Технология передачи данных через электрические силовые линии

Техническая часть

Планирование сети

Исходя из темы дипломного проекта, сеть по технологии PLC будет  разрабатываться в поселке Алхан-Чурт (Рис.3.1.), Грозненского района Чеченской  Республики.

Поселок Алхан-Чурт был основано в 1956 году. Общая численность  его населения, по данным переписи 2002 года, составляет 1.886 человек.

Расположен он на левом берегу реки Сунжа, граничит на северо-востоке с селением Толстой-Юрт  и станицей Петропавловская, на северо-западе с селением Пролетарское, на юго-востоке  с селом Старая Сунжа, на юге с  городом Грозный.

В 2009 году Парламент  ЧР в окончательном чтении принял Закон ЧР «О включении населенных пунктов Алхан-Чурт и Старая Сунжа  в состав г. Грозного».

Рис.3.1. Территория поселка Алхан-Чурт

Расчет расстояний для выбора оборудования

Алхан-Чурт – не большой поселок.

Нам более всего  подходят воздушные линии связи  с повторителем и с учетом коаксиальных линий связи.

Как мы можем заметить, схема включает в себя и протяженный  коаксиальный кабель, и повторитель, и устройство инжекции. А точка  доступа будет расположена на Трансформаторной подстанции.

Оборудование используемое для организации данной сети

Тип линии

Для разворачивания данной сети применяются воздушные  линии электропередачи

Воздушная линия  электропередачи — устройство, предназначенное  для передачи или распределения  электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе  и прикреплённым с помощью  траверс (кронштейнов), изоляторов и  арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Плюсы выбора таких  линий в том, что существенно  экономятся денежные средства из-за отсутствия затрат:

- на строительство,  прокладку и дальнейшее обслуживание  каналов и линий связи;

- для получения  дополнительных разрешений и  сертификатов на использование  радиочастот;

- на дополнительные  устройства, обеспечивающие качественную  работу оборудования;

- на аренду каналов  связи.

Точка доступа

Точка доступа находится  в трансформаторной подстанции и  включает в себя Магистральное оборудование – TL-201WM и TL-201WMF

Клиентский/магистральный  модем TL-201WM показан на рис. 3.5.

Спецификация:

Режимы: ведущий, ведомый, повторитель

Скорость передачи данных: До 200 Mbps

Физический уровень

Модуляция OFDM с 1536 несущими для Приема/Передачи по каналу связи, симметричная, адаптивная посредством  несущей с символом в 10 bit

Шаг передачи мощности: 1dB

PSD (Плотность Спектральной  Мощности): >-56 dBm/Hz

Программируемое усиление передачи: 33 dB и 21 dB

Программируемое усиление приема: От - 12dB до +30dB, с шагом в 6dB

Динамический диапазон: 90 dB min

Протоколы второго  уровня

MAC (Media Access Control - управление  доступом к носителю): MAC для домашнего  обслуживания малых сетей LAN. Доступ  к LV (логическому тому) для больших  сетей LAN осуществляется по механизму  Master Slave.

Динамическое QoS (Качество передачи данных): Конфигурация зависит  от сервисного классификатора

Протокол связующего дерева: IEEE 802.1D

VLAN (Виртуальная  локальная сеть): IEEE 802.1Q, до 16 активных VLAN в LV интерфейсе

Приоритет трафика: IEEE 802.1p

Тактовая синхронизация: NTP (синхронизирующий сетевой протокол)

Безопасность

Идентификация: CPE (Центральный  Обрабатывающий Элемент) LMAC адреса регистрируются на ведущем элементе для предотвращения несанкционированного доступа. Соответствует  протоколу RADIUS.

Разделение на втором уровне: Устройства TelLink поддерживаемые VLAN основаны на стандартном протоколе IEEE 802.1Q

Разделение на физическом уровне: Связь между одним CPE и  ведущим зависит от особого кодирования  для предотвращения декодирования  сигнала другого CPE.

Конфигурация и  управление

Дистанционное управление во всех модемах TelLink выполняется по стандартному протоколу SNMP (Простой  Протокол Сетевого Управления)

Версия MIB (Базы Управляющей  Информации): MIB IV IETF RFC1213, 1493, 2674

SNMP (Простой Протокол  Сетевого Управления): Поддерживается SNMP v2c

Инициализация: Конфигурация IP по DHCP (протоколу динамической конфигурации хоста) FTP клиента, конфигурация и обновление файлов по TFTP

Возможность взаимодействия сетей с маршрутизаторами и другими  сетевыми устройствами, такими как DNS серверы, DHCP серверы и загрузочные серверы  настраивается по стандартным протоколам.

Чипсет 9001. Режимы –  мастер, slave, повторитель.

Кол-во поддерживаемых соединений 32.

Интерфейсы: Ethernet 10/100 Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,

VLAN (802.1q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP, 8 QoS.

Шифрование – 3DES+расширенное

Скорость – до 200 Мбит/с.

Устройство инжекции

УП F – Межфазный  ретранслятор сигнала МРС-2 – применяют  в качестве емкостного объединителя фаз, фильтра для обхода проблемных зон, задерживающих PLC сигнала и инжекции сигнала из коаксиальной линии в  электропроводку.

Клиентские модемы

Клиентские модемы для построения нашей сети – TL-200WM (Рис. 3.8.).

Скорость передачи данных: До 200 Mbps.

Физический уровень

Модуляция: OFDM с 1536 несущими для Приема/Передачи по каналу связи, симметричная, адаптивная посредством  несущей с символом в 10 bit

Шаг передачи мощности: 1dB

PSD (Плотность Спектральной  Мощности): >-56 dBm/Hz

Программируемое усиление передачи: 33 dB и 21 dB

Программируемое усиление приема: От - 12dB до +30dB, с шагом в 6dB

Динамический диапазон: 90 dB min

Протоколы второго  уровня

MAC (Media Access Control - управление  доступом к носителю): MAC для домашнего  обслуживания малых сетей LAN. Доступ  к LV (логическому тому) для больших  сетей LAN осуществляется по механизму  Master Slave.

Динамическое QoS (Качество передачи данных): Конфигурация зависит  от сервисного классификатора

Протокол связующего дерева: IEEE 802.1D

VLAN (Виртуальная  локальная сеть): IEEE 802.1Q, до 16 активных VLAN в LV интерфейсе

Приоритет трафика: IEEE 802.1p

Тактовая синхронизация: NTP (синхронизирующий сетевой протокол)

Безопасность

Идентификация: CPE (Центральный  Обрабатывающий Элемент) LMAC адреса регистрируются на ведущем элементе для предотвращения несанкционированного доступа. Соответствует  протоколу RADIUS.

Разделение на втором уровне: Устройства TelLink поддерживаемые VLAN основаны на стандартном протоколе IEEE 802.1Q

Разделение на физическом уровне: Связь между одним CPE и  ведущим зависит от особого кодирования  для предотвращения декодирования  сигнала другого CPE.

Конфигурация и  управление

Дистанционное управление во всех модемах TelLink выполняется по стандартному протоколу SNMP (Простой  Протокол Сетевого Управления)

Версия MIB (Базы Управляющей  Информации): MIB IV IETF RFC1213, 1493, 2674

SNMP (Простой Протокол  Сетевого Управления): Поддерживается SNMP v2c

Инициализация: Конфигурация IP по DHCP (протоколу динамической конфигурации хоста) FTP клиента, конфигурация и обновление файлов по TFTP

Возможность взаимодействия сетей с маршрутизаторами и другими  сетевыми устройствами, такими как DNS серверы, DHCP серверы и загрузочные серверы  настраивается по стандартным протоколам.

Построение сети на базе PLC – технологии в поселке  Алхан – Чурт

Поселок Алхан-Чурт – поселок без многоквартирных  домов. Для построения данной сети используется архитектура сети точка – многоточка. Для этого в трансформаторную подстанцию устанавливается Магистральное  оборудование. В домах устанавливаются  Клиентские PLC модемы.

Рис. 3.1. Построение сети поселка Алхан-Чурт

Множество систем сбора  данных и систем управления состоят  из датчиков, сканеров, и управляемых  приводов, которыми управляет один микропроцессорный узел. В сети, состоящей из Master узла и множества Slave узлов, драйвера и программное  обеспечение, обычно устанавливают  на хост машине (на master узле), который  общается с множеством slave узлов  в предопределенной последовательности. Управление Slave узлами требует прозрачности последовательного интерфейса на хост машине. Данную функцию обеспечивают микропрограммные средства, использующие версию команды ответа.

Команды ответа в  сети использует единственное Master устройство, ответственное за контроль сетевых Slave устройств. Все соединения инициируются от master узла, а slave узлы соединений не выполняют, поскольку они только отвечают на запрос master узла. Таким образом, программируемое  оборудование снимает задачу организации PLC сети на верхнем уровне с хост машины, осуществляя управление на уровне микропрограммных средствах, а  не на прикладном уровне master узла. В  случае необходимости, эта микропрограммная версия может применяться с пакетами обычного формата.

Эта версия является пригодной для систем, использующих архитектуру Master/Slave и прозрачность slave устройств, для разгрузки хоста  при организации сети на верхнем  уровне, а также позволяет хосту  поддерживать протокольный доступ по выбору (опрос равноправных Master/Slave узлов сети, символьная пересылка, или  сочетание обоих). На этом принципе основана помехозащитная символьная пересылка, используемая для осуществления  опроса, символьной пересылки. Данную версию микропрограммных средства можно  использовать и для управления закрытыми  системами.

Экономическая часть

Технико – экономические  обоснования

На протяжении всего времени  существования систем связи, они  постоянно развиваются. Причем это  развитие является как качественным (внедрение новых технологий), так  и количественным (увеличение емкости  сети).

Задачей данного  проекта является проектирование сети связи в п.Алхан-Чурт на базе PLC-технологии. Емкость сети – 1500т. абонентов.

Ниже приведем экономическое  обоснование проекта, в котором  рассчитаем объем капиталовложений, расчет издержек, прибыли, рентабельности и показателей эффективности  капиталовложений.

Обоснование необходимости  разработки .

Техническое обоснование  проекта:

Экономия времени  на развертывание компьютерной сети;

Быстрый запуск в  эксплуатацию нового офиса, здания;

Мобильность оборудования;

Компьютеры не привязываются  к сетевым разъемам;

Организация любой  топологии сети;

Быстрая окупаемость (1-2 мес);

Экономия на прокладке  линий и использовании дополнительного  оборудования;

Нет необходимости  нарушать интерьер помещений;

Экономия на проведении монтажных работ (задействовано  минимальное количество персонала);

Экономия на дальнейшей эксплуатации и обслуживании канала связи;

Минимальные затраты  при расширении сети;

При демонтаже сеть легко организуется на этих же устройствах  в новом помещении.

Расчет капитальных  затрат на строительство и ввод в  эксплуатацию проектируемой сети

Многоквартирные жилые  дома – от 3 000 руб. за точку учета;

Частный сектор –  от 6 000 руб. за точку учета;

Магазины – от 20 000 руб. за точку учета.

Капиталовложения, необходимые для реализации рассматриваемого проекта представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

№	Наименование аппаратуры	Кол-во	Стоимость, руб.
1.	Установка оборудования «ВТК» коммутатаор	1	120000
2.	Магистральный модем TL-201WM	4	60000
3.	Магистральный модем TL-202HES	2	50000
4.	УП В-17 Емкостное  Устройство присоединения на воздушные  линии	4	40000
5.	Межфазный ретранслятор сигнала МРС-2.	2	15000
6.
ИТОГО: 285000

Расчет годовых  эксплуатационных расходов .

Годовые эксплуатационные издержки складываются из следующих  затрат:

-расходы на оплату  труда (Т);

-амортизационные  отчисления (А);

-оплата электроэнергии (Эн);

-расходы на материалы  и запасные части (М);

-Прочие расходы  (Пр)

Определения фонда  оплаты труда (Фот):

Для определения  расходов на заработную плату производственного  персонала определяется его численность - по подразделениям, и должностным  окладам, установленным для работников каждого подразделения.

Таблица 4.2. Расчет штатного состава

Должность	Штат	Оклад, руб.	Общий фонд оплаты труда, руб.
Администратор	1	25000	25000
Инженер 1кат	1	22000	22000
Монтер	2	12000	24000
ИТОГО:	4	71000	71000

Годовой фонд оплаты труда определяется по формуле:

Фот = Фоф *N

где N- число месяцев  в году.

Фот = 71000*12= 852000 руб.

Социальные отчисления Эед.соц.н. составляетесь от годового фонда оплаты труда:

Эед.соц.н.= Фот 0, 26

Эед.соц.н = 0, 26*852000 = 221520 руб.

Итого по оплате труда  с отчислением:

Т = Фот + Эед.соц.н. = 852000 + 221520 = 1073520

Амортизационные отчисления:

A=I; Ki *Aj/100

где Kj - первоначальная стоимость основных производственных фондов 1-го вида;

Aj- норма амортизационных  отчислений на полное восстановление, Аст=5, 6 %

А = К . 0, 056 = 285000*0, 056 = 15960руб.

Материальные затраты :

-Расходы по оплате  электроэнергии для производственных  нужд от посторонних источников  электроснабжения определяются  в зависимости от потребляемой  мощности и тарифов на электроэнергию.

S=T*Э,

Где Т – одноставочный  тариф на электроэнергию;

Э – величина электроэнергии, потребляемая в течении года, и  определяемая:

Э=N*Paн *365/(η*Kчнн *1000),

Где Paн – потребляемая мощность одного абонентского номера в ЧНН;

365 – дней в  году;

N – емкость сети;

Η – КПД выпрямительной установки;

Kчнн – коэффициент  концентрации нагрузки в ЧНН;

1000 – переходный  коэффициент в кВт.

S softX3000=1, 5*1500*1, 3*365/(0, 7*0, 1*1500)=10167, 9

-Расходы на материалы  и запасные части, составляют 2% от стоимости оборудования:

М = 285000*0, 02= 5700руб.

- Расходы на ремонт  оборудования составляют 5% от стоимости  оборудования:

Эро=285000*0, 05=14200

Прочие расходы  включают в себя:

- обязательное страхование  имущества:

Платежи на обязательное страхование имущества предприятия  составляют 0, 08% от величины основных производственных фондов и оборотных средств: