« Построение и реализация технологии Wimax в деревне Путилково Красногорского района»

Планирование зон хэндовера. Работа мобильной широкополосной сети при перемещении абонентов из зоны покрытия одной базовой станции в другую обязательно предусматривает выполнение процедуры хэндовера. Возможны два варианта технической реализации хэндовера в оборудовании: мягкий и жесткий. Мягкий хэндовер представляет собой переключение абонентской станции с одной базовой станции на другую, причем разрыв соединения с первой базовой станцией происходит после установления связи абонентской станцией со второй базовой станцией. Жесткий хэндовер характеризуется потерей соединения абонентской станции и первой базовой станции, после чего устанавливается соединение абонентской станции со второй базовой станцией. Для четкой отработки процедуры хэндовера необходимо выполнить планирование зон хэндовера между зонами покрытия соседних секторов (сайтов). Планирование в данном случае заключается в уменьшении излишнего перекрытия соседних зон покрытия при сохранении формы зоны радиопокрытия отдельных секторов. Расчет качественных показателей покрытия сетей подвижной радиосвязи. На заключительном этапе планирования сети подвижной радиосвязи производиться расчет ее качественных параметров функционирования и представляется в виде карты покрытия, наложенной на зону обслуживания по выбранному критерию.К основным показателям качества работы мобильной беспроводной сети относятся: скорость передачи данных и коэффициент битовой ошибки (каждый из параметров рассчитывается раздельно для направлений downlink и uplink) [9].Составим таблицу распределения частот по секторам базовых станций.Таблица 4.1Распределение частот по секторам базовых станцийСектор БСДиапазон угловПрямой канал, МГцОбраный канал, МГц13600-36253700-372523625-36503725-375033650-36753750-377543675-37003775-3800План расположения базовой станции на территории д.Путилково представлен на рис. 4.2.Рис. 4.2 План расположения БС5 РАЗРАБОТКА ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХТранспортная сеть связи (backhaul) — это совокупность всех ресурсов, выполняющих функции транспортирования в телекоммуникационных сетях. Она включает не только системы передачи, но и относящиеся к ним средства контроля, оперативного переключения, резервирования, управления. В сотовой связи, транспортная сеть включает в себя участок сети между опорной сетью оператора и базовой станцией[10].По данным на оборудование, максимальная скорость передачи для вида модуляции КАМ-64 и ширине полосы пропускания 1,75 МГц составляет 6,35 Мбит/сек, тогда требуемая пропускная способность транспортной сети в направлении одной станции составит:Мбит/с(5.1)Суммарная пропускная способность транспортной сети составит(5.2)В качестве топологии транспортной сети выберем топологию типа звезда, в которой центральным элементом сети будет являться коммутатор, установленный в АТС в деревне Путилково.5.1 Оборудование транспортной сетиВыберем оборудование для организации транспортной сети.Медиаконвертер (также преобразователь среды) — это устройство, преобразующее среду распространения сигнала из одного типа в другой (рис.5.1). Чаще всего средой распространения сигнала являются медные провода и оптические кабели. Под средой распространения сигнала может пониматься любая среда передачи данных, однако в современной терминологии медиаконвертер работает как связующее звено только между двумя средами — оптическим и медным кабелями.Рис. 5.1 МедиаконверторМедиаконвертеры DMC-F20SC-BXD и DMC-F20SC-BXU осуществляют преобразование интерфейсов «витая пара - одномодовый оптический кабель по одному волокну» для сетей Ethernet 10/100BASE-TX и 100BASE-FX. Устройства позволяют одновременно передавать и получать сигналы на длинах волн 1310 нм и 1550 нм по одному оптическому волокну на расстояние до 20 км. Медиаконвертеры DMC-F20SC-BXD и DMC-F20SC-BXU имеют 1 порт RJ-45 для витой пары и 1 порт для оптического кабеля (SC-коннектор). На порту для витой пары реализована поддержка автоматического определения скорости, режимов работы (полнодуплексный или полудуплексный), полярности MDI/ MDI-X, что упрощает установку медиаконвертера в существующей сети. Конвертер поддерживает функции управления, такие как LLCF (LinkLossCarryForward, LinkPassThrough) и LLR (LinkLossReturn) для порта FX.Общие характеристики.ИнтерфейсыПорт 10/100BASE-TX Порт 100BASE-FX одноволоконный FX (разъем SC)СтандартыIEEE 802.3 10BASE-TIEEE 802.3u 100BASE-TX, 100BASE-FXДлина волныTX: 1310 нм, RX: 1550 нм, 20 кмВыходная оптическая мощность (TX)Макс.: -3 дБмМин.: -12 дБмВходная оптическая мощность (RX)Макс.: 0 дБмМин.: -32 дБм Чувствительность-32 дБмСкорость передачи148,800 pps макс.ИндикаторыPower, Link/Act/SpeedМаксимальный размер пакета1600 байтФизические параметры Питание 5В/1A, внешний адаптер питанияПотребляемая мощность: макс. 2.18 Вт ТепловыделениеПитание вкл. (режим ожидания): при переменном питании на входе 5.36 BTU/чМакс.: 7.44 BTU/чMTBF482,583 чРазмеры70 x 95 x 25 ммРабочая температура0 C ~ 50 ºCТемпература хранения-10 ~ 70°CВлажностьРабочая: 10% ~ 90%Хранения: 5% ~ 90%СертификатыEMI: CE class A, FCC class A, VCCI class A, BSMI class AБезопасность: LVD, UL/cUL [11].Коммутатор. Управляемый коммутатор на 8 портов ISCOM 2008 – это очень надежное и выгодное по цене и наличию функционала устройство, которое используется для удобного и полноценного обслуживания сетей в жилых домах, офисных помещениях и на больших предприятиях (рис. 5.2).Рис. 5.2 Коммутатор ISCOM2008Данный коммутатор имеет архитектуру второго уровня L2 операторского класса – таким образом, работа с этим сетевым устройством позволит производить гибкие настройки сети за разумные деньги. Высокоскоростной обмен данными гарантируется наличием 8 DownLink портов, работающих с медной инфраструктурой и обеспечивающих скорость 10/100 Мбит/с Base-Tx. В числе преимуществ данного коммутатора: защита против грозы, пониженное энергопотребление, стабилизационный блок против перепадов сети и конденсаторы высокой емкости, способные обеспечить нормальную работу даже в случае некоторых проблем с электричеством.Стабильная и бесшумная работа, агрегирование VLAN-потока, возможность отзеркаливания портов, стабилизация и ограничение скорости по конкретному порту, "шторм-контроль" - это список можно продолжить многими приятными особенностями. Весь обширный функционал устройства управляется через простой и понятный Web-интерфейс, надежная работа с которым обеспечивается сложным механизмом безопасности. Характеристики коммутатора:Downlink: 8 медных портов 10/100BasetКоличество MAC адресов 8KMTU: 1536Поддерживаемые функции и протоколы: VLAN, QoSУдаленное управление: Console / Telnet / SNMPУсловия эксплуатации: Рабочая температура от 0°С до 50 °СВлажность от 10% до 90% (без конденсации)Электропитание: 220V AC или -48V DCПотребляемая мощность 5 ВтГабариты: 260(Ш)*43,6(В)*116(Г) (мм) [12]. При установлении коммуникационных сетей, важным пунктом является защита информации и невозможность доступа к ней посторонних лиц. Предлагаемая модель управляемого коммутатора ISCOM2008 имеет функции защиты 8 портов от широкополосных штормов, сетевых штормов и от  DoS и ARР –атак.Контроль доступа запрещает посещение ненадежных сетевых ресурсов, также фильтрует пакеты по разным адресам и портам (IP, МАС адресам и TCP/UDP-портам). Этот список дополняется VLAN, QoS протоколами.Распределителем поддерживается также функция, проверяющая подлинность пользователя перед разрешением доступа к сети. Гостевая функция запрещает доступ к некоторым ресурсам пользователей, не прошедших аутентификацию,Защиту трафика обеспечивает метод шифрования. Коммутатор проводит сбор данных и предупреждающим сигналом оповещает об отклонениях в работе. Есть возможность управления от головного распределителя через один IP-адрес.Распределителем поддерживается функция приоритезации при передаче пользователями голосовых и видео трафиков и другой информации в рамках единой сети. Подобное приложение дает возможность администратору настраивать приоритетные трафики по своему усмотрению. Что обеспечивает надежную работу различных трафиков без помех.Полный набор функций layer 2 делает коммутатор одним из лучших среди распределителей своего класса. Расширенные возможности сетевого управления позволяют диагностировать соединения кабелей и отслеживать трафик в сети. Мониторинг обеспечивает доставку любых пакетов исключительно к адресату и блокирует несанкционированный доступ к данным.Одним из положительных свойств управляемого коммутатора с 8 портами, производства компании Raisecom является простота в управлении и применении. Переключателем поддерживаются практически все стандартные способы управления, понятные для сетевых администраторов. В программы интуитивно включены интерфейсы: графический (GUI) и командной строки (CLI) [13].Рэковые оптические кроссы. Оптический кросс стоечный КРС - это полная линейка стандартных коммутационно-распределительных устройств. Их конструкция полностью соответствует современным требованиям, предъявляемым пользователями к данному типу оборудования ВОЛС. Основным назначением оптического стоечного кросса КРС является использование в составе оборудования междугородних и городских сетей связи (рис. 5.3).Рис. 5.3Кросс оптический стоечныйОптические кроссы КРС рассчитаны на подключение от 8 до 144 оптических портов и содержат от 2 до 8 кабельных вводов с возможностью крепления центрального силового элемента (ЦСЭ) линейного оптического кабеля.Все кроссовые устройства снабжены специальнойсплайс-кассетой, которая разработана для применения в коммутационно-распределительных устройствах. К стойке кросс КРС крепится через кронштейны, которые имеют регулировку по глубине (два положения). Это позволяет использовать изделия, как в телекоммуникационных шкафах, так и в открытых стойках. Оптические стоечные кроссы КРС также имеют в модификацию с выдвижным монтажным отсеком, что позволяет упростить процесс монтажа и регламентного обслуживания.Кросс оптический стоечный - варианты исполнения. Оптический стоечный кросс 19" серии КРС имеет 4 варианта исполнения по высоте: на 16 портов (1U), на 32-48 портов (2U), на 64 порта (3U) и 96 портов (4U). Порты (оптические розетки) устанавливаются типов FC, LC, ST, SC.Особенности оптических стоечных кроссов КРС:Наличие от 8 до 96 оптических портов типа FC, LC, ST, SC, MT-RJ или Е-2000;Съёмные лицевые панели;Сплайс-кассеты с прозрачными крышками для оптических кроссов;Материал корпуса - сталь;Антикоррозионное покрытие корпуса по ГОСТ 9.301Цвет ударопрочной порошковой окраски - светло-серый (RAL 7035);Наличие сменных панелей крепления оптических адаптеров с использованием пластиковых защелок;Конструкционные ограничение радиуса изгиба оптического волокна;Возможность крепления любого типа центрального силового элемента оптического кабеля;Регулировка кронштейнов для крепления к стойке по глубине на два положения;Абсолютная гарантия качества [14]. Модуль SFP WDM, 1550нм. Одноволоконный оптический модуль с форм фактором SFP для 1G Ethernet, соответсвует стандарту 1000Base-BX. Предназначен для работы в одномодовом оптическом волокне (Singlemodefiber, SMF), максимальная дальность 20 км, оптический бюджет 14dB, SC коннектор, рабочая длина волны Tx/Rx: 1550/1310нм (рис 5.4).Рис.5.4SFPмодульTx/Rx 1550/1310 нмТехнические характеристики:Рабочая длина волны TX1550/RX1310Мощность излучения: -8...-3dBmЧувствительности приемника: -22dBmРасстояние до 20кмТип коннектора: SCДлинна волны: 1550nmПоддерживает горячую замену Напряжение питания: +3.3VLVPECL DataInterfaceEye Safety, Designed to Meet Laser Class1Compliant with Telcordia (Bellcore) GR-468-CORE .Модуль SFPWDM, 1310нм. ОдноволоконныйоптическиймодульсформфакторомSFPдля 1GEthernet, соответсвуетстандарту 1000Base-BX. Предназначендляработы в одномодовом оптическом волокне (Singlemodefiber, SMF), максимальная дальность 3км, оптический бюджет 6dB, SC коннектор, рабочая длина волны Tx/Rx: 1310/1550нм (рис. 5.5).Рис. 5.5SFP модуль Tx/Rx 1310/1550 нм.Технические характеристики SFP модуля 1310 нм:Рабочая длина волны TX1310/RX1550Мощность излучения: -8(min)...-5(max) dBmЧувствительности приемника: -22dBmРасстояние до 20кмТип коннектора: SCДлинна волны: 1310nmПоддерживает горячую замену Напряжение питания: 3.3VLVPECLDataInterfaceEye Safety, Designed to Meet Laser Class1Compliant with Telcordia (Bellcore) GR-468-CORE [15].Прокладка оптического кабеля от здания АТС д.Путилково к базовой станции осуществляется вдоль дороги по основным улицам. При этом расстояние от АТС до БС составит 5600 м.В качестве оптического кабеля выберем оптический кабель OPTECH O-MM50-OM3-4FO-LT с количеством волокон 4. Оптический кабель OPTECH O-MM50-OM3-4FO-LT с количеством волокон 4 может использоваться для прокладки как внутри помещений, так и на улице, также его называет Indoor/Outdoor (внутренний/внешний). Такой кабель применяют для соединения локальных сетей как в пределах одного здания, так и сетей расположенных в разных зданиях. В качестве оболочки для кабеля может использоваться полимерный материал LSZH с низким выделением дыма, который не содержит галогенов или же материал из поливинилхлорида (PVC, FRPVC).Кабель состоит из внешней оболочки, упрочняющих нитей из стекловолокна, центрального модуля заполненного гидорофобным гелем и самих оптических волокон в буферном покрытии 250 мкм.Тип кабеля: Indoor/Outdoor, универсальный;Тип волокна: Многомодовое, MMF 50/125 OM3;Количество волокон: 4;Производитель волокна: Corning (США);Диаметр буфера оптических волокон: 250 мкм;Диаметр оболочки: 6,9 мм;Цвет оболочки: черный;Стойкость к динамическому растягивающему усилию: к 600Н;Стойкость к статическому растягивающему усилию: к200 Н;Материал оболочки: LSZH, PVC;Вес кабеля:1км - 38 кг. / 1м - 38 гр.;Диапазон рабочих температур:-40°С... +70°С;Диапазон температур монтажа:-10°С... +60°С;Диапазон температур транспортировки и хранения:-40°С... 70°С [16].Таким образом, получаем, что при прокладке кабеля на участкахмагистральной сети нетребуется сварка оптических волокон, т.к. длина линии передачименьше строительной длины кабеля. Затухания в разъемном соединении составит не более 0,5 дБ.Затухания на участке транспортной сети от узла до базовых станцийрассчитывается по формуле:(5.3)Где - затухания на участке транспортной сети – расстояние от БС до АТС – затухания в выбранном кабеле - затухания в разъемном соединенииСигнал на входе SFP модуляпревышает чувствительность модуля, т.е. связь будет надежной и не потребуется подключение дополнительных элементов регенерации и усиления.ЗАКЛЮЧЕНИЕТехнология WiMAX характеризуется легкостью развертывания системы и ее эксплуатации, возможностью работы в отсутствии прямой видимости, так же позволяет осуществлять подключения в труднодоступных местах.Цель и поставленные задачи по проектированию сети передачи данных Wi-MAXдля деревниПутилково Красногорского районавыполнены. В частности, подобрано необходимое оборудование, произведен расчет количества базовых станций, частотно-территориальное планирование и разработка транспортной сети.Для данной сети было выбрано оборудование BreezMAXExtreme3500 израильской компании Alvarion. Сеть построена на оборудовании одного из ведущих производителей, что позволит оказать населению качественные услуги.Были произведены следующие расчеты: посчитано количество базовых станций исходя из площади покрытия одной БС и исходя из количества пользователей (для этого, так же, рассчитали радиус действия одной БС), требуемая и максимальная пропускная способность.В результате расчетов получили, что для организации сети беспроводного широкополосного доступа в д.Путилково достаточно одной базовой станции. В таблице распределения частот расписали частоты для прямого и обратного канала.Для транспортной сети так же подобрали требуемое оборудование и рассчитали затухания на участках транспортной сети. Сигнал на входе SFP модуляпревышает чувствительность модуля, т.е. связь будет надежной и не потребуется подключение дополнительных элементов регенерации и усиления.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВВишневский В.М., ЭнцеклопедияWiMAX. Путь к 4G / В.М. Вишневский, С.Л. Портной, И.В. Шахнович. Москва: Техносфера, 2009. – 472 с.https://ru.wikipedia.org/wiki/WiMAXhttp://www.sit-com.ru/sat/istoriya_razvitiya_wimax.htmlhttp://www.telebit.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=57&Itemid=32http://systemseti.com/Other/wimax.htmlСистемы сотовой связи [Электронный ресурс] / BreezMAX–система фиксированного широкополосного радиодоступа стандарта IEEE802.16а компании Alvarion - режим доступа http://sotsprof.net/wimax/breezemax-sistema-fiksirovannogo-shirokopolosnogo-radiodostupa-standarta-ieee-802-16a-kompanii-alvarion, свободный (Дата обращения 03.12.2014)Alvarion[Электронный ресурс] / сайт компании Alvarion - режим доступа http://www.alvarion.com, свободный (Дата обращения 10.12.2014)Центр системного проектирования и интеграции «Седиком» [Электронный ресурс] /сайт компании ООО «Седиком» -режим доступа http://www.cedicom.ru/index.php/products/alvarion/ breezemax/ breezemaxr-macro-indoor, свободный (Дата обращения 10.12.2014)Частотно-территориальное планирование сетей подвижной радиосвязи [Электронный ресурс] / сайт компании ОАО «Гипросвязь» - режим доступа http://www.giprosvjaz. by/emclab/node/99, свободный (Дата обращения 10.12.2014)WinncomTechnologies [Электронный ресурс] /BreezMAXSeries - режим доступа http://winncom.ru/products/alvarion-breezemax-series, свободный (Дата обращения 10.12.2014)D-link[Электронный ресурс] / сайт компании D-link - режим доступаhttp://www.dlink.ru/md/products/4/1667_d.html, свободный (Дата обращения 11.12.2014) Коммутаторы EthernetL2 операторского класса [Электронный ресурс] / сайт компанииRaisecom - режим доступа http://switchesl2.ru/catalog/kommutatory-dostupa/iscom2008/, свободный. (Дата обращения 11.12.2014)Мир Ubuntu– [Электронный ресурс] / ISCOMуправляемый коммутатор - режим доступа http://mirubuntu.ru/iscom2008-upravlyaemyj-kommutator/, свободный. (Дата обращения 25.12.2014)Поставка и продажа телекоммуникационного оборудования – «Русская Телефонная Компания» [Электронный ресурс] / сайт ООО «Русская Телефонная Компания» - Режим доступаhttp://www.rus-telcom.ru/catalog/kross/19cross.html, свободный. (Дата обращения 11.12.2014)Магазин Nag[Электронный ресурс] / сайт магазина Nag - Режим доступаhttp://shop.nag.ru/catalog/02086.Moduli-SFP/06896.WDM-odnovolokonnye/01978.SNR-SFP-W53-20, свободный. (Дата обращения 11.12.2014)Оптические технологии [Электронный ресурс] / авт. Проказюк С. - режим доступаhttp://svarka-optiki.ru/shop/image/ optech_o_mm50_om3_4fo_lt.html, свободный. (Дата обращения 11.12.2014)