Развитие оптичечких сетей в г.Астана

 

 

 

Рис. 6.5. Схема  организации связи на базе спутниковой  линии

 

 

Рис. 6.6. Схема  организации сети связи на базе ВОЛС

 

 

Рис. 6.7. Схема организации связи  на базе РРЛ

 

Для сравнения  стоимости оборудования рассмотрим предполагаемый вариант со следующей  постановкой задачи:

Необходимо  доставить цифровой мультиплекс  к объектам цифрового вещания  по спутниковым и наземным линиям связи.

Исходные  данные: ИСЗ - существующий, количество объектов сети – 1076. Для простоты расчетов примем, что количество пролетов РРЛ  равно количеству РТС, а наземная линия ВОЛС до каждого РТС не превышает 10 км.

2. Структура сети

Структура сети цифрового вещания Казахтелерадио предполагает формирование и доставку 1 и 2 республиканского мультиплексов, обеспечение мониторинга сети и управления и всеми элементами сети, резервирование оборудования и оповещение населения в случаях чрезвычайных ситуаций.

Сеть цифрового  вещания Казтелерадио состоит из основного центра формирования республиканского мультиплекса г.Алматы, 14 областных центров формирования областных мультиплексов, центров формирования мультиплексов для непосредственного приема (DTH) в г. Астана и Уральск. Также в состав сети входят РТС республиканского значения г. Алматы (Кок-Тебе) и Астаны, 13 РТС областного значения и более 800 РТС для эфирной трансляции цифровых ТВ программ.

Для кодирования  всех ТВ программ в центрах формирования мультиплексов применяется стандарт MPEG-4 Н.264 (AVC) по видео, стандарт AAC по звуковому сопровождению.

1. Топология и резервирование

Основными каналами распространения 1 и 2 мультиплексов  являются спутниковые каналы планируемого к запуску ИСЗ КазСат 2, резервными – каналы ИСЗ IntelSat 904. Резервируется распространение только тех телерадиопрограмм, которые предназначены для распространения в 1-м и 2-м эфирных мультиплексах. Распространение ТВ программы, предназначенных исключительно для непосредственного приема (DTH), не резервируется. Основной и резервный ИСЗ обеспечивают 100% покрытие территории Республики Казахстан. Трансляция осуществляется в стандарте DVB-S2.

Передача  пакета из 35 республиканских программ на основной ИСЗ осуществляется основной передающей земной станцией спутниковой  связи (ЗССС) г. Алматы, передача 14-ти пакетов, каждый из которых состоит из одной региональной программы, на основной ИСЗ осуществляется 14-ю передающими областными ЗССС.

Передача  пакета из 35 республиканских программ на резервный ИСЗ осуществляется резервной передающей ЗССС г. Алматы, передача 14-ти пакетов, каждый из которых состоит из одной региональной программы, на резервный ИСЗ осуществляется 14-ю резервными передающими областными ЗССС. Для подачи трёх республиканских ТВ программ из г. Астана в техцентр г. Алматы используется VPN-канал 10 Мбит/с.

Также для  целей непосредственного приема осуществляется передача на основной ИСЗ пакета из 35 ТВ программ передающей ЗССС в г. Астана и пакета, состоящего из 21 ТВ программ стандартного разрешения и 3-х Т В программ высокой четкости передающей ЗССС в г. Уральск.

Распределенная  спутниковая сеть ЗС позволяет принимать  сигнал на каждой из региональных РТС.

Региональные  РТС различаются по типам мощности и имеют несколько вариантов  исполнения (стационарные, размещаемые  в существующих и арендуемых капитальных  сооружениях и размещаемые во всепогодных контейнерах). Функционально  они идентичны. Прием обеспечивается на основную и резервную приемные спутниковые антенны офсетного  типа (соответственно по каналам ИСЗ  КазСат 2 и IntelSat 904), далее сигналы поступают на входы приемников-декодеров и ремультиплексоров, находящихся в горячем 100%-м резерве. При помощи ремультиплексора из программ, входящих в состав пакета из 35 республиканских ТВ программ, сформированных в г. Алматы, а также одной областной программы, сформированной в регионе вещания, формируются 1-й и 2-й региональные эфирные мультиплексы и передаются на цифровые передатчики DVB-T2. (см. Приложение 7). Первый эфирный мультиплекс транслируется всеми РТС сети, второй – только РТС областного и республиканского значения. В РТС областного значения, где производится врезка региональных рекламных блоков, для этих целей применяется автоматизированное решение на базе технологии ANSI/SCTE 35, описанное в соответствующем разделе. Также в РТС областного и республиканского значения предусмотрена техническая возможность добавления в эфирный мультиплекс телеканалов областного вещания.

3. Требования к порядку и объему резервирования

Основные требования по резервированию транспортной сети

Должно быть обеспечено резервирование космического сегмента в случае полного выхода из строя основного спутника:

• путем перевода спутниковой трансляции пакета программ мультиплексов на резервный спутник (при наличии свободного частотного ресурса на резервном спутнике),

Для обеспечения  возможности без длительных перерывов  переключения сети приемных спутниковых  станций на прием пакета мультиплексов  с резервного спутника (при возникновении  отказов основного спутника) необходимо:

• на каждой РТС установить две спутниковые приемные станции, обеспечивающие возможность приема программ мультиплексов с основного и резервного спутников,
• организовать спутниковую трансляцию резервного дубля программ мультиплексов через резервный спутник;

Резервирование  спутниковых линий связи

Для обеспечения  высокой надежности спутниковых  каналов доставки вещательных программ применяется резервирование:

• отдельных аппаратных комплексов;
• приемо-передающих станций в целом;
• межобъектовое резервирование .

Повышение надежности трансляции программ обеспечивается:

• резервной передающей станцией телепортов в городе Астана, настроенной для работы на резервный ИСЗ.

Указанное резервирование обеспечивает оперативное восстановление подачи республиканских мультиплексов  в случае выхода из строя любого сегмента сети.

Резервирование  волоконно-оптических линий связи

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) нуждаются в  надежном резервировании. ВОЛС подвержены авариям природного характера, которые  происходят в основном в зимнее время  и связаны с промерзанием оборудования или грунта, что влечет за собой  внутренние повреждения волокон  или выход из строя линейной аппаратуры ВОЛС.

В оборудовании СЦИ с резервированием предусматривается  автоматическое сетевое резервирование и автоматическое резервирование блоков оборудования.

A. Автоматическое сетевое резервирование оборудования осуществляется следующими способами:

• резервирование мультиплексных секций (MSP);
• резервирование соединений подсети (SNCP);
• посекционное кольцевое резервирование (MSSP Ring) для двух (однокабельное кольцо) или четырех (двухкабельное кольцо) оптических волокон;
• резервирование в структурах: в связанных кольцах, ячеистых структурах;
• резервирование на уровне сигналов пакетных технологий.

B. Автоматическое резервирование блоков аппаратуры осуществляется следующими способами:

• резервирование по схеме 1+1;
• резервирование по схеме 1:1;
• резервирование по схеме 1:N (N блоков, один – резервный);
• параллельное включение (для блоков питания).

C. Средства автоматизированного управления, включающие программное обеспечение (ПО), должны обеспечивать выполнение следующих функций:

• обслуживание аварийных событий;
• конфигурирование;
• измерение качественных показателей;
• управление безопасностью (пароли, категории пользователей).

Процесс контроля (мониторинга) не должен влиять на процесс  передачи цифровой информации.

В соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.841 время  переключения на резерв для ВОЛС составляет не более 50 мсек.

Резервирование  оборудования цифровых РТС

В соответствии с Техническим заданием к ТЭО, надежность сегментов сети цифрового  телевизионного вещания должна соответствовать  следующим значениям:

• надежность работы приемных спутниковых станций для обеспечения сигналами мощных и средней мощности передатчиков (94 объекта), без учёта воздействия метеоусловий (техническая надежность оборудования) не менее 99,995% часов за год;
• надежность работы приемных спутниковых станций для обеспечения сигналами передатчиков малой мощности (все остальные объекты), без учёта воздействия метеоусловий (техническая надежность оборудования) – не менее 99,17% часов за год;
• надежность работы приемных спутниковых станций для обеспечения сигналами передатчиков малой мощности (все остальные объекты), с учётом воздействия метеоусловий – не менее 99,17% часов;
• надежность работы эфирных цифровых мощных и средней мощности передатчиков (94 объекта) – не менее 99,995%;
• надежность работы эфирных цифровых передатчиков (все остальные объекты) – не менее 99,17% часов.

С точки зрения надежности сеть представляет собой  последовательную схему, т.е. отказ  любого блока (группы автоматически  резервированных блоков) приводит к  перерыву в вещании. Согласно теории надежности, средняя наработка на отказ для последовательной схемы  из n блоков рассчитывается по формулам:

- интенсивность отказов i-го блока;

- интенсивность отказов цепи  в целом;

где  n - количество последовательно включенных блоков

Ti -средняя наработка на отказ i-го блока

 

В случае использования  автоматически резервированных  идентичных модулей интенсивность  отказов определяется как  ,

При резервировании 1+1, получим 

Коэффициент готовности рассчитывается по формуле:

 

Где   - средняя наработка на отказ цепи в целом;

Tвос  - среднее время восстановления.

Примем, что  средняя наработка на отказ современного оборудования составляет не менее 100 000 часов, средняя наработка на отказ  цифровых передатчиков 12 000 ч. Согласно ГОСТ Р 51138-98, время наработки на отказ АФУ станций телевизионного и радиовещания диапазонов ОВЧ и УВЧ.составляет 30000 часов.

В соответствии с типовой схемой РТС рассмотрим только те системы и подсистемы, отказ которых повлечет за собой  сбои в сети наземного вещания.

При отказе оборудования приема по основной линии или самой  линии, сигналы будут поступать  к передатчику по резервной линии. Получим, что Тс = 1,5хТр=1,5хТо=150 000ч.

 В Таблицах 6.9 и 6.10 приведены значения среднего  времени работы на отказ, а  также средняя интенсивность  отказов (с учетом резервного  оборудования) и коэффициент готовности  РТС.

Анализ возможностей использования  существующей инфраструктуры

Требования к размещению оборудования

Общестроительные требования

Оборудование  передающих цифровых ТВ станций может  размещаться в существующих технологических  помещениях АО «Казтелерадио», в существующем контейнере, в проектируемом контейнере.

Габариты  оборудования с разбивкой по мощностям  станций, приведены ниже:

Мощность станции, Вт	Габариты передатчика (ВхШхГ), мм	Количество стоек в станции
50	3RU	1
100	3RU	1
200	4RU	1
600	7RU	2
1300	2000х600х800	3
3700	2000х600х800	3

Масса стойки составляет до 470 кг с учетом устройств бесперебойного электропитания.

Помимо  указанного оборудования, в состав станций мощностью 3700 Вт входит два насоса системы жидкостного охлаждения габаритами 920х770х635 массой 200 кг, два теплообменника для размещения на улице габаритами 1140х1560х750 массой 120 кг и устройство бесперебойного питания габаритами 1310х780х660 массой до 533 кг.