53722

Розробка мультисервісної мережі для Київського району м. Донецьк

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Метою даного дипломного проекту є надання мешканцям Київського району, по одному каналу широкосмугового доступу, послуг високошвидкісного доступу до мережі Інтернет, IPTV та IP телефонії. Кінцевим користувачам економічно більш вигідне підключення до Інтернет по виділеному швидкісному каналу за рахунок того, що в такому випадку оплачується трафік, а не тривалість зєднання (як при використанні аналогових модемів).

Украинкский

2015-01-09

13.44 MB

34 чел.


ЗМІСТ

[1] 1.1 Опис об’єкта, для якого проектується мережа

[2] 1.2 Опис існуючої мережі

[3] 1.3 Розрахунок  абонентів

[4] 1.4 Інформаційна модель об’єкта

[5] 1.5  Розрахунок трафіку мультисервісної мережі

[6] 1.6  Висновок

[7] 2.1 Вибір побудови магістральної мережі   

[8] 2.1.1 Вибір мережевих технологій для магістральної мережі

[9] 2.1.2 Вибір топології   для магістральної мережі

[10] 2.2 Вибір мережевих технологій для мережі рівня доступу

[11] 2.2.1 Технології  FTTx

[12] 2.2.2 Технологія Active Ethernet

[13] 2.2.3 Технології xPON

[14] 2.2.4 Технології  xDSL

[15] 2.2.5  Вибір топології мережі доступу

[16] 2.3 Опис типових архітектурних рішень обраних технологій

[17] 2.4 Синтез структурної схеми мережі

[18] 2.5 Опис роботи функціональної схеми

[19] 2.6 Висновок

[20] 3.1 Вибір активного мережевого устаткування

[21] 3.1.1 Комутатор агрегації

[22] 3.1.2  Комутатор доступу

[23] 3.1.3 GePON OLT комутатори

[24] 3.1.4 GePON ONU пристрій

[25] 3.1.5 Мультиплексор  IP DSLAM VDSL2

[26] 3.1.6 VoIP шлюзи

[27] 3.2 Розподіл активного мережевого устаткування

[28] 3.3 Висновок

[29] 4.1  Розробка СКС для одного з вузла мережі

[30] 4.2 Магістральна кабельна підсистема

[31] 4.2.1  Топологія магістральної кабельної підсистема

[32] 4.2.2  Вибір типу оптоволоконного кабелю

[33] 4.3  Горизонтальна кабельна підсистема

[34] 4.3.1  Топологія горизонтальної кабельної підсистема

[35] 4.3.2  Вибір кабелю для горизонтальної  кабельної підсистеми

[36] 4.4 Опис структурованої кабельної системи мікрорайону

[37] 4.5 Висновок

[38] 5.1 Розподіл адресного простору

[39] 5.2 Конфігурація  устаткування

[40] 5.3 Конфігурація доступу в Інтернет

[41] 5.4  Конфігурація списків доступу

[42] 5.5  Опис доступу до послуг

[43] 5.5.1 Опис доступу до мережі Інтернет

[44] 5.5.2 Організація телефонії

[45] 5.5.3 Організація VPN

[46] 5.5.4 Організація послуги IPTV

[47] 5.6 Висновок

[48] 6.1 Визначення обсягів капітальних витрат

[49] 6.1.1 Визначення капітальних витрат на активне обладнання

[50] 6.1.2 Капітальні витрати кабельних мережі

[51] 6.2 Розрахунок експлуатаційних витрат

[52] 6.2.1 Розрахунок заробітної плати

[53] 6.2.2  Розрахунок відрахувань за оренду каналу передачі даних

[54] 6.2.3 Розрахунок відрахувань на соціальне страхування

[55] 6.2.4 Розрахунок амортизаційних відрахувань

[56] 6.2.5 Розрахунок витрат на електроенергію

[57] 6.2.6 Розрахунок інших витрат

[58] 6.3 Розрахунок основних економічних показників

[59] 6.3.1 Розрахунок прибутку від експлуатації

[60] 6.3.2 Розрахунок  економічної ефективності

[61] 6.4 Висновок


ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ І УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ACL - (Access Control List) -  Список контролю доступу

ADSL - (Asymmetric Digital Subscriber Line) -  асиметрична цифрова абонентська лінія

AE - (Active Ethernet) - активний Ethernet

ATM  - (Asynchronous Transfer Mode) -  асинхронний спосіб передачі даних

BPON – (Broadband PON) - широкосмугова пасивна оптична мережа

BRAS - (Broadband Remote Access Server) -  маршрутизатор широкосмугового віддаленого доступу

DHCP - (Dynamic Host Configuration Protocol) -  протокол динамічної конфігурації вузла

DNS - (Domain Name System) система доменних імен

DOCSIS  (Data Over Cable Service Interface Specifications) -  стандарт передачі даних по коаксіальному (телевізійного) кабелю

DSCP  (Differentiated Services Code Point) - точка коду диференційованих послуг

DSLAM- (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) - мультиплексор доступу цифрової абонентської лінії xDSL

EoMPLS – (Ethernet over MPLS) – Ethernet через мультипротокольну комутацію по мітках

EoSDH – (Ethernet over SDH) – Ethernet через синхронну цифрову ієрархію

FTP - (File Transfer Protocol) -  протокол передачі файлів

FTTB  (Fiber to the Building) - волокно до будівлі

FTTC - (Fiber to the Curb) -  волокно до мікрорайону, кварталу або групи будинків;

FTTH  (Fiber to the Home) - волокно до житла (квартири або окремого котеджу)

FTTN- (Fiber to the Node) - волокно до мережевого вузла;

FTTO - (Fiber to The Office) - волокно до офісу

FTTx – (Fiber to the x) - оптичне волокно до точки Х

GePON – (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) - Gigabit Ethernet пасивна оптична мережа

HD – (High Definition) - висока чіткість

HFC – (Hybrid fibre-coaxial) - гібридна коаксіально-оптична мережа

ICMP – (Internet Control Message Protocol) - міжмережевий протокол керуючих повідомлень

IEEE - (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - інститут інженерів з електротехніки та електроніки

IGMP- (Internet Group Management Protocol) - протокол керування групами Інтернету

IP – (Internet Protocol) - міжмережевий протокол

IPTV - (Internet Protocol Television) – IP-телебачення

LAN - (Local Area Network) - локальна обчислювальна мережа

MAC - (Media Access Control) - управління доступом до середовища

MPLS – (Multiprotocol Label Switching) -  мультипротокольна комутація по мітках

MVR – (Multicast VLAN Registration) - реєстрація мультікастових VLAN'ів

NAT- (Network address translation) -  перетворення мережевих адрес

ONT- (Optical Network Terminal) - оптичний мережевий термінал

ONU- (Optical Network Unit) -  оптична мережева одиниця

OSI - (Open Systems Interconnection) - взаємодія відкритих систем

OSPF - (Open Shortest Path First) - протокол найкоротшого шляху

P2P - (Point-to-point) - протокол з’єднання точка-точка

PON - (Passive optical network) - пасивна оптична мережа

POTS  (Plain old telephone service) - звичайні телефонні служби

QoS  (Quality of Service) - якість обслуговування

RSTP – (Rapid spanning tree protocol) - швидкий протокол покриваючого дерева

SDH - (Synchronous Digital Hierarch)  - синхронна цифрова ієрархія

SFP- (Small Form-factor Pluggable) - модульний компактний прийомопередатчик

SIP- (Session Initiation Protocol) - протокол встановлення сеансу

SNMP - (Simple Network Management Protocol) - протокол простого управління мережами

STB - (SetTopBox) - IPTV приставка

STP – (Spanning Tree Protocol) - Протокол покриваючого дерева

 TDM - (Time Division Multiplexing) - часове мультиплексування

TFTP - (Trivial File Transfer Protocol) - простий протокол передачі файлів

ToS - (Type of Service) - тип обслуговування

VDSL - (Very-high data rate Digital Subscriber Line) – супершвидкісна цифрова абонентська лінія

VLAN – (Virtual Local Area Network) - віртуальна локальна комп'ютерна мережа

VoIP - (Voice over IP) - IP-телефонія

VPN- (Virtual Private Network) - Віртуальна приватна мережа

VTP - (VLAN Trunking Protocol) - протокол магістральних зв'язків віртуальних локальних мереж

WAN - (Wide Area Network) - глобальна обчислювальна мережа

WDM  (Wavelength Division Multiplexin) - спектральне ущільнення каналів

xDSL- (Digital subscriber line) - цифрова абонентська лінія

ВАТ - Відкрите акціонерне товариство

ВРП - вуличний розподільчий пункт

ВРШ - вуличний розподільча шафа

ГНН - година найбільшого навантаження

ЛОМ - локальна обчислювальна мережа

ОПТС - опорно-транзитна станція

ПД - передача даних

РП - розподільчий пункт

РПБ - розподільчий пункт будинку

РПМ - розподілений пункт  мікрорайону

СКС - структурована кабельна система

ТГ - телекомунікаційна група

ТЗ - технічне завдання

ТМЗК - телефонна мережа загального користування

ТОВ - товариство з обмеженою відповідальністю

ТП - точка переходу

ТР - телекомунікаційна розетка

ТШ - телекомунікаційна шафа

ШСД - широкосмуговий Інтернет


ВСТУП

З бурхливим розвитком телекомунікації у сучасному світі суспільство неухильне йде до ускладнення взаємозв'язку між різними ланками виробництва, збільшення інформаційних потоків у технічній, науковій, політичній, культурній, побутовій та інших сферах суспільної діяльності. Сьогодні очевидно, що жоден процес у житті сучасного суспільства не може відбуватися без обміну інформації, для своєчасної передачі якої використовуються різні засоби й системи зв'язку.

У цей час розвиток телекомунікаційних мереж відбувається в напрямку росту ринку мультисервісних послуг, впровадження нових телекомунікаційних і інформаційних технологій, їх конвергенції.

Широкосмугове підключення до Інтернету стало однією з найбільш успішних телекомунікаційних послуг не дуже давно, але всього за кілька років кількість користувачів виросла до 200 млн., більшість із них поки обмежуються доступом в Інтернет з комп'ютера або ноутбука.

Широкосмуговий Інтернет з'явився в Європі менш 10 років тому. Тоді вважалась великою швидкість 256 кбіт/с. Сьогодні ж 2 Мбіт/с - швидкість, що стала стандартом де-факто для ШСД (широкосмуговий доступ), а технологія xDSL є найпоширенішою у світі для масового доступу до мережі Інтернет.

З іншого боку, у більшій пропускній здатності на зорі зародження Інтернету гострої необхідності не було: існуючи додатки не вимагали занадто великої смуги. У розвитку технологій ШСД основну роль відіграє саме потреба ринку в економічно ефективному наданні абонентові більшої ємності, пропускної здатності й більш короткому часі відгуку. Зараз, коли середнє навантаження на абонента, за різними оцінками, уже становить від 2 до 7 Гбайта на місяць - і при цьому продовжує рости кількість користувачів файлообміних додатків, багатокористувацьких ігор і онлайн-відео, - така потреба актуальна як ніколи.

Головна причина для подальшої модернізації широкосмугових мереж - це послуги IPTV. Передача HD потоків зажадають значного збільшення пропускної здатності.

Останнім часом усе більше поширення одержують оптоволоконні технології, наприклад GеPON і WDM-PON. Більшість подібних проектів реалізується зараз у Північній Америці, Західній Європі й Південно-Східної Азії. Для більшості цих ринків оптичні канали доступу в Інтернет стануть нормою в найближчі 2-3 року.

Метою даного дипломного проекту є надання мешканцям Київського району, по одному каналу широкосмугового доступу, послуг високошвидкісного доступу до мережі Інтернет, IPTV та IP телефонії.  Кінцевим користувачам економічно більш вигідне підключення до Інтернет по виділеному швидкісному каналу за рахунок того, що в такому випадку оплачується трафік, а не тривалість з'єднання (як при використанні аналогових модемів).

Для забезпечення стабільного функціонування мережі мережа повинна мати надійні кабельні з'єднання, правильну топологію,  грамотно обрані місця розташування устаткування. У даному дипломному проекті  пророблені всі аспекти для створення якісної, сучасної мультисервісної мережі в житловому мікрорайоні, які в даний момент мають практичну реалізацію  й підтвердження правильності технічних розв'язок у багатьох містах світу.


1 АНАЛІЗ ОБ’ЄКТА,  ДЛЯ ЯКОГО ПРОЕКТУЄТЬСЯ МЕРЕЖА

1.1 Опис об’єкта, для якого проектується мережа

У даному дипломному проекті описується  розробка  мультисервісної мережі для Київського району м. Донецьк.

Район розташований на півночі міста, є одним з кращих районів міста в плані виробництва, торгівлі та культурного розвитку. Київський район займає територію 34 кв. кілометра з населенням 139,2 тис. чоловік. Утворений 16 березня 1967 року.

У Київському районі міста розташовані великі промислові підприємства - шахта імені Засядька, Донецький металопрокатний завод, завод «Точмаш», а також великі торгові підприємства і комплекси - основний з них Торгово-розважальний комплекс Донецьк Сіті.

Крім того, в Київському районі розташовується до 30 великих і середніх промислових підприємств, в тому числі ВАТ «Донецький завод гірничорятувальної апаратури», «Донецький дослідний завод прецизійної оснастки», завод «Ремкомунелектротранс».

Будівельні організації представляють ВАТ «Будівельно-промислова фірма «Донецькжитлобуд», ТОВ «Міське будівництво», «Монтажник», «Сучасник», «ДЛК-С», спеціалізоване управління «Укренергочормет», ПП «Донбаський промислово-торговий центр КВК» та інші . Діє понад 2300 малих підприємств,  9 банківських установ, фондова біржа.

Будучи одним з центральних районів, Київський район Донецька в повній мірі забезпечений транспортом. Перевезення в районі здійснюють трамваї і тролейбуси, ​​а також муніципальні автобуси, численні маршрутні таксі. Кінцевими станціями для більшості маршрутів є залізничний вокзал Донецька і Донецький аеропорт,  що відноситься до розряду міжнародних.

Київський район - великий науковий центр. Науково-технічний потенціал представлений 13 науково-дослідними, проектно-конструкторськими інститутами, філіями, що займаються науковими розробками в галузі вугільної промисловості (Донгіпромуглемаш), гірничорятувального (НВО «Респіратор») та маркшейдерської справи (УкрНДМІ), нафтогазової промисловості (ВАТ «ПКТІ Газоапарат»). Також він включає установи Академії наук України: інститути економіки, промисловості та економіко-правових досліджень, ПромбудНДІпроект і ПівденНДІГіпрогаз.

Вища школа району представлена ​​9 вищими навчальними закладами, серед яких інститут внутрішніх справ МВС України, інститут залізничного транспорту, державний інститут здоров'я, фізичного виховання і спорту, українсько-фінський інститут менеджменту і бізнесу, інститут економіки і господарського права, інститути управління та туристичного бізнесу.

Київський район Донецька, крім усього іншого, є культурним центром Донецька, тут розташовані виставковий центр Експодонбас, палац молоді Юність і Донецький краєзнавчий музей. На території одного з найбільших парків культури і відпочинку - парку Ленінського комсомолу розташований новий стадіон - Донбас Арена. Прямо напроти нового стадіону розташовується регіональний спортивний комплекс Олімпійський, на базі якого крім футбольного стадіону є легкоатлетична секція, корти для гри у великий теніс і плавальний басейн Локомотив.

На базі ТРЦ Донецьк Сіті розмістився найсучасніший і найбільший кінотеатр Донецька - кінотеатр Мультиплекс мережі.

На території Київського району Донецька побудовано безліч великих спортивних комплексів (спортивний клуб Спортмакс) і тренажерних залів. На території селища Жовтневий відбудований великий спортивний комплекс Дельфін, на базі якого є надсучасний басейн.

Київський район Донецька має у своєму розпорядженні декілька готелів, найбільший з них - готель Шахтар.

Виходячи з аналізу району, та густонаселеності поділимо район на 8 мікрорайонів (рис.1.1).

Рисунок 1.1 - Поділ району на мікрорайони

 1.2 Опис існуючої мережі

В даному районі існує багато операторів зв’язку. Найбільш великими серед операторів зв’язку є ВАТ «Укртелеком», ТГ Vega, ВАТ «Промтелеком», ПК «Дейта-Экспрес» та мобільні оператори.  Однак існуючі оператори не можуть задовольнити потреби мешканців району в послугах зв’язку.

Прибутковість традиційних послуг зв'язку відчутно знижується. Причина виникнення тенденції зниження прибутковості традиційного операторського бізнесу зв'язана з тим, що звична всім послуга голосового зв'язку з дефіцитної, потрібної абсолютно всім в "чистому виді", стає затребуваною в сегменті низькодоходних і невимогливих користувачів. А найбільш платоспроможним клієнтам потрібно вже не просто подзвонити, але й одержати через мережу зв'язку доступ до численних можливостей і сервісів.

З боку надання послугами доступу до  мережі Інтернет, оператори зв’язку   вже не можуть надавати ту швидкість яка зараз потрібна абонентам, адже максимальна швидкість для більшості абонентів, яку можуть надавати наземні оператори зв’язку є  24 Мбіт/с, а мобільні оператори – 2 Мбіт/с.

Також в Київському районі існують компанії які надають доступ до мережі Internet зі швидкостями до 100 Мбіт/с (домашні мережі), однак вони не надають послуг телефонії, та  їхні мережі не є мультисервісними, в якій зараз все більше збільшується попит.

Побудова мультисервісних мереж з інтеграцією різних послуг є одним з найбільш перспективних напрямків розвитку телекомунікаційних мереж в Київському районі. Основне завдання мультисервісних мереж полягає в забезпеченні співіснування й взаємодії різнорідних комунікаційних підсистем у єдинім транспортнім середовищі, коли для передачі звичайного трафіку (даних) і трафіку реального часу (голосу й відео) використовується єдина інфраструктура.

При створенні мультисервісної мережі досягається:

  •    скорочення витрат на канали зв'язку;
  •    скорочення витрат на адміністрування й підтримка працездатності  мережі, зменшення сукупної вартості володіння;
  •  можливість проведення єдиної адміністративно-технічної політики в області інформаційного обміну;
  •  підвищення ефективності використання каналів зв'язки
  •  збільшення конкурентоспроможності організації за рахунок уведення в операційну діяльність нових корпоративних сервісів і додатків і, як наслідок, підвищення продуктивності праці співробітників.

Тому виходячи з опису існуючої мережі, можна зробити висновок, що проектуєма мережа стане конкурентоспроможною та  актуальною для населення Київського району.

Однак для надання послуг необхідно мати джерело послуг. Тому виходячи з тарифів за оренду каналу та надання відео контенту та номерного ресурсу, було обрано оператора ТГ Vega.

ТГ Vega – об'єднаний оператор телекомунікаційних послуг, найбільший недержавний (альтернативний) оператор українського ринку фіксованому зв'язку, який входить у телекомунікаційний напрямок групи СКМ.

Утворена в результаті об'єднання компаній, які раніше входили до складу телекомунікаційної групи «Фарлеп-Оптіма» (великих телекомунікаційних компаній України: «Фарлеп», «Оптіма Телекому», «ЦCC», «Укомлайн» та інших).

Телекомунікаційна група Vega надає послуги зв'язку в 45 містах та 2-х населених пунктах 20-и областей України. При цьому повний спектр послуг (фіксована телефонія, широкосмуговий доступ в Інтернет і передача даних) надається в 38 населених пунктах країни.

Vega має повний набір ліцензій на надання послуг фіксованому зв'язку на всій території України: місцевої, міжміської й міжнародної телефонії, а також правом здавати в оренду канали зв'язку.

1.3 Розрахунок  абонентів

Статистичний аналіз складу родин по Донецькій області, проведений кафедрою АТ ДонНТУ показав, що кількісний склад описується нормальним розподілом

ω(nc) =  (1.1)

де:  nср = 4 – середня кількість членів родини;

       σс = 1 – СКО (розкид) кількості членів родини.

У середню статистичну родину входять два працюючі й два непрацюючі (один пенсіонер, один учень або один учень і одна дитина дошкільного віку) людини. Розподіл кількісного складу родин наведено в таблиці 1.1

Таблиця 1.1- Розподіл ймовірностей родин з певною кількістю людей

Кількість людей

1

2

3

4

5

6

більш 6

імовірність

0,0215

0,1359

0,3413

0,3413

0,1359

0,0215

0,0026

Склад кількості членів родини коливається в діапазоні 2÷5  людей з імовірністю 0,954. Для населення Київського району  кількість членів родини  Nсім в середньому складає 3 людини:

Nсім =Nж/(nср-2σс); (1.2)

Nсім=139,2/3=46,4 тис. чол.

Кількість населення працюючих на дрібних підприємствах Nдп становить за даними статистики 5% від числа жителів району  (Табл. 1.1):

Nдп = 0,05∙Nм ; (1.3)

Nдп = 0,05∙139,2=6,96  тис. чол.

Тому що в середньому на дрібному підприємстві зайнято дві працюючих людини (nРдп=4), кількість дрібних підприємств Nдп:

Nдп = Nдп /nдп; (1.4)

Nдп = 6,96/4=1,74 тис.

Кількість абонентів визначається з огляду на присутність у даному районі інших операторів (70% фізичних осіб і 80% юридичних осіб):

Nаб=0,3∙Nсім;  (1.5)

Nаб діл=0,2∙Nсім;  (1.6)

Nаб=0,3∙46,4=13,92 тис. аб.,

Nаб діл=0,2∙1,74=105 підприємств.

Фізичні особи   поділяються на 2 групи абонентів за місцем проживання: багатоповерхова забудова  та приватний сектор, і мають співвідношення 70% і 30% відповідно.

Nаб Бп=0,7∙13,92=9,74 тис.  аб;

Nаб Пс=0,3∙13,92=4,18 тис. аб.

Таблиця 1.2 - Підсумок розподілу населення району

Багатоповерхова забудова

9,74 тис

Приватна забудова

4,18 тис

Діловий сектор

105 підприємства

Багатоповерхова  забудова Київського району в середньому складається з 10-ти 9-ти і 5-ти поверхової забудови. Наведемо в таблиці (таблиця 1.3) статистичні дані кількості будівель по мікрорайонах.

Таблиця 1.3- Кількість будівель  по мікрорайонам

Забудова

Мікрорайон _1

Мікрорайон _2

Мікрорайон _3

Мікрорайон _4

Мікрорайон _5

Мікрорайон _6

Мікрорайон _7

Мікрорайон _8

Разом

10-ти  поверхова

0

10

10

0

12

0

0

8

39

9-ти  поверхова

25

40

40

0

15

0

0

30

150

5-ти  поверхова

80

12

50

0

55

100

0

10

307

Підведемо кількість абонентів по мікрорайонам  до таблиці 1.4:

Таблиця 1.4 - Розподіл абонентів по мікрорайонам

Мікрорайони

Багатоповерхова забудова (тис. аб)

Приватна забудова (тис. аб)

Діловий сектор

Кількість підпр.

Мікрорайон_1

2

0

10

Мікрорайон_2

1,32

0,5

20

Мікрорайон_3

2

0,05

20

Мікрорайон_4

0

0,3

11

Мікрорайон_5

1,62

1,03

14

Мікрорайон_6

1,8

1,2

10

Мікрорайон_7

0

0,5

10

Мікрорайон_8

1

0,6

10

Сума

9,74

4,18

105

1.4 Інформаційна модель об’єкта

Основне завдання мультисервісних мереж полягає в забезпеченні співіснування й взаємодії різнорідних комунікаційних підсистем у єдиному транспортному середовищі, коли для передачі звичайного трафіку (даних) і трафіку реального часу (голосу й відео) використовується єдина інфраструктура. На рисунку 1.2 зображена узагальнена структура інформаційної взаємодії об'єктів мережі.

Абоненти проектуємої мережі поділяються на дві категорії: фізичні та юридичні особи. Проектована мультисервісна мережа району буде надавати кожному абонентові наступні послуги зв'язку.

Для фізичних осіб:

  •  Широкосмуговий доступ до мережі Інтернет забезпечує можливість доступу до інформаційних ресурсів мережі Інтернет, використання віддалених файлових ресурсів мережі Інтернет, обмін значними обсягами інформації, електронною поштою, програмами обміну повідомленнями (ICQ, Skype), а також іншими сервісами, доступ і керування якими можливий через Інтернет

  •  (відеоконференції, оплата рахунків через Інтернет, покупки й замовлення послуг).
  •  IP телефонія – спосіб надання послуг телефонії з використанням для передачі голосу серед мереж з комутацією пакетів, зокрема IP мережі передачі даних, і/або   Інтернет.
  •  IPTV - це цифрове інтерактивне телебачення нового покоління.  Технологія    IPTV  являє   собою нове  покоління цифрового    телебачення   в

IP-мережах. За допомогою IPTV плеєра, без використання додаткового устаткування, можна переглядати більш ста телевізійних каналів. Для перегляду IPTV на телевізорі необхідне використання додаткової IPTV-Приставки, а також маршрутизатора (кілька комп'ютерів у мережі + телевізор) або комутатора (один комп'ютер + телевізор).

Для юридичних осіб: 

  •  широкосмуговий доступ до мережі Інтернет (аналогічно, як для фізичних осіб);
  •  SIP транк – декілька IP телефонних ліній, що надаються по одній мідній парі (або по оптиці), що й мають загальну номерну ємність. Послуга легко масштабується – дозволяє надати по одній парі як одну, так і кілька десятків ліній;
  •  послуга передачі даних за технологією VPN. Під послугами передачі даних розуміються організація й обслуговування каналів передачі даних між крапками (офісами) клієнта;
  •  IPTV (аналогічно, як для фізичних осіб).

В таблиці 1.5 зображено відсоткове відношення користуванням послугами серед абонентів та їх кількість.

Таблиця 1.5 - Розподіл послуг серед абонентів

Послуги

Мікрорайон _1

Мікрорайон _2

Мікрорайон _3

Мікрорайон _4

Мікрорайон _5

Мікрорайон _6

Мікрорайон _7

Мікрорайон _8

IP телефонія

% абонентів

30

20

25

30

10

20

15

30

Багатоповерхова забудова

кількість аб.

594

264

501

0

163

360

0

305

Приватний сектор кількість аб.

0

100

13

90

103

240

75

180

Інтернет %

90

80

80

90

90

80

90

80

В діловому секторі абоненти мають по 2, 3, 5 та більше телефонних апаратів. В таблиці 1.6 зведено розподіл кількості телефонів серед підприємств у мікрорайонах.

Таблиця 1.6 - Кількість телефонів в діловому секторі

Послуги

Мікрорайон _1

Мікрорайон _2

Мікрорайон _3

Мікрорайон _4

Мікрорайон _5

Мікрорайон _6

Мікрорайон _7

Мікрорайон _8

Кількість  тел

IP телефонія

1 тел

2

3

4

3

3

3

3

3

2 тел

2

5

4

2

4

1

1

1

5 тел

2

4

3

2

3

2

2

2

10 тел

1

2

2

1

1

1

1

1

30 тел

1

2

3

1

1

1

1

1

Разом

8

16

16

9

12

8

8

8

Факс

2

5

8

3

4

5

3

4

Інтернет

8

15

20

9

10

10

8

7

Для послуги передачі даних також існує тарифна сітка. В таблицях 1.7-1.9 приведено розподіл тарифів серед абонентів по мікрорайонам.

Таблиця 1.7 - Розподіл тарифів серед абонентів багатоповерхової забудови

Тарифи Кбіт

Мікрорайон _1 %

Мікрорайон _2 %

Мікрорайон _3 %

Мікрорайон _4 %

Мікрорайон _5 %

Мікрорайон _6 %

Мікрорайон _7 %

Мікрорайон _8 %

2048

15

5

10

20

10

20

15

30

10240

15

30

40

30

20

30

20

15

30720

20

25

20

15

30

20

25

15

81920

30

15

20

30

20

20

20

20

1024000

20

25

10

5

5

10

20

20

Таблиця 1.8 - Розподіл тарифів серед абонентів приватної забудови

Тарифи Кбіт

Мікрорайон _1 %

Мікрорайон _2 %

Мікрорайон _3 %

Мікрорайон _4 %

Мікрорайон _5 %

Мікрорайон _6 %

Мікрорайон _7 %

Мікрорайон _8 %

512

10

10

5

10

20

5

10

5

2048

20

10

20

25

30

20

30

20

10240

35

40

30

40

10

20

20

15

30720

20

30

20

10

10

30

20

20

51200

10

5

20

10

20

15

10

30

102400

5

5

5

5

10

10

10

10

Таблиця 1.9 - Розподіл тарифів серед абонентів ділового сектору

Тарифи Кбіт

Мікрорайон _1 кількість

Мікрорайон _2 кількість

Мікрорайон _3 кількість

Мікрорайон _4 кількість

Мікрорайон _5 кількість

Мікрорайон _6 кількість

Мікрорайон _7 кількість

Мікрорайон _8 кількість

512

0

2

3

1

2

2

1

1

1024

1

2

4

2

3

0

2

1

2048

1

4

5

1

0

4

2

1

4096

2

2

4

2

2

0

1

1

10240

1

2

3

0

0

3

2

1

30720

2

2

1

2

2

0

0

1

51200

1

1

0

1

1

1

0

1

1.5  Розрахунок трафіку мультисервісної мережі

У розрахунку трафіку фігурують імовірнісні характеристики потоку даних, які генеруються різними мережевими додатками.

Трафік розраховується окремо для кожного виду послуги на кожному мережевому вузлі. Формула (1.7) для розрахунку має вигляд:

 (1.7)  

де:    k – номер мережевої послуги;

        i – номер вузла;

        – математичне очікування трафіку, який генерується k-ю послугою на і-му вузлі;

         – швидкість передачі даних (у бітах чи пакетах на секунду) – середня пропускна здатність каналу зв’язку, якої достатньо для якісної передачі трафіку k-ї послуги;

         – кількість абонентів на і-му вузлі, які користуються k-ю послугою;

           – вірогідність використання к-ї послуги в годину найбільшого навантаження (ГНН).

Швидкість передачі даних  знаходиться за формулою:

,  (1.8)

де:  – максимальна пропускна здатність каналу зв’язку;

       Pk – пачковість на одного абонента – відношення між максимальною та середньою пропускною здатністю, необхідною для забезпечення k-ї послуги.

Сумарний трафік, що генерується на і-му вузлі, дорівнює:

 . (1.9)

Вхідне навантаження IP телефонії фізичних осіб та юридичних відрізняється в кожному мікрорайоні та залежить ще й від тарифу, тому зведемо вхідні навантаження до таблиці 1.10.

Таблиця 1.10 - Розподіл вхідного навантаження IP телефонії по мікрорайонам

IP телефонія

Мікрорайон _1 Ерл

Мікрорайон _2 Ерл

Мікрорайон _3 Ерл

Мікрорайон _4 Ерл

Мікрорайон _5 Ерл

Мікрорайон _6 Ерл

Мікрорайон _7  Ерл

Мікрорайон _8 Ерл

Фізичні особи

0,1

0,15

0,2

0,1

0,05

0,1

0,2

0,15

Юридичні  особи

0,3

0,2

0,4

0,2

0,3

0,3

0,2

0,25

У таблиці 1.11-1.12 наведені орієнтовні характеристики абонентських послуг для фізичних та юридичних осіб. Розподіл вхідного навантаження передачі даних, та даних за вимогою наведений у Додатку Б, таблицях Б.1-Б.6.

Таблиця 1.11 - Параметри трафіку широкомовних інтерактивних служб для фізичних осіб

Служба

Максимальна швидкість

Пачечність

Вхідне

навантаження у ГНН (Ерл)

IP телефонія

16 Кбіт/с

1

-

Пошук

документів

512 Кбіт/с

10

0,7

Таблиця 1.12 - Параметри трафіку широкомовних інтерактивних служб для юридичних осіб

Служба

Максимальна швидкість

Пачечність

Вхідне

навантаження у ГНН (Ерл)

IP телефонія

16 Кбіт/с

1

-

Факс

16 Кбіт/с

1

0,05

Пошук

документів

512 Кбіт/с

10

0,5

Виходячи з розрахованих даних трафіку передачі даних та даних за вимогою для різних тарифів (Додаток В, таблиці В.1-В.6), розрахуємо трафік для кожного виду послуги на мережевому вузлі  та занесемо в таблиці  (Додаток  Г, таблиці Г.1-Г.8). Приведемо таблицю розрахунку трафіку для мікрорайону_1:

Таблиця 1.13 - Трафік послуг  мікрорайону_1

Послуги

Багатоповерхова забудова   

Кбіт

Приватна забудова  Кбіт

Діловий сектор   Кбіт

Разом

Мбіт

IP телефонія

950,4

0

38,4

1

Факс

0

0

1,6

0,0016

Передача файлів

540131,33

0

1533,54

542

Пошук документів

63869

0

20480

85

Дані за вимогою

853383,17

0

1406,36

855

Разом Гбіт

1,46

0

0,024

1,49 +0,3

Розрахуємо трафік  на прикладі послуги  IP телефонії для багатоповерхової забудови для мікрорайону 1 за формулами 1.7 та 1.8:

В1ср=16/1=16 Кбіт/с,

=16∙594∙0,1=950,4 Кбіт/с.

Відеоконтент розповсюджується за допомогою передачі мультикасту, тому трафік, який він створює, не підсумовується, а лише додається до загального трафіку, смугою у 300 Мбіт/с. Приведемо підсумкову таблицю розрахунку трафіку:

Таблиця 1.14 - Розподіл трафіку по мікрорайонам

Мікрорайони

Навантаження Мбіт/с

Мікрорайон1

1,48+0,3=1,78

Мікрорайон2

1,32+0,3=1,62

Мікрорайон3

1,3+0,3=1,6

Мікрорайон4

0,08+0,3=0,38

Мікрорайон5

1,72+0,3=2,02

Мікрорайон6

1,35+0,3=1,65

Мікрорайон7

0,135+0,3=0,435

Мікрорайон8

0,88+0,3=1,08

Загальна сума

8,3+0,3=8,6

Для розрахунку загальної ємності каналу телефонії варто скласти загальне навантаження IP  телефонії серед абонентів (таблиця 1.15) виходячи з даних таблиць 1.5, 1.6 та 1.10.

Таблиця 1.15 - Навантаження IP телефонії серед абонентів

IP телефонія

Мікрорайон _1 Ерл

Мікрорайон _2 Ерл

Мікрорайон _3 Ерл

Мікрорайон _4 Ерл

Мікрорайон _5 Ерл

Мікрорайон _6 Ерл

Мікрорайон _7  Ерл

Мікрорайон _8 Ерл

Разом

Діловий

53,2

105

132,2

53,8

60,4

53,6

53,4

53,5

565,1

Приватна

59,4

39,6

100,2

0

8,15

36

0

45,75

289,1

Багатоповерхова

0

15

2,6

9

5,15

24

15

27

97,75

Разом

951,95

В таблиці 1.16 приведено відсоткове відношення напрямків телефонії.

Таблиця 1.16 - Відношення напрямків IP телефонії

IP телефонія

%

Ерл

Внутрішнє навантаження

20

190,39

ТМЗК

40

380,78

Міжміський напрямок

30

285,585

Міжнародний напрямок

10

95,195

Тому що телефонна мережа розраховувалася (прогнозувалася) в одиницях виміру "Ерланг", а інформаційна частина в одиниці "кбіт/с", тому слід перейти до загальної одиниці виміру -  "кількість каналів".

Можна визначити, яка кількість каналів потрібна для визначеного навантаження, при якості обслуговування з імовірністю втрат 0,005 (використовувати таблицю Кендалла-Башаріна).

Таблиця 1.17 показує загальну кількість каналів. Розрахунок кількості ІКМ ліній проводитися за формулою:

 (1.10)

VІКМ=450/30=15.

Таблиця 1.17 - Загальна кількість каналів

IP телефонія

Ерл

Vкан

VІКМ

ТМЗК

380,78

450

15

Міжміський напрямок

285,585

350

12

Міжнародний напрямок

95,195

116

4

1.6  Висновок

На підставі вищевикладеного можна зробити висновки:

1) В Київському районі склалася ситуація, коли серед мешканців з’явилась необхідність у великій швидкості Інтернету та широкому пакеті послуг.

2)  В районі був проведений розподіл населення, та поділено район на мікрорайони зі своїми вузлами.

3)  Був проведений розподіл послуг, та тарифів серед абонентів району.

4) Було розраховано трафік у ГНН для району. З цих даних буде вибиратися устаткування, технологія мережі. Трафік з кожного мікрорайону концентрується у вузлі агрегації свого мікрорайону і створює навантаження в середньому 1-1,5 Гбіт/с. Слід що загальна пропускна здатність каналу повинна бути не нижче 9 Гбіт/с. Найбільше навантаження йде на трафік  Інтернету (передача даних і даних на вимогу). Для зв'язку телефонії з абонентами ТМЗК, міжміські і міжнародного напрямку необхідно 31 канал Е1. Найбільше навантаження IP телефонії створює діловий сектор.


2 Вибір концепції побудови мережі

Типова структура мережі припускає наявність трьох рівнів: доступ, магістраль і ядро. У центрі (ядро) перебувають високопродуктивні платформи для швидкої комутації трафіку з підтримкою протоколів динамічної маршрутизації; тут же забезпечується підключення до вищих провайдерів і розташовуються сервісні центри.

Мережу Київського району поділено на два рівні: рівень доступу та рівень магістралі.

2.1 Вибір побудови магістральної мережі   

2.1.1 Вибір мережевих технологій для магістральної мережі

Основними магістральними технологіями на сьогодні є наступні: SDH, ATM, EoSDH, Gigabit/10 Gigabit Ethernet.

SDH - телекомунікаційна технологія з комутацією каналів, створена і оптимізована для передачі оцифрованих голосових потоків зі швидкістю 64кбіт/с. SDH далеко не найефективніша технологія щодо використання транспортного ресурсу, але зате, в силу своєї специфіки, надійна у відношенні стабільних параметрів передачі.

Технологія ATM була задумана як універсальна технологія для наскрізної передачі мультисервісного трафіку по мережах будь-якого типу та рівня. Це означає, що вона може використовуватися і в мережах з комутацією каналів (SDH), і в мережах з комутацією пакетів (Ethernet), причому як в магістралях, так і на останній милі.

Головний недолік мереж з технологією ATM полягає в їхній повній несумісності з жодною з існуючих мереж. Плавний перехід на ATM у принципі неможливий, потрібно міняти відразу все устаткування, а вартість його поки що дуже висока. У табл. 2.1 наведені порівняльні характеристики технологій ATM і EoSDH.

Таблиця 2.1- Порівняльні характеристики технологій ATM і EoSDH

Технологія ATM

Технологія EoSDH

Може працювати з будь-яким типом корисного навантаження

Корисне навантаження повинна бути розбита на пакети

Підтримка механізму QoS

Ні вбудованого механізму контролю параметрів QoS

Службова інформація використовує додаткову смугу пропускання

Службова інформація використовує додаткову смугу пропускання в разі мультимедійного трафіку

Комутація виконується на 1,25 рівні моделі OSI

Комутація виконується на рівні 3 моделі OSI. Можна використовувати різні типи кешування

Обробляє стислі голосові дані

Обробляє стислі голосові дані

Технологія Gigabit Ethernet (гігабітний стандарт Ethernet) - це високошвидкісні локальні мережі стандарту IEEE 802.3z. Дана технологія дозволяє використовувати смугу пропускання в 10 разів більшу, ніж технологія Fast Ethernet.

Комплекс технологій l0 Gigabit Ethernet призначений для побудови супершвидкісної магістральних з'єднань в мережах IEEE 802.3/Ethernet. Як випливає з назви, технології цього комплексу забезпечують можливість передачі даних по магістральних з'єднанням ЛВС Ethernet на швидкості    10 Гбіт/сек. У табл. 2.2 наведено порівняльні характеристики технологій ATM і Gigabit Ethernet.

Один з потенційних недоліків Gigabit Ethernet в тому, що технологія Ethernet у чистому виді не призначена для підтримки трафіку реального часу, такого, як мова і відео. Для таких пакетів повинні бути прийняті досить серйозні заходи щодо забезпечення якості обслуговування, щоб вони перебували вчасно і без затримки.

Таблиця 2.2 - Порівняльна характеристика технологій ATM і Gigabit Ethernet

Технологія ATM

Технологія Gigabit Ethernet

Підтримує механізм QoS як у локальних, так і в розподілених мережах. Дозволяє правилами QoS локальної мережі поширюватися на розподілену мережа

Засоби QoS реалізовані у вигляді шести рівнів пріоритетів, які не розповсюджуються в розподілену мережу

Заснована на концепції віртуальних каналів, що гарантує надійність і стійкість

Використовується шинна топологія. Може бути побудована в комутованих виділених або частково виділених сегментах

Дозволяє досягати швидкості передачі даних до 10 Гбіт / с і вище

Обмеження по швидкості - 1 Гбіт/с (без використання дуплексної передачі) та до 10 Гбіт/с

Базові контрольно-керуючі технології для магістральних мереж є: VLAN, Q-in-Q, STP, OSPF, MPLS.

Найбільш передовою технологією для побудови операторських мереж є Multiprotocol Label Switching (MPLS), як найбільш ефективна архітектура для передачі IP трафіку.

Для просування даних по мережі MPLS використовує техніку, відому як комутація пакетів за мітками. MPLS підтримує й інші додаткові сервіси: Traffic Engineering (TE), QoS, VPN, EoMPLS і AToM.

MPLS знаходиться між мережевих і канальним рівнями, і емулює різні властивості мереж з комутацією каналів поверх мереж з комутацією пакетів. Тим самим з його допомогою можна передавати різні протоколи за одним стандартом. У традиційній IP мережі пакети передаються від одного маршрутизатора іншому і кожен маршрутизатор читаючи заголовок пакета (адреса призначення) приймає рішення про те, за яким маршрутом відправити пакет далі.

У протоколі MPLS ніякого подальшого аналізу заголовків в маршрутизаторах по шляху прямування не проводиться, а переадресація управляється виключно на основі міток. Протоколі MPLS має багато переваг перед традиційною маршрутизацією на мережевому рівні.

Однак ці переваги відсутні при зв'язку точка-точка. Більш того, додавання MPLS міток збільшує переданий пакет, і тим самим - загальний трафік.

2.1.2 Вибір топології   для магістральної мережі

Магістральні територіальні мережі повинні забезпечувати високу відмовостійкість, так як на магістралі об'єднуються потоки великої кількості мережі доступу. Існують дві топології, які забезпечують високу надійність: «кожний з кожним»,  та  «кільце». Однак для топології «кожний з кожним» потрібно дуже багато кабелю, та портів, що не ефективним з боку економічності.

Тому для забезпечення підвищеної надійності та резервування широко застосовується топологічна модель кільця. Кільця, зазвичай створюють на рівнях опорної мережі і доступу. Для з’єднання мережі використовуються оптоволоконні лінії зв’язку, адже оптоволоконна лінія зв'язку — сама надійна й стабільна технологія для підключення абонента до вузла провайдера на будь-яких дистанціях, та забезпечує швидкості передачі до 10 Гбіт/с і вище, побудована на базі оптоволоконних кабелів.

2.2 Вибір мережевих технологій для мережі рівня доступу

Для з’єднання  рівня доступу та магістралі необхідно  використовувати оптичне волокно. Переваги оптоволоконного типу зв'язки:

  •  по оптоволоконній лінії можна передавати інформацію зі швидкістю порядку 1000 Гбіт/с і більше;
  •  дуже мале загасання світлового сигналу у волокні, що дозволяє будувати волоконно-оптичні лінії зв'язку довжиною до 100 км і більш без регенерації сигналів;
  •  стійкість до електромагнітних перешкод з боку навколишніх мідних кабельних систем, електричного устаткування (лінії електропередачі т.і.) і погодних умов;
  •  захист від несанкціонованого доступу. Інформацію, що передається по волоконно-оптичним лініям зв'язку, практично не можна перехопити не руйнуючим кабель способом;
  •  довговічність — термін служби волоконно-оптичних ліній зв'язку становить не менш 25 років.

Розвиток технології оптичних кабельних систем і поступове витіснення традиційних мідних кабелів оптичними призвело до появи концепції оптичних широкосмугових мереж доступу. В даний час концепція оптичних абонентських мереж, що отримала назву FTTx, широко застосовується для побудови мереж доступу. Варіанти реалізації концепції FTTx також поділяються на PON (Passive optical network) та AE (Active Ethernet).

2.2.1 Технології FTTx

В даний час вже є ціла концепція абонентських кабельних мереж нового покоління. Пов'язана вона з сімейством концепцій FTTx, Відповідно, замість х додаються різні пункти доведення оптичного транспорту до користувача (рис.2.1):

  •  FTTB (Fiber To The Building) - оптична система передачі до будинку;
  •  FTTN/FTTC (Fiber To The Node) - оптична система передачі до вузла;
  •  FTTO (Fiber To The Office) - оптична система передачі до офісу;
  •  FTTH (Fiber To The Home) - оптична система передачі до квартири;

 

Рисунок 2.1 - Варіанти побудови мереж FTTx

Широка смуга систем FTTx відкриває нові можливості надання абонентам більшого числа нових послуг. В таблиці 2.3 приведено порівняння технології доступу.

Таблиця 2.3- Порівняння технологій доступу

Технологія

Пропускна здатність (к абоненту/від абонента)

Максимальна протяжність

Індекс капітальних витрат (чим нижче, тим краще)

Додаткове проміжне обладнання

ADSL2+

24Мбіт/с/ 3 Мбіт/с

2,4 км (мідна пара)

1

ні

VDSL2

24Мбіт/с/ 3 Мбіт/с

2,4 км (мідна пара)

2

ні

GePON

2,4 Гбіт/с /1,25 Гбіт/с

20 км (оптоволокно)+ (сплітер)

12

Сплітер

P2P/AE

1 Гбіт/с / 1 Гбіт/с

80 км (оптоволокно)

15

Ні

FTTB+ VDSL2

100 Мбіт/с / 50 Мбіт/с

20 км (оптоволокно) +0,5 км

10

Віддалений IP DSLAM-мультиплексор

FTTN+ VDSL2

100 Мбіт/с / 50 Мбіт/с

20 км (оптоволокно) +0,5 км

5

У захисному виконанні

Сьогодні на оптичній ділянці найбільш популярні три групи технологій: пасивних оптичних мереж (PON), Ethernet (у комутованому варіанті) і гібридних коаксіально-оптичних мереж (HFC).

Технологія FTTB - волокно до будинку, тобто до кожного будинку підходить оптико-волоконний канал, що забезпечує повну захищеність переданого сигналу від електромагнітних і радіочастотних перешкод, дає можливість надати високі швидкості доступу. Це найбільш затребувана сьогодні технологія будівництва нових широкосмугових мереж. Причина цьому - зниження за останні роки ціни на оптичний кабель, появу дешевих оптичних приймачів, передавачів. Використання оптики в FTTB дозволяє використовувати для передачі даних технологію Metro Ethernet, яка в порівнянні з DOCSIS приносить відчутне збільшення у швидкості передачі даних.

Ethernet-комутатор або DSLAM-мультиплексор в будівлі (як правило, в підвальному або горищному приміщенні) підключається до точки присутності з використанням одного або пари оптичних волокон (активний Ethernet). Агрегований трафік будівлі передається через це з’єднання з використанням стандарту Gigabit Ethernet або 10 Gigabit Ethernet. З'єднання між абонентами і комутатором будівлі можуть здійснюватися з використанням кручений пари, на базі одного з механізмів Ethernet-транспорту в залежності від середовища передачі для вертикальних каналів.

FTTH - це технологія прокладки волокна в будинок. Враховуючи, що абоненти проживають в основному в багатоквартирних будинках, FTTH означає, на відміну від FTTB, доведення оптичного волокна до квартири абонента.

FTTH реалізується, як правило, в двох конфігураціях оптоволоконних підключення: пасивні оптичні мережі (PON) і традиційна технологія активних оптичних мереж Ethernet «точка-точка». Кожен з терміналів оптичної мережі (ONT) у приміщенні абонента підключається окремою жилою до порту комутатора в точці присутності або до оптичного сплітеру, від якого до точки присутності прокладається загальна оптоволоконна лінія. У випадку підключення за схемою «точка-точка» застосовуються стандарти передачі 100BASE-LX  або 1000BASE-LX. 

Більші витрати на FTTH зв'язані як з вартістю устаткування, так і з ціною монтажу. У технології FTTB перетворювачі (оптичний вузол і медіа конвертери) установлюються в розрахунках один додому (60-300 квартир), а при FTTH - кожному абонентові. При використанні PON крім цього устаткування кожному абонентові потрібно встановити ще й сплітери. Потрібно відзначити також ріст числа необхідних оптичних волокон і розгалужувачів. Більш висока вартість монтажу пояснюється також і більшою кількістю встановлюваних і «що розварюються» оптичних кросів. Якщо при FTTB вони встановлюються в розрахунках один додому, то при FTTH - у розрахунках один на кожний поверх. Приведемо порівняння технологій FTTx в таблиці 2.4.

FTTN(С) - оптичні канали до мультисервісного вузла доступу (розподільчого вузла) і далі DSL-канали до абонента.

Збереження ділянки мідного кабелю в змішаній мідно-оптичному середовищі доступу пояснюється ще й тим, що заміна мідного кабелю оптичним на останніх декількох сотнях метрів абонентської лінії вимагає великих витрат, оскільки, по-перше, ця остання ділянка є індивідуальним для кожного абонента  і, по друге, необхідна повна заміна абонентської проводки в приміщенні кожного користувача.

Комутатор або DSLAM-мультиплексор у вуличній комутаційній шафі підключається до точки присутності з використанням одного або пари оптичних волокон. Агрегатний трафік від довколишніх абонентів передається через це з'єднання з використанням стандарту Gigabit Ethernet або 10 Gigabit Ethernet. Сполучення між абонентами і комутатором у вуличній шафі можуть здійснюватися з використанням оптоволокна (активна оптична мережа) з пропускною спроможності 100 Мбіт/с або 1000 Мбіт/с або по витій парі з використанням технології VDSL2.

Таблиця 2.4 - Порівняння технологій FTTB та FTTH

FTTB

FTTH

Достатки

Недоліки

Достатки

Недоліки

1. Проста й традиційна архітектура мережі.

2. Простота установки й ремонту будинкової проводки на основі кабелю 5 категорії.

3. Абонентський термінал необхідний лише тим абонентам, які будуть використовувати IPTV.

4. Гнучкий розвиток мережі з використанням функціонала устаткування.

1. Присутність великої кількості активних пристроїв у розподільній мережі.

2. Ускладнення  й подорожчання експлуатації мережі.

3. Схильність

мідної будинкової проводки до електромагнітних перешкод.

4. Складна архітектура в розгалужених мережах

5.Проблеми з активним устаткуванням у розподільчій мережі (нестабільність електроживлення, ушкодження, вандалізм). 6.Обмеження по функціоналу устаткування й пропускної здатності

1. Повністю пасивна розподільна мережа. Єдине й стабільне середовище передачі - оптика.

2. Повне керування мережею з однієї крапки. Спрощення й зниження вартості процесів експлуатації (до 50%).

3. Зниження енергоспоживання (до 70%) і орендної вартості (до 50%).

4. Орієнтир на майбутнє. Найвищі швидкості й величезний потенціал росту. Мережа й усі абонентські пристрої вже готові до надання безлічі послуг.

5. Можливість розвитку мережі різних топологій FTTH, B, C з одного вузла.

1.Необхідність установки ONT у кожного абонента.

2. Робота телефону залежить від живлення на ONT.

3. Можлива недостатня кваліфікація персоналу для роботи з FTTH розв’язками .

Виходячи з порівняння технологій FTTx, оберемо технологію FTTB для багатоповерхової забудови, так як вона є найбільш економічно вигідною для густонаселених районів.

Для приватного сектору була обрана технологія FTTN(C), яка є найбільш вигідною для приватного сектора.

Для ділового сектору була обрана технологія FTTH, так як для ділового сектора необхідно висока надійність і гарантована смуга для передачі даних. Однак залишається питання яку технологію використовувати поверх FTTx, та через яку технологію xDSL організувати з’єднання між абонентів приватного сектору та обладнанням рівня доступу. (рис. 2.2)

Рисунок 2.2 - Обрані варіанти побудови мережі доступу

2.2.2 Технологія Active Ethernet

Технологія Active Ethernet є досить молодою і вперше була запропонована в 2004 році як складова частина стандарту IEEE 802.3ah. Незважаючи на це, Active Ethernet є одним з популярних методів розгортання мережі FTTH. Active Ethernet конкурує з PON технологією у всіх її можливих варіантах (EPON, BPON, GPON, WDM PON).

Основні переваги:

а) широкосмуговий доступ. Кожен користувач може отримати до

100 Мбіт/с. Саме ця перевага і дозволяє використовувати дану технологію для надання послуг triple-play;

б) простота. Active Ethernet дуже проста в інсталяції кабельної системи і не потребує сплітер, на відміну від PON технології. Крім того, вона дуже проста в управлінні, оскільки Ethernet switch розташовується в OSP (OutSide Plant). При використанні цієї технології немає обмежень на відстань від Центрального офісу до оптичного сплітера і від сплітера до будівлі.

Головний недолік технології:  наявність активного устаткування в кожній будівлі, де підключенні абоненти, яке потрібно тримати в захисній шафі. Також  активне обладнання чутливе до зникнення електроенергії, та вандалізму.

2.2.3 Технології xPON

Для побудови мережі FTTH та FTTN використовується технологія PON. Основними відмінностями PON від класичних оптичних каналів зв'язку є використання для агрегації трафіку пасивного устаткування (оптичних сплітеров)  і висока щільність портів.

Мережа PON складається з декількох елементів — комутатора на вузлі зв'язку, ліній зв'язку з пасивними сплітерами у вузлах мережі й модемів на стороні абонентів. До кожного модему надходять усі пакети від комутатора, а під час передачі використовується часове мультиплексування кадрів. В таблиці 2.5 наведено порівняння стандартів PON.

Таблиця 2.5 - Порівняння стандартів PON

Стандарти PON

BPON

EPON

GPON

Стандарт

ITU-T G.983

IEEE 802.3ah

ITU-T G.984

1

2

3

4

Пропускна здатність

Вхідний потік — до 622 Мбіт/с
Вихідний потік — 155 Мбіт/с

Симетричний, до 1,25 Гбіт/с

Вхідний  потік — до 2,5 Гбіт/с
Вихідний потік — до 1,25 Гбіт/с

Кількість абонентів на лінії

32

Максимальна дальність роботи

20 км

Довжина хвилі спадного потоку

1490 нм (цифрові дані) і 1550 нм (аналогове КТБ)

Довжина хвилі висхідного потоку

1310 нм

Протоколи

ATM

Ethernet

Ethernet, ATM, TDM

Основні переваги GEPON це – відсутність  активного мережевого устаткування по дорозі до користувача, повнодуплексний симетричний доступ на швидкостях від 40 Мбіт/м (при повному завантаженні Gepon-Вузла) до 1,25 Гбіт/м, висока масштабованість, збільшена результативність застосування середовища передачі даних, що забезпечується прямим транспортом Ethernet-Кадрів, результативними схемами прiоритезації трафіку й IP-Протоколами.

2.2.4 Технології  xDSL

xDSL - сімейство технологій абонентського доступу типу «точка-точка», що дозволяє надавати послуги передачі даних, голосу і відео по звичайних телефонних дротах між обладнанням постачальника послуг мережевого доступу NAP (Network Access Provider) і вузлом споживача. Основні технології сімейства являються – ADSL, ADSL2/2+,VDSL,VDSL2. В таблиці 2.6 наведено порівняльні характеристики технологій сімейства xDSL.

Таблиця 2.6 - Порівняння технологій сімейства xDSL

Стандарт

Швидкість вихідного потоку

Мбіт/с

Швидкість вхідного потоку

Мбіт/с

ADSL

8

1

ADSL2 (стандарти G.992.3, G.992.4)

12

1

ADSL 2+ (стандарт G.992.5)

24

3,5

SHDSL (G.991.2)

5,6

5,6

VDSL (G.993.1)

55

15

VDSL2 (G.993.2)

100

100

2.2.5  Вибір топології мережі доступу 

У сучасних оптичних мережах доступу можуть використовуватися різні топології мережі. Вибір оптимальної топології залежить від цілого ряду чинників, пов'язаних з конкретними умовами проектування (щільність абонентів, їх розташування, види послуг і т.д.), а також від базової оптичної технології. У таблиці 2.7 наведено порівняння основних мережевих технологій.

Виходячи з порівняння основних мережевих топологій вирішено обрати топологію «кільце», адже топологія зірка неефективно використовує оптичні волокна в кабелі. Лінійна топологія буде використовуватися лише в окремих випадках, коли розташування між багатоповерховими будівлями  та вузлом агрегації буде занадто великим. Однак, для забезпечення більшої надійності у лінійній топології, останній комутатор буде з’єднан з комутатором агрегації через той самий оптичний кабель, тим самим замикає кільце.

Таблиця 2.7 – Порівняння мережевих  топологій

Особливості

Зірка

Лінійна

Кільце

Можливість використання недорогого активного устаткування без підтримки STP

Так

Так

Немає

Збереження працездатності всіх користувачів мережі у випадку ушкодження кабелю.

Немає

Немає

Так

Можливість організації додаткового (резервного) каналу без перебудови топології мережі.

Немає

Так

Так

Збереження зв'язку між вузлами у випадку відмови центрального устаткування.

Немає

Чим ближче до  головного вузла тим більше відкаже вузлів

Так

Мала залежність від особливостей місця будівництва.

Так

Так

Немає

Таке з’єднання не захистить від обриву кабелю, але зможе захистити при виході з ладу одного з комутаторів в ланцюзі. На рисунку 2.3 показані обрані варіанти топології для мережі доступу багатоповерхової забудови.

Рисунок 2.3 – Обрані варіанти топологій для мережі доступу багатоповерхової забудови

2.3 Опис типових архітектурних рішень обраних технологій

Технології  FTTx не накладають практично ніяких обмежень з точки зору пропускної спроможності і тому володіють відмінним запасом на майбутнє. Крім можливості спільного використання оптоволокна і крученої пари, підтримки послуг голосового зв'язку / передачі даних і передачі відео, ці рішення дозволяють надавати досвідченим користувачам найсучасніші послуги.

Проектована мережа складається з двох рівнів: магістральний рівень і рівень мережі доступу.

Найбільш істотні вимоги, які пред'являються до характеристик магістральних з'єднань мережі за технічним завданням (ТЗ):

- швидкість інформаційного обміну - 10 Гбіт/с;

- автоматична діагностика виникаючих несправностей;

- підтримка QoS;

- низька ймовірність втрати даних.

Виходячи з опису магістральних мереж та вимог ТЗ, обираємо технологію 10 Gigabit Ethernet. Тому що технологія EoSDH не є найефективнішою щодо використання як технології  для створення нової мережі, адже основне навантаження йде на передачу даних.  Технологія ATM також не  підходить, тому що проектована мережа буде підключатись до магістрального рівня ТГ Vega, який працює за сімейством технологій Ethernet, крім того, обладнання, підтримуюче технологію ATM, дорожче в порівнянні з обладнанням сімейства Ethernet.

Усі комутатори магістральної мережі  з’єднанні в «лінійне кільце, яке з’єднається через мережу ТГ Vega (рис 2.4).

Рисунок 2.4 - Архітектура  магістрального рівня проектованої мережі

Магістральний рівень складається з 8 комутаторів розміщених по одному в кожному мікрорайоні. Підключення до мережі передачі даних ТГ Vega відбувається в двох точках (на Майданчик_1 і Майданчик_8), тим самим замикаючи «кільце» через мережу передачі даних ТГ Vega, і одночасно створюючи одне резервне підключення до мережі. Для передачі даних магістральний рівень використовує технологію 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-LX4.

До кожного магістрального комутатора підключається мережа доступу кожного мікрорайону (рис 2.5). Для багатоповерхової забудови доступ до магістральної мережі здійснюється через комутатори, розміщені в кожному будинку і з'єднані через оптичний кабель по топології «кільце», по 5-7 комутаторів в «кільце». Для з'єднання магістрального комутатора з комутаторами доступу використовується технологія 1 Gigabit Ethernet 1000BASE-X. Від комутаторів доступу крученою парою підключені абоненти.

Приватний сектор підключений з використанням технології FTTN (C) а саме за рахунок технології GePON до розподільної шафи і VDSL2 до абонента,тому що використання технології FTTB є дорогою і нераціональної в порівнянні з FTTС в приватному секторі.

Рисунок 2.5 - Типова архітектура спроектованої мережі

Діловий сектор підключений за технологією FTTH, а саме Point-to-Point за допомогою мережевої технології Gigabit Ethernet 1000BASE-X, тим самим створюючи великий запас пропускної здатності та збільшуючи стійкість, тому що в підключенні використовується тільки магістральний комутатор і обладнання клієнта.

2.4 Синтез структурної схеми мережі

Структурна схема мережі сформована на базі аналізу типових архітектурно-топологічних рішень обраних технологій та наведена в Додатку Д.  Київський район був поділений на 8 мікрорайонів. В кожному мікрорайоні знаходиться вузол агрегації, до якого підключається мережа доступу. Разом вузли утворюють магістральну мережу. Вузли агрегації з’єднанні за топологією «кільце» із застосуванням технології 10 Gigabit Ethernet.

«Кільце» утворюється так: вузли агрегації з’єднанні по топології «лінійне кільце» і далі магістральна мережа підключається до мережі передачі даних ТГ Vega в двох точках взаємопідключення: на майданчику_1 та майданчику_8.  Далі увесь трафік з магістральної мережі йде по каналах мережі передачі даних ТГ Vega і замикає «кільце», адже в мережі ТГ Vega також існують резервні канали.  За рахунок такого підключення суттєво збільшується відмовостійкість, адже при відмові одної зі сторін увесь трафік піде через іншу сторону «кільця». Відмова двох ділянок одразу мало імовірна, тому надійність магістральної мережі дуже велика.

З магістральної мережі, через мережу передачі даних ТГ Vega увесь трафік  поступає  до ядра. У ядрі знаходяться високопродуктивні платформи для швидкої комутації трафіку, тут же забезпечується підключення до провайдерів вищого рівня і розташовані сервери з відеоконтеном, файлові, поштові, ігрові сервери. Також у ядрі знаходяться soft-switch та  опорно-транзитна станція, завдяки яким забезпечується обробка трафіку IP телефонії (вихід до телефонної мережі загального користування на міжміські та міжнародні напрямки).

Мережа доступу виконана за технологією сімейства FTTx,  та поділяється на мережу доступу багатоповерхових забудов, приватного сектору та мережу доступу ділового сектору. Мережа доступу багатоповерхових забудов організована за технологією FTTB, та складається з комутаторів доступу, з'єднаних по топології «кільце». У кожному «кільці» 5-7 комутаторів, в залежності від географічної віддаленості будинків. Комутатори мережі доступу з’єднанні між собою та підключенні до магістральної мережі за технологією Gigabit Ethernet, тому що загальний трафік на кільце не перевищує 1 Гбіт/с. Разом з комутаторами доступу розташовані і голосові шлюзи для підключення аналогових телефонів. Абоненти багатоповерхових забудов підключаються до комутаторів доступу по мідній крученій парі за технологією Fast Ethernet, адже максимальна швидкість за тарифами, не перевищує 100 Мбіт/с.

Мережа доступу приватного сектору організована за технологією FTTN(C), та складається з технологій GePON  та VDSL2. На майданчиках разом з комутатором агрегації розташовано комутатор GePON. Від вузла агрегації мікрорайону оптичні канали надходять до оптичного сплітеру. До одного оптичного каналу підключається від 5 до 10 ONT пристроїв. Після оптичного сплітеру оптичні канали  розповсюджуються по точках до ONT пристроїв, від яких радіусом 200-500 м. можливе покриття будівель приватного сектору.  У цих точках знаходяться розподільні шафи, у яких знаходяться VDSL2 DSLAM, підключені до ONT пристрою, для зв’язку з комутатором агрегації. Від цієї розподільчої шафи розходяться мідні кабелі, по яких за технологією VDSL2, абоненти мають доступ до мережі на швидкості до 100 Мбіт/с. Для деяких абонентів можливе пряме підключення до мережі по оптичному кабелю на швидкості до 100 Мбіт/с через ONT пристрій. 

Мережа доступу ділового сектору реалізована за технологією FTTH, використовуючи мережеву технологію Gigabit Ethernet. З’єднання  магістрального комутатору з обладнанням клієнта відбувається за принципом poin-to-point або точка-точка. Увесь потік інформації від клієнта поступає по оптоволокна одразу на магістральний комутатор. При цьому ціна за абонентський порт значно вища, ніж у інших технологій, однак, дане включення гарантує ту смугу пропускання, яку заказав клієнт. Але не увесь діловий сектор підключено за технологією FTTH. Деякі клієнти, розташовані в багатоповерхових забудовах та приватному секторі, підключені за технологіями FTTB та FTTN(C).

2.5 Опис роботи функціональної схеми

Функціональна схема відображає принцип роботи мережі та наведена в Додатку Е.  На цій схемі відображені типові вузли мережі.

На функціональній схемі детально показано включення абонентів за технологією FTTx та надання послуг IP- телефонії, IPTV та доступу до мережі Internet.

Магістральна мережа забезпечує підключення мережі доступу до наданих послуг. Для цього використовуються високошвидкісні комутатори магістральної мережі L3, які підключені за технологією  10GBASE-LX4 між собою, та до мережі передачі даних ТГ Vega. Магістральна мережа забезпечує швидку передачу трафіку та його пріоритезацію за допомогою технологій QoS. Також на кожному вузлі агрегації магістральної мережі розташовано сервери BRAS (Broadband Remote Access Server), якій  агрегує абонентські підключення з мережі рівня доступу, та проводить білінг доступу до мережі Інтернет.

Мережа доступу багатоповерхових забудов реалізована на комутаторах L2 з підтримкою QoS для забезпечення послуг гарантованою пропускною здатністю каналу. Також на комутаторах доступу забезпечується захист від різних атак на мережу та від  несанкціонованого підключення. Комутатори доступу підключаються до магістральної мережі за допомогою технології 1000BASE-TX.

Для забезпечення абонентів послугою IPTV комутатори мережі доступу мають підтримку технології IGMP та IGMP Snooping. Відеоконтент передається від  оператора ТГ Vega у мультикастовій формі, до комутаторів магістрального рівня, і далі, до комутаторів доступу. Завдяки мультикастовій формі, трафік з однаковим відеоконтентом не підсумовується на вихідному каналі.  З комутатору доступу відеоконтент  поступає до абонента на його комп’ютер або спеціальну STB приставку, до якої підключається телевізор.

Для забезпечення абонентів послугою телефонії, разом з кожним комутатором доступу розміщується голосовий шлюз, який перетворює IP телефонію у аналогову. Абоненти підключаються по мідній парі до голосового шлюзу. З голосового шлюзу трафік IP телефонії поступає через мережу доступу, магістральну мережу та мережу ТГ Vega до Soft-switch, який вже здійснює перетворення з IP телефонії в аналогову телефонію, і передає на опорно-транзитну станцію, де здійснюється комутація до телефоної мережі загального користування, міжміський та міжнародні напрямки.

Для забезпечення абонентів послугою доступу до мережі Internet, з комутатора доступу, кабелем UTP-5e, підключаються абоненти за технологією 100BASE-TX. Можливе підключення як одного абонентського пристрою, так і декількох, через спеціальний пристрій (комутатор, маршрутизатор).  

Мережа доступу приватного сектору реалізована на комутаторах GePON та VDSL2 DSLAM. Комутатори  GePON розташовані на вузлах агрегації разом с магістральними комутаторами. До кожного порту комутатора GePON підключаються 5-10 VDSL2 DSLAM  через оптичні кабелі. Від кожного порту комутатора GePON по оптичному кабелю сигнал поступає до оптичного сплітеру який розділяє його на 5-10 оптичних кабелів, до яких приєднуються ONT пристрої, розміщені разом з VDSL2  DSLAM  в антивандальної шафі. В абонентів розташовані VDSL2 модеми, які через мідний кабель підключаються до DSLAM на швидкості до 100 Мбіт/с.  Далі абонентський трафік через ONT пристрій поступає до магістральної мережі  і до BRAS і далі до мережі Internet.

Для забезпечення абонентів приватного сектору послугою IP телефонії, у абонента розташовується голосовий шлюз для перетворення IP телефонії в аналогову телефонію. Трафік IP телефонії поступає через VDSL2 модем, через окремий віртуальний канал який має вищий пріоритет, та поступає до DSLAM.  Комутатори GePON, DSLAM, як і комутатори доступу та агрегації також мають підтримку QoS. З DSLAM трафік IP телефонії поступає до магістральної мережі і далі як і трафік IP телефонії мережі доступу багатоповерхових будинків до Soft-switch та опорно-транзитної станції ТГ Vega.

Для забезпечення абонентів приватного сектору послугою IPTV DSLAM та комутатори GePON мають підтримку технологій IGMP та IGMP Snooping. Відеоконтент обробляється так само, як і в мережі доступу багатоповерхової забудови. Але є різниця, від DSLAM мультикаст поступає до абонента окремим віртуальним каналом з пріоритетом.  

Мережа доступу ділового сектора реалізована на конверторах з технологій 1000-BASE-X в 1000-BASE-T, які розміщуються на вузлі агрегації разом з магістральним комутатором та у клієнта. Доступ до послуг здійснюється також як і в мережі доступу багатоповерхових забудівель.

Доступ до послуги виділеного каналу здійснюється за рахунок додавання ще одного віртуального каналу, номер якого обговорюється з клієнтськими сторонами А та В. Видалений канал надає підприємствам прозорий тунель між їхніми філіалами. Також для ділового сектору існує послуга SIP-транк, завдяки якій підприємство має можливість підключити декілька десятків телефонів через IP-телефонну станцію.

2.6 Висновок

Якщо раніше самим масовим на ринку були технології xDSL – доступу по мідних проводах, то останнім часом на перше місце виходить доступ по волоконо-оптичному кабелю, завдяки своїй перевазі у швидкості, та й зниженню вартості самих кабелів.

В цій главі були обрані топології та технології проектуємої мережі.

Мультисервісна мережа Київського району поділена на мережі доступу та магістральну мережі. Район поділений на мікрорайони з вузлами агрегації, до вузлів агрегації  підключена мережа доступу за технологіями сімейства FTTx. Абонентам будуть надаватися послуги IP-телефонії, IPTV  та доступу до мережі Internet. Від абонента багатоповерхових забудівель до комутатора мережі доступу  буде застосуватися технологія Fast Ethrenet. Від комутатора доступу до вузла  агрегації  буде застосована технологія Gigabit Ethernet, на магістральній мережі застосовується технологія 10-Gigabit Ethernet. Усі магістральні комутатори з’єднані за топологією «кільце», та підключаються до мережі ТГ Vega у двох точках, тим самим «замикає» кільце через мережу ПД ТГ Vega.

Усі комутатори доступу з’єднуються по 5-7 комутаторів в «кільце», яке замикається на комутаторі агрегації.  Абоненти приватного сектору будуть підключатися за технологією VDSL2 до IP DSLAM, які розташовані в розподільчих шафах. Від IP DSLAM абонентський трафік поступає до комутатору агрегації за технологією GePON, через ONT приймач та комутатор GePON. Топологія мережі доступу приватного сектора має деревовидну топологію.

Діловий сектор буде підключатися за технологією Gigabit Ethernet за топологією «точка-точка».


3 Апаратний синтез мережі

3.1 Вибір активного мережевого устаткування

Мережеве устаткування поділяється на устаткування  магістральної мережі та устаткування рівня доступу.

До устаткування магістральної мережі відносять комутатори агрегації.

До устаткування мережі доступу відносять: комутатори доступу, комутатори GePON, ONT пристрої, мультиплексори  IP DSLAM VDSL2, VoIP-шлюзи.

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування.

3.1.1 Комутатор агрегації

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

   - кількість портів SFP Gigabit Ethernet 10/100/1000 24;

   - кількість портів 10 Gigabit Ethernet – 2;

   - тип транків VLAN :   802.1x;

   - пропускна здатність: 48 Гбіт/с;

   - підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy, STP/RSTP/MSTP, MPLS.

Рівень агрегації дуже важливий, тому в якості комутатора агрегації відповідно то ТЗ виберемо комутатор Cisco WS-C4928-10GE.

Агрегуючий Ethernet-комутатор Cisco WS-C4928-10GE представляє собою комутатор рівня 2-4 для агрегації на кордоні між користувальницьким та провайдерським сегментами мережі, призначений для високопродуктивних операторських мереж Ethernet. В таблиці 3.1 наведені основні характеристики комутатора Cisco WS-C4928-10GE

Особливості:

  •  висока продуктивність - 48 Гбіт / с і 71 млн пакетів в секунду;
  •  низька затримка при комутації Layer 2-4;
  •  інноваційні можливості безпеки і QoS;
  •  аплінк Gigabit Ethernet або 10 Gigabit Ethernet;
  •  опціонально - внутрішні модулі живлення AC або DC 1 +1 з  можливістю гарячої заміни
  •  вентиляція з можливістю гарячої заміни і резервними вентиляторами.

Таблиця 3.1 - Основні характеристики комутатора Cisco WS-C4928-10GE

Основні характеристики

WS-C4928-10GE

Кількість портів SFP Gigabit Ethernet 10/100/1000

28

Кількість портів 10 Gigabit Ethernet XENPAK

2

Пропускна здатність, Гбіт/с

48

Продуктивність маршрутизації, млн. пакетів/с

71

Підтримка технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy, STP/RSTP/MSTP, MPLS

так

Тип транків VLAN

802.1x

Обсяг flash-пам'яті, Мб

164

Обсяг ОЗП, Мб

256

CPU, МГц

266

Розміри (У x Ш x Г), див

4,45 x 44,5 x 40,9

Вага, кг

7,48

Чому було обране обладнання компанії Cisco Systems. Компанія Cisco Systems є світовим лідером в забезпеченні мережевої взаємодії для Internet. Сьогодні кожне віртуальне повідомлення, відправлене через Internet, проходить через устаткування компанії Cisco Systems. Компанія міцно займає позиції лідера на ринку маршрутизаторів (по різним  даним від 60 до 80% в секторі ринку), а після приєднання ряду фірм, що спеціалізувалися на технологіях Cell-Relay (АТМ) і LAN Switching, Cisco Systems вийшла в лідери також і по цих напрямах: 70% ринку магістральних комутаторів належить саме Cisco.

3.1.2  Комутатор доступу

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість портів 10/100Base-TX – 24;

- кількість портів 10/100/1000Base-T /SFP -2;

- кількість статичних груп VLAN – 4К;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy, DHCP relay, DHCP option 82, DHCP  Snooping ;

- управління доступом 802.1х на основі портів та МАС-адресов;

- підтримувати сегментація трафіку;

-  управління широкомовним штормом;

-  управління смугою пропускання;

-  підтримка протоколу SNMP;

- робоча температура: від 0 до 45°С;

- забезпечення грозозахисту;

- підключення зовнішніх датчиків;

- відсутність примусової вентиляції;

- джерело живлення різного типу.

В таблиці 3.2 наведені порівняльні характеристики комутаторів доступу.

Таблиця 3.2 - Характеристики комутаторів доступу

Виробник

Alcatel-Lucent

D-Link

Hewlett- Packard

Zyxel

1

2

3

4

6

Назва пристрою

Omnistack 6200

DES-3028/3052

HP Procurve 2610

MES-3728

Короткий опис

Керований

комутатор L2+

Комутатор L2

рівня доступу

Комутатор

рівня доступу

24-портовий

керований комутатор L2+

Маркування

VLAN IEEE 802.1p/QoS

Так

Так

Так

Так

Підтримка

Layer 2 isolation

Так

Traffic

Segmentation

Так

Так

Маркування Diffserv

Так

Так

Так

Так

Засоби топологічного резервування

ліній зв'язку

(RSTP/MSTP і т.п|

STP/RSTP/MSTP

STP/RSTP/MSTP

STP/RSTP/

MSTP

RSTP/MSTP/MRSTP

Підтримка Lacp-based

link aggregation

Так

Так

Так

802.3ad LACP

Підтримка DHCP Relay

Option 82

Так

Так

Так

Так

Підтримка DHCP

snooping, Ip-source guard

Так

Так

Так

Так

Підтримка

Igmp-snooping

Так

v1/v2/v3

Так

(Data driven)

IGMP Snooping

v1/v2/v3

Підтримка MVR

або аналога

Multicast VLAN

ISM VLAN

-

MVR

Підтримка статичних

профілів IGMP

Так

64

Так

256 груп

Підтримка IGMP

Так

Так

Так

Так

Підтримка SNMP, FTP,

HTTP SSL

Так

Так

Так

Так

Продовження таблиці 3.2

1

2

3

4

6

Число L2 unicast

Mac-addresses

8 K

8 K

8000

256

Число L2 VLAN

255 active

4 K

256

2000

Число VLAN ID

4 K

4 K

4096

4094

Підтримка Port

Security 802.1 X

Так

Так

Так

Так

Інші засоби

забезпечення

безпеки

Port security,

RADIUS, TACACS

Port Security,

ACL, Ip-mac-port

Binding, Dos Attack Prevention, Safeguard Engine

Port security;

Dynamic ARP

protection

MAC- authentication;

MAC forwarding;

MAC filtering; 802.1x

Класифікатори

і політики ACL

ACL L2/3/4

Підтримується

L4ACL

ACL IL2/L3/L4I

Засобу керування

швидкістю доступу

(shaping)

Rate-limit/

Traffic shape

Policing

на основі

портів або ACL

-

Rate Limiting, port

based (ingress/egress)/

Bandwidth control granularity 64 Kbps, etc.

В  якості комутатора доступу виберемо D-Link DES-3028. Керовані комутатори другого рівня серії DES-3028 являють собою найбільш ефективне рішення в категорії керованих мережевих комутаторів початкового рівня. Володіючи багатим функціоналом, ці комутатори надають недороге рішення по створенню безпечної і ефективної мережі відділів підприємств малого та середнього бізнесу, а також промислових підприємств. Також ця серія є оптимальним по співвідношенню «ціна/функціонал» рішенням рівня доступу мережі провайдера послуг. Відмінними функціями даного комутатора є висока щільність портів, 4 гігабітних порту Uplink, невеликий крок зміни налаштувань для керування смугою пропускання і поліпшене мережеве управління. Ці комутатори дозволяють оптимізувати мережу як за функціональними, так і вартісними характеристиками.

3.1.3 GePON OLT комутатори 

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість PON портів – 8;

- оптичний коефіцієнт розподілу: 1:32;

- швидкість передачі PON - 1,25 Гбіт/с;

- довжина хвилі PON потоку - 1310 нм/1490 нм;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy;

-  підтримка протоколу SNMP.

В таблиці 3.3 наведені характеристики комутаторів GePON.

Таблиця 3.3 - Характеристики комутаторів GePON

Виробник

OLT-1308

ZyXEL

DPN-3012-E

D-Link

EPL-1000

Planet

1

2

3

4

Швидкість передачі

Down/ Upstream

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

оптичний коефіцієнт розподілу

1:64

1:32

1:32

Порти

магістральні

4 комбо-порта 1000Base-T/SFP

4 комбо-порта 1000Base-T/SFP

1 x Gigabit TP / SFP Combo Port

PON порт

8

4/8/12

1

MGMT порт

1 x RJ-45 (10/100Base-TX)

1 x RJ-45 (10/100Base-TX)

1 x RJ-45 (10/100Base-TX)

Канал  upstream

1310нм

1310нм

1310нм

Канал downstream

1490нм

1490нм

1490нм

Продовження таблиці 3.3

1

2

3

4

Функції GE-PON

IEEE 802.3ah

Report Handling: 802.3ah

Віддалене управління ONU: Швидкість каналу / включення / відключення каналу

Дистанційна діагностика  Управління доступом / обмеження трафіку

Блокування порту для кожної ONU

Відповідає стандартам IEEE 802.3ah

• 802.3ah Forward Error Correction support

• Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) Support

Фізичні параметри

Габарити:

440 (Ш) x 443 (Г) x 43.6 (В) мм

441 x 430 x 44 мм

432 x 207 x 43мм

QoS

IEEE 802.1p QoS до 8 черг на порт

IEEE 802.1q tag-based и port-based

8 очередей на порт

Підтримка  802.1p

CoS на основі TOS

CoS DSCP

Налаштування розкладу

IEEE802.1p, IPv4 Type of Service or Differentiated Services, IPv6 Traffic Class, -802.1Q VLAN ID, Destination MAC address or Source MAC address

Підтримка IGMP Proxy / Snooping

так

так

так

Температура:

0°C ~ 50°C

-10°C до 70°C

0 ~ 50

Вологість:

5% ~ 90%

5% до 90%

10 ~ 90%

Напруга

~ 220 В

100 - 240 В

100 – 240V AC

Бюджет оптичної потужності: мінімум

Для ONU на 10km - не менш 29dB

Для ONU на 20km - не менш 30.5dB

28dB

Дальність: до 20км

Потужність передавача

2dBm до 7dBm

Чутливість приймача: -30 dBm

Відповідно до технічного завдання виберемо GePON комутатор DPN-3012-E фірми D-Link, тому що даний комутатор має модульну структуру і на один порт PON можливе підключення до 32 ONU пристроїв, що є оптимальним для даного проекту.

DPN-3012-E забезпечує кілька економічних переваг. Пристрій забезпечує безшовне підключення для будь-яких IP-комунікацій, надаючи мережа L2, яка використовує протокол IP для передачі даних, голосу та відео. Оскільки пристрої Ethernet використовуються повсюдно, впровадження технології GE-PON є економічним рішенням, яке може служити альтернативою звичному устаткуванню доступу і дозволяє спростити мережеву архітектуру.

3.1.4 GePON ONU пристрій

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість PON портів – 1;

- кількість портів 10/100/1000Base-T - 1;

- швидкість передачі PON до 1Гбіт/с;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- аутентифікація ONU;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping;

- довжина хвилі PON потоку - 1310 нм/1490 нм

-  підтримка протоколу SNMP.

Для уникнення несумісності устаткування як GE-PON ONU пристроїв виберемо продукцію фірми D-Link. Пристрій DPN-301L GE-PON ONU (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) забезпечує з'єднання по оптичному каналу з пристроєм GE-PON класу OLT (оптичне термінальне обладнання) і з'єднання 10/100/1000Мбіт/с Gigabit з кінцевим користувачем LAN .

Характеристики LAN:

 - 1 порт 10/100/1000Base-T;

-  підтримка 802.1Q VLAN;

-  підтримка  VLAN trunk;

-  підтримка автоузгодження;

-  підтримка IGMP v1/v2 Snooping, QoS.  

 Характеристики GEPON:

  •  відповідає стандарту IEEE802.3ah
  •  1 порт GEPON з роз'ємом SC
  •   максимальна кількість сплітеров ONU: 32
  •  швидкість на порту висхідного потоку (ONU -> OLT) - до 1Гбіт / с
  •  швидкість на порту спадного потоку (OLT-> ONU) - до 1Гбіт / с
  •   вихідна потужність оптичного приймача: 0 ~ 4dBm
  •  чутливість приймача:-27dBm
  •  довжина хвилі для висхідного потоку (ONU -> OLT) - 1310 нм
  •  довжина хвилі для низхідного потоку (OLT-> ONU) -1490 нм
  •  відстань: до 20км ;
  •  аутентифікація ONU;
  •  напруга живлення  -   12В змінного струму, 1.2A;
  •  робоча температура -  від 0 º до 40 º C;
  •  вологість  - від 5% до 95% без утворення конденсату.

3.1.5 Мультиплексор  IP DSLAM VDSL2

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість портів VDSL2 – 24;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  DHCP option 82;

-  підтримка протоколу SNMP.

- робоча температура: від -10 до 45°С;

- забезпечення грозозахисту;

В таблиці 3.4 наведені характеристики мультиплексорів IP DSLAM VDSL2.

Таблиця 3.4 - Характеристики мультиплексорів IP DSLAM VDSL2

Виробник

VES-1616FE-55A

Zyxel

VES-1624FT-55A

Zyxel

VC-2402

Planet

DAS-3626

1

2

3

4

5

VDSL2

100 Mbps/50 Mbps

100 Mbps/50 Mbps

100 Mbps/50 Mbps

100 Mbps/50 Mbps

Інтерфейси

VDSL

16

24

24

24

Поддержка IGMP Snooping/ IGMP proxy

да

да

да

да

DHCP snooping

да

да

да

да

DHCP Relay and DHCP option82

да

да

да

да

Gigabit Ethernet Combo ports

2

2

2

2

QoS

802.1p

Управління швидкістю на основі ACL

Обмеження швидкості на порту

ACL

DSCP to 802.1p Mapping

802.1p

Управління швидкістю на основі ACL

Обмеження швидкості на порту

ACL

DSCP to 802.1p Mapping

802.1p

Управління швидкістю на основі ACL

Обмеження швидкості на порту

ACL

DSCP to 802.1p Mapping

802.1p

Управління швидкістю на основі ACL

Обмеження швидкості на порту

ACL

DSCP to 802.1p Mapping

Температура

0 ~ 60°C

-10 ~ 60°C

0 ~ 65 C°

0 ~ 65 C°

Напруга

100-240VAC

100-240VAC

100 ~240 В

-48В

100 ~240 В

Відповідно до технічного завдання вибираємо комутатор VDSL2 VES-1624FT-55A  фірми Zyxel, так як цей комутатор має малу щільність портів для розміщення на віддалених виносах з невисокою щільністю абонентів, також має розширений температурний діапазон дозволяє використовувати комутатор при температурі нижче 0'C.

3.1.6 VoIP шлюзи

На основі  вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

-  підтримка протоколів: SIP,  H.323 version 4, T.38;

- підтримка аудіокодеків: G.711 (a-law/µ-law) (64 kbps) G.729a             (8kbps) G.723.1 (5.3/6.4 kbps) ;

- тип транків VLAN :   802.1x;

-  підтримка протоколу SNMP.

Важливим питанням є сумісності обладнання, тому найкраще вибирати обладнання однієї фірми-виробника.

Голосовий шлюз D-Link  DVG-3016S дозволяє об'єднати IP-мережу з аналогової лінією POTS для передачі голосових даних з використанням звичайних телефонних апаратів та факсів. Підключення DVG-3016S до IP-мережі здійснюється через порти LAN / WAN, з інтерфейсом 10/100BASE-TX Ethernet. Шлюз DVG-3016S передає голос і факсимільні повідомлення у відповідності до загальноприйнятих міжнародних стандартів передачі голосу і даних. Підтримка функції якості обслуговування (QoS) забезпечує якість зв'язку, порівняну з аналоговою телефонією.

Для приватного сектору необхідні голосові шлюзи з малим числом портів, які будуть розташовані у абонентів вдома, тому було обрано модель DVG-2102S. Порт FXO дозволяє перетворювати оцифрований голос з IP-мережі або Інтернет в аналоговий голос і передавати його користувачам аналогових телефонних апаратів у ТМЗК. DVG-2102S оснащений вбудованим маршрутизатором, що дозволяє мати доступ до мережі Internet  одночасно з вчиненням телефонних дзвінків.

У таблиці 3.5 наведені характеристики обраного VoIP обладнання.

Таблиця 3.5 -  Характеристики VoIP обладнання

Модель

DVG-2102S

DVG-3016S

1

2

3

Інтерфейси

+ 2 порта FXS  RJ-11

+ 1 порт LAN  10/100BASE-TX  RJ-45

16 портів FXО c 1 RJ-21

Порт 10/100BASE-TX RJ-45 WAN

Порт 10/100BASE-TX RJ-45 LAN

Якість обслуговування (Qos)

ToS

8 черг пріоритетів 802.1p Diffserv

ToS

8 черг пріоритетів 802.1p Diffserv

Типи підключень

Dhcp-Клієнт

Pppoe-Клієнт

PPTP

Dhcp-Клієнт

Pppoe-Клієнт

PPTP

Голосові функції

Кодеки: G.711a/μ-law, G.723.1, G.726, G.729A/B

Переадресація дзвінків (зайняте, немає відповіді, безумовна)

Тристороння конференція

MWI (RFC-3842)

Підтримка DTMF/імпульсного набору

DTMF

T.30 FAX Bypass G.711, T.38, передача факсу в реальному часі

Запис повідомлення вітання (FXO)

Таблиця номерів спецслужб (FXO)

G.711 a/u, G.726 (32K), G.729A, G.723.1

Регульований jitter-буфер

Ехозаглушення

Фільтр викликів - ухвалювати/відмовляти від дзвінків по Ip-Адресам

Id-Генерація Fxs-Викликів: DTMF, FSK (Bell core/ETSI)

Набір номера в стандарті E.164

Підтримка резервного SIP PROXY (реєстрація)

SIP PING

Функції групового виклику

Переадресація виклику: із супроводом/ без супроводу

3-стороння конференція

T.30 fax pass-through

T.38 fax relay

Робоча температура

Від 0˚ до 45˚C

Від 0˚ до 45˚C

3.2 Розподіл активного мережевого устаткування

Підведемо у таблицю 3.6 кількість та розподіл обраного обладнання.

Таблиця 3.6 - Кількість обраного обладнання

Модель обладнання

Мікрорайон _1

Мікрорайон _2

Мікрорайон _3

Мікрорайон _4

Мікрорайон _5

Мікрорайон _6

Мікрорайон _7

Мікрорайон _8

Разом

Комутатор агрегації

Cisco WS-C4928-10GE

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Комутатор доступу

D-Link DES-3028

105

62

100

0

82

100

0

47

496

GePON комутатор

DPN-3012-E

1

1

1

1

1

1

1

1

8

GePON ONU

DPN-301/L/T

0

35

8

23

66

76

35

41

251

IP DSLAM VDSL2

VES-1624FT-55A

0

30

3

18

61

71

30

36

246

VoIP шлюз DVG-2101S

0

500

50

300

1030

1200

500

600

4180

VoIP шлюз DVG-3016S

105

62

100

0

82

100

0

47

496

SFP-1SM-1550nm-3SC

SFP-1SM-1310nm-3SC

234

148

224

24

188

224

24

118

1184

Сервер Superserver 5016I-MRF

1

1

1

1

1

1

1

1

8

3.3 Висновок

Для реалізації мультисервісної мережі було обрано устаткування у виді комутаторів агрегації, розташованих на вузлах агрегації; комутаторів доступ, розташованих в телекомунікаційних  шафах разом з VoIP шлюзами у багатоповерхових будівлях.

GePON комутатори розташовані на вузлі агрегації, IP DSLAM VDSL2 мультиплексори та ONU приймачи, розташовані у вуличних антивандальних телекомунікаційних шафах . Також було обране абонентське устаткування для надання послуги IP-телефонії -  VoIP шлюзи для 2-х аналогових телефонів.  Також на вузлах агрегації знаходяться високопродуктивні сервери для аутентифікації абонентів та білінгу трафіку.


4 Структурована кабельна система

4.1  Розробка СКС для одного з вузла мережі 

Мережа Київського району розподілена на 8 мікрорайонів, в кожному мікрорайоні знаходиться вузол агрегації, до якого підключенні вузли доступу. Мережі у 8 мікрорайонах дуже схожі, тому розглянемо СКС на прикладі майданчику_2.

Відповідно до особливостей проектованої СКС, а також міжнародних стандартів ISO / IEC 11801, мережа СКС складається з двох підсистем:

  •  горизонтальна підсистема поширюється  від телекомунікаційної розетки до телекомунікаційної шафи (розподільчого пункту) і містить наступні компоненти:

 · горизонтальні кабелі;

 · комунікаційні розетки;

 · точки переходу (ТП);

 · кабельні роз'єми;

 · кросові з'єднання.

  •  підсистема магістралей забезпечує з'єднання між телекомунікаційними шафами та головним вузлом (вузлом агрегації). Телекомунікаційні шафи - місце у будинку, де міститься телекомунікаційне системне устаткування. Воно включає механічні роз’єми та / або кросові з'єднання для горизонтальних і магістральних  кабелів.

Структурована кабельна система мережі мікрорайону поділяється на СКС багатоповерхової забудови, СКС приватного сектору та СКС ділового сектору (рис 4.1).

Рисунок 4.1 - Структура кабельної системи

4.2 Магістральна кабельна підсистема

4.2.1  Топологія магістральної кабельної підсистема

Магістральна кабельна підсистема мережі поділяється на мережі багатоповерхових забудов, приватного та ділового секторів. Для кожної мережі використовується своя топологія. (рисунок 4.2)

Магістральна кабельна підсистема багатоповерхових забудов будується по топології «кільце» для забезпечення високої надійності. Вона з’єднує розподілений пункт  мікрорайону  (вузол агрегації) з розподільчими пунктами багатоповерхових будівель (РПБ), де розташоване активне устаткування мережі доступу.

Магістральна кабельна підсистема приватного сектору будується за деревоподібної топологією. Вона з’єднує розподілений пункт  мікрорайону (РПМ) з вуличними розподільчими пунктами (ВРП),  які розташовані у спеціальних шафах, де знаходиться активне устаткування. Вуличні розподілі пункти розповсюджені по приватному сектору, так щоб довжина кабелю горизонтальної системи не перевищувала 200-500 метрів.

Магістральна кабельна підсистема ділового сектора не показана на рисунку тому що, СКС ділового сектору складається тільки з магістральної кабельної системи і має топологію «точка-точка». Ця підсистема з’єднує вузол агрегації з обладнанням клієнта через оптичний кабель.

Рисунок 4.2 – Топології для мереж багатоповерхової забудови (а)  та приватного сектора (б)

4.2.2  Вибір типу оптоволоконного кабелю

У всіх магістральних лініях було вирішено використовувати оптоволоконний кабель, бо він не тільки дозволяє підвищити надійність за рахунок кращої захищеності від зовнішніх електромагнітних наведень, але і за рахунок створення більш надійної топології всій мережі, адже оптоволоконний кабель дозволяє передавати дані на значно більшу дальність, ніж кручена пара. В таблиці 4.1 наведено характеристики багатомодового та одномодового технологій.

Таблиця 4.1 - Порівняння одномодових і багатомодових технологій.

Параметри

Одномодові

Многомодові

Використовувані довжини хвиль

1,3 і 1,5 мкм

0,85 мкм, рідше 1,3 мкм

Загасання, дБ/км.

0,4 - 0,5

1,0 - 3,0

Тип передавача

лазер, рідше світодіод

Світодіод

Товщина сердечника.

8 мкм

50 або 62,5 мкм

Вартість волокон і кабелів.

Близько 60% від багатомодового

-

Середня вартість конвертера в кручену пару Fast Ethernet.

-

Близько 50% від багатомодового

Дальність передачі Fast Ethernet.

близько 20 км

до 2 км

Після вивчення технічних характеристик одномодового й багатомодового кабелів, стало очевидно, що доцільніше використовувати одномодовий тип кабелю.  Також вибір оптичного кабелю залежить від того, де він буде прокладений. Розрізняють наступні види прокладання оптоволокна: підземна прокладка, підвіска на опорах і прокладення в приміщеннях.

В таблиці 4.2 приведені характеристики сучасних оптоволоконних кабелів для зовнішньої прокладки та підземної прокладки.

Таблиця 4.2- Характеристики оптоволоконних кабелів

Характеристики кабелю

ОКЛБг

ОКТ8

Опис кабелю

Кабель призначений для прокладки безпосередньо в ґрунтах всіх категорій, в тому числі в районах з високою корозійною агресивністю і територіях, заражених гризунами, крім піддаються мерзлотних та інших деформаціям. Може прокладатися в кабельній каналізації, трубах, блоках, по мостах, естакадах, а також по зовнішніх стінах будівель і споруд.

Підвісний кабель призначений для підвіски та експлуатацію на опорах повітряних ліній зв'язку, міського електротранспорту і повітряних лініях електропередачі в умовах дії навантажень від вітру, ожеледі, температури та їх комбінацій.

Зовнішній діаметр, мм

11…25

13…20

Кількість ОВ у кабелі, шт

2…216

2…72

Температурний діапазон експлуатації, °С

-40…+60

-40…+60

максимально допустиме зусилля на розтяг, кН

1,0…3,5

4…30

Максимально допустиме зусилля на здавлювання не більше, Н/100 мм

3000

3000

мінімальний радіус вигину при експлуатації, мм

20 діаметрів кабелю

20 діаметрів кабелю

Стійкість до ударів, Н∙м

15

10

Стійкість до поздовжнього проникненню води

Відсутня волога на вільному кінці кабелю

Відсутня волога на вільному кінці кабелю

Виходячи з опису, оберемо кабелі марки:

  •  ОКЛБг-3-М12-1х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-4/0 який має 4 волокна,  для магістральної мережі, багатоповерхової забудови, ділового сектора, та частково приватного сектору (там де є каналізація);
  •  ОКЛБг-3-М12-1х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-8/0 який має 8 волокн,  для багатоповерхової забудови;
  •  ОКТ8М(4,0)П-2Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-2 який має 2 волокна для мережі приватного сектору.

Також для реалізації технології GePON потрібні оптичні сплітери. Оптичні сплітери - пасивні оптичні пристрої, які мають 3 і більше оптичних виходів, що ділять один вхідний сигнал між двома і більше виходами або поєднують два і більше вхідних сигналу в один вихідний. Raisecom виробляє сплітери з коефіцієнтами розподілу 1:2, 1:4, 1:8, 1:16; 1:32 до 1:64 у різних корпусах і з різними оптичними роз'ємами.  

Було обрано Planet EPL-SPT-32 який має коефіцієнт 1:32.

Для з'єднання оптичного кабелю з активним устаткуванням застосовуються спеціальні роз’єми  SC.

Корпус конектора SC в поперечному перерізі прямокутний. Наконечник не пов'язаний жорстко з корпусом і хвостовиком. При підключенні конектора SC відбувається провертання наконечника. Підключення та відключення конектора SC проводиться лінійно (push-pull), що охороняє наконечники конекторів від прокручування один щодо одного в момент фіксації в адаптері. Фіксуючий механізм відкривається тільки при витягуванні конектора за корпус. До недоліків конекторів SC слід віднести дещо вищу ціну і меншу механічну міцність щодо конекторів типу FC.

Шафи оптичні (розподільні) призначені для організації рознімного з'єднання декількох оптичних кабелів, і виконання перемикань у процесі експлуатації мережі. Вони застосовуються при переході з лінійних (зовнішніх) оптоволоконних кабелів до активного устаткування.

Шафу являють собою встановлюваний на стіні універсальний металевий корпус, у якім є раз`ємно-комутаційна панель, на яку монтуються оптичні з'єднувачі. З однієї сторони до них підключаються з'єднувачі одного (або декількох) розділених у шафі кабелів, з іншого боку -, що приєднуються. Роль останніх  виконують гнучкі комутаційні шнури, за допомогою яких виконуються комутації або підключається активне устаткування.

Звичайно комутаційна панель, додатково до прямого призначення, розділяє внутрішньо простір шафи на секцію для розміщення, що зрощуються світловодів, і секцію комутаційних з'єднань. У недорогих конструкціях роль кросової панелі може виконувати зовнішня стінка корпуса.

Вільні волокна (технологічний запас) закріплюється на спеціальному організаторові світловодів (сплайс-пластині), яка забезпечує їхню фіксацію з дотриманням мінімально припустимого радіуса вигину. Там же при необхідності передбачається кріплення зросток (захисних гільз, або сплайсов). Для з'єднання устаткування  з з'єднувачами в оптичних шафах використовувалися патчкорди оптичні.

4.3  Горизонтальна кабельна підсистема

4.3.1  Топологія горизонтальної кабельної підсистема

Горизонтальна кабельна підсистема мережі також, як і магістральна, поділяється на кабельну підсистему багатоповерхових забудов та кабельну підсистему приватного сектору. В діловому секторі горизонтальна кабельна підсистема відсутня.

Горизонтальна кабельна підсистема багатоповерхових забудов проходить від РПБ до ТР  і включає в себе горизонтальні кабелі, місця механічного термінування горизонтальних кабелів на РПБ, а також кросу-з'єднання на РПБ та TР (рисунок 4.2). Горизонтальні кабелі безперервні на всьому протязі від РПБ до ТР. Розподільники розміщаються в телекомунікаційних шафах. Звідси по відповідних трасах відходять кабелі до телекомунікаційних розеток, які знаходяться у абонентів (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Розподільники телекомунікаційних шаф та апаратних для багатоповерхових забудов (а) та приватного сектору (б)

Всередині будівлі можливі два основних типу розведення кабелю це:

- Структурування по під'їздах. У цьому варіанті користувачі підключаються до обслуговуючого кожен окремий під'їзд комутатора. Устаткування всіх під'їздів підключено до одного комутатора, який, у свою чергу, будь-яким чином включений в магістраль.

-  Гранична централізація абонентської системи будинку — установка устаткування в одній крапці будинку, у яку сходяться кабельні лінії від усіх абонентів.

Враховуючи, що висота 10-поверхового будинку близько 30 метрів, довжина на під'їзд приблизно 25-30 метрів, цілком достатньо одного активного пристрою на 3-5 під'їздів. У випадку, якщо будинок дуже великий, доцільно розглядати його як кілька будинків, з'єднаних магістралями (у тому числі оптоволоконними). Переваги: установка, підведення живлення, обслуговування, захист від зловмисників — усе в одному місці. Але недоліки теж є, головним чином, це кабельні лінії більшої довжини й великої товщини. Коли комунікаційні труби занадто вузькі, будова багатоповерхова (більш 10-12 поверхів) і абонентів багато (або більші перспективи їх появи), доцільно використовувати структурну схему, орієнтовану на установку активного устаткування в кожному під'їзді.  

Централізована схема (рисунок 4.3) зручніше у відносно невисокому будинку (менш 10-12 поверхів) і числом абонентів у під'їзді не більш 10-15. Практично під це визначення попадає близько 90% вітчизняних будинків, тому вважаємо даний варіант основним.  

Підводити кабель до всіх квартир без винятків має сенс тільки в «елітних» будинках. У більшості будинків по статистиці підключається в перший рік не більше 30% мешканців, і такі витрати просто не обґрунтовані. У результаті абонентська система зростає постійно, у міру збільшення кількості абонентів.

Горизонтальна кабельна підсистема приватного сектору така ж сама, як і у багатоповерхової забудови, але є деякі відмінності (рисунок 3.3). Розподільчий пункт знаходиться у вуличному телекомунікаційній шафі, де знаходиться активне обладнання та крос. Також горизонтальна кабельна система складається з двох типів горизонтального кабелю, які відрізняються кількістю пар. Від вуличного розподільного пункту кабель з десятком пар відходить до приватних будинків, де на стовпах знаходяться додаткові точки переходу, а саме розподільні коробки, від яких вже йдуть однопарні кабелі до кожного абонента окремо, де закінчуються телекомунікаційною розеткою.

4.3.2  Вибір кабелю для горизонтальної  кабельної підсистеми

Горизонтальна підсистема характеризується більшою кількістю відгалужень кабелю, тому що його потрібно провести до кожної користувацької розетки. Тому до кабелю, використовуваного в горизонтальній проводці, пред'являються підвищені вимоги до зручності виконання відгалужень, а так само зручності його прокладки в приміщеннях. При виборі кабелю беруться до уваги наступні характеристики: смуга пропущення, відстань, фізична захищеність, електромагнітна перешкодозахищеність, вартість.

Горизонтальну підсистему, тобто поверхову, можна розділити на три частини:

  •  абонентська частина -  складається з розеток RJ-45, з'єднаних патч-кордом.
  •  стаціонарна частина - являє собою патч-корд, який з'єднує розетки із шафкою з мережевим устаткуванням.
  •  комутаційна частина - це патч-корд між комутатором і розетками на патч-панелі.

Для абонентської системи багатоповерхової забудови оптимальним вибором служить кручена пара категорії 5е. Вона дозволяє передавати дані зі швидкістю 100 Мбіт/c, зручна у прокладці, має досить низькою вартістю і відповідає всім вимогам по надійності, які висуваються до абонентської системі.  Всі кабелі складаються з 4 пар (дві для передачі файлів, інші два для передачі голосу). Для з'єднання кабелів з устаткуванням використовують вилки і розетки RJ-45.

Були обрані кабелі марки :

  •  КПВ-ВП (350) 4х2х0,51 (UTP-cat.5е)  для реалізації доступу до мережі за технологією 100Base-T
  •  КПВ-ВП (16) 1х2х0,48 (UTP-cat.3) для реалізації аналогової телефонії

Кабелі горизонтальної підсистеми для приватного сектору, повинні мати  високу стійкість до корозій, та гризунів, піддаватися мерзлоті та іншим деформаціям. Також вони повинні мати можливість прокладки в кабельній каналізації, трубах, блоках, по мостах, по зовнішніх стінах будівель, а також для підвіски на опорах. В таблиці 4.3 наведені характеристики горизонтальних кабелів.

Таблиця 4.3 - Характеристики горизонтальних кабелів

Характеристики кабелю

U/UTP Категория 5 (для наружной прокладки)

U/UTP Категория 5 с тросом

U/UTP Категория 5е

U/UTP Категория 3

Кількість пар:

8, 12, 16, 24, 25, 32, 64

1,2

4

1,2

Діаметр жили

0,51

0,5

0,51

0,48

Опис кабелю

Кабель призначений для стаціонарної зовнішньої

прокладки в телефонній каналізації, колекторах,

шахтах, по стінах будівель в структурованих кабельних системах зв'язку. Експлуатується при частотах до 100 МГц.

Для підвіски на повітряних лініях зв'язку.

Експлуатується при частотах до 100 МГц.

Для стаціонарної прокладки всередині будівель, станцій,

споруд, апаратури. Експлуатується при частотах

до 350 МГц.

Для стаціонарної прокладки всередині будівель, станцій,

споруд, апаратури. Експлуатується при частотах

до 16 МГц.

Температурний діапазон

експлуатації

-20 °С... +60 °С

-50 °С... +60 °С

-20 °С... +60 °С

-20 °С... +60 °С

Радіус вигину не менш

10 диаметров кабеля

4 диаметров кабеля

4 диаметров кабеля

4 диаметров кабеля

Затухання

(дБ/100 м)

22,0

22,0

22,0

-

Опір ізоляції

≥ 5 ГОм/км

≥ 5 ГОм/км

≥ 5 ГОм/км

≥ 5 ГОм/км

Робоча ємність

≤ 56 пФ/м

≤ 56 пФ/м

≤ 56 пФ/м

≤ 56 пФ/м

Були обрані кабелі марки :

  •  КПП-ВП (100) 12х2х0,51 (UTP - cat.5) - для з’єднання між вуличним розподільчим пунктом та розподільними коробками;
  •  КППт-ВП (100) 2х2х0,50 (UTP - cat.5) – для з’єднання між розподільною коробкою та телекомунікаційною розеткою, для підвіски на повітряних лініях зв’язку;
  •  КПП-ВП (100) 2х2х0,50 (UTP - cat.5) - для з’єднання між розподільною коробкою та телекомунікаційною розеткою.

4.4 Опис структурованої кабельної системи мікрорайону

Схема кабельної мережі магістральної мережі наведена у Додатку Ж. Вона з’єднує 8 комутаторів агрегації у «лінійне» кільце.

У Додатку И приведена схема кабельної мережі частини майданчику_2, тому що кабельна система майже в усіх мікрорайонах однаково виглядає. Кабельна система поділяється на кабельну мережу багатоповерхової забудови, та кабельну мережу приватного сектора.

Магістральна мережа багатоповерхової системи будується на оптичних кабелях з 4 та 8 волокнами у кабелі. Топологія мережі має кільцеву схему. Однак,  кабельні «кільця» відрізняються від мережевих «кілець». Так в Додатку В показано цифрами мережеві кільця, тому декілька кілець йдуть в одному кабелі. Це зроблено для того щоб знизити навантаження трафіку, та зменшити час збіжності при обриві кабелю, або виходу з строю обладнання.  Тому у телекомунікаційних шафах, які розташовані у будинках, робимо перемички між волокнами які виведені на оптичні панелі. Така реалізація дозволяє  економити оптичний кабель, адже його не потрібно прокладати для кожного мережевого «кільця». Також, для економії волокон, приймається технологія WDM (Wavelength Division Multiplexing), яка дозволяє одночасно передавати сигнал по одному волокні. На схемі кабельної мережі показано, що в деяких місцях робляться муфти, де з’єднується оптичні кабелі між собою. Це робиться для економії кабелю. Абонентам багатоповерхової забудови послуги, на цій схемі, надаються через 8 кілець. В кожному кільці 5-7 комутаторів.  Схема з’єднані між активним обладнанням багатоповерхової забудови показана у Додатку К.

Кабельна мережа приватного сектора складає з оптичних та мідних кабелів. Від вузла агрегації відходить оптичний кабель, який закінчується оптичним сплітером. Оптичний сплітер ділить сигнал з одного волокна на декілька, тому в цьому місці робиться муфта, з якої відходять оптичні кабелі до вуличних розподільних пунктів (ВРП). У цих пунктах знаходиться активне устаткування до якого підключаться оптичні кабелі. Топологія мережі приватного сектору має деревовидну схему і повністю повторює технологічну топологію. З кожного ВРП виходять мідні 12 парні кабелі, для зовнішньої прокладки. Ці кабелю розходяться на відстані 50-300 м, закінчуючись розподільними коробками, до яких підключаються абонентські однопарні кабелі, адже для реалізації технології VDSL2 потрібна одна пара. Схема з’єднані між активним обладнанням  приватного сектору показана у Додатку Л. Мережа для ділового сектору дуже проста і складається з оптичного кабелю, який з’єднує вузол агрегації та обладнання клієнта.

Підрахуємо витрачений кабель та пасивне обладнання, та зведемо усі данні у таблицю 4.4.

Таблиця 4.4 – Кількість обраного кабелю та пасивного обладнання

Тип обладнання або кабелю

Мікрорайон _1

км

Мікрорайон _2

км

Мікрорайон _3

км

Мікрорайон _4

км

Мікрорайон _5

км

Мікрорайон _6

км

Мікрорайон _7

км

Мікрорайон _8

км

Разом

км

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Оптическая панель 2u Optic Full (кіл)

1

1

1

1

1

1

1

1

8

EPL-SPT-32 GEPON SPLITTER  (кіл)

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Продовження таблиці 4.4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Оптический бокс ОРБ 8

0

30

3

18

61

71

30

36

246

ОКЛБг-3-М12-1х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-4/0  

2

2

1,5

1,5

1

3

2,5

0,5

14

ОКЛБг-3-М12-1х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-8/0

52,5

31

50

0

41

50

0

23,5

248

ОКТ8М(4,0)П-2Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-2

0

24,5

5,5

16

46

53,5

24,5

30

200

КПВ-ВП (350) 4х2х0,51 (UTP-cat.5е)

99

66

100,2

0

81,1

90

0

50,7

487

КПВ-ВП (16) 1х2х0,48 (UTP-cat.3)

29,7

13,2

25

0

8,1

18

0

16

110

КПП-ВП (100) 12х2х0,51 (UTP - cat.5)

0

7

1

4,5

15

17

7

8,5

60

КППт-ВП (100) 2х2х0,50 (UTP - cat.5)

0

5

0,5

3

10,5

12

5

6

42

4.5 Висновок

Була розроблена СКС для типового мікрорайону. СКС ділиться на мережі багатоповерхової забудови, приватного сектору та ділового сектору.  Усі мікрорайони з’єднані оптичним кабелем у «кільце».

СКС для багатоповерхової забудови:

  •  від вузлів агрегування по кільцю оптичний кабель проходить по системам каналізації, далі кабелі йдуть до під’їздів, де розташоване обладнання доступу. В під’їздах від шафи, де знаходиться обладнання, крученими парами категорії 5 та 3 розводиться кабель до абонентів. Для підключення комутатора доступу до оптичного кабелю використовується оптична панель з конекторами типу SC та оптичний патч-корд SC-SC, який підключається до SFP у комутаторі. Для з’єднання абонентських кабелів та комутатора і VoIP-шлюза використовується патч-панель з роз'ємами RJ-45. У абонента кабель також обжимається телекомунікаційною розеткою під RJ-45.

СКС для приватного сектору:

  •  від вузла агрегації оптичний кабель проходить по системам каналізації, де закінчується оптичним сплітером, від якого розповсюджуються оптичні кабелі, до вуличних розподільних пунктів, де знаходиться мережеве обладнання. Звідси відходять мідні кабелі з різною кількістю пар. Одні одразу йдуть до абонентів, інші відходять на відстань, де закінчуються розподільними коробками. Від кожної коробки відходять мідні кабелі UTP 3 категорії для зовнішнього застосування до абонентів.

СКС для ділового сектору:

  •  від вузла агрегації оптичний кабель надходить до клієнта, де закінчується оптичним кросом. Для підключення обладнання клієнта встановлюється оптичний патч-корд.


5 IP проектування

5.1 Розподіл адресного простору

Проектована мультисервісна телекомунікаційна мережа має 14025 абонентів. Вся мережа ділиться на 8 мікрорайонів з вузловою точкою в кожному районі. Абоненти кожного мікрорайон діляться на три групи абоненти багатоповерхової забудови, абоненти приватного та ділових секторів.  З метою оптимізації для кожної групи абонентів кожного мікрорайону була виділена своя підмережа. Також для запобігання широкомовних штормів і запобігання петель у мережі застосовується технологія VLAN, нумерація VLAN починається з 10 та розподілена серед усіх підмереж. У Додатку М зображена топологічна схема мережі. У таблиці 5.1 наведено розподіл адресного простору та VLAN. 

Також на кожному вузлі агрегації знаходиться BRAS, який агрегує користувальницькі підключення з мережі рівня доступу. Усі 8 BRAS з'єднуються своєю мережею з головним маршрутизатором. Також, для віддаленого доступу, моніторингу та управління кожному устаткуванню в мережі присвоєно IP адрес зі своєї під мережі. Для доступу до послуг VoIP також виділена своя підмережа.

Таблица 5.1 - Розподіл адресного простору проектованої мережі

мікрорайону

Мережа

VLAN

IP

MASK

1

2

3

4

5

Мікрорайон_1

Багатоповерхова забудова

10

192.172.0.0

255.255.240.0

Діловий сектор

11

192.172.16.0

255.255.255.0

Мікрорайон_2

Діловий сектор

12

192.172.17.0

255.255.255.0

Приватний сектор

13

192.172.18.0

255.255.254.0

192.172.20.0

255.255.252.0

Багатоповерхова забудова

14

192.172.24.0

255.255.248.0

192.172.32.0

255.255.240.0

Продовження таблиці 5.1

1

2

3

4

5

Мікрорайон_3

Багатоповерхова забудова

15

192.172.48.0

255.255.240.0

Частный сектор

16

192.172.64.0

255.255.255.0

Діловий сектор

17

192.172.65.0

255.255.255.0

Мікрорайон_4

Діловий сектор

18

192.172.66.0

255.255.255.0

Приватний сектор

19

192.172.67.0

255.255.255.0

192.172.68.0

255.255.252.0

Мікрорайон_5

Багатоповерхова забудова

20

192.172.72.0

255.255.248.0

192.172.80.0

255.255.248.0

Приватний сектор

21

192.172.88.0

255.255.248.0

192.172.96.0

255.255.248.0

Діловий сектор

22

192.172.104.0

255.255.255.0

Мікрорайон_6

Діловий сектор

23

192.172.105.0

255.255.255.0

Багатоповерхова забудова

24

192.172.106.0

255.255.254.0

192.172.108.0

255.255.252.0

192.172.112.0

255.255.240.0

Приватний сектор

25

192.172.128.0

255.255.240.0

Мікрорайон_7

Приватний сектор

26

192.172.144.0

255.255.248.0

Діловий сектор

27

192.172.152.0

255.255.255.0

Мікрорайон_8

Приватний сектор

28

192.172.154.0

255.255.254.0

192.172.156.0

255.255.252.0

Багатоповерхова забудова

29

192.172.160.0

255.255.240.0

Діловий сектор

30

192.172.176.0

255.255.255.0

Для реалізації технологічної мережі також використовується технологія VLAN, яка забезпечує високий рівень безпеки мережі. В таблиці 5.2 наведено розподіл адресного простору та VLAN для технологічної мережі. 

Таблиця 5.2  - Розподіл адресного простору технологічної мережі

 

Мережа

VLAN

IP

MASK

1

2

3

4

Технологічна мережа

111

10.0.0.0

255.255.240.0

VoIP

100

10.1.0.0

255.255.224.0

BRAS-1

121

10.2.0.1

255.255.255.252

BRAS-2

122

10.2.0.5

255.255.255.252

BRAS-3

123

10.2.0.9

255.255.255.252

Продовження таблиці 5.2

1

2

3

4

BRAS-4

124

10.2.0.13

255.255.255.252

BRAS-5

125

10.2.0.17

255.255.255.252

BRAS-6

126

10.2.0.21

255.255.255.252

BRAS-7

127

10.2.0.25

255.255.255.252

BRAS-8

128

10.2.0.29

255.255.255.252

Для усіх BRAS таблиці маршрутизації майже однакові і є найпростішими – вони містять в собі тільки маршрутний запис за умовчанням. В таблиці 5.3 наведено таблицю маршрутизації для BRAS-1. Таблиця маршрутизації для ядра наведена у таблиці 5.4.

Таблиця 5.3 - Маршрутизація BRAS-1

Адреса мережі

Маска мережі

Адреса шлюзу

0.0.0.0

0.0.0.0

10.2.0.1

 

Таблиця 5.4 - Маршрутизація ядра

Адреса мережі

Маска мережі

Адреса шлюзу

192.172.0.0

255.255.240.0

10.2.0.2

192.172.16.0

255.255.255.0

10.2.0.2

192.172.17.0

255.255.255.0

10.2.0.6

192.172.18.0

255.255.254.0

10.2.0.6

192.172.20.0

255.255.252.0

10.2.0.6

192.172.24.0

255.255.248.0

10.2.0.6

192.172.32.0

255.255.240.0

10.2.0.6

192.172.48.0

255.255.240.0

10.2.0.10

192.172.64.0

255.255.254.0

10.2.0.10

192.172.66.0

255.255.254.0

10.2.0.14

192.172.68.0

255.255.252.0

10.2.0.14

192.172.72.0

255.255.248.0

10.2.0.18

192.172.80.0

255.255.240.0

10.2.0.18

0.0.0.0

0.0.0.0

213.130.10.254

Рисунок 5.1 - Топологія маршрутизаторів

5.2 Конфігурація  устаткування

Для кожного устаткування  треба написати свій конфігураційний файл, який буде містити в собі адреси мережевих інтерфейсів та таблиці маршрутизації, а також деяку додаткову інформацію. Тому для перевірки краще спочатку створити модель мережі – для цього від фірми Cisco є програмний засіб – Packet Tracer 5. Програма Packet Tracer пропонує на вибір кілька основних моделей комунікаційного обладнання, і основні технології, які найширше використовуються у корпоративних територіальних мережах. Модель побудуємо не в «повному масштабі», а трохи «урізану», показуючи лише деяку частину мережі доступу. Схема моделі наведена в Додатку Н.

Мультисервісна телекомунікаційна мережа поділяється на два рівня: рівень доступу та магістральний рівень.

Магістральний рівень будується з 8  комутаторів 3го рівня,  які з’єднанні в кільцем до мережі передачі даних ТГ Vega. В моделі оберемо комутатори 3560 24PSкомутатори 3-го рівня. 

Для запобігання петель в кільцевій топології необхідно використовувати  протокол STP. Основним завданням STP є приведення мережі Ethernet з множинними зв'язками до деревоподібної топології, що виключає цикли пакетів. Відбувається це шляхом автоматичного блокування надлишкових в даний момент зв'язків для повної зв'язності портів. Тому об’явимо комутатор ядра головним, від якого буде будуватись дерево STP.

sw-core(config)#spanning-tree mode pvst

sw-core(config)#spanning-tree vlan 1-4096 priority 4096

sw-core(config)#spanning-tree portfast default

Так як комутатор sw-core має пріоритет вищий за інші комутатори, тому він стає головним. Також усі порти, які не беруть участь у дереві STP (усі порти в access режимі), переводяться у режим portfast, який мінімізує час, необхідний для переходу порту у стан forward.

Перевірка працездатності протоколу STP наведена в Додатку П. Однак через великий час сходимості у мультисервісній мережі буде застосовуватися протокол RSTP який відрізняється меншим часом сходимості мережі.

Так як магістральній мережі перебуває багата кількість  комутаторів, щоб не додавати до кожного комутатору VLAN які не має в його базі, застосуємо технологію VTP. У протоколі VTP узгодженість конфігурацій VLAN-мереж підтримується в загальному адміністративному домені. Крім того, протокол VTP зменшує складність управління і моніторингу VLAN-мереж. Тому усі магістральні комутатори знаходяться у домені Vega. І сервером домену є головний комутатор, а інші стають клієнтами домену.

sw-core#vlan database

sw-core(vlan)#vlan 10 name

sw-core(vlan)#vlan 10 name ab_mnogoetajki

VLAN 10 added:

   Name: ab_mnogoetajki

sw-core(vlan)#vl

sw-core(vlan)#vlan 11 name ab_chastnii

VLAN 11 added:

   Name: ab_chastnii

sw-core(vlan)#vl

sw-core(vlan)#vlan 12 name ab_del

sw-core(config)#vtp mode server

sw-core(config)#vtp domain VEGA

sw-core(config)#vtp password VEGA

 

sw-1-1(config)#vtp mode client

sw-1-1 (config)#vtp domain VEGA

sw-1-1 (config)#vtp password VEGA

Для передачі декількох VLAN по одному каналу потрібно щоб порти комутатору були в режимі Trunk. Потрібно вказати опцію nonegotite яка відключає автоматичне розпізнавання режиму (mode access або mode trunk). З метою безпеки й обмеження зайвого трафіку не на усіх транкових портах потрібна наявність усіх VLAN тому їх треба обмежити тільки потрібними.

sw-1-1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q

sw-1-1(config-if)#switchport mode trunk

sw-1-1(config-if)#switchport nonegotiate

sw-1-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan 10-11,100,111

Для доступу до комутаторів та маршрутизаторів потрібно усім добавити IP адреса у VLAN технологічної мережі

sw-1-1(config)#interface vlan 111

sw-1-1(config-if)#ip add 10.0.0.10 255.255.255.0

Комутатори доступу мають аналогічну конфігурацію, як і магістральні, але є деякі відмінності. У комутаторах доступу не застосовується VTP домен, адже на мережі доступу не потрібна наявність усіх VLAN мережі. Також на портах магістрального комутатора до якого підключено комутатори доступу є обмеження по VLAN. Також  у комутаторах  доступу майже усі порти знаходяться в режимі access. Цей режим який дозволяє подати тільки один Vlan на даний порт у нетегірованому режимі. Також потрібно зробити прив’язку MAC- адреси клієнтського обладнання до порту, для захисту від стороннього підключення.

sw-1e000101(config)# interface FastEthernet0/1

sw-1e000101(config-if)# switchport access vlan 10

sw-1e000101(config-if)# switchport mode access

sw-1e00101(config-if)#switchport port-security

sw-1e00101(config-if)#switchport port-security violation restrict

sw-1e00101(config-if)#switchport port-security mac-address 0009.7CCC.B2A7

Усі абоненти отримують IP динамічно за допомогою протоколу DHCP.  Якщо визначено область DHCP і задані діапазони виключення, то решта адрес називається пулом доступних адрес (address pool) (в межах області. IP видаються з маршрутизаторів BRAS.

BRAS-1(config)#ip dhcp pool ab_mn

BRAS-1(dhcp-config)# network 192.172.0.0 255.255.240.0

BRAS-1(dhcp-config)# default-router 192.172.0.1

BRAS-1(dhcp-config)# dns-server 10.0.0.2

BRAS-1(config)#ip dhcp excluded-address 192.172.0.1

Також на маршрутизаторі настроюються подінтерфейсі які мають доступ до різних VLAN (кожний до свого). Ці інтерфейси є основними шлюзами для абонентів.

BRAS-1(config)# interface fastEthernet 0/0.10

BRAS-1(config-subif)# encapsulation dot1Q 10

BRAS-1(config-subif)# ip address 192.172.0.1 255.255.240.0

В мережі також є маршрутизатор, які виконує роль Softswitch. На ньому налаштовується функція telephony-service де вказується максимальна кількість телефонів підключаємо до маршрутизатора, також кількість цифр у номері,  IP адрес до якого будуть підключатися усі VoIP пристрої. Також на цьому маршрутизаторі налаштовується якому телефону присвоїти якій номер, та зробити прив’язку за MAC-адресою. Усім пристроям IP-телефонії присвоюється IP адреса, за  допомогою протоколу DHCP. Для цього використовується опція 150 у якій вказується адреса TFTP сервера.

VoIP(config)#interface fastEthernet 0/0.111

VoIP(config-subif)#encapsulation dot1Q  111

VoIP(config)#ip dhcp pool VoIP

VoIP(dhcp-config)# network 10.1.0.0 255.255.224.0

VoIP(dhcp-config)# default-router 10.1.0.1

VoIP(dhcp-config)# option 150 ip 10.1.0.1

VoIP(config)#telephony-service

VoIP(config-telephony)#max-ephones 42

VoIP(config-telephony)#max-dn 144

VoIP(config-telephony)# ip source-address 10.1.0.1 port 2000

VoIP(config-telephony)#auto assign 4 to 6

VoIP(config-telephony)#auto assign 1 to 42

VoIP (config-ephone)# mac-address 0003.E4A6.6D01

VoIP(config)# ephone-dn 1

VoIP(config-ephone-dn)#number 3880000

5.3 Конфігурація доступу в Інтернет 

Network address translation (NAT) - створено для спрощення та приховування IP адресації. NAT дозволяє представити зовнішнього світу внутрішню структуру IP адресації підприємства інакше, ніж вона насправді виглядає. Це дозволяє організації з'єднуватися з Інтернетом, не маючи всередині себе глобальною унікальною IP адресації. Це дає можливість виходу в Інтернет для корпоративних внутрішніх IP мереж з внутрішніми IP адресами (intranet), які глобально не унікальний і тому не можуть маршрутизується в Інтернеті. NAT застосовується також для зв'язку територіально розподілених підрозділів організації через Інтернет.

NAT реалізовано на головному маршрутизаторі.

core-router(config)# interface fastEthernet 0/1

core-router(config-if)# ip address 213.130.10.9 255.255.255.0

core-router(config-if)# ip nat outside

core-router(config)# interface FastEthernet0/0.121

core-router(config-if)#  encapsulation dot1Q 121

core-router(config-if)#  ip address 10.2.0.1 255.255.255.252

core-router(config-if)#  ip nat inside

Діапазон  зовнішніх IP-адрес розподілено серед кожного мікрорайону в таблиці 5.5

Таблиця 5.5 - Розподілення зовнішніх IP- адрес

Маршрутизатор

Початок діапазону

Кінець діапазону

BRAS-1

213.130.10.1

213.130.10.5

BRAS-2

213.130.10.6

213.130.10.10

BRAS-3

213.130.10.11

213.130.10.15

BRAS-4

213.130.10.16

213.130.10.20

BRAS-5

213.130.10.21

213.130.10.25

BRAS-6

213.130.10.26

213.130.10.30

BRAS-7

213.130.10.31

213.130.10.35

BRAS-8

213.130.10.36

213.130.10.40

core-router(config)# ip nat pool BRAS_1 213.130.10.1 213.130.10.5 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_2 213.130.10.6 213.130.10.10 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_3 213.130.10.11 213.130.10.15 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_4 213.130.10.16 213.130.10.20 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_5 213.130.10.21 213.130.10.25 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_6 213.130.10.26 213.130.10.30 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_7 213.130.10.31 213.130.10.35 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat pool BRAS_8 213.130.10.36 213.130.10.40 netmask 255.255.255.0

core-router(config)# ip nat inside source list 1 pool BRAS_1

core-router(config)# ip nat inside source list 2 pool BRAS_2

core-router(config)# ip nat inside source list 3 pool BRAS_3

core-router(config)# ip nat inside source list 4 pool BRAS_4

core-router(config)# ip nat inside source list 5 pool BRAS_5

core-router(config)# ip nat inside source list 6 pool BRAS_6

core-router(config)# ip nat inside source list 7 pool BRAS_7

core-router(config)# ip nat inside source list 8 pool BRAS_8

Деяким абонентам, та діловим клієнтам можливе виділення статичної IP-адреси. Також DNS теж має внутрішню IP адресу 10.0.0.2 а зовнішню 213.130.10.253.

core-router(config)#ip nat inside source static 192.172.0.3 213.130.10.41

core-router(config)#ip nat inside source static 192.172.104.3 213.130.10.42

core-router(config)#ip nat inside source static 10.0.0.2 213.130.10.253

Для того щоб мікрорайони виходили через свої пули пропишемо списки доступу:

core-router(config)#access-list 1 permit 192.172.0.0 0.0.15.255

core-router(config)#access-list 1 permit 192.172.16.0 0.0.0.255

core-router(config)#access-list 1 deny any

5.4  Конфігурація списків доступу

Всіх боржників буде відключатися від доступу до мережі Інтернет та до IP телефонії. Списки доступу можуть бути двох типів – стандартні та розширені. Тому на кожному BRAS прописується стандартний список доступу. В цьому списку боржник має IP адресу 192.172.0.3

BRAS-1(config)#ip access-list standard Doljniki

BRAS-1(config-std-nacl)# deny host 192.172.0.3

BRAS-1(config-std-nacl)#permit any

BRAS-1(config)#interface fastEthernet 0/0.10

BRAS-1(config-subif)#ip access-group Doljniki in

BRAS-1(config-subif)#ip access-group Doljniki out

Для заборони доступу до IP телефонії на маршрутизаторі VoIP також прописується список доступу.

VoIP(config)#ip access-list standard Zadoljniki

VoIP(config-std-nacl)#deny host 10.1.0.3

VoIP(config-std-nacl)#permit any

VoIP(config-subif)#ip access-group Zadoljniki in

VoIP(config-subif)#ip access-group Zadoljniki out

VoIP(config-subif)#ip access-group Zadoljniki out

Заборона доступу з Інтернету до серверу FTP

core-router(config)#ip access-list extended FTP

core-router(config-ext-nacl)#deny ip any 10.0.0.3 0.0.0.0

core-router(config-ext-nacl)#permit ip any any

core-router(config)#interface fastEthernet 0/1

core-router(config-if)#ip access-group FTP in

core-router(config-if)#ip access-group FTP out

5.5  Опис доступу до послуг

Проектована мультисервісна мережа повинна надавати послуги доступу до мережі Інтернет, IP телефонії, виділені канали та послуги IPTV.

5.5.1 Опис доступу до мережі Інтернет

Для доступу до мережі Інтернет абоненти отримують за допомогою DHCP IP-адреси. Усі запити від абонентів надходять до  маршрутизаторів BRAS (у реальній мережі BRAS являє собою високопродуктивний сервер з операційною системою FreeBSD v8.1, та спеціальним програмним забезпеченням), де перевіряється чи є абоненти боржниками, якщо ні то усі запити перенаправляються через магістральну мережу та мережу передачі даних ТГ Vega до ядра (головного маршрутизатора), якій далі транслює його через NAT.

Для кожного мікрорайону є свій пул адрес. Тому запит проходить через свій Nat та надходить до мережі Інтернет.

core-router#show ip nat translations

Pro  Inside global     Inside local       Outside local      Outside global

icmp 213.130.10.1:11   192.172.0.9:11     98.98.98.1:11      98.98.98.1:11

icmp 213.130.10.1:12   192.172.0.9:12     98.98.98.1:12      98.98.98.1:12

icmp 213.130.10.1:13   192.172.0.9:13     98.98.98.1:13      98.98.98.1:13

icmp 213.130.10.1:14   192.172.0.9:14     98.98.98.1:14      98.98.98.1:14

---  213.130.10.253    10.0.0.2           ---                ---

---  213.130.10.42     192.172.104.3      ---                ---

NAT: s=192.172.0.9->213.130.10.1, d=98.98.98.1 [16]

NAT*: s=98.98.98.1, d=213.130.10.1->192.172.0.9 [23]

NAT: s=192.172.0.9->213.130.10.1, d=98.98.98.1 [17]

NAT*: s=98.98.98.1, d=213.130.10.1->192.172.0.9 [24]

NAT: expiring 213.130.10.1 (192.172.0.9) icmp 4 (4)

Для забезпечення безпеки абонентів на мережі застосовуються такі технології як DHCP Snooping,  прив’язка IP адреси абонента до MAC адреси абонентського обладнання та порту комутатора доступу, до якого підключено абонент, для захисту від підміни IP адреси абонента та DHCP сервера. Також на комутаторах доступу застосовується технологія Isolated VLANs для того щоб абоненти не могли обмінюватися інформацією з усіма іншими портами комутатору доступу.

5.5.2 Організація телефонії

Сьогодні загальновизнане, що розгортання телефонії й інших медійних служб підприємства, їх інтеграція в загальну IT-Інфраструктуру компанії ефективно забезпечується поверх загальної  апаратно-програмної інфраструктури на основі протоколу IP.

Ip-Телефонні лінії (Internet Protocol)  – послуга, що дозволяє використовувати пакетну Ip- Мережу як середовище передачі голосу й факсів у режимі реального часу.  

SIP транк (або SIP TRUNK, групова IP лінія) – декілька IP телефонних ліній надаваних по одній парі (або по оптиці), що й мають загальну номерну ємність. Кількість ліній у групі – від 2 і більш, кількість обмежується профілем абонента й можливостями транспортної мережі (пропускною здатністю останньої милі).

VoIP трафік від  кожної IP  сесії надходить до мережі передачі даних і далі до Soft switch де відбувається перетворення IP- телефонії у аналогову та поступає до опорно-транзитної станції C&C08. На ОПТС трафік аналізується і в залежності від напрямку поступає до ТМЗК або міжміського та міжнародного напрямків.

Організація IP-телефонії організована так само як і послуга SIP транк.  Для забезпечення високої якості послуг на усій мережі застосовується технологія QoS.  А саме, окрема пріоритезація VLAN з VoIP трафіком.

В моделі роль SoftSwitch  виконує маршрутизатор VoIP. Де прописано сервіс телефонії. IP-телефонія має свій VLAN який має найвищий пріоритет QoS. Усі розмови і запити йдуть через маршрутизатор від пристроїв Ip телефонії.

%IPPHONE-6-REGISTER: ephone-2 IP:10.1.0.2 Socket:2 DeviceType:Phone has registered.

%IPPHONE-6-REGISTER: ephone-6 IP:192.172.0.5 Socket:2 DeviceType:Phone has registered.

5.5.3 Організація VPN

Для реалізації віртуальної приватної мережі виділяється VLAN, якій узгоджується з клієнтом і подається до нього. В даній модель був обраний 300 VLAN якій подається до підприємства то до його філії.

Клієнт у себе прописує на маршрутизаторі таблиці маршрутизації, по якій відокремлює корпоративний трафік від трафіку до мережі Інтернет.   

5.5.4 Організація послуги IPTV

Доступ до послуги IPTV  реалізовано за допомогою мультикасту.  Multicast - спеціальна форма широкомовлення, при якій копії пакетів направляються певного підмножині адресатів. Технологія IP Multicast використовує адреси з 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Підтримується статична і динамічна адресація. Діапазон адрес з 224.0.0.0 по 224.0.0.255 зарезервований для протоколів маршрутизації та інших низькорівневих протоколів підтримки групової адресації. Для визначення членів різних груп в локальній мережі маршрутизатор використовує протокол IGMP. Один з маршрутизаторів підмережі періодично опитує вузли підмережі, щоб дізнатися, які групи використовуються додатками вузлів. На кожну групу генерується тільки одна відповідь в підмережі. Для того щоб стати членом нової групи, вузол одержувача ініціює запит на маршрутизатор локальної мережі. Мережевий інтерфейс вузла-одержувача налаштовується на прийом пакетів з цією груповою адресою. Кожен вузол самостійно відстежує свої активні групові адреси, і коли відпадає необхідність знаходитись в даній групі, припиняє надсилати підтвердження на IGMP - запити. Результати IGMP - запитів використовуються протоколами групової маршрутизації для передачі інформації про членство в групі на сусідні маршрутизатори і далі по мережі. В мультисервісній мережі, для того щоб не створювався мультикастовий потік  на кожний VLAN у мережі застосовується технологія MVR (Multicast VLAN Registration). Завдяки технології MVR  IGMP-запити можуть поступати  з різних VLAN до одного мультикастового VLAN. На рисунку 5.3 зображено передача мультикасту за допомогою технології мультикасту, та без. Відеоконтент береться у оператора ТГ Vega і складає 60 каналів, по 5 Мбіт/с кожний. Для надання послуги IPTV високої якості застосується пріоритезація мультикастового VLAN на магістральній мережі та трафіку з відео контентом на комутаторах доступу.

Рисунок 5.2 - Передача мультикасту за допомогою технології MVR (б)   та без (а).

5.6 Висновок

В цій главі було налаштоване обладнання мультисервісної мережі. Було розподілено IP-адресний простір серед абонентів, для надання послуг. Була розроблена модель мультисервісної мережі у програмі Packet Tracer. В цій моделі було проаналізовано реалізації послуг доступу до мережі Інтернет та IP-телефонії. Перевірена відмово стійкість мережі. Деякі конфігурації не були промодельовані тому що програма Packet Tracer не має у собі реалізації тих команд та того обладнання, які потрібні для реалізації конфігурації. Однак модель яку розроблено у програмі Packet Tracer достатньо для того щоб перевірити працездатність обраних технологій та конфігурацій. Лістинги основного обладнання наведені у Додатку Р.


6 ЕКОНОМІЧНЕ обґрунтування 

В якості об’єкту проектування виступає мультисервісна телекомунікаційна мережа  для умов Київського району.  Основною метою дипломного проекту є надання мешканцям Київського району якісних послуг цифрового телефонного зв'язку, високошвидкісного доступ до мережі Internet та IPTV.  В даній главі проведено економічний аналіз мережі в цілому: проведено розрахунок капітальних, експлуатаційних витрат, розрахунок прибутку та розрахунок терміну окупності.

 

6.1 Визначення обсягів капітальних витрат

Капіталовкладення - включають суму всіх витрат одноразового характеру, що передують нормальній експлуатації об'єкту - у т.ч. витрати на придбання, доставку, монтаж, будівництво об'єктів основних виробничих фондів. За економічною ознакою - це витрати, що в кінцевому підсумку відображуються в збільшенні вартості основних фондів і нематеріальних активів. Капітальні витрати проектованої мережі включають:

а)  витрати на активне обладнання і його монтаж;

б) витрати на кабельну мережу і її монтаж.

Капітальні витрати знаходяться за формулою 6.1:

Кпмаокм ;  (6.1)

де: Као - витрати на активне обладнання і його монтаж;

    Ккм - витрати на кабельну мережу і її монтаж.

6.1.1 Визначення капітальних витрат на активне обладнання 

Вартість капітальних витрат будівництва визначається на підставі даних про показники вартості обладнання та будівельно-монтажних робіт, наданих замовником проекту:

Каоао`*kнакл*kмонт ; (6.2)

де:  kнакл - коефіцієнт,   що   враховує   накладні   транспортно-заготівельні витрати (1,07);

       kмонт – коефіцієнт, що враховує витрати на монтаж (kмонт = 1,2);

Підсумкові результати розрахунків кількості обладнання  приводимо у вигляді кошторису вартості обладнання та монтажних і пусконалагоджувальних робіт у таблицях 6.1.

Таблиця 6.1 - Визначення обсягів капітальних витрат

Модель

Разом

шт

Кошторисна вартість, грн

за одиницю

загальна

1

2

3

4

Комутатор агрегації

Cisco WS-C4928-10GE

8

226200

1266720

Комутатор доступу

D-Link DES-3028

496

1880

932480

GePON комутатор

DPN-3012-E

8

35800

286400

GePON ONU

DPN-301/L/T

251

1568

393568

IP DSLAM VDSL2

VES-1624FT-55A

246

21720

5343120

VoIP шлюз DVG-2101S

4180

344

1437920

VoIP шлюз DVG-3016S

496

7344

3642624

SFP-1SM-1550nm-3SC

SFP-1SM-1310nm-3SC

1184

152

179968

Сервер Superserver 5016I-MRF

8

4000

32000

Антивандальна настінна шафа «FORPOST»7U

742

640

474880

Продовження таблиці 6.1

1

2

3

4

Антивандальна телекомунікаційна шафа Forpost Р БКМ-600-24U

246

2848

700608

Разом

14690288

Вартість неврахованого обладнання (20%)

2938058

Разом

17628346

Накладні видатки (7%)

1233984

Разом

18862330

Монтаж та наладка обладнання (20%)

3772466

Всього: Кобл

22634796

Примітка: вартість програмного  забезпечення входить до вартості обладнання, що  постачається, на комутатори  Cisco WS-C4928-10GE діє знижка 30%.

Виходячи з розрахунків капітальні витрати на активне устаткування складають 22634796 грн.

6.1.2 Капітальні витрати кабельних мережі

Капітальні витрати, пов'язані з будівництвом кабельних мереж (Ккм) включають:

  •  вартість іншого кабелю, що  враховується в обсязі 20% від основного кабелю (Коб'):

Ккб' = Косн*1,2  (6.3)

  •  вартість обладнання застосовуємого на кабельній мережі (Коб);

-     коефіцієнт, що враховує накладні транспортно-заготівельні витрати       (kнакл =1,07);

 -     коефіцієнт, що враховує витрати на монтаж (kмонт =1,3).

Та обчислюються за формулою 6.4:

Ккм = Ккб' *kнакл*kмонтоб (6.4)

Підсумкові результати розрахунків капітальних витрат кабельної мережі зведено до таблиць 6.2-6.3.

Таблиця 6.2 - Визначення обсягів капітальних витрат на кабель

Кабельна система

 

Разом

км

Кошторисна вартість, грн.

за км

разом

ОКЛБг-3-М12-1х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-4/0

14

11520

164736

ОКТ8М(4,0)П-2Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-2

200

6192

1230970

ОКЛБг-3-М12-1х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-8/0

248

13920

3452160

КПВ-ВП (350) 4х2х0,51 (UTP-cat.5е)

487

760

1233733

КПВ-ВП (16) 1х2х0,48 (UTP-cat.3)

110

400

43740

КПП-ВП (100) 12х2х0,51 (UTP - cat.5)

60

1600

95541

КППт-ВП (100) 2х2х0,50 (UTP - cat.5)

42

1176

98313

Разом

6319195

Вартість неврахованого обладнання (20%)

1263839

Разом

7583034

Накладні видатки (7%)

530812

Разом

8113847

Монтаж та наладка обладнання (26%)

2109600

Разом

10223447

Таблиця 6.3 - Визначення обсягів капітальних витрат на пасивне обладнання

Кабельна система

 

Разом

штук

Кошторисна вартість, грн

за одиницю

разом

Оптична панель 2u Optic Full

8

200

1600

EPL-SPT-32 GEPON SPLITTER

8

3728

29824

Оптичний бокс ОРБ 8

246

64

15744

Разом

47168

Вартість неврахованого обладнання (20%)

9434

Разом

56602

Накладні видатки (7%)

3963

Разом

60565

Монтаж та наладка обладнання (20%)

12113

Разом

72678

Обчислимо загальну вартість капітальних витрат кабельної мережі за формулою (6.4):

Ккм=10223447+72678=10296125 грн.

Обчислимо загальну вартість капітальних витрат проектованої мережі за формулою (6.1):

Кпм=22634796+10296125=32930921 грн.

Таким чином капітальні витрати проектованої мережі будуть складати 32930921 грн.

 6.2 Розрахунок експлуатаційних витрат

Річна сума експлуатаційних видатків визначається за формулою:

ЕВ=ЗП+Відр+А+Е+Ін+ПД;        (6.5)

де: ЗП - заробітна плата експлуатаційного персоналу;

Відр - відрахування па пенсійне, соціальне страхування, в фонд зайнятості,

А - амортизаційні відрахування;

Е - видатки на електроенергію;

ПД – видатки за оренду каналу передачі даних;

Ін - інші видатки.

6.2.1 Розрахунок заробітної плати

Розрахунок річної заробітної плати проведемо за формулою:

ЗПрік=ЗПміс*12*ЧП;  (6.6)

де: ЗПміс - середньомісячна заробітна плата одного робітника;

ЧП - чисельність персоналу.

Чисельність персоналу визначається згідно нормативів. Немає необхідності утримувати великий штат працівників, тому що обладнання конфігурується дистанційно. Кількість працівників визначається виходячи з кількості абонентів, які ці працівники обслуговують. Загальна чисельність персоналу визначається за формулою:

ЧП=ЧПекспл+ЧПкерів+ЧІІгрр+ЧПкаб;  (6.7)

де:  ЧПекспл- чисельність експлуатаційного персоналу;

ЧПкерів - чисельність керівного персоналу;

ЧІІгрр - чисельність персоналу групи ремонту та розвитку;

ЧПкаб  - чисельність персоналу, що обслуговує лінiйно-кабельні споруди

Чисельність експлуатаційного персоналу визначається з розрахунку одна людина на кожні 2000 абонентів:

ЧПекспл=Nаб/2000.  (6.8)

Згідно з таблиці  1.2  Nаб=14 тис. абонентів,  тому чисельність експлуатаційного персоналу буде складати:

ЧПекспл=14000/2000=7 чол.

Чисельність персоналу, що обслуговує лінiйно-кабельні споруди визначається з розрахунку одна людина на 100 км кабельної мережі (Lтр) .

ЧПкаб= Lтр/100.  (6.9)

Згідно з таблиці 4.4  Lтр=1200, тому чисельність персоналу, що обслуговує лінiйно-кабельні споруди буде складати:

ЧПкаб =1200/100=12 чол.

Чисельність керівного персоналу визначається з розрахунку одна людина на відділ.

Численність персоналу групи ремонту та розвитку визначається за формулою:

ЧІІгрр=0,3* ЧПекспл;  (6.10)

ЧІІгрр=0,3*6≈2 чол.

Заробітна плата береться середньостатистичної серед підприємств зв’язку. В таблиці 6.4 наведені результати розрахунків чисельності персоналу та заробітної плати для них.

Таблиця 6.4 - Результати розрахунків чисельності персоналу

Посади

Середня заробітна плата одного працюючого грн /міс

Численність

Разом

грн/міс

провідний інженер мережі передачі даних (начальник відділу)

8000

1

8000

інженер мережі передачі даних

4000

7

28000

провідний інженер лінійних споруд (начальник відділу)

8000

1

8000

інженер лінійних споруд

3000

2

6000

електромонтер лінійних споруд

2000

12

24000

провідний інженер групи ремонту та розвитку (начальник відділу)

8000

1

8000

Інженер групи ремонту та розвитку

3000

2

6000

Разом

88000

Розрахуємо річну заробітну плату виходячи з даних таблиці 6.4 за формулою 6.6:

ЗПрік=88000*12=1056000 грн.

Річна заробітна плата буду складати 1056000 грн.

6.2.2  Розрахунок відрахувань за оренду каналу передачі даних

Річна сума відрахувань за оренду каналу передачі даних обчислюється за формулою:

ПД=Тр*12*Y;  (6.11)

де: Тр – тариф за оренду каналу ПД (8200 грн/міс);

 Y-  сумарний трафік що генерується мережею  (згідно з даних таблиці 1.22 складає 8 Гбіт/с) .

ПД=8200*12*8= 787200 грн.

Річна сума буде складати 787200 гривень.

6.2.3 Розрахунок відрахувань на соціальне страхування

Річна сума відрахувань на соціальне страхування, в фонд зайнятості, медицину і т. д. для всього персоналу становить 36,79% (4 категорія) від річної суми витрат на заробітну плату:

Відр=0.3679*ЗПрік ;    (6.11)

Відр=0.3679*1056000=388502 грн.

Річна сума витрат на заробітну плату складає 388502 грн.

6.2.4 Розрахунок амортизаційних відрахувань

Амортизаційні відрахування визначаються прямолінійним методом за формулою:

А=Кпм/Р;  (6.12)

де: Р – строк корисного використання який складає 5 років;

Кпм - капітальні витрати проектованої мережі.

Розрахуємо амортизаційні відрахування за формулою 6.12:

А=32930921/5=6586184 грн.

Амортизаційні відрахування буду складати 6586184 грн.

 6.2.5 Розрахунок витрат на електроенергію

Витрати на оплату електроенергії визначаються за формулою:

Е=(P*t*Tен)/0.67; (6.13)

Де: Р - сумарна споживана потужність обладнання, кВт;

t - кількість годин роботи обладнання за рік (8760 годин);

Тен - тариф на електроенергію (0,8 грн/кВт-год).

Зведемо до таблиці 6.5 споживну потужність обладнання мережі, згідно з опису обладнання у 3 розділі.

Таблиця 6.5 - Споживана потужність обладнання мережі

Обладнання

Потужність од. одиниці Вт

Разом  кВт

Комутатор агрегації

Cisco WS-C4928-10GE

400

3,2

Комутатор доступу

D-Link DES-3028

25

12,4

GePON комутатор

DPN-3012-E

50

0,4

GePON ONU

DPN-301/L/T

5

1,255

IP DSLAM VDSL2

VES-1624FT-55A

64

15,744

VoIP шлюз DVG-3016S

25

12,4

Сервер Superserver 5016I-MRF

280

2,24

Разом

47,64

Обчислимо витрати на оплату електроенергії за формулою 6.13:

Е=(47,64*8760*0,8)/0.67=498300 грн.

Таким чином, витрати на оплату електроенергії за рік становлять   498300 грн.

6.2.6 Розрахунок інших витрат

Інші витрати включають витрати на матеріали, запасні   частини, відрахування в ремонтний фонд підприємств та ін. Їх  можна визначити наближено за формулою:

Ін =0.7*ЗПрiк ;  (6.14)

Ін =0.7*1056000=739200 грн.

Результати розрахунку експлуатаційних витрат занесемо в таблицю 6.6

Таблиця 6.6 - Повний кошторис та структура експлуатаційних витрат

Назва витрат

Сума, грн

Структура, %

Заробітна плата

1056000

10,5

Соціальне страхування

388502

4

Амортизація

6586184

65,5

Електроенергія

498300

5

Оренда каналу ПД

787200

8

Інші

739200

7

Разом : Експлуатаційні витрати

17680392

100

6.3 Розрахунок основних економічних показників 

6.3.1 Розрахунок прибутку від експлуатації

Прибуток від експлуатації проектованого ЕВСС визначається за формулою:

П=Q-ЕВ,  (6.15)

де: Q - тарифні доходи (об'єм продукції), грн.

Доходи від впровадження проектованої мережі розраховуються згідно діючих тарифів на відповідні послуги зв'язку. Дані про розподіл тарифів серед абонентів візьмемо з таблиць 1.9-1.11. Зведемо результати розрахунків доходів у таблицю 6.7

Таблиця 6.7 - Розрахунок доходів

Назва Тарифів

Кількість абонентів

Абонентна плата

За місяць з одного

Абонента (грн.)

За рік

грн

1

2

3

4

5

Багатоповерхова забудова

2048

1390

50

834000

10240

2511

100

3013260

30720

2125

150

3825630

81920

2080

200

4992000

1024000

1633

250

4900800

Продовження таблиці 6.7

1

2

3

4

5

Приватний сектор

512

428,5

50

257100

2048

954

70

801360

10240

868

100

1041600

30720

873

150

1571400

51200

681

200

1634400

102400

375

250

1126500

Діловий

512

12

100

14400

сектор

1024

15

150

27000

2048

18

200

43200

4096

14

250

42000

10240

12

300

43200

30720

10

500

60000

51200

6

1000

72000

Телефонія абоненти

2988

30

1075680

Телефонія діловий сектор

594

100

712800

Разом

26088330

Прибуток від експлуатації проектованої мережі становитиме:

П=26088330-17680392=8407938  грн.

Чистий прибуток з урахуванням податку на прибуток розраховується за формулою

ЧПр=П-ППр;  (6.16)

де: ПП- податок на прибуток складає 23%;

     ЧПр- чистий прибуток.

Розрахуемо чистий прибуток за формулою 6.16:

ЧПр=8407938- 0,23*8407938=6474112 грн.

Таким чином чистий прибуток складає 6474112 грн.

6.3.2 Розрахунок  економічної ефективності

Найпростішим показником економічної ефективності капітальних витрат є термін окупності (Ток), який являє собою розрахунковий період погашення першопочаткових капіталовкладень та визначається за формулою:

Токпм/ЧПр;  (6.13)

Ток=32930921/6474112=5 р.

Госпрозрахунковий  термін   окупності  капітальних   витрат   визначається   за формулою:

Ток.х пм/(ЧПр+А);  (6.14)

де: ЧПр - річна сума чистого прибутку після врахування податків.

Таким    чином,    госпрозрахунковий    термін    окупності    капітальних    витрат становитиме:

Ток.х =32930921/(6474112 + 6586184) ≈ 2,5 р.

Коефіцієнт економічної ефективності спроектованої мережі матиме вигляд :

Кек. еф=1/Ток;  (6.16)

Кек. еф =1/2,5=0,4.

Результати економічного розрахунку приведено у таблиці 6.8

Таблиця 6.8 - Результати розрахунку економічної ефективності

Економічні показники

Одиниця  виміру

Розраховане значення

Капітальні_витрати

грн.

32930921

Експлуатаційні витрати

грн.

17680392

Тарифні доходи

грн.

26088330

Прибуток від експлуатації

грн.

6474112

Термін окупності капітальних витрат

рік.

5

Госпрозрахунковий термін окупності капітальних витрат

рік.