Лекции по Основам построения современных систем и сетей абонентского доступа   

8. Основы проектирования сетей и систем абонентского доступа

В настоящее время стоимость оборудования "последней мили" является самой существенной в общей структуре затрат, необходимых для создания современной телекоммуникационной сети. По различным оценкам, затраты на построение СД могут составлять от 30 до 50 % [20]. С увеличением числа распределенных ЦСК с выносными модулями (концентраторами и мультиплексорами) эта величина будет, по всей вероятности, сокращаться, но стоимость сети доступа останется все же достаточно большой. По этой причине особую актуальность приобретают вопросы ее проектирования.

В общем случае под проектированием сетей связи [12] понимается процесс обоснования системно-технических решений по построению (совершенствованию) сетей связи и оформление соответствующей (проектной) документации. Основная цель проектирования – максимизация экономического или другого эффекта от построения (совершенствования) сети.

Проектирование систем абонентского доступа осуществляется в несколько этапов. Блок-схема процесса проектирования СД представлена на рисунке 8.1, где выделены следующие основные этапы:

I. Постановка задачи (выбор критериев планирования ТКС в целом и СД в частности, анализ и систематизация исходных данных).

II. Прогнозирование необходимых для процесса проектирования величин (видов и объемов услуг, номенклатуры оборудования связи и типономиналов каналов передачи).

III. Декомпозиция общей задачи проектирования сети доступа на частные (например по терминальным и распределительной сетям).

IV. Разработка возможных сценариев построения СД.

V. Анализ разработанных сценариев с учетом экономических, технических и иных ограничений; выбор тех сценариев, которые могут быть реализованы.

VI. Решение задач оптимизации существенных параметров СД путем использования соответствующих математических методов.

VII. Интерпретация результатов решения с учетом различных ограничений и составление необходимой проектной документации.

Рис. 8.1. Обобщенная блок-схема процесса проектирования СД

Характер решаемых на каждом конкретном этапе проектирования задач определяется исходными данными и результатами решения задач предшествующего этапа. Так, по итогам этапа II может оказаться, что динамика роста (или падения) рассчитываемого показателя такова, что исходные данные или даже критерии нуждаются в пересмотре. К такому же выводу могут привести результаты выполнения этапа III.

Ниже процесс проектирования СД рассматривается подробнее.

Этап I. Постановка задачи в значительной мере определяется типом СК, для которых разрабатывается информационная инфраструктура. Эта задача может быть сведена к анализу двух вариантов:

1. Организация СД для новой ЦСК (например, при открытии нового учреждения). В этом случае структура абонентской сети может быть спроектирована самым наилучшим (оптимальным) способом.

2. Модернизация существующей СД при замене аналоговой АТС на цифровую, когда структура абонентской сети в значительной степени определяется топологией кабельной канализации и проложенными ранее АЛ.

При проектировании сети доступа новой станции целесообразно выбрать такую структуру абонентской сети и соответственно технические средства ее реализации, которые будут способны поддержать дальнейшее развитие данной местной сети.

Использование существующей абонентской сети, созданной в свое время для аналоговой АТС, может теоретически осуществляться без всяких ее изменений. Однако на практике обычно требуется подключить ряд новых абонентов, находящихся как в зоне обслуживания демонтируемой АТС, так и за ее пределами. В этой связи изменение топологической структуры абонентской сети (для обеспечения требуемых характеристик надежности, живучести, пропускной способности и пр.) может стать неизбежным.

В ССОП в качестве критерия оптимизации, как правило, используется стоимостной показатель (начальная стоимость или приведенные затраты). Для сетей связи специального назначения более важными могут оказаться характеристики живучести и надежности. Вместе с этим одновременно оптимизировать надежность, живучесть, пропускную способность СД и ее стоимость невозможно. Для упрощения задачи проектирования на практике осуществляется переход от многокритериальной задачи оптимизации к однокритериальной: стоимость выбирается в качестве критерия, а остальные показатели выступают в роли ограничений.

Опыт построения местных сетей показывает, что для проектирования СД требуются следующие исходные данные:

план-схема существующей абонентской сети;

характеристика имеющейся кабельной канализации;

типы, возможности и текущее (прогнозируемое) состояние эксплуатируемых кабелей связи;

направления дальнейшего расширения СД (размещение новых абонентов, источники новых услуг сервиса, естественные препятствия для прокладки новой кабельной канализации в их направлениях и т. п.);

требования к размещению новых терминалов и пропускной способности СК;

перечень типов оборудования, необходимых для развития СД.

Он может формироваться либо по чисто техническим соображениям, либо с учетом экономических аспектов. С технической точки зрения ограничение перечня используемого оборудования может диктоваться решениями, принятыми, например на СД соседних коммутационных узлов;

финансовые и иные ограничения, которые не могут быть формализованы, включают группу специфических для каждого проекта факторов. Эти ограничения, в принципе, могут отсутствовать.

Перечисленные задачи, свойственные этапу I, могут широко варьироваться в зависимости от каждого конкретного проекта.

Этап II. Прогнозирование основных характеристик СД позволяет определиться с направлениями и средствами решения следующих пяти частных задач:

1. Способ предоставления сервисных услуг абонентам (интегрированно или на основе специализированных СД).

2. Наличие ЦСИС (достаточность узкополосной или необходимость широкополосной ЦСИС);

3. Состояние взаимодействующих с СД сетей передачи данных.

4. Наличие и состав приоритетных категорий абонентов.

5. Тенденции развития ТКС в данном регионе и их влияние на эволюцию проектируемой СД.

Эти пять задач составляют практически полный перечень тех характеристик доступа, которые необходимо спрогнозировать для принятия оптимальных проектных решений.

Этап III. Формирование таких требований, как пропускная способность первичной сети, наличие двух или более независимых путей передачи информации, допустимое время восстановления отказов и т. п. осуществляется в рамках вторичных сетей. Первичная сеть обеспечивает выполнение требований вторичных сетей связи по транспортированию определенного объема информации между оконечными узлами. С другой стороны, первичные сети имеют свою специфическую структуру (отличную практически от всех структур вторичных сетей), собственные принципы управления своими ресурсами и ряд других оригинальных характеристик. Данные обстоятельства определяют важность исследования первичной сети доступа как самостоятельного объекта.

Сеть абонентского доступа (аналогично всем остальным элементам телекоммуникационной системы) можно рассматривать как совокупность первичной и нескольких вторичных сетей. К первичной сети относятся все элементы линейно-кабельных сооружений, кроссовые коммутационные системы, а к вторичной – терминалы, выносные модули коммутационной станции, АТС, ЛВС и другие средства распределения информации.

Этап IV. На основе одних и тех же исходных данных может быть разработано несколько возможных подходов к созданию или развитию СД. Практический интерес представляет анализ следующих трех из них.

Простейший подход к проектированию сети доступа заключается в оптимизации ее стоимости на ближайшее время функционирования. Этот сценарий практически всегда будет определять минимальные затраты на реализацию сети доступа. Это, в свою очередь, приводит к значительному росту затрат на последующее внедрение перспективных технологий (например АТМ или MPLS).

Второй подход (в связи с последним замечанием) должен предусматривать оптимизацию стоимости сети доступа на этапе введения широкополосных услуг сервиса связи. Этот сценарий в настоящее время практически всегда будет определять максимальные затраты на реализацию СД и может являться неоправданным риском. Хотя, как считают многие эксперты, суммарные (по всем этапам развития сети доступа) затраты должны быть ниже аналогичных затрат для первого сценария.

Последний подход должен быть основан на разумных компромиссах между вариантами, изложенными выше. В данном случае должна быть разработана группа сценариев, уровень проработки которых зависит от имеющихся у проектировщика временных, экономических и иных ресурсов.

Этап V. Анализ возможных сценариев с учетом финансовых, технических и иных ограничений формализовать достаточно сложно, что обусловлено природой факторов, отвергающих тот или иной из предложенных сценариев. Этот процесс подразумевает постановку многокритериальной задачи или группы задач. Кроме того, этот этап целесообразно выполнять во взаимодействии с лицами, принимающими решения по развитию данной местной сети.

Этап VI. Выбор реализуемых сценариев построения (совершенствования) СД осуществляется посредством решения комплекса оптимизационных задач. Главная цель – минимизировать затраты на реализацию сценария, выбранного по результатам предыдущих пяти этапов. К типовым задачам этого этапа следует отнести:

оптимизацию мест расположения коммутационного оборудования (станций и концентраторов) и определение целесообразной границы сети доступа;

оптимизацию трасс прокладки магистрального и распределительного кабеля;

нахождение оптимальных вариантов подключения выносных элементов распределенной телекоммуникационной системы;

оптимизацию структуры первичной сети (синтез структуры сети доступа заданной связности с минимальной стоимостью).

Решение поставленных задач начинается с построения математической модели проектируемой СД. Требования к модели противоречивы: с одной стороны, она должна учитывать возможно большее число факторов, от которых зависит результат проектирования, с другой – быть достаточно простой для получения наглядных, желательно аналитических зависимостей между входящими в нее параметрами. Построение математической модели – важнейшая часть всего исследования, так как она определяет его конечный результат.

Этап VII. После решения математических задач необходима соответствующая интерпретация полученных результатов. Использование ручных и особенно автоматизированных методов проектирования сети доступа может привести к неприемлемым для практики результатам. Подобные ситуации возникают либо из-за ошибок в исходных данных, либо на том этапе, когда математические методы (или программное обеспечение) еще не отработаны.

Задачи этого этапа заключаются в поиске и устранении ошибок в исходных данных. Если ошибок не обнаружено, то необходимо найти причины в математических методах, либо в программном обеспечении, автоматизирующем процесс планирования СД.

Таким образом, следование приведенным принципам проектирования сетей доступа способствует обеспечению оптимальности построения сети в конкретных условиях функционирования и реализуемости разрабатываемых проектов. Кроме того, данный подход позволяет широко использовать возможности, предоставляемые новыми информационными технологиями, на основе сложившейся структуры линейно-кабельных сооружений. Изложенные принципы могут служить основой для составления алгоритмов и разработки соответствующего программного обеспечения, автоматизирующего процесс проектирования.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.