Сеть кабельного телевидения

В рассматриваемой сети запроектированы кольцо с общим числом коммутаторов доступа 250 (по одному коммутатору на каждый дом).

Для построения сети выбрана топология «кольцо» с резервированием: на основе оптических гигабитных колец доступа благодаря применению технологий QinQ Sellective и ERRP создается схема «VLAN на пользователя» на уровне доступа и «VLAN на сервис» на уровне сети оператора.

Такая топология  гарантирует качество сервисов для  приложений реального времени, т.к. для доставки данных этих приложений используется специальный выделенный VLAN с заданными характеристиками QoS.

Для авторизации  и учета пользователей применяется  технологии QinQ и PPPoE, кольцо обеспечивает сходимость менее 200 мс. При такой  скорости сходимости обрыв любой  части кольца вызовет замирание  картинки на экране телевизора не более  чем на 5–6 кадров, голосовой трафик при этом не прервется.

В качестве коммутатора агрегации выбрано  оборудование ZXR10 серии 5900 с резервным блоком питания, 24 SFP-портами, 4 комбо-портами и слотом для модуля с 2 10G-портами.

В домах  на каждый подъезд установлен коммутатор доступа QSW-2900-24Т-АС c 24 портами 10/100 Мбит/с  и двумя SFP-портами. Таких коммутаторов устанавливается 250 штук.

Общая стоимость  затрат по перечисленному оборудованию (включая SFP-модули) составит 3 600 000 руб.

Консолидация  точки предоставления услуг на специализированном центральным устройстве (BRAS) позволяет  упростить и сделать более  эффективным процесс управления сетью. Связки недорогих коммутаторов L2 и BRAS являются отличной комбинацией. Недорогие порты доступа (10/100 Мбит/с), высокопроизводительные (и тоже недорогие) порты ап-линка, высокопроизводительный маршрутизатор BRAS являются основой  оптимального решения для построения широкополосной сети доступа, нацеленной на предоставления услуг Triple Play. В качестве BRAS можно использовать как сервер на основе ОС Linux (программный BRAS), так  и оборудование известных поставщиков (Cisco, Juniper, Ericsson). Для данной сети с  учетом возможного дальнейшего расширения выбран высокопроизводительный BRAS компании Ericsson – SmartEdge. Стоимость решения (для  двух BRAS – основного и резервного) составит 3 млн. рублей.

Вопросы строительства ВОК по крышам домов выходят за рамки дипломной работы. Отметим, что в рамках рассматриваемого проекта было проложено 46 км волокна. С учетом запаса прокладывался 8-волоконный самонесущий кабель. В домах организовывался отдельный шкаф электропитания с рассчитанным сроком работы ИБП не менее 4 часов (с учетом того, что телефонная связь в отсутствии электропитания должна продолжать работать). Для оборудования над каждым стояком (в подъезде) устанавливался антивандальный шкаф высотой 22 U с системой дистанционного контроля температуры. Обязательным образом выполняется заземление всех металлических частей. Стоимость строительства пассивной части для всех 250 домов составила 18 млн. руб.

Для организации  DVB-C используется решение от компании «Teleste» стоимостью 600 000 руб.

Затраты на серверы составили 3 х 75 000 руб. = 225 тыс. руб.

Организации стыка с сетью вышестоящего провайдера (прокладка ВОЛС, оборудование) – 1 млн. рублей.

Телефонный  трафик поставляется вышестоящим провайдером, поэтому затраты на SoftSwitch, присоединение, нумерацию мы не несем. Трафик поставляется по протоколу SIP. В домах устанавливаются  телефонные шлюзы AudioCodes MP-124 стоимостью 60 000 руб. каждый. В рамках проекта затраты на телефонную связь составили 15 млн. руб. (шлюзы на каждый подъезд, кроссы).

Затраты на проектно-изыскательские работы составляют 120 000 руб. Затраты на строительно-монтажные  работы составляют 1 520 000 руб. Затраты на подключение к электропитанию (включая проект и акт разграничения электропитания) в каждом доме составляют 12 000 руб. Для 250 домов это составит 3 000 000 руб.

Затраты на экспертизу проекта и получение  разрешения на эксплуатацию составят 150 000 руб.

Таким образом, общие затраты по проекту составят 42 615 000 руб.

Можно обойтись без установки телефонных шлюзов и сэкономить 3 млн. руб. Тогда, при  желании пользователя получить услуги телефонной связи, у него устанавливается  коммутатор с пропуском VLAN (например, DIR-100) и двухпортовый шлюз (например, Cisco ATA-186/188). Стоимость решения составит 6400 руб. для одного абонента, тогда как стоимость порта AudioCodes MP124 составит 3000 руб. Правда, сейчас можно найти приличный VoIP-телефон стоимостью 3–4 тыс. руб.

Стоимость STB IPTV стандартная – 2500–3000 руб., стоимость  карты авторизации – 550 руб. Рекомендуется  иметь на складе хотя бы запас на 10 подключений. Затраты на подключение  одного абонента составят от 500 до 800 руб. (если своими силами)

3.4 Расчет кабельной сети района

Построение  ВОЛС является задачей сложной и  трудоемкой, требующей от проектировщика в каждом отдельном случае индивидуального  подхода. Выбрав технологию строительства  сети  необходимо выбрать материалы  для строительства и произвести расчет сети для определения ее работоспособности.

Для строительства  магистрали воспользуемся, стандартным  одномодовым волокном SF диаметр светонесущей жилы составляет 8…10 мкм. Для ступенчатого одномодового волокна существуют два окна прозрачности, 1310 и 1550 нм распространяется только одно мода. Это устраняет межмодовую дисперсию и обеспечивает высокую пропускную способность.

С точки  зрения дисперсии наилучший режим  распространения достигается на длине волны 1310 нм, когда хроматическая  дисперсия имеет минимальное  значение. При этом потери при распространении  составляют 0,3…0,4 дБ/км. Наименьшее затухание 0,2…0,25 дБ/км достигается в окне прозрачности 1550 нм. Для строительства систем кабельного телевидения большой  протяженности согласно ГОСТ Р 52023 2003 такие системы классифицируются СКТ-3 и СКТ-4, воспользуемся окном прозрачности 1550 нм.

Недостаток  такого волокна – большое значение дисперсии – компенсируется уменьшением  спектральной ширины излучаемого сигнала. Исследования показывают, что, когда  длина волны нулевой дисперсии  попадает в зону мультиплексного  сигнала, начинают проявляться нежелательные  интерференционные эффекты, приводящие к более быстрой деградации сигнала.

При выборе производителя кабеля нужно отдать предпочтение проверенным и хорошо зарекомендовавшим себя производителям. Наиболее известные в России, выпускающие  волоконно-оптические кабели: НФ «Электропровод»  Москва, ЗАО «Москабель-Фуджикура» Москва, ОАО «Севкабель» Санкт-Петербург, ЗАО «Самарская оптическая кабельная  компания» Самара, ООО «Оптен»  Санкт-Петербург, ЗАО «Воронежтелекабель»  Воронеж.

Для строительства  ВОЛС используют следующие варианты прокладки кабеля:

- прокладка  в грунт (кабель с металлической  проволочной броней);

- прокладка  в грунт в защищенных полиэтиленовых  трубах;

- подвеска  на опоры освещения, между домами  и линиями электропередачи применяется  самонесущий диэлектрический волоконно-оптический  кабель;

- прокладка  в кабельной канализации в  каналах и коллекторах;

- прокладка  по стенам зданий и внутри  помещений.

Перед строительством необходимо составить оптический бюджет, который включает в себя все возможные  потери ВОЛС: на разъемах, на разветвителях, в кабеле при сварке. Исходя из суммарных  потерь по мощности подбирают оптический передатчик и вычисляют оптическую мощность на входе приемника как  разновидность между мощностью  передатчика и оптическими потерями ВОЛС. При строительстве ВОЛС необходимо вести контроль параметров на каждом этапе прокладки или подвески на соответствие оптическому бюджету. Также при проектировании необходимо учесть запас по жилам волоконно-оптического  кабеля, резерв на старение кабеля и  расширение услуг.

Центральная головная станция объединяется с  узловыми с помощью транспортной сети, которую лучше на этапе строительства  и продвижения на рынке услуг  связи арендовать из-за дороговизны  строительства. Впоследствии, когда  сеть кабельного телевидения будет  иметь постоянный доход и абонентов  можно будет построить свою транспортную сеть. Строительство лучше начинать с антенного поста оборудования головной станции постепенно подключая  к ней узловую станцию одного из районов с уже построенными магистралями и абонентскими сетями, таким образом, пока будет строиться, следующий район предыдущий будет приносить прибыль.

Основным  фактором, влияющим на протяженность  сети, является качество исходного  сигнала. На качество сигнала поставляемого  головной станцией влияют: уровень  напряженности электромагнитного  поля в точке приема эфирных каналов, плотность подающего потока мощности сигналов спутникового телевизионного вещания; качество оборудования головной станции, профессионализм проведения работ по монтажу сети, качество закупленного оптического оборудования и кабелей.

Произведем  расчет оптической магистральной и  распределительной сети, а также  абонентской коаксиальной сети. Исходя из количества этажей, подъездов, абонентов  на этаже определяется схема домовой  распределительной сети всех типов  домов и рассчитывается необходимый  уровень сигнала на входе домового усилителя.

Основной  способ прокладки оптического кабеля по воздушно-кабельным переходам. При  выполнении расчетной схемы осуществляется подбор номиналов усилителей, режимов  работы, и мест их установки.

Рассчитаем  субмагистральную распределительную сеть приведенную на рис.  15. За начальную точку возьмем оптический узел 1. Необходимый выходной уровень 108 дБмкВ. Коэффициент усиления 39 дБ. Минимальный необходимый уровень сигнала на входе оптического узла определяем по формуле.

U_{min вх}=U_вых-K_ус+L_запас.                                                           (14)        

                                U_{min вх}=108–39+3=72 дБмкВ.

Проведем  расчет уровня магистрального ответвителя:

U_{вых оу}=U_{вх оу}+L_{отв ом}+α_кабl_кабΣ+L_{пр омΣ}.                                     (15)

где U_оу – уровень сигнала на выходе домового оптического узла;

L_{отв ом} – потери на отвод магистрального ответвителя, на отвод которого подключен домовой усилитель, от которого ведется расчет;

α_каб – потери в субмагистральном кабеле на частоте 862 МГц;

l_кабΣ – суммированная длина, отрезков субмагистрального кабеля от оптического узла до субмагистрального ответвителя;

L_{пр омΣ} – суммированные потери на проход субмагистральных ответвителей, устанавливаемых от магистрального ответвителя до оптического узла. С выхода магистрального ответвителя в линию должен быть подан сигнал с уровнем не менее 96,7 дБмкВ.

В расчетах для упрощения потери в кабеле 0,4 дБ/100 м на частоте 862 МГц. В качестве первого в линии субмагистрального  ответвителя используется модуль вставка  DT32 (ответвитель 1, встраиваемый в корпус усилитель мощности) с проходными потерями 1 и 1,5 дБ на отвод. Таким образом, необходимый выходной уровень оптического узла с учетом вставки ответвителя (для отводов в дома 28 и 30) должен быть не менее 97,7 на частоте 862 МГц при его установке в доме 30.

После определения  место установки субмагистрального  разветвителя и выходного уровня сигнала на частоте 862 МГц рассчитываем значение уровней сигналов прямого  канала на частоте 47 МГц. Таким образом, определяется разность уровней сигналов, согласно ГОСТ Р 52023-2003,разность уровней  напряжения радиосигналов изображения  в полосе частот распределения радиосигналов  должна быть не более 15 дБ в полосе 40…1000 МГц. На входе УД 2-12 уровень сигнала  на частоте 47 МГц составит 88,7 дБмкВ. Разность уровней сигналов в диапазоне 47…862 МГц составит 16,8 дБ.

Произведем  расчет оптической магистрали одного из районов города (рисунок 11). Для этого выберем тип оптического волокна SMF-28™ СРС которое хорошо зарекомендовало себя при строительстве городских сетей кабельного телевидения.

 

Таблица 6 –  технические характеристики оптического  кабеля SMF-28™ СРС