Проект модели кабельной сети

Содержание

Введение …………………………………………………………..….…………………...3

1. Виды телевизионных сетей……….……………………………………….…..……...5
2. Топология сетей доступа кабельного телевидения……………………….….…...…8
3. HFC технология………..………………………………………………...……..…….11
4. FTTC технология…..…………………………………………………………….…...12
5. Стандарт DOCSIS технология...………………………………………..……….…...14
6. FTTB технология………………………………………………………………….….14
7. FTTH технология……………………………………………………………….…….18
2. Разработка модели кабельного телевидения СКТ – 4 ….………………..………...23
1. Антенный пост…………………………………………………………………..…....29
1. Эфирный антенный пост……………………………………………………….....29
2. Спутниковый антенный пост…………………………………………………….33
2. Выбор головной станции ……………………………………………………….…...34
3. Организация телестудии……………………………………………………..………40
4. Кабельная распределительная сеть………………………..……………….…….….42
5. Ethernet и FTTB………………………………………..………………….…………..46

3 Расчет сегментов СКТ……………………………………………….………………...50

3.1 Расчет антенного поста…………………………………………………….…..…...50

3.2 Головная станция Teleste…………………………………..…………………….….55

3.3 Расчет Ethernet сети для СКТ………………………….…..……………….…....….60

3.4 Расчет кабельной сети района………………………………………………….…...63

Заключение…………………………………………………………………….………....71

Список литературы  ……………………………..……………..………….…….………72

Приложение А. Техническое задание…………………….……………………….……75

 

Введение

Наступивший XXI век может быть охарактеризован бурным развитием процессов информатизации во всех сферах человеческой жизни, объединяющим людей из разных стран, без географических и геополитических границ. Информация, роль которой в таком обществе, часто именуемым информационным (постиндустриальным) неумолимо возрастает, становится не только фактором общения, обладания новыми знаниями, но также и важнейшим средством производства. В прошлом веке главным источником информации являлось телевидение, с развитием информационных технологий еще одним источником информации стал интернет. Сейчас происходит конвергенция этих двух источников информации в один. Важную роль  в этом объединении сыграло кабельное телевидение. Первые сети кабельного телевидения появились США в середине 50-х годов, которые создавались для доставки телевизионного сигнала, где эфирный прием был затруднен. Постепенно из отдаленных районов кабельное телевидение стали строить и в тех местах, где уровень эфирного сигнала был достаточным, привлекая абонентов новыми услугами и качеством обслуживания.

На территории России только в 1979 году была принята законодательная база для создания кабельных систем коллективного приема, к 1989 году было построено несколько десятков сетей с общим числом 80000 абонентов. Последовавшая перестройка, политическая и экономическая нестабильность увеличила и без того огромное отставание с сфере информационных технологий. Сейчас наша страна переживает бурный рост телекоммуникационных технологий, в том числе кабельного телевидения. С одной стороны отсталость России в сфере кабельного вещания дает преимущества: можно построить новые сети основываясь на опыте зарубежных коллег, использовать новые технологии а не модернизировать старые которые морально устарели. С другой стороны нет опыта построения сетей такого рода и специалистов с таким опытом.

Итак, целью представленной работы является разработка модели сети кабельного телевидения. В соответствии с этой целью поставлены следующие задачи:

- провести анализ существующих телевизионных сетей,

- проанализировать    ГОСТы   регламентирующие     строительство сетей кабельного телевидения, архитектуры и технологии организации сетей,

- исследовать  основные принципы цифровой системы  передачи данных,

- разработать алгоритм построения сетей кабельного телевидения,

- разработать и рассчитать сеть кабельного телевидения.

В качестве источников информации были использованы учебные и научные материалы, в том числе Интернет – ресурсы. Структура представленной работы обусловлена логикой исследования и включает введение, основную часть, включающую три главы, заключение с выводами, список использованных источников, приложения.

 

 

1 Существующие телевизионные сети

Для выполнения поставленных задач необходимо провести сравнительный анализ существующих общедоступных телерадиовещательных сетей, что даст возможность определить преимущества и недостатки этих сетей и сделать выводы о целесообразности разработки модели кабельного телевидения, для этого составим таблицу 1.

Таблица 1-  сравнение традиционных телерадиовещательных сетей

Наименование сети	Достоинства	Недостатки
Эфирное телерадиовещание в метровом и дециметровом диапазонах	Беспроводное распространение сигналов Возможность охвата больших территорий площадью до1500 – 10000 кв. километров Возможность непосредственного приема сигналов на телеприемники Наличие развитой инфраструктуры	Ограниченная информационная емкость диапазонов Высокие удельные затраты на канал Необходимость излучения больших мощностей для охвата больших  территорий Большое энергопотребление Большой размер санитарно-защитной зоны Потребность в сложных капиталоемких специальных сооружениях (мачты, башни) Низкая помехозащищенность Большие затраты при переходе на цифровое вещание Потребность в больших

Продолжение таблицы 1

		количествах распределительных линий между передатчиками
Спутниковое телевидение	Возможность охвата больших территорий свыше 10000 кв. километров Высокое качество аналогового вещания вследствие использования частотной модуляции Открытое распространение сигналов Значительная информационная емкость вследствие большой емкости диапазона и большого количества ИСЗ – источников сигнала на орбите Быстрый переход на вещание в цифровом виде Большие возможности по созданию глобальных сетей	Необходимость применения дорогостоящего приемного оборудования с перенацеливаемыми антеннами для приема сигналов с разных ИСЗ Трудности с размещением индивидуальных антенн значительного размера Недостаточная надежность антенных приводов в плохих погодных условиях Более высокая стоимость приема закрытых программ по сравнению с кабельными сетями Дорогостоящий космический сегмент Для каждого отдельного телевизора нужен свой тюнер Высокие цены на оборудование для интернета Прием сигнала только в зоне прямой видимости

Продолжение таблицы 1

Сети кабельного телевидения

Невысокие затраты на канал при увеличении числа каналов Возможность предоставления дополнительных услуг, Интернет, телефон и других Возможность простого контроля абонентов в коммерческой сети Высокое качество сигнала Возможность непосредственного приема сигнала на телеприемники Огромная информационная емкость Высокая помехозащищенность Возможность усовершенствования без капитального строительства

Требует значительных инвестиций при строительстве Экономическая неэффективность применения в местах с низкой плотностью населения Значительные эксплуатационные затраты

Таким образом, сети кабельного телевидения  являются оптимальным вариантом по соотношению цена-качество. В свою очередь сети кабельного телевидения согласно ГОСТ Р 52023-2003 по масштабу распределения на СКТ-1 строится для нескольких отдельных зданий, СКТ-2 район города, СКТ-3 город (округ города), СКТ-4 регион (город).

Разработку сети кабельного телевидения нужно осуществлять в классе СКТ-4, выбор обоснован высокой урбанизацией территории страны, также сеть меньшего размера не сможет эффективно бороться с возросшей конкуренцией.

Также для разработки алгоритма построения СКТ необходимо рассмотреть разделение СКТ по применяемым архитектурам сети и технологиям, рассмотреть основные достоинства и недостатки этих архитектур и технологий.

1.2 Топология сетей доступа кабельного телевидения

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: «кольцо», «точка-точка», «дерево с активными узлами», «дерево с пассивными узлами».

Рис. 1 – Топология «Кольцо»

Кольцевая топология на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит также хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратиться в сильно изломанное кольцо с множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – «сжатых» колец (collapsed rings) для увеличения пропускной способности и резервирования применяют двойное кольцо. Чтобы избежать снижения надежности сети применяют кольцо меньшего размера называемые еще субмагистральными. 

 «Точка-точка» (P2P)

Топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации, при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов.

Недостатком топологии является большие затраты на кабели так как протяженность кабельных линий резко возрастает.

Рис. 2 –  Топология «точка-точка»

«Дерево с активными узлами» – это экономичное с точки зрения использования волокна решение. Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

Рис. 3 – Топология «дерево с активными узлами»

 «Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)»

Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологии «точка-многоточка» P2MP (point-to-multipoint) , которая положена в основу технологии PON, к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии – сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия от второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной. Так по оценкам компании NTT конфигурация PON с разветвителем в центральном офисе в непосредственной близости к центральному узлу оказывается экономичнее, чем сеть точка-точка, хотя сокращение длины оптического волокна практически нет. Более того, если расстояния до абонентов не велики с учетом затрат на эксплуатацию оказывается, что PON с разветвителем в центральном офисе экономичнее, чем PON с разветвителем, приближенным к абонентским узлам.

Рис. 4 – Топология «дерево с пассивным разветвлением»

Современный этап развития СКТ характеризуется существенным увеличением канальной емкости, организацией интерактивности, внедрением передачи сигналов в цифровой форме (интернет, телефония, цифровое телевидение). В настоящее время существует технологий строительства сетей кабельного телевидения и еще больше обозначений, которыми именуют эти технологии. Воспользуемся терминами, использованными в книге З.А. Зима «Системы кабельного телевидения». Рассмотрим основные технологии построения сетей кабельного телевидения: HFC (Hybrid Fiber Coaxial) – гибридные сети кабельного телевидения, FTTC (Fiber To The Carb) – оптика до группы домов, FTTB (Fiber To The Building) – оптика до здания, FTTH (Fiber To The Home) - оптика в дом, квартиру и стандарт DOCSIS (Data over Cable Systems Interface) стандарт передачи данных по кабельным сетям североамериканский.

1.3 HFC

                Гибридные оптико-коаксиальные сети (HFC – Hybrid Fiber Coax) строятся, потрем основным технологиям,  часто именуются классическими сетями. По HFC сетям передают как аналоговые, так и цифровые сигналы. При построении систем кабельного телевидения (СКТ) в подавляющем большинстве используют HFC сети, они обладают максимальной потенциальной широкополосностью из всех видов существующих сетей, как на магистральных участках, так и на участках абонентского доступа. HFC сети в настоящее время находят все большее и большее распространение благодаря широкополосности, мультимедийности, простоте формирования контента, возможности формирования равенства информационных потоков в обоих направлениях, доступа ко всем абонентам, высокой надежности и простоте обслуживания.