могут быть использованы оптические устройства разделения мощности сигнала, которые способны разделять и объединять системы различных направлений передачи оптических частот. Пример PON приведен на рис. 2.5.
Надежность такой сети обеспечивается дублированием кабельной линии.
Рассмотренные архитектуры могут быть реализованы в СД с различными физическими средами, в том числе и в PON. Условно все реализации систем доступа можно разбить на проводные и беспроводные. Кроме того, сети доступа можно классифицировать по технологическим решениям. Пример технологий проводного доступа представлен на рис. 2.5.6. Основой для реализации этих технологий служат медные провода и волоконные световоды.
Обозначения и сокращения на рис. 2.4: ТфОП, телефонная сеть общего пользования; КТВ, кабельное телевидение;
ISDN, Integrated Service Digital Network - цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС);
LAN, Local Area Network - локальная вычислительная сеть (ЛВС); xDSL, Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия; OAN, Optical Access Network - оптическая сеть доступа; Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet - компьютерные технологии передачи данных на скоростях 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с; FDDI, волоконно-оптический распределительный интерфейс, сеть кольцевого типа с защитой от повреждений;
IDSL, HDSL, SDSL - технология симметричных абонентских линий (I-ISDN, Н-высокоскоростная линия (2,048 Мбит/с), S-симметричная однопарная линия со скоростными режимами от 128 кбит/с до 2320 кбит/с);

Рис. 2.5. Пример пассивной оптической сети PON.

Технологии оптической передачи в сети доступа подразделяются на активные и пассивные.
Активная оптическая технология базируется на различных мультиплексорах (PDH, SDH, ATM), кольцевых и линейных конфигурациях с Гарантированной защитой трафика. Пример такой конфигурации приведен на рис. 2.6.

Рис. 2.6 Примеры сети доступа с применением активной оптической технологии.

OLT (Optical Line Terminal) - оптическое линейное окончание 
ONU (Optical Network Unit) - оптический сетевой блок (доступа) 
NMS (Network Management System) - система управления сетью 
EMS (Element Management System) - элемент системы управления
Рис 2.7. Пример сети доступа с PON.

Это решение имеет высокую стоимость интерфейсов пользователей, оптических интерфейсов и оборудования мультиплексоров выделения/ввода (ADM SDH) синхронной цифровой иерархии. При этом гарантируется защита всего трафика сети доступа в случае повреждения любого участка волоконно-оптической линии или линейного интерфейса.
Значительно большее применение получили технические решения с пассивными волоконно-оптическими сетями (рис. 2.8), предназначенными для широкополосной передачи (Broadband Passive Optical Network, B-PON).

Рис. 2.8. Синхронная передача циклических групповых сигналов в PON:
а) Синхронный метод передачи с разделением во времени TDM (Time Division Multiplexing); б) метод синхронного доступа с разделением во времени передаваемых временных групп (слотов) TDMA (Time Division Multiplexing Access)
Технология Ethernet.
Сеть на базе технологии Ethernet соответствует топологии сети PON, основное отличие в том, что на промежуточных узлах устанавливается активное оборудование, которое требует питание и доп. обслуживания. Так же в технологии Ethernet затруднено управление полосой пропускания для различного рода трафика.

 
Глава 3. Разработка структурной схемы проектируемой сети.

3.1 Выбор топологии сети доступа.
Наиболее перспективными технологиями доступа являются технологии на основе оптических сетей, т.к. они обеспечивают максимальную пропускную способность.
Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: "кольцо", "точка-точка", "дерево с активными узлами", "дерево с пассивными узлами".
"Кольцо"
Кольцевая топология на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит также хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо со множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – “сжатых” колец (collapsed rings), что значительно снижает надежность сети. Фактически главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму. 

Рис. 3.1. Топология кольцо.

"Точка-точка" (P2P) 
Топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации, при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов. 

Рис. 3.2 Топология точка-точка.

"Дерево с активными узлами"
Дерево с активными узлами – это экономичное с точки зрения использования волокна решение. Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

Рис. 3.3. Топология «дерево с активными узлами».

"Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)"
Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологии "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint) , которая положена в основу технологии PON, к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.
Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии – сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия о второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной. Так по оценкам компании NTT конфигурация PON с разветвителем в центральном офисе в непосредственной близости к центральному узлу оказывается экономичнее, чем сеть точка-точка, хотя сокращение длины оптического волокна практически нет! 

Рис. 3.4. Топология «дерево с пассивными оптическими узлами».

Выбор транспортной технологии.
Технология SDH.
ЦСП-SDH представляет собой набор стандартизованных информационных структур, предназначенных для транспортировки сигналов по сети электросвязи. Главным из них является синхронный транспортный модуль N-гo порядка STM-N. Пропускная способность ЦСП-SDH определяется используемым уровнем иерархии SDH и, соответственно, STM. В табл.3.1 приведены значения скорости передачи В, количество первичных цифровых потоков Е1 (Л/Е1) и основных цифровых каналов (N/оцк) для разных уровней STM (значения В и N/оцк округлены).
На основе рассмотренных технологий приведём структуру сети связи.
Город разбит на районы, каждый из которых обслуживается одним OLT. Районы подключаются к центральной станции по топологии кольцо. Данный способ увеличивает надёжность сети. Район делится на участки. Каждый участок обслуживается одним портом GPON, т.е. на район отводится оптический сплиттер, от которого до каждого дома прокладывается оптический кабель. Для увеличения надёжности, районная сеть построена по топологии точка-точка с резервированием. Для этого используются оптические сплиттеры 2xN.

Рис. 3.5.Структура проектируемый сети связи г. Вахдат.

В этом случая на один участок отводится два порта GPON (при этом один порт GPON - резервный, при пропадании оптического сигнала на одном входе сплиттера, система автоматически переключает порт с основного на резервный). Связь между центральным коммутатором и OLT осуществляется по технологии 10 GEthernet. При увеличении трафика, в будущем, районы разбиваются на более мелкие. При нехватки волокон возможно использование технологии CWDM и в дальнейшем DWDM. Так же предусмотрена возможность подключения абонентов непосредственно волоконно-оптическим кабелем. Центр обработки данных (ЦОД) находится на центральной станции.
Структурная схема центрального узла связи.
Центральный узел связи состоит из магистрального коммутатора, OLT, оборудования цифрового телевидения, SoftSwitch, шлюза в ТфОП, маршрутизатора, обеспечивающего доступ к сети internet и систем обеспечивающих управления и контроль доступа. Все компоненты подключаются к магистральному коммутатору, по интерфейсу Ethernet.

Рис. 3.6. Структурная схема центрального узла связи

3.2 Оборудование  сетей GPON.

Оборудование для построения сети доступа.
В качестве оборудования GPON выбрано семейство Surpass hix 57xx фирмы Siemens:
Концентратор GPON (OLT) SURPASS hiX 5750 поддерживает до 56 интерфейсов GPON.
Абонентский терминал SURPASS hiX 5701 ESFU – предназначен для индивидуальных абонентов, имеет один порт 10/100/1000 baseT, RJ-45;
Абонентский терминал SURPASS hiX 5703 SFU – предназначен для индивидуальных абонентов, имеет два порта 10/100/1000 baseT, RJ-45 и 4 аналоговых телефонных.
Абонентский терминал SURPASS hiX 5705 MTU – предназначен для корпоративных клиентов, имеет один порт 10/100/1000 baseT, RJ-45, 8 аналоговых телефонных, 2 порта E1.
Абонентский терминал SURPASS hiX 5709 MDU – предназначен для многоквартирных домов, размещает в себе 4 модуля:
•	Модуль: 8 POTS, 4 10/100 BaseT;
•	Модуль: 12 VDSL2;
•	Модуль: 24 POTS;
•	Модуль: 24x10/100 BaseT;
•	Модуль: 8x10/100 BaseT;
Абонентский терминал G25A – предназначен для установки внутри помещений индивидуальных абонентов, имеет четыре порта 10/100 baseT, RJ-45, 2 аналоговых телефонных и один коаксиальный RF CATV (47 – 860 МГц).
Оборудование цифрового телевидение и видео по запросу.
Приёмник-декодер Codico CID-3100 – принимает спутниковые каналы, и передаёт их на IP-шлюз по интерфейсу ASI. Позволяет дескремблировать цифровые телевизионные каналы. Имеет встроенный DVB-дескремблер.
Шлюз DVB IP IVG-7100 – преобразовывает цифровые каналы в IP-пакеты. Может изменять битовую скорость до 32 программ.
Видеосервер VOD MediaBase XMP. Использует стандарты MPEG-2 и MPEG-4. Скорости цифровых потоков от 64 кбит/с до 19,4 Мбит/с.
STB приёмники:
AmiNET 103 – абонентский приёмник IPTV. Имеет входной интерфейс 10/100 T. Декодирует MPEG-2.
AmiNET 124 – абонентский приёмник IPTV. Имеет входной интерфейс 10/100 T. Декодирует MPEG-2 и MPEG-4.
Сетевое оборудование.
Модульный коммутатор DES 6500 фирмы D-Link. Имеет 8 слотов расширения для модулей:
24 порта Fast Ethernet
12 портов GE Ethernet
2 порта 10GE.
	
3.3	Проектирование сети NGN

Расчёт необходимой пропускной способности.
Тип сервиса	Необходимая скорость передачи	Чувствительность к потерям	Потребность в услугах (в %)	
IP-телефония	0,064	высокая	80	
Видеоконференции	2	высокая	1	
Цифровое телевидение	2	умеренная	10	
Передача данных	2	низкая	20	
Телевидение высокой чёткости	10	высокая	5	
Для предоставления абонентам услуг с требуемым качеством необходимо обеспечить минимальную скорость. Приведём таблицу скоростей для различных видов услуг
В соответствии с выбранной технологией доступа GPON один порт имеет скорость передачи – 2,5 Гбит/с. Определим максимальное кол-во абонентов на один порт:
Определим начальные условия и некоторые допуски – абоненты, которые являются пользователями цифрового телевидения – используют услуги интернет и телефония.
 – количество абонентов пользующихся услугой IP-телефония.
 – количество абонентов пользующиеся услугой цифровое телевидение.
 – количество абонентов пользующиеся услугой интернет
- количество абонентов пользующиеся услугой видеотелефония
- количество абонентов пользующиеся услугой телевидение высокой чёткости.
Составим систему уравнений

:

Исходя из этого, на один участок приходится ~1843 абонента.
При использовании технологии FTTH – оптический кабель до абонента, скорость на одного абонента будет не менее 40 Мбит/с, и максимально количество абонентов на один порт – 64. Этот вариант более предпочтителен в многоэтажных домах.

Глава 4. Расчётный часть

4.1	Расчёт района.

Для этого необходимо поделить его на участки. На один участок приходится ~1843 абонента, и max 64 ONU/ONT. Физические лица в основном будут подключаться по медным кабелям по технологии VDSL2+ или Ethernet. Юридическим лицам будет предложено подключение по оптоволоконному кабелю.
Исходя из этих условий получим следующее распределение (рис 4.1).

Рис. 4.2. Трасса прокладка кабеля 1 участка.

Определим количество ONU, и количество волокон приходящих на дом.
В 1-ом доме 129 квартир, 4 подъезда. На подъезд приходится примерно 32 квартиры. Услугами телефонии примерно будут востребованы 26 абонентов, услугами передачи данных – 6 абонентов. Исходя из того, что одно ONU поддерживает 4 интерфейсных платы, одно ONU будет обслуживать 2 подъезда. (использованы будут – 2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.
В втором доме 180 квартир, 5 подъездов. На один подъезд будет приходится 36 квартир. Услугами телефонии примерно будут востребованы 28 абонентов, услугами передачи данных – 7 абонентов. Один ONU будет обслуживать 2,5 подъезда (использованы будут – 3 платы по 24 POTS, одна на 24 порта Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.
В 3-м доме 120 потенциальных абонента, 6 подъездов. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.
В 4-м доме 120 потенциальных абонента, 6 подъездов. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 3 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2. 
В 5-м доме 120 потенциальных абонента, 6 подъездов. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить восемь волокон – одно для подключения ONU, 7 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2. Для экономии волокон, на доме будет ответвление на дома 3, 4, 7, 6, 12, 13 т.е. с учётом домовых ONU будет использоваться сплиттер 1x8.
В 6-м доме 60 потенциальных абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить два волокна – одно для подключения ONU, 1 – на развитие. 
В 7-м доме 60 потенциальных абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить два волокна – одно для подключения ONU, 1 – на развитие.
В 8 доме 90 квартир, 5 подъездов. На один подъезд приходится примерно 18 квартир. Один ONU будет обслуживать 4 подъезда. Второй – 1 подъезд 8 дома, и один 9-го, в котором всего 20 квартир. На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.
В 10-м доме 246 потенциальных абонента, 7 подъездов. На один подъезд приходится примерно 36 квартир. Один ONU будет обслуживать 2,5 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). Всего будет использовано 4 ONU. 4 ONU обслуживает два подъезда. На дом будет приходить пять волокон – одно для подключения ONU, 4 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x4. Для экономии волокон, на доме будет ответвление на дома 8,9,11,13,14,16,17,18, т.е. с учётом домовых ONU будет использоваться сплиттер 1x12.
В 11-м доме 72 потенциальных абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. 
В 12-м доме 72 потенциальных абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. 
В 13-м доме 120 потенциальных абонента, 6 подъездов. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить два волокна – одно для подключения ONU, 1 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.
В 14-м доме 72 потенциальных абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. 
В 15-м доме 216 потенциальных абонента, 6 подъездов. На один подъезд приходится примерно 36 квартир. Один ONU будет обслуживать 2 подъезда (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). Всего будет использовано 3 ONU. На дом будет приходить пять волокон – одно для подключения ONU, 4 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x3.
В 16 доме 108 квартир, 3 подъезда. На один подъезд будет приходится 36 квартир. Услугами телефонии примерно будут востребованы 28 абонентов, услугами передачи данных – 7 абонентов. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (использованы будут – 3 платы по 24 POTS, одна на 24 порта Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие.
В 17-м доме 114 потенциальных абонента, 1 подъезд. два ONU будет обслуживать 1 подъезд (2 платы по 24 POTS, одна на 8 POTS и 4 Ethernet, и одна на 8 портов Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.
В 18 доме 108 квартир, 3 подъезда. На один подъезд будет приходится 36 квартир. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда (3 платы по 24 POTS, одна на 24 порта Ethernet). На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие.
Исходя из выше перечисленных расчётов, количество волокон в кабеле исходящих из центрального зла, и рассчитаем бюджет линии
Нарисуем упрощенную схему разводки кабеля по домам, и покажем на ней кол-во волокон приходящих на дом (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Структурная схема разводки кабеля 1 участка.

Рассчитаем бюджет линии. Нарисуем общую схему ответвлений. И покажем на ней потери в линии.
Так как расстояния между домами небольшое, потерями в кабеле пренебрежём.
Потери на соединениях – 0,25 дБ
Потери на ответвителях рассчитываются по формуле , где  - мощность регистрируемая на выходе разветвителя,  - мощность на входе.
Рассчитаем распределение мощности на разветвителях. 
На центральной станции располагается разветвитель 1x5,
На доме №5 - разветвитель 1х8,
На доме №10 - разветвитель 1х12,
На домах № 2,3,4,9,11,13,14,16,17,18 – разветвитель 1х2
На доме № 15 – разветвитель 1х3.

Рис. 4.4. Расположение разветвителей и ONU на 1 участке.

4.2 Расчет параметров транспортных шлюзов

      Для преобразования трафика телефонной сети в пакетный на всех узлах РАТС и АМТС устанавливаются транкинговые шлюзы TG. Нагрузка, поступающая на транкинговый шлюз TG1, определяется по формуле 4.1 на основе числа потоков E1, приведенного в таблице 4.1:

                                                                                  (4.1)
 =70*30*0,8 = 1680
где:  - число потоков Е1,  - удельная нагрузка одного канала, равна 0.8 Эрл.
Аналогично рассчитывается нагрузка на остальные транкинговые шлюзы. Результаты расчетов сведены в таблицу 4.1.
Нагрузка, поступающая от шлюза в пакетную сеть, зависит от применяемых в шлюзе типов кодеков. В проекте рекомендуется использовать кодек G.711, скорость передачи на выходе которого равна 64 Кбит/с.
В пакетной телефонии один отсчёт кодека G.711 оцифровывает 10мс речи и формирует 80 байт закодированной информации. Для сохранения задержки оцифровки и пакетизации в допустимых пределах, в один пакет протокола реального времени помещаются два отсчёта кодека G.711, что составляет 160 байт полезной нагрузки протокола RTP. Скорость передачи пакетов RTP при этом равна 50 пакетов/с. С учётом избыточности, добавляемой протоколами RTP, UDP, IP, и на канальном и физическом уровне Ethernet, размер пакета, поступающего в среду передачи, составит 238 байт (1904 бит). Результирующая скорость информационного потока  на физическом уровне от одного голосового канала будет равна 95.2 Кбит/с.
Транспортный ресурс физического уровня, необходимый для передачи в пакетную сеть трафика, поступающего на шлюз TG1 равен:

               Мбит/с                                                   (4.2), 

        Мбит/с

Интенсивность вызовов, поступающих на транкинговый шлюз TG1, рассчитывается по формуле:

 выз. /ЧНН                                                           (4.3)

где: =40 - интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом; 
 - количество потоков E1, поступающих на шлюз от РАТС-1 (таблица 4.1)

 выз. /ЧНН

При обслуживании типичного телефонного соединения число передаваемых сигнальных сообщений протокола M2UA составляет , при средней длине пакетов на физическом уровне  байт. В процессе установления и завершения вызова между гибким коммутатором SX и транкинговым шлюзом TG передаются  сообщений MGCP со средней длиной пакета  байта (также на физическом уровне Ethernet).
Транспортный ресурс для сообщений сигнализации протоколов MGCP и М2UA, рассчитанный по формуле:

 Мбит/с                                        (4.4)

где: k=1 - коэффициент использования ресурса;
 - интенсивность вызовов, поступающих на транспортный шлюз TG1 (таблица4.2);
 - результат приведения размерностей "байт в час" к "бит в секунду".

 Мбит/с

Общий транспортный ресурс для шлюза TG1, рассчитанный по формуле:

 Мбит/с                                                                   (4.5)
 Мбит/с

Исходя из полученных результатов, следует выбрать тип интерфейса Fast Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с. Количество интерфейсов определяется по формуле (6). Полезный транспортный ресурс интерфейса для передачи трафика реального времени составляет 40% от общей пропускной способности, что для Fast Ethernet равно  Мбит/с. Если транспортный ресурс шлюза превышает возможности одного интерфейса, следует выбрать достаточное количество интерфейсов, работающих в режиме разделения нагрузки. Следует также предусмотреть один дополнительный интерфейс для организации резервирования по схеме N+1.

                                                                               (4.6)

Количество интерфейсов для транкингового шлюза TG1 будет равно:

Результаты расчетов транкинговых шлюзов сведены в таблицу 4.1.

                                                                                                           Таблица 4.1 
           Транспортный ресурс транкинговых шлюзов. 
Номер шлюза	
Мбит/с	
Мбит/с	
Мбит/с	
выз. /ЧНН	
шт	
TG1	155.400	0.594	155.994	84000	5	
TG2	139.86	0.535	140.395	75600	5	
TG3	130.98	0.501	131.481	70800	5	
TG4	117.66	0.49	118.15	63600	4	
Итого	719.28	2.83	722.11	388800	19	

4.3 Расчет параметров гибкого коммутатора

Расчет производительности гибкого коммутатора.
Интенсивность вызовов , поступающих на гибкий коммутатор, можно вычислить по формуле (7) на основании данных таблицы 2 Следует учитывать, что вызов, поступивший от РАТС вызывающего абонента на один из транкинговых шлюзов, обязательно завершается на каком-то другом TG, связанном с РАТС вызываемого абонента. Поэтому суммарное число вызовов в ЧНН (итоговое ) при расчёте нагрузки на гибкий коммутатор следует разделить пополам:

 выз. /ЧНН                                             (4.7)

, 

Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети. Транспортный ресурс гибкого коммутатора, необходимый для передачи сообщений протокола M2UA, составляет:

 бит/с

Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора, необходимый для передачи сообщений протокола MGCP, составляет:

 бит/с

Интенсивность сигнального трафика требуется умножать на два, поскольку гибкий коммутатор при обслуживании одного вызова работает одновременно с двумя шлюзами (TG вызывающего и TG вызываемого абонента), и трафик от SX к каждому шлюзу идёт через один и тот же интерфейс гибкого коммутатора.
Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс гибкого коммутатора, требуемый для обслуживания вызовов, составляет:

 Мбит/с

Для трафика с гарантированной полосой пропускания режима относительного времени, каким является трафик протоколов сигнализации, полезный транспортный ресурс одного интерфейса составляет 75% от полной пропускной способности, что для интерфейсов Fast Ethernet равно  Мбит/с. Исходя из этого, необходимое число интерфейсов гибкого коммутатора рассчитывается по следующей формуле:

 интерфейсa

Дополнительный интерфейс предусматривается с целью организации резервирования по схеме N+1.

Глава 5. Расчет технико-экономических показателей

5.1 Необходимые данные для расчета капитальных  вложений проекта.
	
    Произведем расчеты по проектирование узла сети NGN на основе оборудование компании HUAWEI . Для расчета капитальных вложений необходимо иметь информацию стоимости оборудования и и т.д.

В таблице 5.1. представлены капитальные затраты на оборудование.

                                                                                                         Таблица 5.1
                Капитальные затраты на основные фонды
    
№
б/п	Оборудование	Стоимость единицы, сомони ,шт 	Количество единиц, ед.	Сумма
сомони	
1	Коммутатор SoftX 3000	940000	1	940000	
2	Сервер медиаресурсов MRS6000	376000	1	376000	
3	Билинг сервер BAM	470000	1	470000	
4	Медиашлюз UMG 8900	470000	1	470000	
5	Транспортный шлюз TMG Qwdwey 8505	14100	6	84600	
6	Устройство интегрированного доступа IAD 132	1880	50	94000	
7	Устройство интегрированного доступа IAD 108	940	30	28200	
8	Устройство интегрированного доступа IAD 102	470	6	2820	
9	Устройство интегрированного доступа IAD 101	376	6	2256	
10	Кабель оптический	1м х 16.20	50км	810000	
11	Расходные материалы 			5	
	Итого:			3277876	

4.2 Расчёт капитальных вложений проектируемой сети

Данный раздел рассматривает вопросы финансового обеспечения деятельности фирмы и наиболее эффективного использования имеющихся денежных средств на основе оценки текущей финансовой информации и прогнозов реализации услуги в последующие периоды.
Финансовый план включает в себя расчет:
•	капитальных вложений;
•	доходов от реализации услуг и прибыли;
•	экономической эффективности.
Капитальные вложения включают в себя стоимость оборудования, кабеля, коммутатора и расходы на дополнительное оборудование.
	Тогда, общие капитальные вложения определяются по формуле:
                                ,			          	        (5.1)
где  - капитальное вложение на приобретение оборудование: 
= 3277876 сомони
Капитальное вложение на дополнительные расходы, такие как транспортировка и монтаж оборудования, которые в сумме составляют 15%:
                  					           (5.2)
                    сомони.
           сомони.
4.3   Расчёт     эксплуатационных затрат проектируемой сети.
В процессе обслуживания и предоставления услуг связи осуществляется деятельность, требующая расчета расхода на ресурсы предприятия. Сумма затрат за год и составит  фактическую производственную себестоимость на производство услуг или величину годовых эксплуатационных услуг или величину годовых эксплуатационных расходов на обслуживание сети.
         Эр = ФОТ + ОСН + А0+Пр.+Ээл                                                          (5.3)

Расходы на оплату труда работников, занятых эксплуатацией сети связи ЭФОТ состоят из выплат по зарплате ЗШТ, исчисленных в соответствии с должностными окладами и численностью штата, с учетом существующей системы премирования и выплат в социальные фонды
ЭФОТ = ЗШТ * 12 * 1,2 * 0,25 ,	                                     (5.4)	
где 12 – число месяцев в году;
1,2 – коэффициент, учитывающий процент премий;
25% – коэффициент, учитывающий единый социальный налог.
Для удобного представления вычислений в таблице коэффициент, равный
12 * 1,2 * 0,25 = 3,6 обозначен как ξФОТ. То есть ф.(5.5) примет вид
ЭФОТ = ЗШТ * ξФОТ  	(5.5)	
Численности производственного штата для технического обслуживания по категориям работников  а также принятые для расчетов должностные оклады приведены в таблице 5.2.
                                                           Таблица 5.2

Категория 
работников	Численность 
штата, ед	Оклад
сомон	Сумма
сомон	
Нач. отдела	1	1000	1000	
 Ведущий инженер	2	880	1760	
Дежурный оператор	3	680	2040	
водитель	1	400	400	
	ЗШТ		5200	

Общее  ЗШТ = 5200 сомони
Таким образом 

ЭФОТ = ЗШТ * ξФОТ  = 5200 * 3,6 = 18720  сомони 

Отчисления на социальные нужды представляют собой обязательные для каждого предприятия выплаты по установленным в законодательном порядке нормам в размере 25% . Отчисления на социальные нужды напрямую зависят от фонда оплаты труда и рассчитываются по единым для всех предприятий нормам:
                   , 			                                      (5.6)
сомони.
Прочие расходы обычно составляют 15 – 30% от ФОТ,
                          ,		   			    (5.7)
                                          сомони.
Амортизационные отчисления учитывают стоимость оборудование, которые составляют 3277876 сомони. На сегодня норма амортизации (На) составляет 20 % в год, следовательно, амортизационные отчисления составляют и рассчитываются по формуле:
                       ,					  (5.8)
                                    сомони. 
Затраты по оплате за электроэнергию для производственных нужд определяются по формуле:
ЭН = W*Ц,  							                           (5.9)

где W – мощность потребляемая оборудованием  в год, Вт(кВт/год);
Ц – тариф на электроэнергию для промышленных предприятий (в данном проекте для расчетов принят тариф 0,26 сомон за 1 кВт*ч).
Потребляемая мощность оборудование представлена в таблице 5.3.
Таблица 5.3

№ п/п	Наименование оборудования	Количество
(шт)	Потребляемая мощность (Ват)	Общая мощность
(Ват)	
1	Коммутатор SoftX 3000	1	900	900	
2	Сервер медиаресурсов MRS6000	1	600	600	
3	Билинг сервер BAM	1	600	600	
4	Медиашлюз UMG 8900	6	520	3120	
5	Транспортный шлюз TMG Qwdwey 8505		500		
	ИТОГО: (Р)			5220	

  
W = (P*24*365)/1000, где
Р- мощность потребляемая оборудованием в час;  
365 – число дней в году;
24 – число часов в сутках;
1000 – коэффициент пересчета в киловатты.
W= (5220*24*365)/1000 = 45727,2 квт/час в год

Расход на электроэнергию составляет:
ЭН = W*Ц = W*0,26 = 45727,2  * 0,26 = 9602.7 сомони

Прочие эксплуатационные расходы состоят из:
•	затрат на ремонт основных производственных фондов, составляющих два процента от стоимости капитальных затрат;
•	затрат на обязательное страхование имущества предприятий, составляющих 0,08 % от стоимости капитальных затрат;
•	прочих административно-хозяйственных расходов, составляющих 18 % от расходов на оплату труда.

Как видно из вышеприведенных формул, во многие расчетные соотношения входят значение капитальных затрат и размер фонда оплаты труда. Поэтому общую расчетную формулу для нахождения эксплуатационных расходов можно представить следующим образом:
Э = 18720+4680+655575.2+2808+9602.7 =  691385.9	(5.10)	

.
4.4  Определение минимальных годовых доходов.
Доходы от основной деятельности NGN сети состоят из:
- разовых доходов (подключение новых абонентов);
- текущих доходов (абонентская плата).
В течение первого года число абонентов составляет 3000. Срока эксплуатации оборудования составляет 10 лет. Число абонентов за этот период будет достигать 30 тыс.
                                                                                                     Таблица 5.4
Годовые доходы	Количество	Тариф,
сомони	доход, .сомон.	
Разовые доходы:
Подключение к сети
Присвоения обычного номера
Предоплата услуги связи
           Итого: Dразовые	
10000
10000
10000	
100
12
5	
1000000
120000
500000
1620000	
Текущие доходы
абонентская плата
услуги VPN
            ИТОГО: ДОД	
10000
7000	
10*12
5*12	
120000
35840
155840	
Dразовые = 1620000. сомони
Dод = 155840.сомони
Исходя из того, что нормативный срок окупаемости составляет 6,3 года можно разнести на этот срок сумму разовых доходов, получаемых единовременно при подключении абонентов к станции.
При этом коэффициент приведения составляет  1/6,3=0,15.
И тогда сумма разовых доходов, приходящихся на 1 год составит
Dраз . 0,15 = 1170 . 0,15 = 175500  сомони
Тогда среднегодовые доходы от основной деятельности будут равны:
D’од = 1620000+ 175500 = 1795500 сомони
Прибыль от основной деятельности определяет эффект работы предприятия как разницу между полученными доходами от реализации услуг и средствами, израсходованными в процессе создания услуг:
                            ,		                     		 (5.11)
 сомони
Юридический налог:
                         ,						  (5.12)
где  - налоговая ставка.
 сомони
.					                                                                                   
                                                                                                                           (5.13)
	Налогооблагаемая прибыль:
.
сомони.
	Прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия, может использоваться непосредственно по целевому назначению без образования специальных фондов:
сомони.

4.5 Расчёт показателей экономической эффективности  

  Для получение экономическая эффекта от данного проекта, получение прибыль Пр разделить на общую сумма капиталовложения.
,					 	                    (5.14)

Рассчитаем период окупаемость по формуле:
                         ,		          		                      (5.15)
                                  года

Результаты расчетов сведем в таблицу 5.5

                                                                                                Таблица 5.5
                        Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Значения показателей	
	Сомони	
Капитальные вложения 	 3769557,4	
Доход от реализации услуг 	 1795500	
Эксплуатационные расходы 	               691385.9	
Прибыль от основной деятельности 	  828085.5	
Период окупаемости, лет	     2,5	
Коэффициент экономической эффективности	    0.4	

По результатам расчетов срок окупаемости проекта составляет 2,5 года, что является хорошим показателем. Городские телефонные сети всегда являются прибыльными предприятием. 

Глава 6.Безопасность и экологичность проекта

Целью дипломного проектирования является построение сети связи с использованием синхронной цифровой иерархии на примере городе Гафурова. Разработка ведется по большей части на ПЭВМ. В ходе провидения эксперимента производилась работа с приборами, работающими от сети общего пользования.

6.1 Анализ условий труда оператора ПЭВМ

В помещении рабочего персонала должно быть установлено основное оборудование и ПЭВМ, с помощью которых осуществляется контроль за работой системы. Кроме основного оборудования в зале будут находиться измерительные и тестирующие приборы. Для поддержания необходимой температуры и чистоты воздуха, в помещении должна быть установлена система вентиляции и система отопления. Для освещения рабочего места применяться местное освещение (лампы накаливания) и общее освещение (люминесцентные лампы). За функционированием системы будут следить инженеры. 
Большую часть рабочего времени инженеры будут проводить за ПЭВМ для контроля, настройки и устранения каких-либо неполадок в оборудовании.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что наиболее опасным фактором, воздействующим на организм человека является работа с ПЭВМ.
Люди, работающие с ПЭВМ, подвергаются специфической нагрузке, которую относят к психологическим формам труда с высокой степенью нагрузки. Работа пользователя помимо напряженного нервно-эмоционального характера труда, повышенной нагрузки на зрительный анализатор, недостатка в подвижности и физической активности сопровождается воздействием на него большого количества опасных и вредных факторов, таких как повышенный уровень шума, повышенная температура окружающей среды, отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность рабочей зоны, электрический ток и другие. Исследования выявили непосредственную связь между работой на компьютере и такими недомоганиями, как быстрая утомляемость глаз, боли в области спины и шеи, запястный синдром, стенокардия и стрессы. Почти все профессиональные пользователи чувствуют усталость глаз, особенно через два часа после начала работы. К концу смены им уже трудно смотреть на экран из-за боли и рези в глазах.
И все же, для минимизации негативных последствий работы с компьютером следует выбирать рациональные режимы труда и отдыха с учетом специфики работы, использовать необходимые защитные средства, осуществлять комплексные оздоровительно - профилактические мероприятия (специальные упражнения, витаминизация, медицинский контроль и т. д.).

6.2 Организация рабочего места оператора ПЭВМ

Рабочее место с ПЭВМ – это обособленный участок общего рабочего помещения, оборудованный необходимым комплексом технических средств, вычислительной техники, в том числе и дисплеями, в пределах которого постоянно или временно пребывает пользователь ПЭВМ в процессе трудовой деятельности. При организации рабочего места пользователя следует обеспечить соответствие конструкции всех элементов рабочего места и их взаимного расположения эргономическим требованиям с учетом характера выполняемой деятельности, комплектности технических средств, форм организации труда и основного рабочего положения пользователя. Эти вопросы нашли отражение в СанПин 2.2.2/2.4.1340-03. Основными элементами рабочего, оснащенного ПЭВМ, являются рабочий стол, рабочий стул, экран дисплея и клавиатура. Рабочий стол для ПЭВМ может быть любой конструкции, отвечающей современным требованиям эргономики с учетом характера выполняемой деятельности. Он должен обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей, а также возможность выполнения трудовых операций в пределах досягаемости. Поверхности рабочих столов с ПЭВМ должны быть матовыми цвета натуральной древесины, голубого, светло-зеленого или светло-серого цвета. Требуемые размеры рабочей поверхности стола определяются габаритами технических средств вычислительной техники, но должны быть не менее 800 мм в ширину и глубину. Высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах от 680 до 800 мм в зависимости от роста пользователя, а при отсутствии такой возможности составлять 725 мм. Стол пользователя должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной – не менее 500 мм, глубиной на уровне колен – не менее 250 мм и на уровне вытянутых ног – не менее 650 мм. Кроме того, рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног шириной не менее 300 мм. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм. Рабочий стул должен обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы, а его конструкция должна обеспечивать возможность изменения позы пользователя с целью снижения статического напряжения мышц шейно – плечевой области и спины для предупреждения утомления. Стул должен подъемно – поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также по расстоянию спинки от переднего края сиденья. Конструкция стула должна обеспечивать:
- ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм;
- регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400-550 мм и угла наклона вперед до 15 градусов и назад до 5 градусов;
- высоту опорной поверхности спинки 300+20 мм, ширину не менее 380 мм и радиус кривизны в горизонтальной плоскости 400 мм;
- угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах 0+30 градусов;
- регулировку расстояния спинки от переднего края сидения 260-400 мм;
- стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной 50-70 мм;
- регулировку подлокотников.
Поверхность элементов стула должна быть полумягкой, с нескользящим, не электризующимся и воздухонепроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую чистку от загрязнений.
Экран видеодисплейных (ВДТ) терминалов должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600-700 мм с учетом размеров знаков и символов, но не ближе 500 мм.
Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной подставке, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.
При организации рабочих мест для работы на технологическом оборудовании, в состав которых входят ВДТ и ПЭВМ, следует предусматривать:
- пространство по глубине не менее 850 мм с учетом выступающих частей оборудования для нахождения человека – оператора;
- пространство для стоп глубиной и высотой не менее 150 мм и шириной не менее 530 мм;
- расположение устройства ввода – вывода информации, обеспечивающее оптимальную видимость экрана;
- легкую досягаемость органов ручного управления в зоне моторного поля: по высоте – 900-1300 мм, по глубине – 400-500 мм;
Возможность поворота экрана ВДТ вокруг горизонтальной и вертикальной осей.
Разработанный проект никакой опасности для человека и окружающей среды не представляет и никакого вредного воздействия на среду не оказывает.
Рис 6.1 Схема организация рабочего места оперетора
6.3.Расчет освещения  методом  коэффициента  использования

Рассматриваемый  метод  заключается  в  определении  значения  коэффициента  ,  равного  отношению  светового  потока,  падающего  на  расчетную  поверхность,  к  полному  потоку  осветительного  прибора.
Рассчитаем  общее  освещение  серверной  длиной  3,5  м,  шириной  2,5 м,  высотой  3  м  с  побеленным  потолком,  светлыми  стенами  с  не  завешанными  окнами.  Разряд  зрительной  работы  IV,  а.  Нормируемая  освещенность   принимаем  систему  общего  освещения  люминесцентными  лампами  2 группы  ЛД  мощностью  40  Вт,  световой  поток  Фл  =  2340  лм  [22].  Коэффициенты  отражения  потолка,  стен,  пола  –  ∫пот  =  70%;  ∫  ст.  =  50%;  ∫пол  = 30%.
Расположение  светильников  общего  освещения  в  помещении  определяется:  Н  –  высотой  помещения,  h  –  высотой  подвеса  над  рабочей  поверхностью,  L  –  расстоянием  между  соседними  светильниками  или  рядами люминесцентных  светильников,  ℓ  –  расстоянием  крайних светильников  или рядов  светильников  до  стены.

                                                               (6.1)                            
где    hc - расстояние  от  светильника  до  перекрытия;
 hв -  высота  рабочей  поверхности  над  полом.
Расчетная  высота  навеса  –  рабочая  поверхность  находится  на  высоте 0,8  м  от  пола,  высота  свеса  ламп  –  0,2  м,  следовательно:

п= 2 м.

Расстояния  между  рядами  светильников  определяется  как

 
Так  как  расстояние  светильников  от  стен  по  0,3  м,  принимаем  2  ряда  светильников  по  1,5  м  между  рядами.
Определяем  индекс  помещения  по  формуле:

 
где   А  –  длина  помещения;
В  –  ширина  помещения;
h  –  расчетная  высота.

Коэффициент  использования  равен: n = 38%
Коэффициент  запаса  из К3  =  1,5.  Так  как  при  расчете  люминесцентного  освещения  световой  поток  Фл  известен,  то  необходимое  количество  люминесцентных  ламп  определяется  по  формуле:

 
где  Е  –  заданная  минимальная  освещенность;
       Кз  –  коэффициент  запаса;
       S  –  освещаемая  площадь,  м2;
       Z  –  коэффициент  неравномерности  освещения  Z=1,1:1,2

  лампы.
Размещаем  в  один  ряд  2  лампы  с  расстоянием  между  ними  0,47  м (учитывая,  что  длина  лампы  1213,6  мм)  и  с  расстоянием  от  стен  по 0,3  м.
Всего  для  создания  нормируемой  освещенности  200  лк  необходимо  4 лампы  ЛД  мощностью  40  Вт. Размещение светильников показан на рисунке 24.

6.3  Расчет освещенности методом  удельной  мощности.

Сущность  расчета  освещения  по  методу  удельной  мощности  заключается  в  том,  что  в  зависимости  от  типа  светильника  и  места  его  установки,  высоты  подвеса  над  рабочей  поверхностью,  освещенности  на  горизонтальной  поверхности  и  площади  помещения  определяется  значение удельной  мощности.
Задавшись  числом  светильников,  обеспечивающих  равномерность  освещенности,  определяют  мощность  общей  лампы  по  формуле:

 где  w–  удельная  мощность,  Вт/м2;
       S  –  площадь  помещения,  м2;
       N  –  число  светильников.

Подставив  исходные  значения  в  формулу,  получим

Р=40 Вт.
Так  как  расчетное  значение  мощности  лампы  совпадает  со  стандартной  мощностью,  то  выбираем  4  лампы  ЛД  мощностью  40  Вт.

l=0,3 м

L=0,47 м

d=1,2136 м 

0,3 м

1,5 м

0,3 м

Рисунок  6.1  –  План  размещения  светильников

Заключение

Целью дипломного проекта являлась проектирование сети NGN г. Гафурова. 
В технико-экономическом обосновании проекта обоснована актуальность введения новой сети и ее реализация, дополнительные услуги, которые удастся реализовать при ее введении.
В теоретической части дипломного проекта рассмотрены вопросы построения сетей NGN, рассмотрены протоколы, топологии и архитектуры сетей, управления сетью, функционирование и обслуживание сетей.
В технической части дипломного проекта выбраны технологии доступа, распределения, взаимодействие сетевых элементов, и соответствующие им оборудование. Разработаны общая структурная схема сети, разработана методика проектирования данной сети.
В экспериментальной части дипломного проекта произведён расчёт сети NGN одного района г.Гафурова. Приведено основное измерительное оборудование, контрольные точки измерений и основные параметры сети. 
В экономической части дипломного проекта приведен ленточный график, составлена смета затрат на разработку изделия, проведен расчет себестоимости опытного образца.
В дипломном проекте также рассмотрены вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности и экологичности проекта, организация труда инженера-разработчика.

Список литературы

1.	А. Б. Гольдштейн, Б. С. Гольдштейн. SOFTSWITCH. Спб: БХВ – Санкт-Петербург. 2006.
2.	Телекоммуникационные системы и сети: учебное пособие. В 3-х томах. Том 3. – Мультисервисные сети. под ред. В. П. Шувалова. Москва: Горячая линия – Телком, 2005.
3.	Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л. IP-телефония. М.: Радио и связь, 2001.
4.	Р.Фриман. Волоконно-оптические системы связи. Издание 3-е дополненное. Перевод с английского под ред. Н. Н. Слепова. Москва: Техносфера. 2006.
5.	С. Рашид. Проблема выбора варианта расширения FTTP для многоквартирного дома. Lightwave. 2008, № 1.
6.	С. Рашид. Проблема выбора варианта расширения FTTP для многоквартирного дома. Lightwave. 2008, № 1.
7.	Б. Дойч, Новая технология создаёт предпосылки для прокладки оптического кабеля в многоквартирных домах. Lightwave. 2008, № 1.
8.	А.В. Волков, Пассивная активность или активная пассивность, Lightwave. 2007, № 1.
9.	Р. Р. Убайдуллаев. Волоконно-оптические сети. Москва: ЭКО – ТРЕНДЗ. 2001.
10.	К.Е. Телегин, Принцип выбора оборудования для построения сетей доступа. Технология и средства связи 2007 №3.