1. Алгоритм решения

В данной задаче требуется произвести оптимизацию топологии, расчет пропускной способности, а также произвести выбор технических средств для реализации построения территориальной ИКС. Для решения данной задачи, сперва, стоит определить абонентские скорости между каждыми из узлов соединительных линий связи. Далее, основываясь на полученные значения, топологию местности и ограничения следует произвести выбор оптимальных средств построения ИКС (РРЛ,ССС,ВОЛС).

2. Решение задачи

Найдем среднестатистическую абонентскую скорость:

Расчетная скорость соединительной линии находится путем определения максимального значения из двух направлений: от узла i к узлу j и от узла j к узлу i .

Для удобства данные значения поместим в таблицу, округлив полученные значения

Обозначение	Расчетная скорость соединительной линии, Гбит/с

3. Выбор оптимальных технических средств построения (тсп)

Для выбора оптимальных ТСП условимся некоторыми ограничениями, которые сведены в таблицу ниже.

Ограничения ТСП для их выбора
Название ТСП	Скоростные ограничения	Высотные ограничения (учет местности)
Радиорелейная линия (РРЛ)
Спутниковая линия связи (ССС)		-
Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС)

Как правило под радиорелейной связью понимают именно радиорелейную связь прямой видимости.

При построении радиорелейных линий связи антенны соседних радиорелейных станций располагаются в пределах прямой видимости. Требование наличия прямой видимости обусловлено возникновением дифракционных замираний при полном или частичном закрытии трассы распространения радиоволн. Потери при дифракционных замираниях могут вызывать сильное ослабление сигнала, таким образом радиосвязь между соседними радиорелейными станциями станет невозможна. Поэтому для устойчивой радиосвязи антенны соседних радиорелейных станций как правило располагают на естественных возвышенностях или специальных телекоммуникационных башнях или мачтах таким образом, чтобы трасса распространения радиоволн не имела препятствий.

С учётом ограничения на необходимость наличия прямой видимости между соседними станциями дальность радиорелейной связи ограничена как правило 40 - 50 км.

Также, возможен вариант построения тропосферных РРЛ .При построении тропосферных радиорелейных линий связи используется эффект отражения дециметровых и сантиметровых радиоволн от турбулентных и слоистых неоднородностей в нижних слоях атмосферы — тропосфере.

Использование эффекта дальнего тропосферного распространения радиоволн УКВ диапазона позволяет организовать связь на расстояние до 300 км при отсутствии прямой видимости между радиорелейными станциями. Дальность связи может быть увеличена до 450 км при расположении радиорелейных станций на естественных возвышенностях.

Однако, для тропосферной радиорелейной связи характерно значительное ослабление сигнала. Ослабление возникает как при распространении сигнала через атмосферу, так и вследствие рассеяния части сигнала при отражении от тропосферы. Поэтому для устойчивой радиосвязи как правило используют передатчики мощностью до 10 кВт, антенны с большой апертурой (до 30 x 30 м²), а значит, и большим коэффициентом усиления, а также высокочувствительные приёмники с малошумящими элементами. Это позволяет повысить надежность, но сильно “ударит по карману”.

Преимущества ВОЛС вполне понятны, потому следует обговорить отдельный момент: прокладка ВОЛС по дну. Прокладка ВОЛС через водные препятствия (по дну) – наиболее затратный способ прокладки оптоволоконного кабеля. Если речь идет о пересечении реки, то при наличии моста прокладка кабеля выполняется по нему, а при его отсутствии применяется подвеска с использованием воздушных опор, либо же по дну водоема. Так как среда прокладки ВОЛС меняется (была земля, а стала вода, или воздух), то тип кабеля тоже соответственно должен измениться, а следовательно растет и цена.

Исходя из приведенной топологии местности делаем соответствующие выводы:

Связь между СУ1 и СУ2 обеспечим при помощи тропосферной РРЛ предполагая, что водное пространство занимает менее 300 км, считая так же, что возвышенностей между этими узлами нет и мы не в состоянии покрыть расстояние 450 км.

Для линии связи между СУ3 и СУ4 будем применять так же тропосферные РРЛ ввиду того, что на данном промежутке имеется возвышенность, вероятно, препятствующая прямой видимости (РРЛ прямой видимости не подойдут).

Площадь между узлами 1 и 4 , а также 2 и 3 считаем равнинной, тут, вполне, можно использовать РРЛ прямой видимости. Однако, следует учесть, что РРЛ прямой видимости покрывают 40-50 км, а следовательно для данной топологии таких надо около 20 штук, в то время как тропосферных РРЛ всего 3. Не зная цены на них, а так же сравнительных характеристик надежности и простоты реализации, не возьмусь сказать какие из РРЛ будут оптимальными.

Пролёт между узлами 1 и 3 содержит как горную местность, так и водное пространство. Считая, что водное пространство занимает менее 300 км , а так же ввиду того, что ВОЛС редко проводят в горной местности ввиду возможных землетрясений, сдвигов плит и т.п , считаем, что для данного участка оптимальным решением служит тропосферная РРЛ.

Между узлами СУ2 и СУ4 находится существенное водное пространство. Исходя из этого использование РРЛ на данном участке представляется невозможным. Единственным способом связи напрямую между этими двумя узлами является ВОЛС. Отсюда предлагаю 2 варианта: либо ВОЛС (что будет затратно и трудоемко, но обеспечит отличное качество связи) , либо осуществлять связь между данными узлами через промежуточный (в данном случае) СУ1. Второй вариант считаю наиболее оптимальным, несмотря на возникновение задержки.

4. Вывод

Были произведены расчеты всех необходимых параметров для решения данной задачи, а так же выбраны оптимальные технические средства построения. Все остальные выводы, принятые решения и их обоснования описаны в III пункте задачи.

Расчет к пункту 3

Исходные данные
Наименование параметра	Обозначение параметра	Значение параметра
Число абонентов		1000 абонентов
Нагрузка от одного абонента		0.08 эрл.
Процент допустимой блокировки		4 %
Минимальная гарантированная скорость передачи абонентского сигнала в час наибольшей нагрузки		20 Мбит/с
Число секторов		1	3	6
Размерность кластера		13	7	3
Вид модуляции	16-КАМ
Вид помехоустойчивого кодирования	Каскадное кодирование 3/4
- ? , - ? , - ? , выводы .