23

Министерство образования и науки

Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра ТСС

Зав. кафедрой Данияров Н.А.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломному проекту

Тема: Обеспечение абонентской связи путем радиодоступа

поселка Федоровка

Руководитель:

Мищенко В.И._______________

^{(фамилия, инициалы)}

Студент: гр. АЭС-99-1п_______

Хан Д.Г.____________________

^{(фамилия, инициалы)}

2008

Содержание

Введение

1. Абонентский доступ

1.1 Технологии «последней мили». Сравнительный анализ

1.2 Строительство медно-кабельных линий

1.3 Уплотнение существующих абонентских линий

1.4 Строительство волоконно-оптических линий связи на абонентском участке

1.5 Радиодоступ

1.6 Качественный анализ технологий

2. Обоснование применения систем абонентского радиодоступа

2.1 Обоснование выбора радиодоступа

2.2 Краткие технические характеристики системы GOODWIN WLL

2.3 Краткая характеристика системы TANGARA RD

2.4 Выбор системы абонентского радиодоступа

2.5 Основные свойства системы

2.6 Особенности системы

2.7 Сетевая совместимость

2.8 Беспроводные оптические каналы

2.9 Переход от проводной связи к беспроводной (радиодоступ)

3. Анализ существующей сети и задачи проектирования

3.1 Общие сведения

3.2 Проектируемая в г. Караганде система беспроводного абонентского доступа

3.3 Служебные протоколы V5.2. Протокол назначения несущих каналов

3.4 Протокол управления трактами интерфейса V5.2

3.5 Протокол защиты V5.2

3.6 Протокол управления

3.7 Постановка задачи

4. Расчёты по системе доступа

4.1 Расчет возможной зоны покрытия для системы

4.2 Суммарная вероятность ухудшения качества связи

4.3 Расчет качественных показателей для поселка Федоровка

4.4 Расчет пропускной способности системы

4.5 Оценка требуемого числа каналов и вероятности потери вызова

4.6 Расчет задержек при передаче речи

5. Охрана труда

5.1 Общие сведения

5.2 Требования к персоналу РРЛ

5.3 Работы, связанные с подъемом на высоту

5.4 Антенно-мачтовые сооружения. Антенно-волноводные тракты

5.5 Подъемные устройства

5.6 Погрузочно-разгрузочные работы

5.7 Охрана труда при работе в линейно-аппаратном зале (ЛАЗ)

5.8 Требования техники безопасности при работах с ручным инструментом

5.9 Меры пожарной безопасности

5.10 Средства индивидуальной защиты

6. Промышленная экология

7. Бизнес-план

7.1 Обзор, краткие выводы

7.2 Характеристика отрасли

7.3 Резюме

7.4 Продукция - услуги

7.5 Рынок

7.6 Маркетинг

7.7 Менеджмент

7.8 Расчёты

Заключение

Список использованных источников

Введение

В последние годы во всем мире, в том числе и в нашей стране, произошла либерализация и демонополизация рынка связи. Новые операторы вступили в конкуренцию с государственными или частными телекоммуникационными "монстрами", традиционно владеющими, как разветвленными проводными сетями, так и широкой клиентской базой. Конкуренция вызвала появление широкого предложения технологий и средств связи, позволяющих новым операторам завоевать позиции, а существующим -- удерживать их.

Общеизвестно, что развертывание традиционной проводной сети доступа (абонентских линий) требует больших затрат со стороны оператора и занимает длительное время. Вместе с тем доходы оператора связи, складывающиеся из установочной платы и оплаты за трафик, не могут быть получены без построения сети абонентского доступа.

Развертывание традиционной проводной сети доступа (абонентских линий) занимает много времени и в ряде случаев ложится тяжелым финансовым бременем на плечи оператора, как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации. А при существующих темпах строительства номерной емкости и сетевой инфраструктуры отвлечение на длительный срок столь необходимых финансовых средств нежелательно. Однако без сети абонентского доступа нельзя подключить к существующей номерной емкости новых абонентов, а, следовательно, оператор не может получить доходы, которые он вправе ожидать от своей сети.

Наряду с хорошо зарекомендовавшими себя подходами к решению проблемы "последней мили", в том числе такими, как уплотнение абонентских линий, все большей популярностью пользуются решения, основанные на беспроводных технологиях. Бесспорные их преимущества проявляются в случаях отсутствия или недостаточно развитой кабельной инфраструктуры (труднодоступные районы, сельская местность, пригородные зоны). Беспроводные системы или системы абонентского радиодоступа позволяют разворачивать сеть быстрее и в соответствии с реальным пользовательским спросом, в результате чего значительно снижаются начальные капитальные затраты на построение сети, резко сокращаются сроки ее окупаемости. Кроме того, значительно снижаются расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сетей. В комплексе с другими методами построения абонентской сети системы беспроводного доступа позволяют экономично и быстро решать вопросы подключения практически любого "неудобного", с точки зрения проводного решения, абонента.

Сегодня на телекоммуникационном рынке существует большое число систем абонентского радиодоступа, принципиально отличающихся друг от друга по своей архитектуре, техническим параметрам и, главное - по типу решаемых с их помощью задач.

По сравнению с другими современными подходами к решению проблемы "последней мили", такими как уплотнение абонентских линий или прокладка волоконно-оптических линий связи, беспроводные системы обладают очевидными преимуществами в районах с полным отсутствием или явной недостаточностью кабельной инфраструктуры (сельская местность, пригородные зоны, труднодоступные районы). В то же время и в районах с развитой инфраструктурой и высокой плотностью абонентов, радиодоступ дает возможность быстрого развертывания "альтернативной" сети, полностью независимой от кабельной распределительной сети. Кроме того, применение радиодоступа дает возможность создания сетей с ограниченной подвижностью абонентов, себестоимость развертывания которых неизмеримо ниже по сравнению с сетями мобильной связи.

1. Абонентский доступ

1.1 Технологии «последней мили». Сравнительный анализ

Термин «последняя миля» стал часто употребляться в отечественной технической литературе сравнительно недавно, значительно позже, чем в западной. Действительно, ведь проблемы, стоящие перед отечественной сетью связи сегодня, в период ее бурного развития, совсем недавно беспокоили операторов всего мира. Для решения этих проблем был разработан ряд современных технологий, позволивших снять остроту проблемы абонентских подключений, как в развитых, так и в развивающихся странах. Таким образом, сегодня мы имеем ряд опробованных мировой практикой решений, использование которых в скором будущем может решить проблему «последней мили» и в Казахстане.

Интерес к сетям абонентского доступа резко возрос в США и Западной Европе в конце 80-х, начале 90-х годов, когда одни лишь услуги аналоговой телефонии перестали удовлетворять пользователей. Одновременно прошла модернизация и цифровизация магистральных сетей и коммутационных станций, позволившая обеспечить потребность в новых услугах, таких как ISDN, передача данных и др. «Последняя миля» стала, в тот момент «горлышком бутылки», сдерживавшим стремительное внедрение новых услуг связи.

Растущий спрос на новые услуги при условии достаточного количества обычных медно-проводных абонентских линий предопределил разработку технологий «цифровых абонентских линий» (английский термин - Digital Subscriber Loop). Технологии, получившие название xDSL по английской аббревиатуре, позволили организовывать высокоскоростную цифровую передачу по существующим абонентским линиям. Таким образом, новые услуги, требовавшие цифрового метода передачи, стали предоставляться с использованием существующей кабельной распределительной сети.

В абонентских распределительных сетях стали широко применяться также оптические технологии. Получили распространение концепции FTTB (Fiber to the Building), FTTZ (Fiber to the Zone) и другие. Суть их сводится к отказу от дальнейшего строительства медных кабельных линий, вместо которых используются оптические. Такая концепция широко использовалась и используется при новом строительстве, однако она не нашла широкого распространения в районах со сложившейся инфраструктурой медных линий, где существенно дешевле применение xDSL.

В обоих случаях операторов интересовали возможности предоставления современных цифровых или интегрированных услуг, и сеть доступа модернизировалась для решения именно этой задачи.

В развивающихся странах, к которым (по крайней мере, в смысле сети связи) можно отнести и Казахстан, потребности операторов другие. Спрос на новые виды услуг, хотя и растет, но все равно составляет единицы процентов, да и то в основном в крупных городах. Основной задачей развития сети по-прежнему остается традиционная «телефонизация», то есть обеспечение абонентов обычной аналоговой телефонной связью.

В развивающихся странах, в том числе и в Казахстане, также прошла (или идет) модернизация магистральных линий, затем транзитных станций, и, наконец, городских и сельских АТС. Под модернизацией в данном случае понимается новое строительство с постепенным выводом из эксплуатации устаревшего оборудования. При этом емкость новых коммутационных станций обычно в несколько раз больше заменяемых старых. Таким образом, у оператора появляется возможность предоставления качественных услуг традиционной телефонии с точки зрения возможностей коммутационного оборудования и магистральной сети, но отсутствует или явно недостаточна по емкости абонентская распределительная сеть.

Современные технологические решения, разработанные изначально для предоставления цифровых услуг, были с успехом применены и для задач, характерных для развивающихся стран. Так, на основе решений xDSL была создана целая гамма оборудования уплотнения абонентских линий. Это оборудование позволяет повысить эффективность использования существующих абонентских линий в четыре, восемь, а иногда и в 30, 60 раз.

Как и в развитых странах, операторы заинтересованы в максимально эффективном использовании существующей кабельной сети, а при новом строительстве предпочтение отдают прокладке широкополосных, надежных и удобных в эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Применение ВОЛС на участке «последней мили» давно стало нормой в странах Юго-Восточной Азии, Южной и Центральной Америки и т.д. При этом на первом этапе ВОЛС используется в основном для предоставления обычных аналоговых услуг, а в дальнейшем, по мере возникновения платежеспособного спроса, по тем же линиям предоставляются услуги ISDN или передачи данных.

Несколько особняком стоит фиксированный радиодоступ (английский термин WLL - Wireless Local Loop). Данный способ подключения абонентов в последние годы начал широко применяться во всем мире для решения задач, предоставления традиционных услуг аналоговой телефонии. Предоставление с помощью средств радиодоступа цифровых, особенно широкополосных услуг затруднено ограниченностью частотного ресурса. Для беспроводной передачи данных используются специализированные системы. Радиодоступ применяется в основном альтернативными операторами, не имеющими собственной кабельной распределительной сети. Эффективен он также в труднодоступных и малонаселенных районах.

Решениям, ориентированным на отечественный рынок, и посвящен последующий анализ. Попробуем чуть более подробно охарактеризовать каждый из известных способов строительства сети абонентского доступа.

1.2  Строительство медно-кабельных линий

Традиционное решение имеет ряд положительных сторон. Во-первых, простое проектирование. Во-вторых, наличие опытного персонала по строительству и эксплуатации. В-третьих, все еще приемлемая стоимость. Основные недостатки - дорогое обслуживание и ограниченная пропускная способность (по сравнению с ВОЛС) при тех же трудовых и временных затратах на строительные работы. В последнее время операторы отмечают и еще один «специфический» недостаток - привлекательность медных кабелей для сборщиков металлолома.

Стоимость кабельного решения складывается из двух главных составляющих - стоимости кабеля и стоимости строительно-монтажных работ по его прокладке (рисунок 1.1). При этом стоимость кабеля растет с ростом числа жил (количества подключаемых абонентов) и, естественно, увеличением длины абонентских линий. Стоимость строительно-монтажных работ зависит, прежде всего, от длины линии.

Рисунок 1.1 - Организация абонентского доступа по кабельным сетям

1.3 Уплотнение существующих абонентских линий

Идея уплотнения абонентских линий (АЛ) родилась давно, аналоговое оборудование высокочастотного уплотнения широко использовалось и используется на сети до сих пор. Однако своим подлинным рассветом данное решение обязано появлению цифровых систем передачи для абонентских линий (ЦСПАЛ). Оборудование ЦСПАЛ широко применяется сегодня для расширения существующей абонентской распределительной сети, «расспаривания» абонентов при модернизации АТС, телефонизации коммунальных квартир и т.д.

Системы ЦСПАЛ построены по принципу временного мультиплексирования цифровых потоков, кодирующих речь (телефонный разговор). Аналоговый сигнал от абонентских комплектов станции преобразуется в цифровой поток в модуле станционного полукомплекта ЦСПАЛ с помощью ИКМ или АДИКМ модуляции. Далее индивидуальные цифровые потоки объединяются в один групповой поток и передаются по абонентской линии (поэтому называемой цифровой абонентской линией - ЦАЛ) с использованием технологий xDSL (IDSL, HDSL, SDSL). В абонентском полукомплекте происходит обратное преобразование, и к его выходам подключаются обычные телефонные аппараты. На рынке известны системы уплотнения, передающие два, восемь, 10, 11, 15, 30, 60 каналов по одной АЛ (рисунок 1.2). При использовании динамической концентрации ЦСПАЛ могут обеспечивать работу 90..120 каналов по одной линии. Системы ЦСПАЛ ориентированы на предоставление услуг аналоговой телефонии и способны работать с любыми типами телефонных станций и абонентских устройств. Поддерживаются сигналы изменения полярности и тарификации для таксофонов. Известны версии аппаратуры с четырехпроводными окончаниями для подключения УАТС или модемов. Допустимая длина уплотняемых линий, как правило, не более 5-6 км (в случае диаметра жилы кабеля 0,4..0,5мм), однако имеются несколько систем, в состав которых входят регенераторы, что обеспечивает существенное увеличение допустимой длины АЛ.



Рисунок 1.2 - Уплотнение существующих абонентских линий

Стоимость данного решения определяется только стоимостью оборудования и, соответственно, линейно увеличивается с ростом числа подключений. Стоимость ЦСПАЛ не зависит от длины АЛ, если она не превышает 5-6 км. При АЛ большей длины работоспособность ЦСПАЛ возможна только при наличии в ней регенераторов. Установка линейного регенератора увеличивает стоимость подключения на 50..70%.

1.4 Строительство волоконно-оптических линий связи на

абонентском участке

Строительство волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) на участке «последней мили» имеет ряд преимуществ. ВОЛС имеет огромный запас по полосе пропускания, которой достаточно не только для предоставления всех мыслимых телекоммуникационных услуг, но и для передачи программ телевидения, создания различных интерактивных систем и т.д. Ценовые показатели также благоприятны - стоимость оптического кабеля неуклонно снижается. Оптические абонентские линии практически не нуждаются в обслуживании и служат достаточно долго. Недостатки такого решения определяются двумя причинами. Во-первых, необходимостью строительства, то есть трудовых и временных затрат на прокладку кабеля, а также дефицитом специалистов. Во-вторых, в отличие от медных линий, оптический кабель должен быть оборудован оконечным оборудованием приема-передачи и мультиплексирования, что увеличивает стоимость линии.

Концепция применения оптического кабеля на участке «последней мили» подразделяется на несколько направлений: FTTB (Fiber To The Building) - оптика до здания, FTTO (Fiber To The Office) - оптика до офиса, FTTZ (Fiber To The Zone) - оптика до некоторой зоны, где группируются абоненты. Все три направления едины в главном - довести широкополосную оптическую линию связи до некоторой точки, где целесообразно поместить оборудование, распределяющее более низкоскоростные цифровые потоки (или аналоговые каналы) непосредственно до «розетки», то есть до места включения пользовательского терминала.

Представленный вариант создания сети доступа с применением ВОЛС в «традиционном» приложении, то есть в случае, когда коммутационная станция имеет аналоговые абонентские окончания. Для данного варианта сеть доступа является как бы продолжением аналоговых линий, идущих от АТС к станционному терминалу мультиплексирующего оборудования и оканчивающихся местом подключения абонентских телефонов к абонентскому терминалу. Такая схема включения чаще всего называется аналоговой схемой подключения и наиболее широко используется в развивающихся странах. Преимуществами данной схемы включения являются простота согласования интерфейсов (абонентский интерфейс с сигнализацией по шлейфу в высшей степени прост и стандартизован) и универсальность по отношению к типу коммутационной станции. Оборудование может быть подключено по аналоговым интерфейсам к АТС любых систем - электронной, квазиэлектронной, электромеханической. Главным и существенным недостатком является наличие «лишнего» аналого-цифрового преобразования в станционном терминале. Действительно, если коммутационное оборудование является цифровым, то цифровые потоки сначала преобразуются в аналоговые сигналы абонентскими комплектами АТС, а затем опять преобразуются в цифровую форму станционным терминалом.

Другим способом подключения мультиплексирующего оборудования к АТС является соединение станционного терминала с коммутатором цифровым трактом (рисунок 1.3). Такое решение применяется все более широко и является, очевидно, более прогрессивным по сравнению с аналоговым включением. С точки зрения качества услуг связи цифровое включение обеспечивает максимальное приближение цифровой сети к абоненту и соответственно минимум помех, возникающих в аналоговом тракте. С точки зрения экономической эффективности и снижения затрат на коммутационное оборудование и оборудование доступа цифровое включение также дает ключевые преимущества, так как для построения сети не требуются абонентские модули АТС, реализующие аналоговый двухпроводный интерфейс, равно как и аналоговые модули станционного терминала оборудования сети доступа.

При всей очевидности перспективности и экономической эффективности цифрового включения, процесс его внедрения идет крайне медленно даже в развитых странах, а в сетях развивающихся государств, примеры таких приложений единичны. Причин, тормозящих внедрение «цифровой стыковки», несколько.

Рисунок 1.3 - Использование ВОЛС

Первая сложность состоит в недостаточной стандартизации систем сигнализации, применяемых при цифровом подключении. В отличие от детально определенного двухпроводного аналогового абонентского интерфейса, интерфейс цифровой определен достаточно жестко только с точки зрения электрических параметров. Систем же сигнализации разработано удивительно много. Описание только лишь российских систем сигнализации выливается в «пухлую» книгу, а если рассмотреть все системы, используемые в мире, понадобится вместительная библиотека. Достаточно очевидно, что реализация столь большого набора различных типов сигнализаций представляет большую сложность для разработчиков мультиплексоров доступа. Практически, мультиплексор требует «подстройки» под каждый конкретный тип коммутационной станции, а иногда и версии программного обеспечения. В последние годы предприняты попытки жесткой стандартизации интерфейсов и систем сигнализации, применяемых на стыках АТС и оборудования сети доступа. Разработанные для этого стандарты получили название V.5.1 и V.5.2. Однако внедрение стандартов серии V.5 производителями АТС идет крайне медленно. Кроме того, подавляющее большинство уже установленных АТС не имеет интерфейсов V.5.

1.5 Радиодоступ

Большой интерес вызывает развитие сетей беспроводного доступа, имеющих бесспорное преимущество при отсутствии кабельной инфраструктуры, в труднодоступных и малонаселенных районах. Другим достоинством систем радиодоступа является быстрота их развертывания и возможность поэтапного наращивания по мере необходимости. Главными недостатками являются ограниченная пропускная способность (во всех системах применяется принцип концентрации для экономии частотных ресурсов) и относительно высокая стоимость в расчете на абонента. Все системы WLL ориентированы, прежде всего, на предоставление услуг аналоговой телефонии, что нельзя назвать недостатком для условий Казахстана. Среди наиболее распространенных технологий, используемых в системах радиодоступа, можно назвать стандарты сотовой телефонии DAMPS, GSM, стандарты беспроводной телефонии CT-2 и DECT, а также технологии CDMA и некоторые частные протоколы, как, например, FH TDMA и другие.

Стоимость решения на основе радиодоступа складывается, во-первых, из стоимости проектирования, подготовительных инжиниринговых работ, частотных присвоений, а также инфраструктуры оборудования радиодоступа. Все эти расходы (назовем их стартовыми) мало зависят от числа абонентов и практически не зависят от длины беспроводной абонентской линии (в пределах зоны действия системы). Второй составляющей расходов в системе радиодоступа является абонентский терминал. Эта составляющая растет линейно с ростом количества абонентов, но также не зависит от длины линии.

Поставим задачу по построению сети абонентского доступа, характерную с нашей точки зрения для оператора связи в Казахстане.

Условия применения оборудования.

Коммутационные станции:

цифровые, различных производителей;

аналоговые, различных систем (координатные, иногда декадно-шаговые).

Распределительная сеть:

разветвленная сеть медно-кабельных линий невысокого качества в городских районах (для базовых операторов);

отсутствующая или недостаточно-развитая собственная сеть кабельных линий (альтернативный оператор);

неразвитая сеть кабельных линий в сельской местности и пригородах.

Потребность в услугах:

более 95%:

аналоговый телефон;

таксофон;

передача данных с помощью модема/факса;

до 5%:

высокоскоростное подключение к сетям передачи данных или сети ISDN.

Вполне понятно, что приоритеты для оператора при выборе средств абонентского доступа могут быть различны. Например, у базовых операторов, основная задача которых состоит в 100% телефонизации и основная часть клиентов которых нуждается в традиционных телефонных услугах, приоритеты при выборе оборудования чаще всего расставляются следующим образом:

цена;

скорость развертывания;

затраты на обслуживание;

гибкость с точки зрения предоставления интегрированных услуг;

мобильность (возможность быстрого перемещения из одного места в другое).

У альтернативных операторов задача, как правило, состоит в более быстром, чем у конкурирующих базовых операторов, обеспечении традиционной связью состоятельной части населения и предоставлении высококачественных услуг (в том числе и нетрадиционных) абонентам делового сектора. Приоритеты выбора оборудования для них несколько иные:

скорость развертывания;

гибкость с точки зрения предоставления интегрированных услуг;

мобильность (возможность быстрого перемещения из одного места в другое);

цена;

затраты на обслуживание.

1.6 Качественный анализ технологий

Попробуем сделать качественный анализ различных технологий и посмотреть, в какой степени они отвечают поставленной задаче - телефонизация с использованием различных технологий абонентского доступа.

Из анализа таблицы 1.1 можно сделать вывод, что альтернативные операторы будут тяготеть к трем более современным способам решения проблемы доступа (уплотнение и радиодоступ), так как именно они позволяют решить вопрос подключения абонентов существенно быстрее, чем в случае прокладки медного кабеля, либо предоставить больший набор услуг (ВОЛС).

Таблица 1.1 - Качественный анализ технологий

Параметр	Уплотнение АЛ	Применение ВОЛС	Радиодоступ	Медный кабель
Цена	Низкая ($150)	Средняя ($200…$600)	Высокая ($500..$1000)	Средняя ($100…$300)
Скорость разверт.	Высокая (1 день)	Низкая (3..12 мес.)	Средняя (2..4 мес.)	Низкая (3…12 мес.)
Затраты на обслужив.	Низкие	Низкие	Низкие	Высокие
Гибкость (полоса пр.)	Средняя (до 2 Мбит/с)	Высокая (до 155 Мбит/с и выше)	Низкая (обычно до 32 кбит/с)	Низкая (аналоговая передача)
Мобильн.	Высокая	Низкая	Высокая	Низкая

Такой вывод подтверждается и практикой. Большинство альтернативных операторов значительно раньше базовых начали использовать оборудование ЦСПАЛ и широко внедрять ВОЛС. Радиодоступ, как технологическое решение, получил распространение сравнительно недавно, но уже очевидно, что и в мировой и отечественной практике это решение для городской связи применяется в основном альтернативными операторами, тогда как для сельской связи оно эффективно и у базовых операторов связи (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4 - Беспроводный доступ

Теперь попробуем проанализировать стоимостные показатели различных способов организации доступа. Стоимостной анализ, безусловно, является чрезвычайно важным для современного оператора, стремящегося к наибольшей экономической эффективности своей деятельности.

Рассмотрим случай модернизации городской АТС. Задача состоит в раздаче новых телефонных номеров (количество которых увеличилось по сравнению с существовавшим ранее в 2-4 раза) абонентам, равномерно распределенным в радиусе до 5 км от АТС. Количество абонентов, подключаемых в каждой точке, как правило, для этого случая составит не более 10. Этот параметр существенен для проводных технологий (медный кабель и ВОЛС). Для ЦСПАЛ количество подключаемых в каждой точке абонентов не существенен (при наличии кабельных вводов в каждое здание), а для радиодоступа количество подключаемых абонентов рассчитывается на всю зону радио покрытия, то есть все количество дополнительно введенных номеров, как правило, более 600. Рассмотрим применение различных способов доступа для данной задачи.

Как видим, при коротких АЛ (либо участков АЛ, подлежащих усилению) традиционное кабельное решение все еще оказывается наиболее дешевым. Однако, при увеличении длины АЛ свыше 1…1,5 км, эффективным становится применение ЦСПАЛ, ВОЛС и радиодоступ оказываются более дорогими решениями для данной задачи. При выборе между усилением кабельного ввода и применением ЦСПАЛ оператору целесообразно учитывать также временной фактор, ведь во время строительно-монтажных работ оператор не получает оплаты от клиента. Принимая во внимание все вышесказанное, а также, основываясь на практическом опыте взаимодействия с операторами, для решения данной задачи можно рекомендовать применение ЦСПАЛ при длине участка АЛ, подлежащего усилению, более 100 метров.

Теперь рассмотрим следующую типовую задачу - телефонизацию объектов нового строительства (жилых домов, бизнес центров и т.д.). Для этой задачи характерно относительно небольшая длина АЛ (до 5 км), а также большое число абонентов, подключаемых в одной точке (здании или квартале) - более 500 терминалов.

Применение ЦСПАЛ для решения поставленной задачи невозможно, поскольку кабельный ввод в здание отсутствует, а, следовательно, нечего уплотнять. Поэтому сравнению подлежат другие технологии. Радиодоступ, как и в первом случае, оказывается самым дорогим решением. Гибкость радио решения (возможность быстро переставлять абонентские терминалы с места на место в пределах зоны действия) также не принципиальна для рассматриваемого случая, так как все абоненты заведомо будут находиться в пределах объекта на постоянных местах. Конкурирующими решениями остаются прокладка медного или волоконно-оптического кабеля. Время, требуемое на прокладку, практически одинаково. Более того, для случая нового строительства, когда каблирование может осуществляться одновременно с окончательной отделкой зданий, даже радиодоступ не дает выигрыша во времени. При окончательном выборе между ВОЛС или медным кабелем оператору необходимо учитывать качественные отличия, перечисленные в таблице 1.1.

Практический опыт показывает, что в Казахстане в подавляющем большинстве случаев, операторы предпочитают традиционное медно-кабельное решение. Тогда как за рубежом ситуация прямо противоположная - предпочтение всегда отдается ВОЛС. Поэтому представляется возможным постепенный переход к ВОЛС и в Казахстане.

Теперь рассмотрим типовую задачу для сельской местности, пригородов, районов малоэтажной застройки. Для этой задачи характерны отсутствие инфраструктуры медных кабельных линий (поэтому невозможно или ограничено применение ЦСПАЛ), малое количество абонентов, подключаемых в каждой точке, а также большое расстояние от АТС до мест расположения абонентов (до 10 и более километров).

Как видно из анализа, наиболее эффективным было бы использование ЦСПАЛ. Там, где это возможно (то есть существует какая-либо кабельная сеть), рекомендуется применять ЦСПАЛ с большим коэффициентом уплотнения (до 60 линий по одной паре) или с динамической концентрацией. Как правило, такая возможность в сельской местности имеется там, где существуют кабельные линии, на которых смонтированы системы типа К-12 или ИКМ-15, ИКМ-30. При переоборудовании данных линий на основе использования технологий HDSL появляется возможность выносов номерной емкости АТС, установленных в крупных населенных пунктах, до пригородов или сел.

Однако, во многих случаях применение ЦСПАЛ невозможно совсем ввиду полного отсутствия кабельной инфраструктуры. Для этого случая вероятно и отсутствие кабельной канализации, что существенно удорожает кабельные решения относительно рассмотренных ранее задач по телефонизации в городских районах. В сельской местности меньше (а чаще и вовсе отсутствует) спрос на нетрадиционные высокоскоростные услуги (передача данных и т.д.), поэтому качественное преимущество ВОЛС (большая пропускная способность) несущественно. Как видим, для данной задачи радиодоступ может оказаться наиболее приемлемой альтернативой. Практика других стран подтверждает этот вывод.

Рассмотрев теоретически несколько типовых задач телефонизации, автор естественно не исчерпал всех возможных и рентабельных применений для тех или иных средств доступа. Например, радиодоступ и ЦСПАЛ часто используются как временные решения, чтобы обеспечить связь до завершения прокладки кабеля либо для организации каких-либо разовых мероприятий (фестивали, спортивные состязания и т.д.). Во многих случаях, особенно в деловых районах, операторы прокладывают ВОЛС не для предоставления аналоговых телефонных услуг, а для предоставления цифровой связи. Для этих же целей могут быть использованы и специализированные радиосредства.

Мы дали лишь обобщенный и, естественно, упрощенный сравнительный анализ технологий абонентского доступа. В каждом конкретном случае необходимо учитывать множество объективных факторов, таких как разброс стоимости ЦСПАЛ в зависимости от типа, потребность (в том числе и потенциальная) в тех или иных услугах, доступность радиочастот в данном регионе и так далее. Поэтому рекомендуем операторам обращаться к поставщикам средств доступа с постановкой задачи, а затем вместе анализировать различные возможности ее решения с целью оптимизации технико-экономических параметров.

В заключение хотелось бы привести статистику, собранную на основе практической деятельности по поставке средств абонентского доступа признанным лидером на рынке России, компанией НТЦ «Натекс». Данная статистика показывает тенденции развития этого сегмента рынка в России. В таблице 1.2 представлено соотношение объемов реализации (по числу абонентских линий) тех или иных средств доступа. В таблице 1.2 не указано медно-кабельное решение, хотя по косвенным данным можно судить, что с помощью этого традиционного метода все еще производится более 90% абонентских подключений.

Таблица 1.2 - Сравнительный анализ применения различных средств

доступа

Оборудование	1998 год	1999 год	2000 год
ЦСПАЛ (четыре, восемь каналов)	95%	85%	70%
ЦСПАЛ (30 и более)	5%	5%	10%
DLC	0	5%	5%
Оборудование РД	0	5%	15%

Как видно из таблицы 1.2, тенденция применения оборудования расширяется по сравнению с традиционными видами доступа, что подтверждает активизацию рынка телекоммуникаций в ускорении предоставления услуг операторами связи.

2. Обоснование применения систем абонентского радиодоступа

2.1 Обоснование выбора радиодоступа

2.1.1 Концепция абонентского радиодоступа (Wireless Local Loop, WLL) появилась около 15 лет назад на волне роста популярности систем сотовой связи. Стоимость их инфраструктуры неуклонно падала, в то время как стоимость традиционных телефонных сетей с использованием медных многожильных кабелей возрастала. С некоторых пор и российские операторы стали проявлять повышенный интерес к WLL - этому экономичному способу предоставления доступа в телефонную сеть.

И такой интерес - не дань моде. Действительно, кабельное хозяйство многих операторов физически изношенно, а их услуги не соответствуют современным требованиям ни по качеству, ни по номенклатуре. Для модернизации требуются значительные долгосрочные инвестиции, причем «узким местом» по-прежнему остается абонентская сеть - «последняя миля».

Многие аналитики считают, что стоимость инфраструктуры абонентской кабельной сети составляет не менее 30% от капитальных затрат оператора. Большая часть этих затрат приходится на строительство линейно-кабельных сооружений; ожидается, что со временем их стоимость будет только возрастать.

При использовании беспроводной технологии основные затраты приходятся на оборудование, цены на которое неуклонно падают. Уже сегодня в целом ряде случаев радиодоступ является выгодной альтернативой проводному решению.

Уменьшение капитальных затрат - не единственный аргумент в пользу построения абонентской сети на базе радиосредств. Радиодоступ дает возможность сократить сроки строительства абонентской сети, быстрее вводить ее в эксплуатацию, а значит, уменьшить сроки окупаемости. Технология абонентского радиодоступа позволяет минимизировать начальные инвестиции и наращивать емкость сети постепенно - за счет доходов, полученных от эксплуатации первоначально введенной емкости.

Система абонентского радиодоступа является гибким средством, благодаря которому оператор способен получать дополнительный доход. Такая система может использоваться для организации связи в течение определенного промежутка времени; ряд систем позволяет создавать сети с ограниченной мобильностью абонентов в рамках той же инфраструктуры и многое другое.

Существуют несколько типов систем абонентского радиодоступа, которые используют различные технологии и, соответственно, по-разному удовлетворяют потребности оператора в организации связи. Часть из них основывается на стандартах сотовой связи (AMPS, NMT, GSM, CDMA), другие построены на базе радиорелейных технологий. Указанные системы оптимизированы для покрытия больших территорий, и, следовательно, являются наилучшим решением в случае невысокой плотности потенциальных абонентов.

Как говорилось ранее, концепция абонентского радиодоступа (Wireless Local Loop - WLL) появилась в конце 80-х на волне роста популярности систем сотовой связи, стоимость инфраструктуры которых неуклонно падала, в то время как стоимость традиционных телефонных сетей с использованием медных многожильных кабелей возрастала. Эта волна всеобщего интереса к новой технологии докатилась и до Казахстана.

Казахстанские потребители обратились к ней не случайно. Кабельное хозяйство ОАО «Казахтелеком» телефонных сетей физически изношено, а услуги не соответствуют современным требованиям ни по качеству, ни по номенклатуре. Модернизация требует значительных долгосрочных инвестиций, причем узким местом по-прежнему остается абонентская распределительная сеть - «последняя миля».

Описанный выше анализ технологий, используемых в решении абонентского доступа, позволяет нам с уверенностью остановить выбор на системе радиодоступа. При выборе системы беспроводного доступа оператор учитывает несколько важнейших требований, которые определяют рентабельность работы:

а) простота решения административных вопросов (лицензии, права на частотный диапазон, согласование проектов и т.д.);

б) быстрое развертывание, обеспечивающее удовлетворение спроса на услуги и поступление доходов;

в) сервис равноценный или лучше обеспечиваемого кабельными и медными сетями, высокое качество передачи голоса и данных;

г) гибкость, совмещение обслуживания подвижных и стационарных абонентов;

д) низкая стоимость оборудования, его установки и обслуживания;

е) возможность поэтапного развертывания с минимизацией первоначальных затрат;

ж) надежность, доказанная опытом эксплуатации.

2.1.2 В настоящее время, кроме рассмотренной технологии WLL, существует множество других, например, технологии WLL на базе оборудования TANGARA RD, система абонентского радиодоступа GOODWIN WLL, система фиксированного беспроводного доступа MultiGain Wireless и другие. Рассмотрим краткие характеристики некоторых представленных технологий.

2.1.3 Система MultiGain Wireless (MGW) - цифровая система фиксированного радиодоступа, дальность радиосвязи которой 3-7 км при круговой антенне, 15-26 км - секторная антенна в пределах прямой видимости. Радиосвязь производится в стандарте FH CDMA (перескок частоты с расширенным спектром). Максимальное количество частот перескока - 80 ,частота перескоков - 2 мс (500 перескоков в секунду), разнос каналов - 1МГц. Параметры абонентских:

сопротивление шлейфа - 600 Ом;

набор номера - импульсный, тональный.

Система комплектуется абонентскими устройствами на одной, двух и четырех телефонных линиях (FAU - 1, FAU - 2, FAU - 4). Оборудование разработано фирмой Tadiran Telec (Израиль).

2.2 Краткие технические характеристики системы GOODWIN

WLL

Система GOODWIN WLL поддерживает радио интерфейс в соответствии со стандартом DECT ETS 300 175 и профиль GAP по ETS 300 474. Поэтому, наряду с фиксированным доступом, возможна организация зон мобильной связи. Обеспечивает широкое разнообразие типов стыков с ТФОП и протоколов сигнализации. Среди них:

2вСК и 1вСК;

импульсивный челнок;

импульсивный пакет;

безинтервальный пакет;

E - DSS1.

Таким образом, обеспечивается сопряжение, как с цифровыми, так и с аналоговыми АТС, как с городскими, так и с сельскими и учрежденческими АТС. В данной системе используется DECT стандарт для сетей беспроводного радиодоступа, разработанный Европейским Институтом Телекоммуникационных Стандартов (ETSI). Технология доступа - многостанционный с временным разделением (Time Division Multiple Access - TDMA), метод формирования дуплексного канала - временное разделение (Time Division Duplex - TDD), диапазон частот - 1880…1900 МГц, манипуляция - GMSK/GFSK, количество несущих (частотных каналов) - 10, частотный интервал между номиналами несущих - 1,728 МГц, общее количество радиоканалов - 120, длительность временного цикла - 10 мс, кодирование речи - АДИКМ (ADPCM), скорость кодирования речи - 32 кбит/с, средняя мощность излучения - 10 мВт, пиковая мощность.

Технология DECT WLL предназначена для применения в городских и пригородных районах со средней и высокой плотностью абонентов, а также для телефонизации городских районов, посёлков, деревень, небольших населённых пунктов в сельской местности и т.п.

2.3 Краткая характеристика системы TANGARA RD

В системе TANGARA RD применяется цифровой метод FDMA (частотное разделение каналов), совмещённый с TDD. Схема используемой модуляции - GFSK (частотная модуляция с гауссовыми переходными функциями). Прямым следствием применения указанных методов является малая требуемая полоса частот - 4 МГц. Система может обрабатывать до 40 несущих, отстоящих друг от друга на 100 кГц. Не вызывает сомнений, что малая полоса является важным преимуществом, так как общеизвестно, что частотный диапазон во многих регионах недостаточен. Итак, о данной системе можно сказать следующее:

максимальная абонентская ёмкость …………….. не ограничена

тип системы …………………………………….… цифровая

поддерживаемый стандарт радиосвязи ………… СТ-2

способ разделения каналов ……………………… FDMA

диапазон рабочих частот, МГц ………………..… 864-868,2

необходимость частотного планирования сот …. нет

ширина полосы канала, кГц …………………...... 100

организация дуплексной передачи …………….. временной

…………………………………………………….. одночастотный(TDD).

Тип кодирования и скорость передачи речи …… ADPCM, 32 кбит/с.

Максимальная скорость передачи данных:

факс:……………………………………………….. 9,6 кбит/с

модем ……………………………………………… не более 14,4 кбит/с.

Максимальное число базовых станций, подключаемых к одному контроллеру:

двухканальных…………………………………… 96

четырехканальных……………………………….. 48

канальных станций или любые комбинации…… 30.

Минимальное и максимальное число разговорных каналов, поддерживаемых одной базовой станцией от двух до шести (в одной точке можно установить до восьми BS). Максимальная дальность радиосвязи между базовой станцией и абонентским терминалом (радиус соты) 10-12 км при направленной антенне на абонентской стороне. Выходная мощность передатчика базовой станции 0,01Вт на канал. Максимальное удаление базовой станции от контроллера базовых станций 11км по трем парам (при диаметре жилы 0,9мм) или по тракту E1 на неограниченное расстояние (по оптоволокну или РРЛ).

Интерфейсы контроллера базовых станций для стыковки с коммутатором АТС СТОП:

- первый вариант.

G.703 с сигнализацией R.2 MFC/R1.5 MFS или V5.1;

- второй вариант.

Двухпроводные абонентские линии.

Максимальное удаление контроллера базовых станций от коммутатора СТОП. При включении по абонентским линиям сопротивление шлейфа не должно превышать 240Ом (около 1,8км по кабелю ТПП 0,5). При включении по цифровому стыку затухание в линии не хуже 6дБ (около 800м). Тип набора (Т - тоновый, И - импульсный) Т/И.

Параметры абонентского терминала.

Тип - трубка (портативный), стационарный блок на одну линию, стационарный блок до 6 линий, излучаемая мощность 0,01Вт на канал. Тип и расположение антенны стационарного терминала - возможна поставка с направленной или всенаправленной антенной, расположенной внутри или снаружи здания.

В настоящее время, кроме перечисленных систем существует множество других, например, системы беспроводного доступа, основанные на GSM, основанные на комбинации CDMA/TDMA, основанные на AMPS, TACS, NMT, PHS, а также системы передовых компаний. Чтобы рассмотреть все системы потребуется не мало времени, но, не смотря на это, новые технологии беспроводного абонентского доступа всё более вытесняют старые технологии абонентского доступа.

2.4 Выбор системы абонентского радиодоступа

Краткий обзор существующих технологий систем абонентского радиодоступа приведён в таблице 2.1, где представлены наиболее популярные технологии беспроводного доступа. Остановимся на «классических» системах фиксированного абонентского радиодоступа. Выбор обусловлен практической применимостью систем и наличием уже реально действующих сетей абонентского доступа, как в мире, так и в странах СНГ, как известно имеющих технические особенности при построении сетей и низкий уровень развития экономики. Наиболее известные системы представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.1 - Краткий обзор технологий

Тех. спецификация (параметры)	СТ-2	DECT	CDMA	D-AMPS	MGW/ Hopping
Диапазон частот, ГГц	0,839...0,843 0,864...0,868 0,910...0,914	1,880...1,90 1,900...1,92	Тх: 1,35...3,6 Rх: 2,0...2,5	Тх: 824...849 869...894	1,428…1,5 1,850...1,93 2,400...2,48
Шаг сетки частот, КГц	100	1728	1250	30	1000
Способ разделения каналов/орг-ция дуплекса	FDMA/TDD	FDMA/ TDD	CDMA/ FDD	TDMA/ FDD	FHTDMA/TDD
Тип модуляции	GFSK	GMSK	QPSK	DQPSK	3-L-SRFSK
Тех. спецификация (параметры)	СТ-2	DECT	CDMA	D-AMPS	MGW/ Hopping
Число радиоканалов	40	10	10	832	10
Число телефонных каналов на один радиоканал	1	12	45	3 (10-15)	8
Эффективность использов. спектра	0.67 108	0,72 68	0,98 98	1,62 508	0,87 8
Интерференция с излучением от дом. и оф. радиотел-в	Маловероят.	Вероятна	Отсутств.	Отсутств.	Отсутств.
Выходная мощность базовая станция абонентский терминал, мВт	10	250	20	0,6	500
Дальность связи, км (LOS)	12 (направлен-ные антенны)	200м-10 км (направлен-ные антенны)	50 км	32 км	15 (направленные антенны)
Распределение каналов по частоте	Динамическое	Динамическое	Фиксированное	Фиксированное	Динамическое
Кодирование речи, кбит/с	АДИКМ 32	АДИКМ 32	16 QCELP 7,2	VCELP 8	АДИКМ 32 ИКМ, BRA
Шифрование (наличие скремблера)	Нет	Есть	Есть	Есть	Нет
Максимальная скорость работы модема/факса по радиоканалу, кбит/с	14,4	9,6	0,3-9,6	2,4	14,4
Задержка приема/передачи для ТDD. Длина пакета для FDD, мс	2	10	80	40	2

Таблица 2.2 - Сравнительная характеристика систем WLL

Показатель	Airspan-60 фирмы DSC Communications	DECTlink фирмы SIEMENS, Германия	MultiGain Wireless фирмы TADIRAN, Израиль
Системы и центральный контроллер
Интерфейсы СТОП	Двухпров. с доп. MUX, CAS, V5.1, V5.2	V5.1, двухпров. абонентские	Двухпров. абонентские с доп. MUX, CAS,CCS, V.5.2
Максимальное число абонентов на один распред-ый блок (на АТС) BSC без концентрации	60	100	100
Интерфейсы между BSC и BS	Е1(2 Мбит/с)	(4 - 12)х х32 кбит/с	RPCU - RPU DSL-линия
Энергопотребление BSС, Вт	225	400	650
Наличие BS- в исполнении для наружного монтажа	Есть	Есть	Есть
Эффективность использования радиоканалов базовой станции в зависимости от телеф. плотности (аб./км2)	2 - 10 аб./км2	Высокая	Высокая	Низкая
	10- 500 аб./км2	Высокая	Высокая	Средняя
	Свыше 500 аб./км2	Высокая	Высокая	Высокая
Энергопотребление BS, Вт	120	На радиоканал: 3,5Вт+5,0 (для подогрева BS)	2,5
Наличие дистанционного (фантомного) питания BS	Есть	Есть (RBC-RBS) RDU-RBC Нет	Есть (дистанция более 4км)
Показатель	Airspan-60 фирмы DSC Communications	DECTlink фирмы SIEMENS, Германия	MultiGain Wireless фирмы TADIRAN, Израиль
Наличие автономного питания BS	Внешний источник автономного питания	Питание от RBC	Только дистанционное питание
Поддерживаемые RNT абонентские интерфейсы (типы оконечных устройств)	Двухпроводный аналоговый (работает с факсом, модемом)	Двухпроводный аналоговый, (работает с факсом, модемом)	Двухпров. аналоговый (работает с факсом, модемом, таксофоном)
Энергопотребление RNT, Вт	2.8 при ожидании 3,5 при разговоре	0,8 при ожидании 3,5 при разговоре	10
Наличие автономного питания RNT	Встроенный аккумулятор (8 час. ожидания 1 час. разговора)	Встроенный аккумулятор (8 час. ожидания)	Встроенный аккумулятор (8 час. ожидания)
Емкость RNT, каналов	1	До 4	До 4
Наличие мобильных абонентских терминалов	Нет	Есть (в системе используются мобильные и стационарные терминалы)	Нет
RDU - распределительный радиоблок	RPCU - блок контроля радиопорта
RBC - контроллер базовой станции	RPU - блок радиопорта
RBS - базовая станция	FAU - абонентский радиоблок

Как видно из таблицы 2.2, более привлекательна система Airspan-60, которая использует спектр эффективнее, чем другие системы, при невысокой плотности абонентов. Однако при больших телефонных плотностях (свыше 1000 аб./км²) предпочтительнее системы на базе стандарта DECT и система Multigain Wireless. Их преимущество существенно в крупных городах европейского типа. Но в таких случаях лучше сравнивать эффективность решения беспроводного доступа и традиционного проводного решения. Благодаря уменьшению выходной мощности передатчиков системы Airspan-60 можно организовать удаленное питание базовых станций по электрическому кабелю, что особенно важно для территорий с нестабильным энергоснабжением, а также при необходимости быстрого развертывания системы. Уменьшение выходной мощности абонентских терминалов позволяет увеличить время автономной работы и обеспечить без дополнительных затрат соответствие нормативам бесперебойной работы, принятым для сети общего пользования. Кроме того, малая мощность радиопередатчиков способствует внедрению таких систем, поскольку многие потенциальные пользователи не уверены в безвредности радиотелефонов большой мощности.

В системе Airspan-60, как и в других системах, указанных в таблице 2.2, используется динамическое распределение каналов, что упрощает проектирование и наладку аппаратуры.

Во всех системах WLL применяется АДИКМ-кодирование в речевом канале. Это позволяет передавать речь с качеством, аналогичным качеству речи в проводных сетях, а также передавать данные на скорости до 14,4 Кбит/с. Использование метода TDMA в других системах дает возможность объединять тайм-с лоты и передавать данные с более высокой скоростью.

Контроллер базовых станций ВSС, управляющий базовыми станциями и абонентскими терминалами, обычно устанавливается в помещении АТС и подключается через различные типы интерфейсов - по двухпроводным аналоговым линиям либо по цифровым каналам Е1. Контроллер обеспечивает централизованное управление сетью через систему IONOS. Один контроллер способен обслуживать до 512 абонентов при подключении к АТС. Для увеличения емкости системы радиодоступа возможно объединение нескольких контроллеров, при этом может использоваться общая система управления.

К каждому ВSС подключаются до 30 шестиканальных, 48 четырехканальных, 96 двухканальных базовых станций или любая их комбинация. К достоинствам системы следует отнести широкие возможности программирования контроллера, которые позволяют реализовать в системе «нестандартные» функции (так называемый режим «интерком», охранная сигнализация и т. д.).

Базовая станция обладает модульной структурой и обслуживает от двух до шести радиоканалов. В зависимости от абонентской нагрузки и допустимой вероятности потерь вызовов каждая базовая станция обеспечивает связь до 80 абонентов. Несколько базовых станций могут объединяться в многосекторную базовую станцию - с целью увеличения числа обслуживаемых абонентов и расширения зоны радио покрытия.

Соединение контроллера с базовыми станциями осуществляется по медным линиям (по трем парам при диаметре жилы 0,9мм - на расстоянии до 11км) без применения дополнительного каналообразующего или линейного оборудования. При необходимости соединение можно организовывать через радиорелейные линии, спутниковые системы и цифровые транспортные сети. Благодаря малому энергопотреблению базовых станций, возможно их дистанционное питание на больших расстояниях.

Абонентский терминал RNT представляет собой радиоблок небольшого размера, спроектированный специально для легкого настенного монтажа в помещениях абонентов или в кабинах таксофонов. К нему присоединяется компактная направленная или штыревая антенна. В зависимости от типов антенн и усилителей допустимое удаление RNT от базовой станции составляет 5-12км в условиях прямой видимости. Интерфейс RNT с телефонным аппаратом аналогичен абонентскому интерфейсу телефонной станции. К RNT могут подключаться телефонные аппараты любых конструкций, автоответчики, факсимильные аппараты, модемы и т. п.