Построение сети NGN в Приволжском районе г. Казани

Оптический линейный терминал для оптического доступа емкостью в 112 xPON портов, 336x GE портов. Предназначен для развертывания сетей FTTH, FTTB, FTTD, FTTC, применим в таких сценариях как домашний доступ, корпоративный доступ, транспорт для мобильных сетей, транспорт для Wi-Fi точек доступа (рис.3.1). Рис.3.1 - Внешний вид оптического линейного терминала OLT 10GPON Huawei OLT MA5800-X7Комплектация:Шасси высотой 6U для установки в 19" стойку, 7 сервисных слотовПлата питания PILA - 2шт; Плата управления и коммутации MPLA - 2шт;Сервисная плата на 8 портов XGPON - XGHDБлок охлаждения FMLAOLT MA5800-X7, по сравнению с OLT предыдущего поколения (MA5603T/MA5683T), имеет большую производительность и память. Коммутационная емкость составляет 3,6Гбит/с, пропускная способность на слот 100 Гбит/с, количество MAC-адресов 262тыс, количество маршрутов 65тыс. OLT поддерживает протоколы маршрутизации OSPF, BGP, многоадресную рассылку IGMPv3, MLD,коммутацию по меткам MPLS.Коммутатор доступа OLT 10GPON HuaweiТаблица 3.18КатегорияОптический линейный терминал OLT 10GPON Huawei OLT MA5800-X7 на 112 портовПлата питания PILA2 штПлата управления и коммутации MPLA2 штСервисная плата на 8 портов XGPONXGHDКонструктив, U 6UКоммутационная емкость3,6 Тбит/сПропускная способность на слот100 Гбит/сПоддерживаемые интерфейсыGPON, XGPON, XGSPON, FlexPON, GPON combo, FE/GE/10GE, E1, RF (TV broadcasting)Рабочий диапазон температуры-40⁰С до +65⁰СПитаниеDC -48/-60VМакс. Потребляемая мощность (Вт)759 ВтВозможность установки в 19" стойку ДаГабариты Ш х Г х В, мм442 х 268,7 х 263,9, мм Вес, кг18 кгКоммутатор DGS-1210-52/ME является идеальным решением для применения в сетях MetroEthernet. Данный коммутатор оснащен 8 портами GigabitEthernet для подключения по витой паре, 2 SFP-портами, применяемыми для организации подключения к высокоскоростной магистрали. Защита от статического электричества 6 кВ обеспечивает устойчивость к скачкам напряжения, а полный набор функций безопасности и аутентификации защищает сеть от внутренних и внешних угроз.Удобный для пользователя Web-интерфейс обеспечивает простоту управления, а автоматическая настройка DHCP предоставляет функции расширенного управления, позволяя администраторам заранее установить настройки и сохранить их на TFTP-сервере. После этого отдельные коммутаторы могут получить IP-адреса с сервера и загрузить предварительно заданные параметры конфигурации. Протокол LLDP (LinkLayerDiscoveryProtocol) позволяет сетевому оборудованию оповещать локальную сеть о своем существовании и характеристиках, что помогает лучше управлять топологией сети (рис.3.2).Рис.3.2 - Внешний вид коммутатора D-LinkDES-1210-52/MEКоммутатор D-Link DES-1210-52/ME.Таблица 3.19КатегорияDES-1210-52/MEУправляемый L2 коммутатор с 48 портами 10/100Base-TX и 4 комбо-портами 1000Base-T/SFPИнтерфейсы 48 портов 10/100Base-TX 4 комбо-порта 1000Base-T/SFPТаблица MAC-адресов16K записейКоммутационная емкость17,6 Гбит/сПропускная способность на слот100 Гбит/сРабочий диапазон температурыот -5°C до +50 °CПитание100-240 ВМакс. Потребляемая мощность (ВТ)14,52 ВтВозможность установки в 19" стойку ДаГабариты Ш х Г х В, мм440 x 210 x 44, мм Вес, кг2,85 кгШлюзDigium 1G101F включает в себя один интерфейс T1/E1/PRI (выбирается программно) и держит 30 одновременных звонков (рис.3.3).Рис.3.3 - Внешний вид шлюза доступа DIGIUM G101FШлюз доступа DIGIUM G101F.Таблица 3.20ПроизводительDigiumКоличество Ethernet портов1 штGigabitEthernetДаКоличество E1 портов1 штПоддерживаемые протоколыSIPG.711, G729, G726, GSM, G722Количество E1 потоков1Габариты Ш х Г х В, мм218,4 х 228,6 х 43,7 ммШлюз доступа является комплексом аппаратных средств и программного обеспечения, с функциями гибкого коммутатора, предназначенным для использования на единой сети электросвязи в качестве телефонного концентратора (рис.3.4).Рис.3.4 - Внешний вид шлюза доступа AGX 5850Шлюз доступа AGX 5850Таблица 3.21ПлатформаAS5000 Фирма-изготовитель (страна) CiscoSystemsCorp.(США) Поддерживаемые интерфейсы сети TDM Е1, STM-1 Емкость в направлении к сети TDM: Количество потоков Е1 до 86 потоков Е1 Масштабируемость емкости СЛ 12 слотов Поддерживаемые протоколы сигнализации сети IP SIP, H.323, MGCP, TGCP1.0 Протоколы и механизмы техобслуживания и техэксплуатацииWEB-интерфейс, SNMP, CiscoWorks, Cisco Access Manager, Cisco Universal Gateway Manager Протоколы передачи факса T.38 T.38, T.37 Протоколы беспроводной мобильной связи V.110 Протоколы модемов V.92, V.44, V.34, V.90, V.33, V.17, V.29, V.27, V.21, V.32bis, V.32, V.22bis, V.21, V.22, V.23, V.42 Речевые кодеки G.711, G.726, G.729 A/B, G.723 3.3 Структурная схема сети с выбранным оборудованиемНа рисунке 3.5 показана обобщенная схема организации связи.Рис.3.5 – Обобщенная схема организации связиНа рисунке показаны типы и технологии подключений оконечных устройств и станций между собой. Оконечные устройства подключаются по медному проводу. А станции между собой по оптоволокну.На рисунке 3.6 показана схема организации связи с выбранным оборудованием.В качестве OLT  выбран коммутатор 10GPON Huawei OLT MA5800-X7, который является отправной точкой для пассивной оптической сети, которая подключена к коммутатору уровня ядра через Ethernet кабели. Основная функция OLT заключается в преобразовании, кадрировании и передаче сигналов для сети PON, а также в координации мультиплексирования оптических сетевых терминалов для поделенной восходящей передачи.Рис. 3.6 - Схема организации связи4. Схемы соединений оборудования в частях сети4.1 Схема соединений оборудования узла доступа в стойкеВ состав такого узла доступа в обязательном порядке должны входить следующие типы оборудования: оборудование присоединения абонентов; оборудование электропитания; кроссовое оборудование; оборудование сопряжения с транспортной сетью.В зависимости от своего назначения узел доступа (УД) может выполнять и дополнительные функции, например функции узла передачи не только местной транспортной сети, что подразумевается автоматически практически для любого УД, но и узла областной или межрегиональной сети, что часто встречается, если узел расположен на участке этой сети. Соответственно от назначения узла и полного состава оборудования объекта связи зависят и технические требования к нему.Рис.4.1 - Обобщенная схема универсального узла доступаОсновой надежной работы узла доступа является правильно рассчитанное и настроенное оборудование электропитания узла. От 60% до 90% аварийных ситуаций на узлах доступа связанны именно с работой этого оборудования. А вот произойдет или не произойдет остановка узла доступа, а значит и прекращение предоставления услуг как раз и зависит от правильности монтажа и настройки оборудования. Если внимательно посмотреть на схему узла доступа, то видно, что электропитание узла условно разбивается на две части — электропитание по первичной сети (переменному току) и электропитание по вторичной сети (постоянному току). Для подключения узла доступа к первичной сети энергоснабжения используется одно или трехфазная схема подключения с заземленной нетралью и защитным заземляющим проводником. Узлы доступа в части обеспечения надежности электроснабжения относятся к электроприемникам I и II категории надежности с выделением в I категории надежности электроприемников особой группы. К электроприемникам I категории надежности относятся узлы связи местной сети с количеством портов от 1024 до 10000, за исключением транзитных и оконечно-транзитных узлов связи, которые соединяются с узлами обслуживания вызовов экстренных оперативных служб. К электроприемникам особой группы I категории надежности относятся узлы междугородной и международной сети связи, сети зоновой связи, узлы местной сети связи с количеством портов более 10000, а также транзитные и оконечно-транзитные узлы сети местной связи, которые соединяются с узлами обслуживания вызовов экстренных оперативных служб. К электроприемникам II категории надежности относятся узлы местной сети связи с количеством портов до 1024. Электроснабжение электроприемников I категории надежности в нормальном режиме осуществляется от двух независимых взаимно резервирующих источников электропитания от электрических сетей энергосистемы с применением устройств автоматического ввода резерва. Для электроснабжения электроприемников особой группы I категории надежности используется дополнительный третий независимый источник электропитания. В качестве третьего независимого источника электропитания для электроприемников особой группы I категории надежности используются автоматизированные дизель-электрические станции (АДЭС).Для обеспечения бесперебойности электроснабжения электроприемников I категории надежности, включая электроприемники особой группы I категории надежности, при нарушении электроснабжения на время переключения с одного источника электропитания на другой используются АКБ с емкостью, обеспечивающей электроснабжение с расчетным временем разряда в час наибольшей нагрузки не менее 2 часов для электроприемников особой группы I категории надежности и не менее 8 часов часов для электроприемников I категории надежности.Электроснабжение электроприемников II категории надежности в нормальном режиме осуществляется от двух независимых взаимно резервирующих источников электропитания. В качестве одного из независимых источников электропитания электроприемников II категории надежности допускается использование дизельэлектрической станции.Для обеспечения надежности электроснабжения электроприемников II категории надежности используются АКБ с емкостью, обеспечивающей электроснабжение с расчетным временем разряда в час наибольшей нагрузки не менее 24 часов.В качестве распределительного шкафа выбран шкаф распределительный настенный усиленный (антивандальный) модель: ШРНу-12U-500-12 (рис.4.2). Изделие ШРНу-12U-500-12 представляет собой настенный антивандальный телекоммуникационный шкаф, предназначенный для размещения оборудования узла абонентского доступа MetroEthernet, а также другого активного телекоммуникационного оборудования или внутридомовых технических средств систем безопасности, контроля и управления инженерным оборудованием и учета потребления ресурсов. Изделие располагается в подъездах домов, других технических и нежилых помещениях малой площади.Рис.4.2 - ШРНу-12U-500-12На рисунке 4.3 показан состав узла доступа в стойке.Рис.4.3–Состав узла доступа5. Общее описание сети связиНа рисунке 5.1 представлена схема организации связи.Рис.5.1 – Схема организации связиСтруктуру всей сети можно описать следующим образом:В узле доступа расположен медный кросс. К нему подключаются аналоговые абоненты, абоненты ISDN. Абоненты ADSL подключаются к медному кроссу через DSL кросс. Медный кросс подключается к АТС 1, далее АТС 1 соединяется со шлюзом доступа по потокам Е1. Шлюз по оптоволокну соединяется с коммутатором доступа, который подключается к оптическому кроссу. Абоненты ISDN используют стандартную медную пару проводов.На АТС 1 производится переключения телефонной линии для работы в цифровом режиме ISDN. У абонента в помещении устанавливается сетевой терминал NT1 для базового (BRI) подключении к сети ISDN. Сетевые окончания предназначены для преобразования сигналов линейного двухпроводного U-интерфейса телефонной линии в сигналы четырехпроводного S-интерфейса, к которому можно подключить до 8 ISDN устройств, таких как ISDN телефоны, видеотелефоны, факсы, модемы. Абоненты ADSL подключаются к DSLAM по абонентским телефонным линиям. Сам DSLAM подключается к коммутатору доступа. Шлюз доступа подключается непосредственно к коммутатору доступа по оптоволокну. Предприятия №1-4 имеют свои мини АТС, к которым подключаются абоненты по абонентским линиям. Мини АТС подключаются к оптическому кроссу узла доступа через шлюз, по технологии V5. Также каждое предприятие имеет свой коммутатор, через который абоненты имеют доступ в сеть Интернет. Предприятия №5-54 имеют свои IP АТС, к которым подключаются IP абоненты по ethernet кабелям. Затем от IP АТС через медиаконвертер абоненты подключаются по оптоволокну к оптическому кроссу узла доступа. Также каждое предприятие имеет свой коммутатор, через который абоненты имеют доступ в сеть Интернет. Коммутатор подключается к оптическому кроссу по оптоволокну.Предприятия №55-60 имеют УПАТС, к которым подключаются абоненты по абонентским линиям. Далее УПАТС соединяется с цифровым кроссом и от него через интерфейс PRI абоненты подключаются к мультиплексору, который соединяется по оптоволокну с коммутатором, расположенным в узле агрегации, и далее коммутатор узла агрегации по оптоволокну подключается к оптическому кроссу узла доступа. Подключение абонентов мультисервисных узлов происходит с помощью соединенных ethernet коммутаторов в одну локальную сеть. Каждый мультисервисный узел имеет коммутатор, к которому подключаются все остальные. Коммутатор по оптоволокну подключаются к оптическому кроссу узла доступа.ЗаключениеВ настоящей выпускной квалификационной работе были реализованы следующие задачи:Спроектирован узел доступаВахитовскогорайона города Казани в сеть NGN. В состав сети входят: районная АТС 1, сети предприятий использующих мини АТС, IP АТС, УПАТС, мультисервисные сети новых домов.Рассчитана нагрузка на сеть, а именно: интенсивность телефонной нагрузки от абонентов, интенсивность нагрузки и транспортного потока на шлюзы, интенсивность нагрузки и транспортного потока на коммутаторы от абонентовISDN, ADSL иабонентов, использующих интернет. Результаты сведены в таблицу 3.1.Подобрано оборудование, необходимое для функционирования сети, а именно: коммутаторы - OLT 10GPON Huawei OLT MA5800-X7 2xMPLA 2xPILA (DC) в количестве 1 штуки и D-Link DES-1210-52/ME в количестве 63 штуки; шлюзы доступа - DIGIUM G101F в количестве 10 штук и AS5850 фирмы CiscoSystemsCorp в количестве 5 штук; 3 точки доступа D-LinkDAP-2660.Составлены следующие схемы и чертежи: структурная схема сети, схема расположения оборудования СПД в узле доступа, схема организации связи, схема соединений оборудования СПД в узле доступа.СonclusionIn this final qualification work, the following tasks were implemented:1. The access node of the Vakhitovsky district of Kazan to the NGN network was designed. The network includes: district PBX 1, networks of enterprises using mini PBX, IP PBX, UPATS, multiservice networks of new homes.2. The load on the network is calculated, namely: the intensity of the telephone load from subscribers, the intensity of the load and transport flow to the gateways, the intensity of the load and transport flow to the switches from ISDN subscribers, ADSL subscribers and subscribers using the Internet. The results are summarized in Table 3.1.3. Picked up the equipment needed for the functioning of the network, namely: switches - 10GPON OLT Huawei OLT MA5800-X7 2xMPLA 2xPILA (DC) in the amount of 1 pieces and the D-Link DES-1210-52/ME in the amount of 63 pieces; access gateways - DIGIUM G101F in quantity of 10 pieces and AS5850 firms CiscoSystemsCorp in the amount of 5 pieces; 3 access point D-Link DAP-2660.4. Composed of the following blueprints: block diagram of the network layout of data network equipment to the hub, the organization of communication, the scheme of connections of network equipment in the access node.Список литературыМаликова, Е. Е. Расчет объема оборудования мультисервисных сетей связи. Учебное пособие для вузов / Е. Е. Маликова, А. П. Пшеничников. - М.: Горячая линия Телеком, 2017. - 90 с.Атцик, А.А. Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS / А.А. Атцик, А.Б. Гольдштейн, Б.С. Гольдштейн. - СПб.: ГОУВПО СПбГУТ, 2011. – 72 с.Оптические телекоммуникационные системы: учебник / В. Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев. А.Д. Моченов, Р. М. Шарафутдинов; Под ред. В. Н. Гордиенко. - М.: Горячая линия-Телеком, 2017.-368 с.Телекоммуникационные системы и сети: учеб. пособие. В 3-х. т. Т. 3. Мультисервисные сети / В. В. Величко, Е. А. Субботин, В. П. Шувалов, А. Ф. Ярославцев; Под ред. В. П. Шувалова. Изд. 2-е, стереотип. - М.: Горячая линия-Телеком, 2017.-592 с.Соболь, Б. В. Сети и телекоммуникации: учеб. пособие для вузов / Б. В. Соболь. - Ростов н/Д.: Феникс, 2015.-191 с.Родина, О. В. Волоконно-оптические линии связи: практическое руководство. - М.: Горячая линия-Телеком, 2018.-400 с. Битнер В.И., Михайлова Ц.Ц. Сети нового поколения – NGN. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2018. – 226с., ил.Сети следующего поколения NGN / Под ред. А.В. Рослякова. - М.: Эко-Трендз, 2018. - 424с.Казиева, Г.С. IP-телефония и видеосвязь: Методические указания к выполнению курсовой работы, для студентов всех форм обучения для специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации / Г.С. Казиева, Е.В. Ползик. - Алматы: АУЭС, 2011. –32 с.Владимиров, С.С. Беспроводные сети передачи данных: практикум / С. С. Владимиров; СПбГУТ. — СПб, 2016. — 58 с.Руководящий документ отрасли РД 45.120-2000// [Электронный ресурс] –URL: http://docs.cntd.ru/document/1200029207 Модель Хаты // [Электронный ресурс] – URL: http://www.techelements.ru/eletovs-885-1 Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №5 104 УДК 004.7 Р. Ф. Гибадуллин, Построение сети на основе технологии GPON. [Учебное пособие] / Дата обращения: 4.06.2021Рекомендации Международного союза электросвязи по радио // [Электронный ресурс] – URL: https://niir.ru/wp-content/uploads/2013/11/elektro_04_2015-minkin.pdf Wi-FiplanerPro // [ Электронный ресурс] – URL: https://tools.dlink.com/wifiplannerКалькулятор Эрланга // [ Электронный ресурс] – URL.: http://ct.forte-it.ru/about/technology/erlangbПриложенияПриложение 1Приложение 2Приложение 3Приложение 4