Проектирование мультисервисной сети связи микрорайона "Солнечный" г. Павловска Воронежской области

Нетесов Р.М.

Проектирование мультисервисной сети связи микрорайона "Солнечный" г. Павловска Воронежской области

11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Информатика

Дипломы

Вуз: Белгородский государственный университет - национальный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»)

ID: 5c1a654f7966e104f6f85800

UUID: abbe38f0-e5d1-0136-0248-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: больше 5 лет назад

Просмотры: 20

Нетесов Р.М.

Источник: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 3,0 МБ

Поделиться работой

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ( Н И У « Б е л Г У » ) ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ СВЯЗИ МИКРОРАЙОНА "СОЛНЕЧНЫЙ" Г. ПАВЛОВСКА ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ Выпускная квалификационная работа обучающегося по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи очной формы обучения группы 07001410 Нетесова Руслана Михайловича Научный руководитель: Старший преподаватель кафедры Информационнотелекоммуникационных систем и технологий НИУ «БелГУ» Пеньков Е. П. Рецензент: Начальник участка систем коммутации №1 Белгородского филиала ПАО «Ростелеком» Тельбуков Д. В. БЕЛГОРОД 2018

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НИУ «БелГУ») ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЕСТЕСТВЕННЫХНАУК КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ Направление 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи Профиль: Сети связи и системы коммутации Утверждаю Зав. кафедрой «____» ____________________ 2018 г. ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ ____ Нетесов Руслан Михайлович ______________ (фамилия, имя, отчество) 1. Тема ВКР «Проектирование мультисервисной сети связи микрорайона "Солнечный" г. Павловска Воронежской области» Утверждена приказом по университету от «____» __________________ 2018 г. № _____ 2. Срок сдачи студентом законченной работы ___.______ 3. Исходные данные: объект проектирования – г. Павловск, Воронежская область; тип сети связи – проводная широкополосная сеть абонентского доступа, количество абонентов - 1200; 4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): 4.1 Анализ состояния существующей сети связи мкр. солнечный 4.2 Современные технологии сетей абонентского доступа 4.3 Компоненты проектируемой сети доступа 4.4 Расчёт параметров линейного тракта сети 4.5 Расчет технико-экономических показателей

5. Консультанты по работе с указанием относящихся к ним разделов Раздел 4.1. – 4.4 4.5 Консультант Подпись, дата Задание выдал Задание принял старший преподаватель. каф. ИТСиТ Пеньков Е.П. канд. техн. наук доцент каф. ИТСиТ Болдышев А.В. 6. Дата выдачи задания _________________________________________________________ Руководитель Старший преподаватель кафедры Информационно-телекоммуникационных систем и технологий» НИУ «БелГУ» _________________________________________Е.П. Пеньков (подпись) Задание принял к исполнению ________________________________________ (подпись)

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ СВЯЗИ МКР. «СОЛНЕЧНЫЙ» 1.1 Анализ экспликации обьекта 1.2 Постановка задачи проектирования 2.СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕТЕЙ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА 2.1 Понятие сетей абонентского мультисервисного доступа 2.2 Принципы построения оптических сетей доступа 2.3 Сравнение технологий xPON. Выбор конкретной технологии 3. КОМПОНЕНТЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ ДОСТУПА 3.1 Выбор оборудования OLT 3.2 Выбор волоконно-оптических кабелей и пассивных элементов сети 3.3 Расчёт пропускной способности сети 3.4 Выбор устройства маршрутизации трафика 4 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА СЕТИ 4.1 Расчёт необходимого числа оптических волокон 4.2 Расчёт оптических сплиттеров 4.3 Расчёт бюджета оптической мощности 4.4 Схема организация связи 4.5 Спецификация необходимого оборудования и материалов 4.6 Мероприятия по организации строительных работ 5. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 5.1 Расчет капитальных затрат 5.2 Расчёт величины затрат на эксплуатацию 5.3 Определение доходов от реализации проекта ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Изм. Лист № докум. Разработал Нетесов Р.М. Проверил Пеньков Е.П. Рецензент Тельбуков Д.Ф Н. Контроль Пеньков Е.П. Утвердил Жиляков Е.Г. Подпись Дата 3 5 5 7 9 9 11 12 15 15 19 25 27 30 30 33 37 41 44 44 51 51 54 59 65 66 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР Проектирование мультисервисной сети связи микрорайона "Солнечный" г. Павловска Воронежской области Лит. Лист Листов 2 67 НИУ «БелГУ» гр.07001410

ВВЕДЕНИЕ С бурным развитием телекоммуникаций в современном мире общество неуклонное идет к усложнению взаимосвязи между различными звеньями производства, увеличение информационных потоков в технической, научной, политической, культурной, бытовой и других сферах общественной деятельности. Сегодня, очевидно, что ни один процесс в жизни современного общества не может происходить без обмена информацией, для своевременной передачи которой используются различные средства и системы связи. На сегодняшний день существует технологии высокоскоростного доступа Ethernet и xDSL способны предоставлять такую скорость по медным кабелям, но проблема в том что только на малые расстояния. В настоящее время одной из наиболее популярных технологий строительства сетей широкополосного доступа в мире является технология PON (Passive Optical Network – пассивная оптическая сеть) – технология для оптической распределительной сети доступа. Основными вариантами PON являются технологии GPON (Gigabit PON) и GEPON (Gigabit Ethernet PON), которую также часто называют EPON. Основное отличие технологий GPON и EPON заключается в активном оборудовании. Пассивная инфраструктура этих технологий практически одинакова. Оптические сети имеют серьезные преимущества перед сетями, построенными на основе обычного медного или коаксиального кабеля. Они обеспечивают гораздо более высокие скорости передачи данных на большие расстояния и при этом абсолютно нечувствительны к электромагнитным помехам и перекрестным наводкам. Решения построенные на основе технологии гигабитной пассивной оптической сети PON при прочих равных затратах на установку оборудования значительно снижают расходы на дальнейшую эксплуатацию. Следственно уменьшают стоимость владения, что, безусловно, является не маловажным фактором. Внедрение технологии PON позволяет сохранить преимущества традиционных услуг, дополнив их новым качеством. Инфраструктура PON отличается крайней неприхотливостью и безопасностью: не требует электропитания и может быть Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 3

смонтирована в любом, даже неприспособленном помещении. Целью дипломной работы является проектирование оптической сети абонентского доступа микрорайона "Солнечный" города Павловска, уменьшение эксплуатационных затрат и создание дополнительных источников доходов оператора связи за счет предоставления современных инфокоммуникационных услуг. Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи: 1. Проведение предпроектного исследования микрорайона, подключаемого к информационной сети Интернет, для выявления основных функций проектируемой сети и обзор основных сетевых технологий и архитектур. 2. Выбор оптимальных решений для проектирования и разработки локальной вычислительной сети. 3. Выбор концепции построения сети. 4. Разработка структурированной кабельной системы. 5. Расчет оптического бюджета сети. 6. Экономическое обоснование предлагаемого проекта сети. Для описания решения поставленных задач дипломная работа была разбита на 5 глав. Первая глава содержит анализ объекта и постановка задач. Во второй и третей главе мы сравниваем технологии и выбираем наилучший и оптимальный с вариант. В четвертой главе мы проводим расчет параметров линейного тракта сети для выбора выбор оптимального решения: по топологии сети, выбору оборудования и формированию структурированной кабельной системы. Для проектируемой сети приводятся расчеты по обеспечению надежной передачи данных. В пятой главе приведены экономические расчеты, которые определяют затраты на проектирование локальной вычислительной сети и срок ее окупаемости. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 4

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ СВЯЗИ МКР. СОЛНЕЧНЫЙ 1.1 Анализ экспликации обьекта Павловск – небольшой город. Расположен город в центре Воронежской области на трассе М4 и на берегу реки Дон. Протяженность Павловска с запада на восток 6 км, а с севера на юг 5 км. Павловск на сегодня является крупнейшим транспортным узлом Воронежской области. В Павловске работают четыре оператора сотовой связи: «Билайн», «МТС», «TELE2», «МегаФон». Доступ в Интернет по технологии LTE предоставляет оператор «Yota», «Билайн», «МТС», «TELE2», «МегаФон». Новый жилой массив возводится в Павловском районе на северовостоке Павловска, недалеко от трассы М4. Застройщиком выступает ООО «Павловск - Гранит». «Солнечный» – это быстрорастущий, просторный, чистый жилой район, расположенный по улицам Гагарина, Свободы и Солнечная. В районе «Солнечный» компания-застройщик предусмотрела наличие развитой инфраструктуры: в планы строительства заложены школа, детский сад, районная поликлиника и коммерческие объекты. В дополнение к этим объектам застройщик запланировал строительство парковки, прогулочных зон, зон для выгула собак, а также комплексное благоустройство и озеленение микро - района. В шаговой доступности от микрорайона «Солнечный» находятся спортивный комплекс «Горняк», предлагающий детям от 4 до 15 лет бесплатные секции художественной волейбола, гимнастики плавания, футбола, вольной борьбы, и бальных танцев. Взрослых жителей и жительниц ждет широкий спектр спортивно-оздоровительных мероприятий, бассейн, доступ на современные футбольные поля, зимой – каток. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 5

Управляющая компания «ГОК» регулярно организует для ж ителей микрорайона праздники по календарным поводам и просто так. На мероприятия приглашаются артисты и аниматоры, работают веселые аттракционы и разносится щедрое угощение. В транспортном плане массив расположен удобно так как имеется большая транспортная развязка. В проекте будет рассмотрены технические решения строительства сети доступа с применением волоконно-оптических кабелей в микрорайон «Солнечный» в дома со строительными адресами ул. Гагарина д.28, д.57, д.55, д.63 и д.65. Характеристика подключаемых зданий приведена в таблице 1.1. План расположения подключаемых домов приведён на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 – План расположения подключаемых домов Так как оптические каналы заведомо предполагают широкую полосу пропускания, в целях запаса монтированной емкости портов, а также по причине того, что дома являются новостройками, примем в расчет то, что услуги понадобятся более 75% квартир. Следовательно, для подключения всех абонентов необходимо задействовать 960 портов подключения. Прокладка существующей магистрального и вновь участка построенной кабеля будет кабельной производиться канализации в ПАО Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 6

«Ростелеком» (вопрос строительства кабельной канализации в проекте не рассматривается). Таблица 1.1 – Характеристика подключаемых зданий № п/п 1 2 3 4 5 Адрес Подъездов Этажей Гагарина, д.28 Гагарина, д.57 Гагарина, д.55 Гагарина, д.63 Гагарина, д.65 8 5 8 3 6 10 10 10 10 10 Квартир на площадке 4 5 4 6 4 Всего: Квартир Портов 320 250 320 180 240 1310 240 180 240 120 180 960 1.2 Постановка задачи проектирования Основными предпосылками для реализации проекта развития сети доступа по технологии FTTH в городе Павловске, явилась потребность в повышении конкурентоспособности, удержание существующей клиентской базы и ее расширение. Предоставление абонентам услуги цифрового телевидения IPTV, быстрое получение больших объемов информации из сети Интернет. Реализация бизнес - плана по строительству сети FTTH в городе Павловске позволит сохранить доминирующие позиции ПАО «Ростелеком» на рынке телекоммуникаций города, получить конкурентные технологические преимущества на сегменте широкополосного доступа. Последовательность мероприятий по реализации стратегии проекта: − приобретение оборудования PON (активное и пассивное оборудование, комплектующие); − строительство пассивной сети FTTH ВОЛС; − проведение настроечных работ и тестирования активного оборудования; − переключение и подключение новых пользователей. Основной целью внедрения технологии PON является повышение доходов ПАО «Ростелеком» за счет привлечения абонентов, Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 7

заинтересованных в получении современных телекоммуникационных услуг, путем построения качественно новой широкополосной сети доступа. Данная сеть должна обеспечить прозрачный транспорт для всего комплекса предоставляемых услуг: телефонии, широкополосного доступа к сети передачи данных, IP-TV, кабельного ТВ. В тоже время данная сеть должна иметь наиболее экономичную, с точки зрения объема линейных сооружений оптоволоконную инфраструктуру. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 8

2 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕТЕЙ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА 2.1 Понятие сетей абонентского мультисервисного доступа Сеть связи (коммуникационная сеть – communication network) – это совокупность оконечных устройств (терминалов связи), объединенных каналами передачи информации и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами. Мультисервисная сеть представляет собой универсальную многоцелевую среду, предназначенную для передачи речи, изображения и данных с использованием технологии коммутации пакетов (IP). Мультисервисная сеть отличается степенью надежности, характерной для телефонных сетей (в противоположность негарантированному качеству связи через Интернет) и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации (приближенную к стоимости передачи данных по Интернету). Сеть абонентского доступа - это совокупность технических средств между оконечными абонентскими устройствами, установленными в помещении пользователя, и тем коммутационным оборудованием, в план нумерации (или адресации) которого входят подключаемые к телекоммуникационной системе терминалы. Сформулируем основные особенности современных сетей абонентского доступа: 1) сеть доступа – универсальная система в том смысле, что практически исчезает деление ее функций на основную и дополнительные; Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 9

2) традиционная конфигурация сети доступа типа “точка - точка” (pointto-point) дополняется новыми топологиями (“точка - множество точек” или “множество точек - множество точек”, известных по англоязычным терминам point-to-multipoint и multipoint-to-multipoint соответственно); 3) сети доступа иногда используются устройства распределения информации, что приводит к возможным потерям вызовов (при коммутации каналов) или сообщений (при коммутации пакетов или иной подобной технологии); 4) в сети доступа создается подсистема эксплуатационного управления, которая позволяет эффективно реагировать на отказы ее отдельных элементов и колебания трафика; 5) начинают формироваться требования к весьма существенному расширению пропускной способности сети доступа. Составим сравнительную таблицу, в которой будут представлены ключевые особенности технологий Ethernet и PON (таблица 2.1). Таблица 2.1 – Сравнительная характеристика технологий оптического доступа Ethernet создавалась для локальных сетей требуется большое количество оптических волокон в ОК; обычно несколько помежуточных узлов с активным оборудованием между узлом оператора и абонентами возможность варьирования полосы пропускания поддерживает все службы (данные, голос, видео) технологические ограничения, в том числе, расстояние 100 м от активного узла до абонента оборудование требует стабильного PON технология мультисервисных сетей для построения сети используются экономичные мало - волоконные кабели, полностью пассивная сеть между узлом оператора и абонентами обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов возможность предоставления трех видов информации: голос, видео, данные нет особых ограничений ввиду использования оптоволоконного кабеля электропитание требуется только для Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 10

электропитания оконечного оборудования - ONU 2.2 Принципы построения оптических сетей доступа Архитектура построения сетей оптического доступа характеризуется степенью приближения оптического сетевого терминала к пользователю. Сектор стандартизации Международного Союза Электросвязи (ITU-T) выделяет несколько характерных вариантов. Все архитектуры FTTx предполагают наличие участка с распределительными медными кабелями, но чем он короче, тем больше пропускная способность сети. Максимальное использование оптических технологий предполагает структура FTTH, при которой оптический сетевой терминал находится в квартире пользователя и соединяется короткими соединительными кабелями с оконечными устройствами – телефоном, компьютером, телевизором и т.д. Выбор архитектуры зависит от множества условий, и в первую очередь – от плотности размещения абонентов. Но ориентировочно можно высказаться за применение системы FTTB для многоэтажных жилых зданий. Для частной застройки или офисов, в зависимости от платежеспособности заказчика и его потребности в высокоскоростных приложениях, больше подойдет FTTC или FTTH. Выбор оптимальной топологии зависит от целого ряда факторов, связанных с конкретными условиями проектирования (плотность абонентов, их расположение, виды услуг и т.д.), а также от базовой оптической технологии. При использовании архитектуры на базе пассивной оптической сети PON для развертывания сетей FTTH оптоволоконная линия распределяется по Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 11

абонентам с помощью пассивных оптических разветвителей с коэффициентом разветвления до 1:64 или даже 1:128. Архитектура FTTH на базе PON обычно поддерживает протокол Ethernet. В некоторых случаях используется дополнительная длина волны нисходящего потока (downstream), что позволяет предоставлять традиционные аналоговые и цифровые телевизионные услуги пользователям без применения телевизионных приставок с поддержкой IP. В пассивной оптической сети PON используются различные терминаторы оптической сети (optical network termination, ONT) или устройства оптической сети (optical network unit, ONU). ONT предназначены для использования отдельным конечным пользователем. Устройства ONU обычно располагаются на цокольных этажах или в подвальных помещениях и совместно используются группой пользователей. Голосовые сервисы, а также услуги передачи данных и видео доводятся от ONU или ONT до абонента по кабелям, проложенным в помещении абонента. 2.3 Сравнение технологий xPON. Выбор конкретной технологии Отдельные разновидности PON имеют свои преимущества и недостатки: APON (ATM Passive Optical Network) - использует АТМ-инкапсуляцию транспортируемых данных для бизнес-приложений, обеспечивает скорость передачи 155 Мбит/с при дальности связи до 20 км. Базовый стандарт APON: ITU-T G.983; BPON (Broadband Passive Optical Network) - превосходит APON за счет ряда преимуществ, в частности, поддержки метода спектрального уплот-нения каналов (Wavelength Division Multiplexing - WDM), видео-приложений, более высокой скорости передачи (622 Мбит/с и 1,2 Гбит/c). Базовый стандарт BPON: ITU-T G.983x; GPON (Gigabit Passive Optical Network) - наиболее распространенный на сегодня вариант PON, обеспечивающий симметричную передачу со Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 12

скоростью до 2,5 Мбит/с, поддерживает транспортные протоколы Ethernet и ATM, а также IP-транспорт. Базовый стандарт GPON: ITU-T G.984; EPON (Ethernet Passive Optical Network) - другое название: "Ethernet на первой миле" (Ethernet in the First Mile) - обеспечивает симметричную передачу со скоростью до 1,25 Гбит/с и использует инкапсуляцию Ethernet. Базовый стандарт EPON: IEEE 802.3ah; GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) является одной из разновидностей технологии пассивных оптических сетей PON и одним из самых современных вариантов строительства сетей связи, обеспечивающим высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с). Основное преимущество технологии GEPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Например, для подключения 64 абонентов в радиусе 20 км достаточно задействовать всего один волоконно-оптический сегмент; 10GEPON (10 Gigabit Ethernet Passive Optical Network) - гибрид технологий GPON и EPON со скоростями передачи до 10 Гбит/с. Базовый стан-дарт 10GEPON: IEEE 802.3av; Turbo GEPON обеспечивает скорость передачи информации до 2.5 Gbps по направлению к абоненту (downstream) и до 1,25 в направлении от абонента (upstream). Произведём выбор между технологиями GPON и GEPON. После изучения особенностей каждой из технологий составлена таблица 2.2. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 13

Рисунок 1.1 – Сравнение форматов кадров Таблица 2.2 – Сравнение технологий GPON и GEPON Преимущества 1Полностью стандартизированная технология (рекомендация ITU-T G.984) 2 Полностью стандартизированный протокол управления OMCI (протокол TR-069) 3 Использование линейного кода NRZ без избыточности 4 Более эффективные механизмы для передачи TDM-трафика 1 Более низкая цена OLT 2 Сравнительно простая настройка оборудования GPON GEPON Недостатки 1 Более высокая стоимость, нежели GEPON 2 Более сложное конфигурирование оборудования 1 Технология без стандарта (в основе лежит стандарт IEEE 802.3ah) 2 Использование избыточного линейного кода 8B/10B («чистая» полоса меньше на ~20%) По результатам произведённого исследования останавливаем свой выбор на технологии GEPON, как более бюджетное и распространённое на сетях «Ростелекома» решение. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 14

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Выбор оборудования OLT В рамках ВКР выбор оборудования системы передачи зависит от следующих факторов: - используемая технология(GEPON); - ёмкость портов подключения; - соотношение цена/качество; - поддержка дополнительных функций. С целью выбора конкретного производителя оборудования для построения сети выполним сравнение наиболее широко представленных на телекоммуникационном рынке линеек оборудования – QTECH (Россия, Москва) и Eltex (Россия, Воронеж) Сравнение линеек по ключевым характеристика приведена в таблице 3.1. По остальным техническим (поддержка протоколов, электропитание и т.д.) и экономическим (время поставки, расходы на пусконаладочные работы и т.д.) рассматриваемое оборудование практически одинаковое, за исключением производительности. На основании таблицы 3.1 делаем выбор оборудования Eltex как более производительное, а также имеющее более дешёвый ONU. Оборудование GEPON предназначено для передачи сигнала Ethernet по пассивной оптической сети PON. Технология GEPON Turbo обеспечивает полосу пропускания 2,5 Гбит/с на группу из 128 абонентов по одному магистральному волокну в радиусе до 20 км от АТС с применением Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 15

пассивных оптических разветвителей. Основным преимуществом GEPON Turbo является использование одного станционного терминала OLT для нескольких абонентских устройств ONT. OLT является конвертером интерфейсов Gigabit Ethernet и GEPON Turbo, служащим для связи сети PON с сетями передачи данных более высокого уровня.[2] Таблица 3.1 – Сравнение линеек PON-оборудования QTECH и Eltex Характеристика Коэффициент деления на порт Максимальное количество абонентов на один OLT QTECH (OLT – QSW-9000-01, ONT – QONT-9-4F-2V-1W) 1:128 Eltex (OLT – LTE-8X, ONT – NTP-RG-1402GC-W) 1:128 1024 1024 8xGE 8xGE 102 120 172 000 5 500 173 188 4 534 Количество и тип портов передачи данных Производительность OLT, Гбит/с Стоимость OLT Стоимость ONU Технология GEPON Turbo, поддерживаемая оборудованием Eltex, обеспечивает полосу пропускания 2,5 Гбит/с на группу из 128 абонентов по одному магистральному волокну в радиусе до 20 км (или до 60 км с модулями Class C+) от АТС с применением пассивных оптических разветвителей (рисунок 3.1). Основным преимуществом GEPON Turbo является использование одного станционного терминала OLT для нескольких абонентских устройств ONT. OLT является конвертером интерфейсов Gigabit Ethernet и GEPON Turbo, служащим для связи сети PON с сетями передачи данных более высокого уровня.[4] Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 16

Рисунок 3.1 – Общая структура сетей на базе Turbo GEPON [3] Станционное оборудование OLT LTE-8X (рисунок 3.2) предназначено для организации широкополосного доступа по пассивным оптическим сетям (PON). Выход в транспортную сеть оператора реализуется посредством 10 Gigabit и комбинированных Gigabit uplink интерфейсов. Интерфейсы GEPON служат для подключения оптической распределительной сети (PON). К каждому интерфейсу можно подключить до 128 абонентских оптических терминалов по одному волокну.[2] Рисунок 3.2 - Станционное оборудование OLT Eltex LTE-8X Динамическое распределение полосы DBA (Dynamic Bandwidthidth Allocation) позволяет предоставлять полосу пропускания в сторону пользователя Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 17

до 2,5 Гбит/с. Применение оборудования LTE-8X позволяет оператору строить масштабируемые, отказоустойчивые сети «последней мили», обеспечивающие высокие требования безопасности как в городских условиях, так и в сельских районах. OLT LTE-8X осуществляет управление абонентскими устройствами, коммутацию трафика и соединение с транспортной сетью. Данная модель OLT обеспечивает скорость соединения up/downstream – 1,25/2,5 Гбит/с. Коэффициент разветвления – до 128. Максимальная дальность действия – до 20 км. Техническая характеристика OLT Eltex LTE-8X приведена в приложении Б (таблица Б.1). К каждому интерфейсу можно подключить до 128 абонентских оптических терминалов по одному волокну.[2] В качестве оконечных устройств используются абонентские терминалы Eltex NTP-RG-1402GC-W (рисунок 3.3). NTP-RG-1402GC-W – высокопроизводительные многофункциональные абонентские терминалы, предназначенные для доступа к современным услугам телефонии терминалы и высокоскоростному интернету. Кроме того, абонентские серии RG предоставляют пользователям услуг широкие возможности для работы в локальной сети. Основные характеристики NTP-RG-1402GC-W: • 1 порт GEPON; • 4 порта 1G (роутер); • Wi-Fi 802.11n, до 300Мбит/с (2,4 ГГц); • порта FXS; • порт USB; • встроенный Triplexer для предоставления услуги CaTV. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 18

Рисунок 3.3 – Абонентский терминал Eltex NTP-RG-1402GC-W Абонентские устройства поддерживают подключение по стандарту IEEE 802.11b/g/n на частоте 2,4ГГц и 2,4/5 ГГц. ONT обеспечивают проводное подключение до 4 абонентских устройств (компьютеров или телевизионных приставок). Гигабитный маршрутизатор на 4 порта 10/100/1000 Base-T позволяет организовать высокоскоростное соединение устройств в сети. 2 порта FXS позволяют подключить аналоговые телефонные аппараты и пользоваться услугами IP-телефонии. Устройства с встроенным триплексером имеют RF-выход, к которому подключается телевизор для просмотра аналогового или цифрового кабельного телевидения (при условии предоставления услуги оператором). Порт USB может использоваться для подключения USB-устройств (USB-флеш - накопитель, внешний HDD) или для подключения принтера. Предоставляемые услуги: • развлекательные и обучающие программы “on-line”. • высокоскоростной доступ в интернет; • потоковое видео/ High Definition TV; • IP TV; • IP-телефония; • видео по запросу (VoD); [3] Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 19

3.2 Выбор волоконно-оптических кабелей и пассивных элементов сети На транспортных (межстанционных) сетях, где передаются потоки информации между узлами связи, важна большая широкополосность и надежность кабельной сети. А на сетях доступа, связанных с предоставлением информации, важна экономичность, гибкость, малые габариты и вес, защита от случайных повреждений, простота инсталляции и другие факторы. Наиболее распространенными на сетях FTTx являются стандартные одномодовые волокна типа G.652, которые применяются в ОК для пассивных оптических сетей, оптических сетей Ethernet, сетей кабельного телевидения, локальных сетей (чисто оптических или только с оптическими магистралями). Благодаря невысокой стоимости и большой широкополосности такие волокна могут применяться на любых участках упомянутых сетей (магистральных, распределительных, абонентских). Эти волокна могут работать как в сетях, работающих на одной длине волны, так и при использовании спектрального уплотнения плотного (DWDM) или разреженного (CWDM). Альтернативой им являются самые современные волокна типа G.657, которые специально разработаны для сетей FTTH. Специальная конструкция сердцевины волокна позволяет изгибать его с радиусом 10-15 мм без существенного вносимого затухания на изгибах (в отличие от волокон типа G.652). Поэтому такие волокна удобно использовать в абонентских оптических кабелях, прокладываемых в тесных коридорах и помещениях или соединительных шнурах (патч - кордах, пигтейлах), в условиях плотного размещения в оптических кроссах. Однако такие волокна дороже стандартных одномодовых. Выбор конструкции оптического кабеля, в основном, определяется участком сети, на котором он будет использоваться, а также условиями его размещения (в помещений и кабельной т.п.). канализации, Поскольку PON подвеска использует на опорах, внутри оптические кабели, прокладываемые на различных участках (магистральный, распределительный, абонентский) и в различных условиях, то и конструкции кабелей для этой Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 20

сети могут отличаться достаточно сильно. Конструкции кабелей определяются, в первую очередь, условиями прокладки кабеля, а также необходимым числом волокон. Магистральные участки, соединяющие узел связи (головную станцию) с первой точкой распределения, являются наиболее протяженными и ответственными – при их повреждении нарушается работа всей сети. Здесь не стоит экономить на стоимости ОК, затратах на монтаж и прокладку. Тем более что длина магистралей обычно меньше суммарной длины распределительных и абонентских обязательно участков. В конструкции магистральных кабелей должен быть предусмотрен запас волокон на последующее развитие сети. Например, на магистральных участках сетей доступа (PON, оптический Ethernet, КТВ) запас, в зависимости от необходимого числа волокон, может составлять 20-50%, на распределительных – 10-20%. А на абонентских участках небольшой протяженности запас вообще не предусматривается, так как там легко доложить новый маловолоконный кабель. На распределительных участках, располагающихся между отдельными распределительными устройствами (шкафами, боксами, разветвителями), можно использовать менее дорогостоящие кабели. Для этих кабелей характерна прокладка в самых разнообразных условиях, которые и определяют их конструкцию. Они имеют меньшую длину и их проще заменить при повреждении. При выборе таких кабелей обычно исходят из компромисса между ценой и качеством. Чаще в них присутствует запас волокон, но небольшой. Количество волокон в ОК определяется количеством приемопередающих узлов активного оборудования (как станционного, так и абонентского), а также схемой сети. При создании вещательной сети (broadcast) используется только одно волокно для однонаправленной передачи. Не следует забыть про запас волокон в кабеле и для последующего развития сети. Величина запаса волокон зависит от участка сети. Величина запаса также может зависеть от топологии сети («звезда», «дерево», «шина» и т.д.). Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 21

При числе волокон до 12…24 экономически целесообразно использование кабелей с однотрубчатым сердечником (типа UT), а при большем количестве – с модульным сердечником (типа LT). При подземной прокладке кабеля принципиально важно иметь защиту от грызунов (обычно – броня из стальной гофрированной ленты) и попадания влаги (толстая полиэтиленовая оболочка, влагозащитный барьер, гидрофобное заполнение сердечника), а также от растягивающих усилий, случайных механических повреждений и других факторов. К основным требованиям к кабелям, прокладываемым внутри помещений, относятся: нераспространение горения, гибкость, легкость, защита от случайных ударов, растягивания, скручивания, сдавливания. [4] Проведём сравнение трёх марок волоконно-оптического кабеля – ОКЛСТ, ДПО, ОКГ (таблица 3.2). Таблица 3.2 – Сравнение марок кабеля для магистрального участка Характеристика Производитель Условия прокладки Количество волокон, шт. Растягивающее усилие, кН Максимальное растягивающее усилие, кН Марка кабеля ДПО Оптен ОКЛСт Самарская Оптическая кабельная компания Для прокладки в кабельной канализации, специальных трубах, задувки в защитные полиэтиленовые трубы (ЗПТ) и микро-трубки, в коллекторах, шахтах и туннелях, внутри зданий и сооружений. 8…288 ОКГ Сарансккабель-оптика Для прокладки в коллекторах кабельной канализации, блоках, трубах (включая метод пневмопрокладки), а также внутри зданий Для прокладки ручным или механизированным способом в кабельной канализации, трубах блоках, коллекторах 4…192 4…96 до 3 1,3…4 3 7 7 7 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 22

Раздавливающее усилие, кН/см Наружный диаметр, мм Масса, кг/км Строительная длина, км Температурный диапазон при эксплуатации, оС Затухание на 1550 нм, дБ/км Затухание на 1310 нм, дБ/км Температурный диапазон при монтаже, оС Срок службы, лет Стоимость, руб/км (на примере кабеля 48 ОВ) до 0,3 0,5 1 6...18,5 6,5…18 10,4 30…300 6 35…250 4 110 6 -60…+50 -60…+70 -40…+60 0,22 0,22 0,22 0,4 0,5 0,4 не ниже -30 -30…+70 -10…+50 30 30 30 58 270 63 780 46 820 На основании сравнения выбран кабель марки ОКГ разновидности «нг». Кабель марки ОКГ в негорючем исполнении применяется для прокладки внутри зданий по стенам, в вертикальных и горизонтальных кабелепроводах и кабельростах при повышенных требованиях по пожарной безопасности. Рисунок 3.6 – Поперечный разрез кабеля ОКГнг Кабель содержит сердечник модульной конструкции с центральным силовым элементом из стеклопластикового прутка, вокруг которого скручены оптические модули методом правильной SZ-скрутки. Внутри оптических модулей свободно уложены оптические волокна. Свободное пространство внутри оптических модулей и межмодульное пространство заполнено гидрофобным Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 23

заполнителем. Сердечник скреплен нитями. На сердечник наложена ПЭТ-лента, закрепленная нитью. Поверх сердечника накладывается оболочка из полиэтилена высокой плотности. В случае изготовления кабеля с повышенными требованиями по пожарной безопасности оболочка кабеля выполняется из без галогенного негорючего компаунда.[5] Рисунок 3.7 – Разрез кабеля ОКГнг В качестве кабеля для внутридомовой сети используется кабель ОБВнг(А)-HF 36 G.657A (Инкаб, Россия) ёмкостью 42 волокон (рисунок 3.8). Ёмкость выбрана с учётом числа потенциальных абонентов в каждом из подъездов подключаемых домов (максимальное число абонентов на один подъезд – Гагарина д.63 – 40 абонентов). Кабель имеет конструкцию, позволяющую извлекать необходимое количество волокон из кабеля через небольшой разрез.[5] Рисунок 3.8 – Кабель ОБВ Характеристики ОБВ-нг(А)-HF 42 G.657A: • количество ОВ в кабеле – 42; • диаметр кабеля – 14,0 мм; • вес кабеля – 155 кг/км; • минимальный радиус изгиба – 135 мм. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 24

При построении пассивных оптических сетей важнейшим элементом является оптический разветвитель. Именно эти элементы придают сети необходимую гибкость архитектуры, масштабируемость, максимальное соответствие системным требованиям, экономичность. В принципе ОР уже достаточно длительное время успешно применяется на магистральных участках в сетях кабельного телевидения, там, где необходимо создание разветвленной древовидной неравномерным делением архитектуры с оптической мощности. равномерным Однако или именно при внедрении PON разветвители проявили себя ключевым элементом сети. Исходя из архитектуры сети PON в данном проекте использоваться сплиттеры компании «Telcon» (рисунок 3.9): PLC Сплиттер 1x64. [3] Рисунок 3.9 – PLC Сплиттер 1x64 Таблица 3.2 – Технические характеристики сплиттеров [5] Тип PLC делителя Рабочий диапазон волн, нм Вносимые потери (dB) Воспроизводимость (dB) Направленность (dB) Возвратные потери (dB) Зависимость вносимых потерь от изменения поляризации Зависимость вносимых потерь от изменения длины волны Зависимость вносимых потерь от изменения температуры 1×64 1260 ÷ 21,5 1 55 55 0,3 0,5 0,5 3.3 Расчёт пропускной способности сети Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 25

Проектируемая емкость строительства – 920 порта. Исходные данные для расчёта (средние параметры тарифных планов «Ростелеком», а также показатели абонентских нагрузок на начало 2018-го года): • средний трафик, приходящийся в ЧНН на одного массового абонента – 30 Мбит/с (нисходящий); • трафик от массового абонента (восходящий) – 2 Мбит/с. Услуги телевещания (IP TV): • количество ТВ-каналов N IPTV – 40; • количество каналов IPTV HD N IPTV_HD – 30; • трафик одного канала IPTV (кодек MPEG-2) – 4 Мбит/с; • трафик одного канала IPTV HD (кодек MPEG-4 HD) – 8 Мбит/с. • Для обеспечения параметров качества обслуживания (QoS), предъявляются следующие требования: • резерв пропускной способности узла должен составлять не менее 50%; • резерв пропускной способности канала должен составлять не менее 50%. Трафик услуг передачи данных: T i = N аб ⋅П ⋅Д (3.1) где П – полоса пропускания, для предоставления i-ой услуги; Д – доля одновременных подключений абонентов. Трафик передачи данных («нисходящий»): TПДнис =920 ⋅30 ⋅ 0,3 = 8280 Мбит/с. Трафик передачи данных («восходящий»): TПДвосх = 920⋅ 2⋅0,3 =552 Мбит/с. Трафик услуг телевещания (IP-TV): Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 26

(3.2) TIPTV =N IPTV ⋅4+N IPTV _ HD ⋅12 TIPTV =40⋅4 + 30⋅8 =400 Мбит/с. Таким образом: Т нисх = 8280 + 400 = 8680 Мбит/с Т восх = 552Мбит/с Суммарный трафик узла T уз с учетом перечня предоставляемых услуг определяется следующим образом: Т уз = Т нисх + Т восх Т уз. = 8680 + 522 = 9202 Мбит/с. Минимальная пропускная способность магистрального узла T max.уз , с учетом обеспечения необходимого резерва на развитие сети в 50%: Т max.уз = Т уз × (1+0,5) (3.3) Т max.уз =9202×1,5 = 13803 Мбит/с. Суммарная величина трафика в узле составляет 13803 Мбит/с, что при строительстве включения сети доступа на в мультисервисную сеть основе оборудования PON для не превышает возможностей трёх интерфейсов 10GBase-X (двух основных и одного резервного). 3.4 Выбор устройства маршрутизации трафика Маршрутизатор Eltex ESR-1000 (рисунок 3.10) – это устройства, представляющие собой универсальную аппаратную платформу и способные предоставить широкий набор сетевых функций. Типовые задачи, решаемые с помощью данного сервисного маршрутизатора: • предоставление сервисов NAT, Firewall Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 27

• организация защищенных сетевых туннелей для объединения офисов компаний (IPsec VPN, L2TPv3, IP-IP, GRE) • организация удаленного доступа к локальным ресурсам в сетях предприятий (L2TP, PPTP) • средства для постепенного перехода от адресации IPv4 к IPv6 (6to4, 4to6) − фильтрация сетевых данных по различным критериям • обнаружение и предотвращение попыток сетевых вторжений, защита от утечек данных • анализ сетевого трафика и сетевой активности в привязке к приложениям и пользователям • резервирование подключений к сетям Internet-провайдеров Рисунок 3.10 – Маршрутизатор ESR-1000 Для организации доступа к услугам сети NGN посредством PON используется гибридная сервисная модель. Реализация логической модели доступа к услугам сети NGN посредством PON представлена на рисунке 3.11. PPPoE-сессия инициируется на оборудовании абонента (ПК), а ONT настроен в режиме Bridge. Терминация PPPoE - сессии производится на BRAS. Интернет трафик и трафик данных внутренней сети абонентов передается рамках одной PPPoE - сессии. Для доступа к услугам Интернет виртуальному адаптеру PPPoE на оборудовании абонента, присваивается динамический публичный IP-адрес. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 28

Рисунок 3.11 – Логическая структура сети При организации доступа к услугам Triple Play на участках между абонентским оборудованием (ONT) и терминирующим оборудованием организуются три сервисных VLAN (реализуется сервисная модель доступа S-VLAN – Service VLAN), в рамках которых передается трафик услуг Интернет, VoIP и один VLAN для передачи трафика IPTV и VoD. На оборудовании физического ONT порта осуществляется для подключения сопоставление абонентского идентификатора оборудования и идентификатора соответствующего сервисного VLAN. Например: • Port 1 – для подключения ПК и доступа к услуге Интернет; • Port 2 – для подключения телевизионной приставки STB и доступа к услугам IPTV и VoD; • Port 3 – для подключения телефона и доступа к услуге VoIP. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 29

4 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ 4.1 Расчёт необходимого числа оптических волокон Производится расчёт числа оптических волокон на распределительном участке сети (на территории микрорайона). Для этого необходимы следующие данные: топология сети, количество абонентов, коэффициенты ветвления для станционного оборудования. Разработанная топология представлена на рисунке 4.1. Количество абонентов было определено в характеристиках зданий (таблица 1.1) Используемое оборудование от Элтекс LTE-8X позволяет подключать до 128 абонентов на одно волокно. В проектируемой сети использованы сплиттеры с коэффициентом деления 1:64. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 30

В доме по адресу ул.Гагарина д.28 максимальное число потенциальных абонентов – 240 (2 ШКОН). На такое количество абонентов и оптических шкафов будет приходиться четыре рабочих волокна и четыре резервных. В доме по адресу ул.Гагарина д.57 максимальное число потенциальных абонентов – 180 (1 ШКОН). На такое количество абонентов и оптических шкафов будет приходиться три рабочих волокна и три резервных. В доме по адресу ул.Гагарина д.55 максимальное число потенциальных абонентов – 240 (2 ШКОН). На такое количество абонентов и оптических шкафов будет приходиться четыре рабочих волокна и четыре резервных. В доме по адресу ул.Гагарина, 19 д.63 максимальное число потенциальных абонентов – 120 (1 ШКОН). На такое количество абонентов и оптических шкафов будет приходиться два рабочих волокна и два резервных. В доме по адресу ул.Гагарина, 21 д.65 максимальное число потенциальных абонентов – 180 (1 ШКОН). На такое количество абонентов и оптических шкафов будет приходиться три рабочих волокна и три резервных. Исходя из полученных данных по количеству рабочих/резервных волокон (16/16 шт.), определим емкость кабеля на магистральном участке сети, Распределение волокон указано на рисунке 4.2. В качестве магистрального выбран кабель марки ОКГнг. Посчитаем общее количество рабочих и резервных волокон N ∑ от всех абонентов микрорайона (с учётом резерва на развитие сети, т.е. на подключение новых домов и сдачи волокон в аренду): N ∑ = 48 волокон. 48 волокон должны быть разведены на оптическом кроссе станционной стороны, с целью аварийного восстановления и для возможного добавления новых услуг для абонентов. Емкость прокладываемого кабеля на отдельных участках сети (то есть между распределительными муфтами и ОРШ) можно найти по количеству задействованных рабочих/резервных волокон. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 31

На вышестоящих участках емкость кабеля последовательно наращивается и складывается в суммарную емкость подведенного к микрорайону 260 170 145 м 40 м магистрального кабеля. Узел доступа Гагарина, д. 28 Гагарина, д.28 240 портов ОРШ1, ОРШ2 Гагарина, д.57 180 портов ОРШ3 Гагарина, д.55 240 портов ОРШ4, ОРШ5 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 32

Гагарина, д.63 120 портов ОРШ6 240 м Гагарина, д.65 180 портов ОРШ7 Рисунок 4.1 – Топология проектируемой сети 4.2 Расчёт оптических сплиттеров Оптические разветвители (сплиттеры) в проектируемой сети доступа используются внутри каждого многоквартирного дома для распределения ресурса общего волокна между абонентами. Оптические разветвители рекомендуется устанавливать в местах, удобных для их размещения и обслуживания: в муфтах, распределительных шкафах, боксах, блоках оптического кросса. Наиболее просты для установки без корпусных разветвителей, размеры которых позволяют укладывать их посадочное место защитной гильзы в сплайс - кассете. Потери в сварных соединениях разветвителей значительно ниже, чем в соединениях разъемных, а надежность их выше. Корпусные соединители более удобны при дальнейших эксплуатационных измерениях. В целях экономии оптических волокон их целесообразно устанавливать, как можно ближе к абонентам, однако окончательное место установки определяется реальными условиями проекта. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 33

Самой ответственной задачей проектирования является расчет бюджета потерь и определение оптимальных коэффициентов деления всех разветвителей. Алгоритм расчета выглядит следующим образом: • расчет суммарных потерь для каждой ветви без учета потерь в разветвителях; • поочередное определение коэффициентов деления каждого разветвителя, начиная с наиболее удаленных; • расчет бюджета потерь для каждого абонентского терминала с учетом потерь во всех элементах цепи, сравнение его с динамическим диапазоном системы. Сначала найдем потери в каждой ветви дерева без учета потерь в разветвителях и соединениях. При расчетах будем учитывать максимальное километрическое затухание стандартного SMF волокна типа G.652, равное 0,35 дБ/км. На практике, принято считать это затухание равным 0,4 дБ/км. На рисунке 4.1 указаны длины кабелей КРОССа от узла доступа до оптических распределительных шкафов, находящихся на последних этажах домов. Затухания участков A РМiРМj и A РМiОРШj , дБ, найдем по формулам: где A РМi-РМj A РМi-РМj = L РМi-РМj ⊕α1310НМ , (4.1) A РМi-ОРШj = L РМi-ОРШj ⊕α1310НМ , (4.2) – затухание участка сети между i-той и j-ой распределительными муфтами, дБ; A РМi-ОРШj – затухание участка сети между i-той распределительной муфтой и j-м ОРШ, дБ; L РМi-РМj – длина участка сети между i-той и j-ой распределительными муфтами, км; Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 34

L РМi-ОРШj - длина участка сети между i-той распределительной муфтой и j-м ОРШ, км; α1310НМ – километрическое затухание SMF волокна на длине волны 1310 нм, равное 0,4 дБ/км. По формулам (4.1) и (4.2) вычисляем (УД – узел доступа): AУД −РМ1 = 0,04⊕0,4 = 0,016 дБ; A РМ1−ОРШ1(2) = 0,04⊕0,4 = 0,016 дБ; A РМ1−РМ 2 = 0,145⊕0,4 = 0,058 дБ; A РМ 2−ОРШ 3 = 0,04⊕0,4 = 0,034 дБ; A РМ 2−РМ 3 = 0,170⊕0,4 = 0,064 дБ; A РМ 3−ОРШ 4(5) = 0,04⊕0,4 = 0,050 дБ; A РМ 3−РМ 4 = 0,26⊕0,4 = 0,082 дБ; A РМ 4−ОРШ 6 = 0,04⊕0,4 = 0,020 дБ; A РМ 4−ОРШ 7 = 0,19⊕0,4 = 0,076 дБ. В случае нахождения двух ОРШ в одном доме, расстояниями между ОРШ условно пренебрегаем. Потери в абонентском распределительном кабеле (поэтажная разводка) не будем принимать во внимание ввиду их малости. Подбор параметров разветвителей связан с необходимостью получения на входе каждого абонентского терминала сети примерно одинакового уровня оптической мощности, т.е. построить так называемую сбалансированную сеть. Это принципиально важно по двум причинам: Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 35

- для дальнейшего развития сети важно иметь примерно равномерный запас по затуханию в каждой ветви «дерева» PON. - если сеть не сбалансирована, то на станционный терминал OLT от различных ONU будут приходить в общем потоке сигналы, сильно отличающиеся по уровню. Система детектирования не в состоянии отрабатывать значительные перепады (более 10-15 дБ) принимаемых сигналов, что значительно увеличит количество ошибок при приеме обратного потока. Найдем коэффициенты деления каждого из требуемых к установке разветвителей, начиная с наиболее удаленного. На участке от узла доступа до домовых ОРШ сплиттеры не устанавливаются, т.к. используется прямая проварка волокон. В многоквартирных домах сплиттеры выбираются исходя из количества абонентов и рабочих волокон. Во всех подключаемых домах проектом предусматриваем использование сплиттеров 1х64. Величина затухания на используемых сплиттерах, согласно их технических характеристик составляет, 21,5 дБ. Конкретные значения вносимых потерь для каждого сплиттера даются производителем, однако и расчетные значения пригодны для проектирования (паспортные значения затуханий обычно ниже расчётных). Далее произведем расчет потерь в соединениях. Подходящий к микрорайону магистральный кабель разветвляется в муфтах, образуя дерево сети. Ветви дерева – участки кабеля, идущие к отдельным домам, соединяются между собой сварным соединением. На станционной стороне примем наличие одного сварного и одного разъемного соединения. От входящего в дом магистрального кабеля до абонента имеются 3 соединения: два сварных и одно разъемное Волокно магистрального кабеля сваривается с волокном сплиттера в ОРШ; сваривается кабель, подходящий от этажного кросса к сплиттерному шкафу. Волокно от абонента до этажного кросса следует оснастить разъемным Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 36

соединением, так как в случае повреждения проводки на стороне абонента не потребуется ремонтные работы с применением сварки. Потери в разъемных соединениях примем А P = 0,3 дБ, потери на сварных соединениях А С = 0,05 дБ (рисунок 4.3). Рисунок 4.3 – Схема соединений сети 4.3 Расчёт бюджета оптической мощности Бюджет запаса мощности предоставляет удобный метод анализа и количественной оценки потерь в волоконно-оптической линии. Бюджет мощности линии представляет собой сумму усилений и потерь на пути передачи сигнала от трансмиттера (через кабель и разъемы) к оптическому приемнику, включая запас мощности. Разность между передаваемой оптической мощностью и потерями в разъемах и соединителях должна находиться в границах между переданной мощностью и порогом чувствительности приемника. Чрезмерно большая оптическая мощность может указывать на насыщение оптического приемника, а слишком маленькая говорит о том, что приемник близок к своему порогу чувствительности. Это обычно сказывается на увеличении доли ошибок BER или выражается в нарушении работы кабеля и оконечного оборудования. Результаты данного Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 37

анализа позволят достаточной проверить мощности наличие для у волоконно-оптической линии преодоления потерь и корректного функционирования. Если анализ показывает обратное, то кабельную систему придется проектировать заново, чтобы она обеспечивала пересылку данных из конца в конец. Скорее всего, решение этой задачи может потребовать увеличения оптической мощности передатчика, повышения оптической чувствительности приемника, уменьшения потерь в волоконно-оптическом кабеле или разъемах либо применения всех перечисленных мер. Составление бюджета запаса мощности – одна из наиболее важных задач при планировании инсталляции волоконно-оптической системы. При этом необходимо учитывать следующие факторы: • срок эксплуатации оптического трансмиттера (мощность трансмиттеров, как правило, падает с течением времени); • любое увеличение физической нагрузки на кабели (при этом потери в кабеле возрастают); • микро - изгибы кабеля; • износ соединителей при их подключении и замене (это вызывает нарушение центровки и увеличение потерь при прохождении сигнала через разъем); • загрязнение оптических соединителей (пыль или грязь могут не пропустить сигнал через соединитель). Запас мощности должен допускать некоторые вариации в рабочих характеристиках системы, не сказываясь на значении BER. Типичный запас мощности находится в границах от 3 до 6 дБ. Между тем никаких жестких правил относительно величины запаса мощности не существует. Необходимый запас зависит от типа волоконно-оптического кабеля, соединителей и применяемого. Если сделать запас мощности нулевым, то волоконно-оптическая линия должна иметь в точности ту оптическую мощность, которая необходима для преодоления потерь в кабеле и соединителях (при этом малейшее дополнительное ослабление сигнала чревато ухудшением характеристик Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 38

передачи). Такого "нулевого варианта" следует по возможности избегать. Технические характеристики приведены в таблицах 4.1 и 4.2. Для каждой оптической линии представим все потери (между OLT и ONU) в виде суммы затуханий А ∑OLT-ONUx , дБ, всех компонентов для нисходящего потока (downstream) к абонентским терминалам. Передача к абоненту ведется на длине волны 1490 нм. Мощность зависит от общей длины магистрального кабеля до микрорайона, наличия разветвителей и соединений (сварных и разъемных), что можно определить по формуле (4.3): А ΣOLT-ONUx =  А кi + N ⊕A + N ⊕A + A +А (4.3) p p c c раз экспл где X – номер ОРШ, к которому подключен ONU; ∑А Кi – суммарное кило метрическое затухание кабеля N р – количество разъемных соединений; A р – средние потери в разъемном соединении, дБ; N с – количество сварных соединений; A с – средние потери в сварном соединении, дБ; A раз – потери в сплиттере, дБ. Таблица 4.1 – Характеристики приёмопередачи OLT LTE-У Мощность передатчика Чувствительность приемника Бюджет оптической мощности upstream/downstream от +2 до +7 дБ в соответствии с 1000BASE-PX20-D, 1000BASE-PX20-U от -30 до -5 дБ 30,5 дБ/30 дБ Таблица 4.2 – Характеристики приёмопередачи ONT Мощность передатчика Чувствительность приемника Бюджет оптической мощности upstream/downstream от +0,5 до +5 дБ от -28 до -8 дБ 30,5 дБ/30 дБ В дополнение к затуханиям линий следует добавить эксплуатационный запас по затуханию А ЭКПЛ , который необходим на случай повреждений в линейном тракте, ухудшения условий передачи и дальнейшего развития сети. Обычно берется запас 3-6 дБ. В расчете примем запас на 3 дБ. Далее проверим, Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 39

не превышает ли бюджета потерь, включая запас, динамический диапазон системы (учитывая, что для системы TurboGEPON от Элтекс динамический диапазон составляет 30 дБ). Рассчитаем затухание линий к каждому абоненту с учетом эксплуатационного запаса по формуле (4.3) и результаты в таблице 4.3. Таблица 4.3 – Расчёт потерь в оптической линии Таблица 4.3 – Расчёт потерь в оптической линии ∑ № ОРШ 1 2 3 4 5 6 7 0,032 0,032 0,108 0,188 0,188 0,24 0,296 4 4 4 4 5 5 6 3 3 3 3 3 3 3 Применяется значение А ∑OLT-ONUx+3 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 3 3 3 3 3 3 3 25,632 25,632 25,708 25,788 25,838 25,89 25,996 для худшего случая с учетом эксплуатационного запаса, в данном примере – для участка OLT-ONU для ОРШ7(25,996 дБ). Как видим, рассчитанные потери на линии (самой худшей) не превышают бюджета потерь (25,996 дБ < 30 дБ). Аналогично, не произойдет перегрузки приемника OLT, так как минимальное затухание без учета эксплуатационного запаса не меньше 8 дБ. Балансировку сети производить не обязательно, так как абоненты, подключенные к участку сети с минимальным затуханием, сгруппированы на от-дельном волокне. По данным со схемы топологии сети (рисунок 4.1), наименее удаленные от станционного терминала ONT расположены в доме по адресу ул.Гагарина 19 д.28 (ОРШ1). Следовательно, мощность сигнала upstream (от ONT к OLT) от данных абонентов будет максимальной. Минимальная мощность передатчика ONT равна +0,5 дБ, а порог перегрузки приемника OLT составляет минус 5 дБ. Следовательно, затухание линии между ONT и OLT должно быть не менее 5,5 дБ. На сети, минимальное затухание восходящего потока от абонентов данного дома A ∑ONT-OLT, дБ, находится по формуле (4.5): Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 40

А ΣONU-OLTx = + N ЧA + N ЧA + (4.5) раз_доп p p c c  А кi где ∑А Кi – суммарное километрическое затухание кабеля для ОРШ1; N р – количество разъемных соединений; A р – средние потери в разъемном соединении, дБ; N с – количество сварных соединений; A с – средние потери в сварном соединении, дБ; A раз_доп – дополнительные потери в разветвителе, дБ (0,2дБ); А∑ONU-OLTx = 0,032+3·0,3+4·0,05+0,2=2,288 дБ Следовательно, во избежание перегрузки приемника OLT, в линию необходимо дополнительно внести потери не менее 5,5-2,288 = 3,212 дБ путем установки таких аттенюаторов. После установки аттенюаторов, максимальное затухание потока downstream - для участка сети до ОРШ7 уже без учета эксплуатационного запаса становится равным 25,996+3,212=29,208 дБ, что не превышает заявленного производителем оборудования бюджета оптической мощности в 30 дБ. Следовательно, это условие будет соблюдаться и для других участков с меньшими затуханиями. 4.4 Схема организация связи Задачей дипломного проекта является организовать оптическую сеть доступа по технологии GEPON в микрорайоне «Солнечный» .в г. Павловске. Проектируемая сеть доступа состоит из трех главных элементов: центрального устройства абонентского устройства. OLT, пассивных Размещение узла оптических доступа сплиттеров и и оптических распределительных шкафов предусматривается в чердачных помещениях зданий микрорайона. Прокладка магистрального оптического кабеля между домами осуществляется по кабельной канализации. Ввод оптического кабеля из Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 41

кабельной канализации в жилые дома и прокладка до ОРШ осуществляется в существующих стояках здания. В данном дипломном проекте была выбрана однокаскадная схема включения сплиттеров, что позволило оптимально построить пассивную распределительную сеть (рисунок 4.4). Магистрали соединяются с входными портами сплиттеров 1х64. Выходные порты сплиттеров соединяются с волокнами распределительного кабеля. От ОРШ прокладывается вертикальный распределительный кабель требуемой емкости, обеспечивающий не менее 75%-ого подключения всех абонентов подъезда. На каждом этаже устанавливается оптическая распределительная коробка (РК). РК имеет небольшие размеры и предназначена для соединения извлеченных из распределительного кабеля волокон и волокон ШОС (dropкабеля). В помещение абонента до места установки ONT заводится одно волоконный кабель ШОС (drop кабель), он подключается непосредственно в ONT. В таблицах 4.4 и 4.5 приведен список требуемого кабеля и оборудования для оснащения узла доступа, ОРШ и этажных щитков требуемыми материалами при построении внутридомовой сети на заданном объекте. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 42

ти т. IP OLT Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 43

4.5 Спецификация необходимого оборудования и материалов Спецификация оборудования и материалов, необходимых для построения проектируемой сети оптического доступа приведены в таблицах 5.1 и 5.2 Таблица 5.1 – Спецификация узла доступа и магистрального участка сети Наименование Станционное оборудование (OLT) Eltex LTE-8X Маршрутизатор Eltex ESR-1000 ИБЭП APC SURTD3000 с набором АКБ ШКОС, шт Кабель ОКГнг-0,22-48П (км) Шкаф телекоммуникационный SNR 19’’, 18U Кол-во, шт (км) 2 1 1 1 1,1 1 Таблица 5.2 – Спецификация материалов для построения внутридомовой сети п/п Адрес 1 Гагарина д.28 Гагарина д.57 Гагарина д.55 Гагарина д.63 Гагарина д.65 Всего: 2 3 4 5 ШКОС, шт 2 Сплиттер 1х64, шт 2 РК, шт 80 Кабель ОБВ, м 380 Кол-во ONT, шт 240 1 1 50 240 180 2 2 80 380 240 1 1 30 120 120 1 1 60 280 180 7 7 300 1400 960 4.6 Мероприятия по организации строительных работ Одной из самых важных операций является монтаж оптических кабелей. Эта операция предопределяет качество и дальность связи по ВОЛС. Монтаж ОК должен обеспечивать малые потери мощности сигнала в сростке, высокую влагостойкость и герметичность соединительной муфты, надежные механические параметры сростка на разрыв, сжатие, вибрацию и требуемые нормами ограничения радиусов изгиба ОВ, а также работоспособность сростка в условиях длительного нахождения земле (или в телефонной канализации). В Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 44

настоящее время для сращивания ОК в основном применяются два способа: сварка оптических волокон и механическое соединение. Сварка ОВ проводится путем нагрева волокон до расплавления с помощью электрической дуги. При сварке ОВ предварительно подготовленные волокна подводят друг к другу до минимального зазора между ними и юстируют до минимальных (оптимальных) смещений оптических осей, а затем нагревают. При этом силы поверхностного натяжения волокна уменьшают смещение осей свариваемых волокон. При сварке одномодовых волокон приходится решать сложные инженерные задачи, связанные с необходимостью обеспечения малых значений осевого и углового смещений. Осевое смещение свариваемых одномодовых ОВ не должно превышать 0,1мкм. предусмотрена Поэтому автоматическая в современных юстировка. сварочных Она устройствах осуществляется двумя методами: 1) минимизацией потерь в стыке: в месте изгиба волокна в одно из соединяемых ОВ вводят, а в другом ОВ выводят оптический сигнал, и юстировка проводится пьезоподвижками по максимуму прошедшего сигнала; 2) анализом изображения стыков, соединяемых ОВ в параллельном пучке света: свет падает перпендикулярно оптической оси волокон, и изображение стыков получают с помощью телекамеры; необходимая юстировка проводится путем анализа сигнала телекамеры. Первый способ юстировки относительно прост и эффективен: он обеспечивает потери не хуже 0,1 дБ и используется как для одномодовых, так и для многомодовых волокон. Однако этот метод не пригоден для сварки W-образных волокон, в которых ввод тестирующего сигнала через боковую поверхность затруднен. Второй метод выравнивания ОВ универсален и обеспечивает потери при сварке порядка 0,01 дБ. На нашей трассе сварные соединения будем производить с помощью автоматического аппарата для сварки оптических волокон Fujikura FSM-50S. Основные характеристики: Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 45

- Система выравнивания по сердцевине волокон - Profile Alignment System (PAS); - средние потери при сварке волокон: многомодовых - 0,01 дБ; одномодовых - 0,02 дБ; - оценка потерь по относительному смещению жил волокон; - автоматический контроль мощности дугового разряда, совмещенный с коррекцией бокового сдвига волокон из-за поверхностного натяжения в процессе сварки; - запись до 24000 результатов сварок и режимов процесса на электронную карту памяти PCMCIA. Оптические соединители (коннекторы) используются в волоконнооптических системах связи и локальных вычислительных сетях и предназначены для подключения оптического кабеля к коммутационнораспределительным устройствам, терминальному оборудованию и контрольно-измерительной аппаратуре. К оптическим разъемам предъявляются высокие требования: малые стыковочные потери, низкий коэффициент отражения и высокая надежность работы в различных условиях эксплуатации. Для высококачественного соединения ОК необходимо устранить попадание воздуха между торцами совмещаемых ОВ. Для этого торцы ОВ шлифуют и придают им сферическую форму, благодаря чему при соединении волокон их торцы оптический плотно прижимаются контакт (Physical Contact - друг PC), к в другу разъеме и возникает значительно снижаются потери и обратное рассеяние из-за френелевского отражения на границе «стекло-воздух». Качество полировки торцов определяет величину коэффициента отражения оптического соединителя. Типичные значения обратных отражений: <-30дБ (РС), <-40 дБ (SuperPC), <-50 дБ (UltraPC). При использовании технологии АРС (скошенный торец) можно получить коэффициент отражения ниже -75дБ. Для обеспечения малых потерь при разъемных соединениях необходимо обеспечить весьма высокую точность изготовления всех деталей соединения, Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 46

так как любая целесообразная конструкция разъемного соединителя должна исключать необходимость оптической юстировки. Основные типы оптических разъемов, применяемых в настоящее время FC, SC, ST. Также используются типы Лист-Х и FDDI. Для подключения контрольно-измерительным волоконно-оптического приборам будем кабеля к использовать аппаратуре разъемы и типа SC/FC, которые предназначены для одномодовых и многомодовых волокон. Для одномодовых волокон торец керамического наконечника имеет стандарт PC или APC. В зависимости от модификации корпус коннектора изготавливается из различных материалов: металл, полимеры. Типичные вносимые дополнитель-ные потери сигнала для одномодового волокна - 0,2 дБ; для многомодового -0,4 дБ. Максимально допустимые потери до 0,5 дБ для одномодового волокна и 0,6 дБ для многомодового волокна. Процесс монтажа ОК в целом состоит из следующих операций: - с обоих концов сращиваемого кабеля создают запас в несколько метров, сматываемых в виде бухты диаметром не менее 60 см; - концы сращиваемых кабелей располагают внахлест в пролете между двумя консолями; - надвигают полиэтиленовые конуса, цилиндры, термоусаживаемые трубки и разделывают концы кабелей; с концов кабеля снимают защитную оболочку длиной 0,8 м; - упрочняющие силовые элементы соединяют и прочно обжимают с помощью металлической трубки; - оптические волокна выкладывают с запасом; - если кабель модульного типа и волокна располагаются в пластмассовых трубках, то эти трубки снимают с помощью приспособления; - удаляют защитные покрытия волокон и подготавливают торцы волокна к сварке; - с помощью сварочного аппарата осуществляют юстировку, обжим и сварку оптических волокон; Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 47

- сростки волокон изолируют с помощью термоусаживаемых гильз с герметизирующим заполнителем; - волокна крепят к соединительной муфте общей вязкой, и с помощью термоусаживаемой муфты восстанавливается наружная полиэтиленовая оболочка кабеля; - при температурном воздействии концы муфты сжимаются, обжимая оболочку; - готовую муфту выкладывают и закрепляют на консолях. Герметизация муфты и кабельных вводов осуществляется с применением термоусаживаемых материалов, клея-расплава, саморасширяющегося герметика или механического замка. В процессе монтажа осуществляются оперативные приборами и контрольные служат контролируется оптические величина измерения. тестеры затухания Основными и измерительными рефлектометры, световодного потока которыми в сростке соединяемых волокон. Муфты предназначены для прямого и разветвительного сращивания оптических распределительных бронированных кабелей и кабелей для подвеса. Могут устанавливаться в колодцах кабельной канализации, в коллекторах, в тоннелях, в грунте всех типов, кроме скальных и вечномерзлотных. На проек-тируемой трассе будем использовать муфту типа SNRFOSC-D-T. SNR-FOSC-D-T (рисунок 4.5) – герметичная механическая муфта предназначена для использования на подвесных, прокладываемых в грунте и в каналах кабельной канализации кабелях, не содержащихся под избыточным давлением. [6] Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 48

Рисунок 4.5 – Муфта SNR-FOSC-D-T Характеристики муфты: - корпус муфты имеет жёсткую конструкцию с высокой механической прочностью; - уникальная система гелевой герметизации позволяет просто и удобно монтировать при любых температурах, легко вскрывать и повторно герметизировать муфту; - муфта имеет уникальную технологию фиксации кабеля; - не требует специальных инструментов для монтажа или перемонтажа; - муфта имеет зажимы откидного типа; - гибкая система ввода кабеля позволяет заводить от 5 до 100 пар; - встроенные монтажные кронштейны позволяют подвешивать муфту; - наличие нескольких типоразмеров муфты обеспечивает соединение кабелей суммарной ёмкостью до 100 пар; - может быть тупикового и проходного типов; - изменение конфигурации кабелей требует минимального числа дополнительных аксессуаров; - неограниченный срок хранения Общий вид схемы прокладки магистрального оптического кабеля в кабельной канализации представлен на рисунке 4.6. Данная схема может корректироваться, в зависимости от реального расположения смотровых колодцев и кабельных каналов.[6] Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 49

Рисунок 4.6 – План прокладки магистрального участка волоконнооптического кабеля Рисунок 4.7 – Внутренняя разводка в доме по адресу Гагарина д.57 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 50

5 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 5.1 Расчет капитальных затрат Капитальные затраты – это капитал, который используется организацией для приобретения или модернизации физических активов. Капитальные расходы представляют собой инвестиционную деятельность предприятия, вложения в покупку оборудования, зданий и сооружений, строительство и т.п. В общем случае капитальные затраты рассчитываются как прирост основных средств во времени (определяется по балансу организации). Большинство предприятий осуществляет значительные вложения в основные средства, поскольку они создают основу для их деятельности. На протяжении всей деятельности предприятия большая часть капитальных затрат постепенно становится расходами в части процесса формирования финансового результата. В таблице 5.1 представлена смета затрат на оборудование и материалы, необходимые для построения проектируемой сети оптического доступа. Таблица 5.1 – Смета затрат на оборудование и материалы для проектируемой сети Тип оборудования/работы 1 1. Оборудование Станционное оборудование (OLT) Eltex LTE-8X Абонентский терминал (ONT) NTP-RG-1402GC-W Маршрутизатор Eltex ESR1000 ИБЭП APC SURTD3000 с набором АКБ 2. Материалы Шкаф телекоммуникационный SNR 19’’, 18U Цена оборудования НДС, руб. 2 за Количество, с (км) 3 шт Общая стоимость НДС, руб. 4 173 188 2 346 376 4 817 960 4 624 680 283 334 1 283 334 110 155 1 110 155 15 600 1 15 600 с Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 51

2 1 3 4 Шкаф телекоммуникацион-ный антивандальный ШКОС 19" 7 300 8 58 400 2 250 8 18000 Распределительная коробка NR-FTTH-FDB-04 Сплиттер 1х64 270 300 81000 11 700 18 210 600 73 300,00 1,1 89 880 Кабель ОБВ-нг(А)-42 (км) 28 510,00 1,4 193 781 Муфта оптическая 1 790 4 6 038 3. Кабельная продукция Кабель ОКГнг-0,22-48П (км) серии SNR-FOSC-D-T (GPJ-D-T) Итого по смете 6 326 731 В смете капитальных вложений отсутствуют вложения в создание гражданских сооружений, так как узел связи и шкафы сетей доступа размещаются в существующих зданиях. В таблице 5.2 составлена сводная смета капитальных затрат на строительство проектируемой сети. Таблица 5.2 – Сводная смета капитальных затрат на реализацию проектируемой сети Наименование затрат Затраты на оборудование и материалы Затраты на монтажные и пуско-наладочные работы (20% от затрат на оборудование) Затраты на проектные работы (8% от затрат на оборудование) Затраты на транспортные услуги (5% от затрат на оборудование) Итого: Сумма, руб. 6 326 731 Структура капитальных затрат, % 75,2 1 265 346 15,0 506 139 6,0 316 337 3,8 8 414 553 100,0 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 52

Рисунок 5.1 – Технологическая структура капитальных затрат Поскольку все цены, приведённые в таблицах содержат НДС нужно рас-считать капитальные затраты без НДС (ставка – 18%): (5.1) Величина капитальных вложений, переходящих в основные производственные фонды (ОПФ) проектируемого объекта, принимается на основании среднего значения, полученного на основе отраслевых отчётных данных, и принята 0,97 (или 97%) от капитальных вложений, рассчитанных без НДС: (5.2) Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 53

5.2 Расчёт величины затрат на эксплуатацию Эксплуатационные затраты представляют собой стоимостную оценку использованных в процессе производства за определенный период (год) трудовых ресурсов, основных фондов и оборотных средств. Расчет годовых затрат на эксплуатацию вводимого оборудования складывается из следующих основных статей затрат: • затраты на оплату труда (ФОТ); • страховые взносы (30,2% от ФОТ); • амортизационные отчисления; • затраты на материалы и запасные части; • затраты на электроэнергию со стороны для производственных нужд; • прочие затраты. Рассчитаем фонд оплаты труда. К основным производственным рабочим на рассматриваемом предприятии относятся рабочие связи, занятые эксплуатационно-техническим обслуживанием оборудования и сооружений связи (электромонтеры, инженеры). В общем виде расчет необходимой численности работников занятых эксплуатационно-техническим обслуживанием оборудования и сооружений связи, основан на применении норм времени. Данный расчет определяется формулой: (5.3) где N i – средние число технических средств (устройств) i-го вида, подлежащего обслуживанию, ед.; Н врi – норма времени в чел.-час. на обслуживание единицы i-го вида оборудования за месяц; Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 54

Ф рв – фонд рабочего времени за месяц. В качестве норм времени примем величины, определенные опытным способом на других подобных сетях в Воронежской области, в том числе в городе Павловске (таблица 5.3). Числом технических средств (N i ) здесь принимается количество абонентских терминалов (портов PON). Низкие величины нормативов обусловлены минимальным количеством активного оборудования на сети, а также применением единой системы мониторинга и управления сетью, предусмотренных технологией PON. Таблица 5.3 – Нормы эксплуатационно-технического персонала Категория персонала Инженер Электромонтёр Специалист технической поддержки Норматив, чел.-час./порт за месяц 0,21 0,35 0,2 Численность работников может быть представлена дробной величиной, т.к. речь идёт не о физических единицах людей, а о штатных единицах. В расчёте количества штатных единиц применяется коэффициент, учитывающий увеличение численности работников за счет подмены на время очередных отпусков, равный 1,08. ФОТ для административного (менеджеры, абонентский отдел, бухгалтерия и т.д.) и обслуживающего (уборщики и т.д.) персонала принимаем равным40% от величины ФОТ эксплуатационно-технического персонала. Фонд рабочего времени за месяц (Ф рв ) составляет 168 часов. Произведём расчёты по (6.3): - инженеры: Ч обсл =1,08⊕ 1020⊕ 0,21 =1,38 чел; - электромонтёры: Ч обсл =1,08⊕ 1020⊕0,4 = 2,30 чел; - специалисты технической поддержки: Ч обсл =1,08⊕ 1020⊕0,2 = 1,31 чел. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 55

Таблица 5.4 – Расчёт величины ФОТ и страховых отчислений Категория персонала Количество штатных Оклад, руб. единиц 1 Эксплуатационно-технический персонал 1.1 Инженер 1.2 Электромонтёр 1.3 Специалист технической поддержки 1,38 2,30 1,31 ФОТ, руб. (в год) 35000 25000 20000 Итого по п.1: 2 Административный и обслуживающий персонал Итого с учётом районного коэффициента в г.Павловске (K рк =1,2) Отчисления страховых взносов (30,2%) 578 340 688 500 314 743 1 581 583 632 633 2 657 059 797 118 Таким образом, годовой фонд заработной платы составляет 2 657 059 рублей. Отчисления на социальные нужды составят 797 118 рублей. Амортизация представляет собой постепенный перенос стоимости основных производственных фондов (ОПФ) на стоимость вновь создаваемой продукции или услуг по мере их износа. Количественной мерой амортизации являются амортизационные отчисления, предназначенные на реновацию ОПФ. Амортизационные отчисления на полное восстановление ОПФ (А) определяются исходя из сметной стоимости ОПФ (кабельных линий связи, аппаратуры систем передачи) и норм амортизации на полное восстановление. Сумма амортизационных отчислений (А м ) определяется по формуле: Ам = Н ам ⊕Ф, (5.4) где Н ам – норма амортизации; Ф – первоначальная стоимость ОПФ. Норма амортизационных отчислений рассчитывается по формуле: (5.5) Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 56

где Т – срок эксплуатации, равный 15 годам. Таким образом, норма амортизации отчислений составляет Н ам = 6,7%. Таблица 5.5 – Расчёт амортизационных отчислений Наименование групп ОПФ Основное оборудование Итого Стоимость Ф, тыс.руб Норма амортизации Н ам , % Срок эксплуатации, лет 6917,047 6,7 15 6917,047 - - Сумма амортизационных отчислений, тыс.руб. 461,136 461,136 По результат расчетов сумма амортизационных отчислений составляет 461,136 тыс. рублей в год. Произведём расчёт величины налога на имущества (таблица 5.6). Согласно закона Воронежской области "О налоге на имущество организаций" налог на имущество организаций в Воронежской области составляет 2,2%. Налоговая база по налогу на имущество определяется как среднегодовая стоимость имущества, признаваемого объектом налогообложения. В таблице 5.6: Ф нг – стоимость фондов на начало года, Ф кг – стоимость фондов на конец года. Таблица 5.6 – Расчёт налога на имущество Год Ф нг , тыс.руб Ф кг , тыс.руб 1 2 3 4 5 6917,047 6455,911 5994,775 5533,639 5072,503 6455,911 5994,775 5533,639 5072,503 4611,367 Амортизационные отчисления, тыс.руб. 461,136 461,136 461,136 461,136 461,136 Налог на имущество, тыс.руб 147,103 136,958 126,813 116,668 106,523 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 57

Материальные затраты включают в себя расходы, связанные с приобретением вспомогательных материалов, запасных частей, топлива. Также сюда относятся затраты на оплату электроэнергии со стороны для производственных нужд. Величина расходов на электроэнергию принимается равной 0,5…1% от суммы эксплуатационных затрат. Прочие расходы включают выплаты процентов по краткосрочным ссудам банков; оплату консультационных, информационных, банковских и аудиторских услуг; представительские расходы, связанные с коммерческой деятельностью операторов связи; расходы на рекламу и маркетинговые исследования; затраты на аренду нежилых помещений. Затраты на материалы и запасные части и прочие затраты определяются также укрупненно по удельному весу этих затрат на аналогичных предприятиях и составляют 6% и 8% соответственно. Проведённые выше расходы сведём в смету (таблица 5.7) для дальнейшего анализа их структуры. Графическая структура эксплуатационных затрат приведена на рисунке 5.2. Таблица 5.7 – Эксплуатационные затраты Наименование затрат Сумма, руб. Структура эксплуатационных затрат, % ФОТ Страховые взносы Амортизационные отчисления Электрическая энергия Затраты на материалы и запасные части 2 657 059 797 118 461 136 30 000 275 126 57,9 17,4 10,1 0,7 6,0 Прочие расходы Итого: 365 000 4 585 439 8,0 100,0 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 58

Рисунок 5.2 – Структура эксплуатационных затрат По рисунку 5.2 можно сделать вывод о том, что основной составляющей эксплуатационных затрат является ФОТ и непосредственно связанные с ним отчисления социального страхования. 5.3 Определение доходов от реализации проекта При планировании финансовых результатов применяется свободный (рыночный) способ ценообразования, то есть тарифы устанавливаются по усмотрению компании. Формирование стратегии предусматривает ряд этапов: • определение оптимальной величины производственных затрат в условиях сложившегося уровня цен на рынке; • установление полезности предлагаемого на рынок товара и сопоставление его потребительских свойств с запрашиваемой ценой; • расчёт объёма производства продукции и доли рынка, обеспечивающей оптимальное достижение поставленной управленческой цели; • анализ конкуренции: прогноз ответной реакции конкурентов и её влияния на ценовые мероприятия. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 59

Общий объем доходов от основной деятельности определяется их суммой, полученной от всех видов услуг, предоставленных соответствующим группам потребителей. Доходами от ввода сети в эксплуатацию считается абонентская плата за предоставляемые услуги, а именно: услуги кабельного телевидения, доступ в Интернет и телефония. Однако необходимо учесть, что часть абонентской платы необходимо перечислять провайдеру за пользование услугами. Вследствие этого абонентская плата для пользователей должна быть выше стоимости услуг у провайдера. Однако, слишком высокие тарифы могут вынудить пользователей отказаться от услуг проектируемой сети, поэтому абонентская плата должна быть приемлемой. Плата за подключение к сети не взимается для повышения лояльности пользователей. Также на основе проведенных маркетинговых исследований разработаны три тарифных плана и определён процент доли каждого тарифного плана в общем числе абонентов (таблица 5.8). Доступ во внутрисетевые ресурсы на скорости 100 Мбит/с входит в состав каждого тарифного плана. Таблица 5.8 – Тарифные планы Наименование Характеристика Ежемесячная абонентская плата, руб Доля абонентов «Дон» Доступ в Интернет – 50 Мбит/с 700 70% «Дон-TV» Доступ в Интернет – 50 Мбит/с + пакет IP-TV 1 000 30% Вi = 12⊕di ⊕Bi, (5.6) где d i – тариф; N i – количество абонентов, подключенных к данному тарифу. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 60

Таблица 5.9 – Расчёт годовой величины выручки Тарифный план 2017 год Количество Выручка, абонентов руб. «Стандарт» «Прогресс» 714 306 Итого: 5 997 600 3 672 000 9 669 600 Для оценки эффективности инвестиционного проекта или для выбора оптимального варианта технических решений, обеспечивающих наибольшую эффективность инвестиционных вложений, используется метод дисконтирования, позволяющий привести к одинаковой размерности во времени разность между всеми поступающими средствами и затратами по каждому году Приведение к (чистый дисконтированный одинаковой размерности поток денежных осуществляется с средств). помощью коэффициента дисконтирования – коэффициента приведения к текущей стоимости. Чистый дисконтированный поток денежных средств нарастающим итогом показывает конкретный год, в котором отрицательное сальдо текущей стоимости перейдет в положительное сальдо чистой текущей стоимости – этот год и будет годом окупаемости инвестиций, определенным по чистой текущей стоимости. Расчёт нормы дисконта осуществим по формуле: R = rd + r + r f , (5.7) где r d – норма доходности, которая учитывает альтернативность дохода, минимальная норма доходности по безрисковым вложениям, на которую согласен инвестор, %; Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 61

r темп инфляции за один шаг реализации проекта, %; r f – рисковая премия, предъявляемая в требованиях инвестора, %. Норма дохода по безрисковым вложениям в РФ обычно привязывается к облигациям федерального займа – ОФЗ с различными сроками погашения (максимальный близок к 25 годам). Для определения данной величины, как правило, используются ставки по долгосрочным правительственным облигациям страны с высоким инвестиционным рейтингом. По данным сайта Банка России по состоянию на март 2018 г. долгосрочная ставка рынка ОФЗ равна 10,96%. Также по информации Банка России инфляция за последний полный год (за 2017 год) составила 12,90%. Рисковая премия отражает требуемую компенсацию за риск (того, что какое-либо из вышеприведенных требований не будет выполнено), который инвесторы несут при инвестировании. Она рассчитывается на основе статистических данных о рыночных премиях за продолжительный период. По данным экономической литературы в качестве средняя рисковая премия принимается 5-7%. Таким образом, по (5.7) R = 10,96 + 12,90 + 5 = 28,86 %. Расчёт эффективности инвестиционного проекта на основе чистой текущей стоимости сведём в таблицу 5.10. В расчётах произведён анализ первых пяти лет реализации инвестиционного проекта. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 62

Таблица 5.10 – Эффективность инвестиционного проекта на основе ЧТС Наименование показателей Года 2018 2019 2020 2021 2022 2023 - 9669,600 9669,600 9669,600 9669,600 9669,600 - 461,136 461,136 461,136 461,136 461,136 1 Приток средств Доходы от основной деятельности, тыс.руб. Амортизационные отчисления, тыс.руб. Итого по притоку: 2 Отток средств - 65038,096 10130,736 10130,736 10130,736 10130,736 - - - - - 4585,439 4585,439 4585,439 4585,439 4585,439 Налог на прибыль, 20% 1079,639 1081,668 1083,697 1085,726 1087,755 Налог на имущество, 2,2% 147,103 136,958 126,813 116,668 106,523 59352,006 6326,731 5812,181 5804,065 5795,949 5787,833 -6326,731 4318,555 4326,671 4334,787 4342,903 4351,019 0,602 0,467 0,363 0,281 2605,659 2025,879 1575,098 1224,617 -6326,731 -2975,377 -369,717 1656,161 3231,259 4455,877 Общие инвестиции, тыс.руб Эксплуатационные расходы, тыс.руб Итого по оттоку: 3 Чистый поток денежных средств (п.1-п.2), тыс.руб 4 Коэффициент дисконтирования (Е1=28,86%) 5 Чистый дисконтированный поток денежных средств 6 То же с (п.3*п.4), нарастающим итогом, тыс.руб 6326,731 1,000 0,776 -6326,731 3351,354 Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 63

Рисунок 5.3 – Эффективность инвестиционного проекта на основе ЧТС На рисунке 5.3 приведён график роста ЧТС по годам реализации проекта, позволяющий установить срок окупаемости инвестиций. По графику находим, что этот срок равен 2 годам. Индекс рентабельности представляет собой относительный показатель, характеризующий отношение приведенных доходов приведенным на ту же дату инвестиционным расходам и рассчитывается по формуле: T PI = ∑ Pn n =1 (1 + i) m n /∑ In n =1 (1 + i) n -1 (5.8) PI = 10130,736 / 5812,181 = 1,74 Так как PI > 1, проект следует принимать, он является прибыльным. Теперь рассчитаем внутренняя норму доходности (IRR) – это норма прибыли, порожденная инвестициями. Это та норма прибыли, при которой чистая текущая стоимость инвестиции равна нулю, или это та ставка дисконта, при которой дисконтированные доходы от проекта равны инвестиционным затратам. IRR = i1 + NPV1 (i − i ) NPV1 − NPV2 2 1 (5.9) Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 64

Для описанного выше примера будем иметь: i1 = 2, при котором NPV1 = 4318,555 руб.; i2 = 29, при котором NPV2 = -6326,731 руб. Следовательно, расчет внутренней нормы доходности будет иметь вид: IRR = 2 + 4318,555/(4318,555 + 6326,731 ) * (29 - 2) = 12,95 Таким образом, внутренняя норма доходности проекта составляет 12,95%, что больше цены капитала, которая рассматривается в качестве 10%, таким образом, проект следует принять. В случае если, IRR < I проект нецелесообразен для реализации. Таблица 5.11 – Технико-экономические показатели проекта № 1 2 3 4 5 6 Показатель Капитальные вложения, тыс.руб. Стоимость ОПФ, тыс.руб. Общие инвестиции, тыс.руб. Срок окупаемости инвестиций PP, год Внутренняя норма доходности (IRR) Индекс рентабельности (PI) Анализ технико-экономических показателей Значение 8 141,553 6 917,047 8 141,553 2,18 12,95 1,74 показывает, что можно сделать вывод об экономической целесообразности строительства сети GEPON в микрорайоне «Солнечный» города Павловска. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 65

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В дипломном спроектирована проекте в мультисервисная результате проделанной сеть микрорайона для работы была «Солнечный» г.Павловска Воронежская область. Общее количество абонентов составляет 1200, с возможным дальнейшим ростом. Абоненты мультисервисной сети имеют доступ к сети Интернет, услуг IP-телефонии, и цифрового интерактивного телевидения. Основное внимание было уделено рассмотрению технологий пассивных оптических сетей GEPON. В силу своей экономичности, масштабируемости, мультисервисности и возможности обеспечить высокие, до 2,5 Гбит/с, скорости передачи, GEPON может считаться одной из немногих технологий, способной удовлетворить растущие требования абонентов к качеству и набору предоставляемых услуг в перспективе на ближайшие годы. В ходе выполнения технического задания была исследована методика проектирования оптимальных пассивных оптических сетей. Также был произведен расчет оптических потерь сети, доказывающий работоспособность системы. В итоге была разработана схема сети доступа на основе GEPON и составлена комплектация проектируемого оборудования. Общие капитальные затраты на построение сети составляют 8 141,553 р. Срок окупаемости c учетом чисто дисконтированного дохода составит чуть более двух лет. Результаты социологического опроса говорят о том, что услуга доступа в Интернет является востребованной, даже при относительно высоких ценах. Необходимо вкладывать средства в развитие сети доступа и транспортной сети в будущем, чтобы повысить конкурентоспособность, скорость передачи информации и количество пользователей. Реализация данного проекта позволит услуг предоставить весь спектр предлагаемых абоненту, нарастить абонентскую базу и тем самым увеличить доходы. Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 66

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. – Спб.: Наука и техника, 2005. – 240 с. 2. Берлин А.Н. Терминалы и основные технологии обмена информацией: учебное пособие. – М.: ИУИТ, 2007. – 511 с. 3. Мир телекома, №1, 2012 г. Сети абонентского доступа на базе техноло-гии PON. – 74с. 4. Скляров О.А. Волоконно-оптические сети и системы связи. – М.: Лань, 2010 – 272 с. 5. Гаскевич Е. Оптические сети многоэтажного дома. Ключевые характеристики и определения для кабельной подсистемы// Технологии и средства связи, №3, 2010 г. 6. Назаров А.Н. Модели и методы расчета структурно-сетевых параметров сетей АТМ. – М.: Изд-во «Горячая линия-Телеком», 2002. -256 с 7. Руководство по прокладке, монтажу и сдаче в эксплуатацию волоконно- оптических линий связи ГТС. – М.: ССКТБ, 1987 8. Современные телекоммуникации. Технология и экономика. Под ред. С.А. Довгого. – М.: Эко-Трендз, 2003. – 320 с. 9. Турманидзе Т.У. Анализ и оценка эффективности инвестиций: учебник для студентов вузов, обучающихся по экономическим специальностям. 2-е изд., перараб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2014. – 247 с. 10. Жиляков Е.Г, Белов С.П., Урсол Д.В.. Метод оптимальной передачи информации в режиме частотного уплотнения [Текст] / Вопросы радиоэлектроники, серия Электронная вычислительная техника (ЭВТ). Выпуск №1. Москва 2010. с.146-155 11. Болдышев А.В. Методические рекомендации по выполнению технико-экономического обоснования выпускных квалификационных работ. Инженерных технологий и естественных наук [Электронный ресурс] Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 67

//:knit.bsu.edu.ru/knit - сайт Института // Режим доступа – URL: http://knit.bsu.edu.ru/knit/resources/docs.php?ID=513 (Дата обращения 20.03.2018) 12. Описание //:shop.nag.ru/ технического Интернет – оборудования магазин // Режим [Электронный доступа ресурс] – URL: https://shop.nag.ru/catalog/ (Дата обращения 1.04.2018) Лист Изм. Лист № докум Подпись Дата 11070006.11.03.02.719.ПЗВКР 68

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв