Технико-экономическое обоснование развития сетей NGN

Значительная  часть городских телефонных сетей (ГТС) построена по принципу связи  коммутационных станций "каждая с  каждой". Ранее подобный способ организации  межстанционных связей использовался  в городах при емкости ГТС  не более 80 тыс. номеров. При использовании цифровых коммутационных станций топология "каждая с каждой" становится экономически целесообразной для ГТС емкостью в несколько раз больше. Сети такой емкости созданы во многих городах, которые не являются центрами субъекта Федерации.

Для ГТС без  узлов могут использоваться различные  сценарии перехода к NGN. Тем не менее, можно разработать общий подход, который содержит базовые решения  по переходу к NGN. Для иллюстрации  предлагаемых решений выбрана модель ГТС, показанная на рисунке 2.7. Она состоит  из шести РАТС – районных автоматических телефонных станций. РАТС 4 выполняет  также функции узла сельско-пригородной связи (УСП), который необходим для связи с автоматической междугородной телефонной станцией (АМТС), расположенной в центре субъекта Федерации. Обычно такую РАТС называют комбинированной станцией. Предполагается, что РАТС1, РАТСЗ и РАТС4 – аналоговые коммутационные станции. Цифровое коммутационное оборудование использовано для построения РАТС2, РАТС5 и РАТС6.

Рисунок 1.7 - Модель модернизируемой ГТС

 

Множество всех возможных структур NGN для рассматриваемой  модели невелико. Поэтому можно использовать метод перебора всех допустимых решений, чтобы выбрать оптимальную структуру NGN. Структуру NGN можно считать оптимальной, если при выбранном критерии (как  правило, при минимальных затратах оператора на реализацию проекта) и  заранее заданных ограничениях определены основные атрибуты сети. Их характерными примерами можно считать:

• численность коммутаторов (включая шлюзы) различного назначения;
• места расположения этих коммутаторов и их пропускную способность;
• схему связи коммутаторов между собой.

Допустим, что  оптимальная структура NGN известна. Она будет показана на рис. 1.8 Известно, что NGN начинает формироваться с уровня междугородной связи. Поэтому предполагается, что вместо АМТС будет установлен магистральный коммутатор (МК), который обеспечивает транзит IP-пакетов, содержащих информацию любого вида (речь, данные, видео), в сети междугородной и международной связи. На рисунке 1.8 показан начальный этап модернизации ГТС. Этот рисунок состоит из двух плоскостей. Верхняя плоскость иллюстрирует основные изменения, касающиеся сети сигнализации. В нижней плоскости показана структура сети, по которой передается информация пользователей (для NGN – IP-пакеты).

В городе начинает формироваться сеть IP, поддерживающая показатели качества обслуживания (QoS), которые определены для NGN. Перечень таких показателей должен быть установлен Администрацией связи. Основанием для  нормирования показателей QoS может  служить, например, Рекомендация Международного союза электросвязи (МСЭ) Y.1541. На начальном  этапе создания NGN в сети IP может  использоваться всего один коммутатор.

 

Рисунок 1.8 - Первый этап модернизации ГТС без узлов.

В рассматриваемом  примере четыре мультисервисных  абонентских концентратора (МАК) обеспечивают обслуживание абонентов, которые ранее  были включены в РАТСЗ и РАТС4. Предполагается, что обе демонтируемые  станции были аналоговыми.

Выбор оптимального числа МКД (Мультисервисный коммутатор доступа) и МАК – самостоятельная задача, для решения которой необходимо провести достаточно сложные экономико-математические расчеты. Для определения общего подхода к модернизации ГТС, точное значение числа МКД и МАК не представляется существенным. В границах IP-сети показан также транспортный шлюз MG (Media Gateway – транспортный шлюз), который обеспечивает взаимодействие МАК (Мультисервисный абонентский концентратор) со всеми РАТС, использующими технологию "коммутация каналов". В сеть IP включен еще один элемент – мультисервисный коммутатор доступа (МКД). Он представляет собой SoftSwitch класса 5. Пятый класс соответствует коммутационному оборудованию, функционирующему на уровне местных станций. Для анализа функций МКД необходимо обратиться к верхней плоскости рисунка 1.8. Шесть РАТС, вне зависимости от типа используемого оборудования коммутации, можно рассматривать как пункты сигнализации – SP (signaling point). Такая трактовка была предложена МСЭ при разработке спецификаций для системы общеканальной сигнализации (ОКС). Номера SP и РАТС совпадают. Для УСП выделен нулевой пункт сигнализации.

Основой сети сигнализации в NGN становится коммутатор SoftSwitch. Его функции – в рассматриваемом примере – выполняют три МКД, что обеспечивает высокую надежность инфокоммуникационной системы города. МКД поддерживает все протоколы сигнализации, необходимые и в NGN, и для взаимодействия с эксплуатируемыми РАТС. Эти РАТС могут использовать ОКС-7 или систему сигнализации, которая принята для электромеханических коммутационных станций. Для сигнализации на участках МАК – МКД, между МКД, а также между МКД и SoftSwitch класса 4 (который устанавливается на МК) предполагается использование протоколов SIP или SIP-Т , но возможны и другие решения, соответствующие международным стандартам.

Следует подчеркнуть, что для взаимодействия с аналоговыми  станциями (в нашем примере –  с РАТС1) необходим шлюз сигнализации SG (Signaling Gateway). Дело в том, что коммутаторы SoftSwitch не поддерживают процессы обмена сигналами управления и взаимодействия, которые используются в отечественных аналоговых коммутационных станциях. Предполагается, что в рассматриваемой модели ГТС только РАТС1 построена на электромеханическом коммутационном оборудовании. Система сигнализации, принятая для российских аналоговых РАТС, названа здесь R2-R.

В результате установки  нового оборудования создается база для формирования NGN. В правой части  нижней плоскости рассматриваемой  модели показан только один маршрут  между каждым МАК и сетью IP. Этот маршрут иллюстрирует логическую связь  МАК с сетью IP. Для надежной связи  обычно используются кольцевые топологии, которые обеспечивают включение  каждого МАК в сеть IP по двум независимым  путям.

На рисунке 2.9 показан один из возможных сценариев  дальнейшего построения NGN. Он рассматривается, как второй этап модернизации ГТС и основан на замене двух коммутационных станций: РАТС1 и РАТС2. Одновременная замена двух РАТС – один из вариантов развития городской инфокоммуникационной системы. Он интересен с точки зрения минимизации затрат на сеть доступа.

Установка МКД1 подразумевает  реконструкцию сети доступа, в которой  появляются еще три МАК. Между  абонентами семи эксплуатируемых МАК  все виды информации передаются в  виде IP-пакетов. Управляют соединениями два МКД. Переход к технологии "коммутация каналов" необходим только для соединений, которые устанавливаются с терминалами, включенными в РАТС5 или РАТС6.

 

Рисунок 1.9 - Второй этап модернизации ГТС без узлов.

Радикальные изменения  свойственны сети сигнализации. Только для РАТС5 и РАТС6 используются системы  сигнализации, реализованные для  телефонной связи. Все остальные  элементы городской сети (МАК и  МКД) взаимодействуют между собой  по единой системе сигнализации, принятой для NGN. Топология сети становится все  более похожей на структуру NGN, формирование которой завершается на третьем  – заключительном – этапе. Этот этап (Рисунок 1.10) приводит к созданию сети со структурой, которая была выбрана заранее в качестве оптимального решения. Выбор структуры – предмет отдельного исследования, но его результат не влияет на предлагаемую методологию модернизации ГТС. Предполагается, что все МКД должны быть связаны между собой для обеспечения высокой надежности системы сигнализации NGN. Кроме того, предусмотрена организация двух независимых направлений для обмена информацией с оборудованием Softswitch класса 4, который, скорее всего, будет располагаться в центре субъекта Федерации. Выход к этому Softswitch может осуществляться через МКД1 и через МКД2. Такое решение гарантирует надежную связь модернизированной городской сети с верхними уровнями иерархии национальной инфокоммуникационной системы.

 

Рисунок 1.10 - Третий этап модернизации ГТС без узлов.

Сценарии модернизации ГТС могут различаться темпами  замены эксплуатируемого коммутационного  оборудования, численностью МКД и  МАК в IP-сети, а также другими  атрибутами. Они не влияют на методику поэтапного создания NGN. Она универсальна. Необходимо упомянуть еще одну проблему – выбор структуры сети IP и  тех технологий, которые необходимы для поддержки показателей QoS. He умаляя актуальности решения этих задач, следует  отметить, что затраты оператора  на создание сети IP существенно меньше тех инвестиций, которые потребуются  для замены всех РАТС и реализации современной сети доступа.

 

 

 

3 Расчетная часть

 

Предположим, что нам необходимо построить сеть NGN в предоставленном  нам районе.

Для этого необходимо поделить его на участки. На один участок приходится ~1830 абонентов, а на один дом примерно 108 абонентов и max 64 ONU/ONT (ONU – это довольно сложные и достаточно дорогие устройства, поскольку в них используются разные принципы обработки входящего и исходящего потоков). Физические лица в основном будут подключаться по медным кабелям по технологии VDSL2+ или Ethernet. Юридическим лицам будет предложено подключение по оптоволоконному кабелю.

Исходя из этих условий,  получим следующее распределение.

 

Рис. 1.11 – Схема участка.

В 1-ом доме 129 квартир, 4 подъезда. На подъезд приходится примерно 32 квартиры. Услугами телефонии примерно будут  востребованы 26 абонентов, услугами передачи данных – 6 абонентов. Исходя из того, что  одно ONU поддерживает 4 интерфейсных платы, одно ONU будет обслуживать 2 подъезда. На дом будет приходить три  волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером (разветвлителем) 1x2.

Во втором доме 180 квартир, 5 подъездов. На один подъезд будет  приходиться 36 квартир. Услугами телефонии  примерно будут востребованы 28 абонентов, услугами передачи данных – 7 абонентов. Один ONU будет обслуживать 2,5 подъезда. На дом будет приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.

В 3-м доме 120 потенциальных  абонента, 6 подъездов. Один ONU будет  обслуживать 3 подъезда. На дом будет  приходить три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна  оптическим сплиттером 1x2.

В 4-м доме 120 потенциальных  абонента, 6 подъездов. Один ONU будет  обслуживать 3 подъезда. На дом будет  приходить три волокна – одно для подключения ONU, 3 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна  оптическим сплиттером 1x2. 

В 5-м доме 120 потенциальных  абонента, 6 подъездов. Один ONU будет  обслуживать 3 подъезда. На дом будет  приходить восемь волокон – одно для подключения ONU, 7 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна  оптическим сплиттером 1x2. Для экономии волокон, на доме будет ответвление  на дома 3, 4, 7, 6, 12, 13 т.е. с учётом домовых ONU будет использоваться сплиттер 1x8.

В 6-м доме 60 потенциальных  абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда. На дом будет приходить  два волокна – одно для подключения ONU, 1 – на развитие. 

В 7-м доме 60 потенциальных  абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда. На дом будет приходить  два волокна – одно для подключения ONU, 1 – на развитие.

В 8 доме 90 квартир, 5 подъездов. На один подъезд приходится примерно 18 квартир. Один ONU будет обслуживать 4 подъезда. Второй – 1 подъезд 8 дома, и  один 9-го, в котором всего 20 квартир. На дом будет приходить три  волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.

В 10-м доме 246 потенциальных  абонента, 7 подъездов. На один подъезд  приходится примерно 36 квартир. Один ONU будет обслуживать 2,5 подъезда. Всего  будет использовано 4 ONU. 4 ONU обслуживает  два подъезда. На дом будет приходить  пять волокон – одно для подключения ONU, 4 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x4. Для экономии волокон, на доме будет  ответвление на дома 8,9,11,13,14,16,17,18, т.е. с учётом домовых ONU будет использоваться сплиттер 1x12.

В 11-м доме 72 потенциальных  абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда. На дом будет приходить  три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие.

В 12-м доме 72 потенциальных  абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда. На дом будет приходить  три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие.

В 13-м доме 120 потенциальных  абонента, 6 подъездов. Один ONU будет  обслуживать 3 подъезда. На дом будет  приходить два волокна – одно для подключения ONU, 1 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна  оптическим сплиттером 1x2.

В 14-м доме 72 потенциальных  абонента, 3 подъезда. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда. На дом будет приходить  три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие.

В 15-м доме 216 потенциальных  абонента, 6 подъездов. На один подъезд  приходится примерно 36 квартир. Один ONU будет обслуживать 2 подъезда. Всего  будет использовано 3 ONU. На дом будет  приходить пять волокон – одно для подключения ONU, 4 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна  оптическим сплиттером 1x3.

В 16 доме 108 квартир, 3 подъезда. На один подъезд будет приходится 36 квартир. Услугами телефонии примерно будут востребованы 28 абонентов, услугами передачи данных – 7 абонентов. Один ONU будет обслуживать 3 подъезда. На дом  будет приходить три волокна  – одно для подключения ONU, 2 –  на развитие.

В 17-м доме 114 потенциальных  абонента, 1 подъезд. два ONU будет обслуживать 1 подъезд. На дом будет приходить  три волокна – одно для подключения ONU, 2 – на развитие. ONU будут подключаться от волокна оптическим сплиттером 1x2.

1.   Расчет капитальных затрат

 

Капитальные затраты включают в себя следующие составляющие:

- Стоимость оборудования;

- Стоимость монтажа (10% от стоимости оборудования);

-  Транспортные и заготовительно-складские  расходы (10% от стоимости оборудования);

-  Затраты на тару  и упаковку (0,5% от стоимости оборудования).

 

Расходы на комплектующие  приведены в таблице 3.1

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 - Комплектующие

Наименование оборудования	Количество	Стоимость единичная, руб.		Стоимость общая, руб.
Коммутатор SIEMENS Surpass hix 5750	3	320000		960000
Коммутатор D-LINK	3	300000		900000
Телекоммуникационный шкаф	9	16800		151200
Различные соединительные шнуры, шлейфы и перемычки	1	24000		24000
Оптический кабель, м	8000	60		48000
Итого на приобретение оборудования			2083200
Транспортные и заготовительно-складские  расходы (10%)			208320
Затраты на тару и упаковку (0,5%)			10416
Монтаж и настройка оборудования (10%)			208320
Итого			2301936