Развитие рынка услуг ШПД в России

В майском номере журнала "Connect!" была опубликована экспертная статья руководителя конструкторского отдела ЗАО "Связь инжиниринг" Сергея Семендилова о развитие рынка услуг ШПД в России.

В настоящее время Россия показывает стабильно высокие результаты по росту количества абонентов, использующих доступ в интернет. Так, по информации Международного форума "Развитие широкополосных сетей нового поколения в России – Broadband Russia Forum 2011", состоявшегося в конце ноября в Москве, в прошедшем году прирост составил 20%, что позволило России войти в десятку стран с наиболее динамично развивающимися рынками предоставления услуг ШПД.

Основное влияние на прирост количества пользователей оказало развитие мобильного интернета. Активное строительство сетей 3G мобильными операторами обеспечило широкополосным доступом даже регионы с традиционно слаборазвитой инфраструктурой связи. Что касается фиксированного доступа – здесь наиболее широко применяемой технологией является FTTB.

Конструктивные решения

Техническое решение FTTB предполагает доведение линии связи по оптическому каналу до здания с последующим преобразованием и распределением по абонентам, что сопряжено с необходимостью установки шкафов внутри зданий. Это шкафы с малой наполненностью оборудованием, предназначенные для настенного размещения.

В сотовых сетях наметилась тенденция отказа от применения шелтеров (контейнеров) для размещения базовых станций в сторону так называемых outdoor-шкафов. Это связано с уменьшением габаритов оборудования базовых станций, а также с тем, что использование шкафов является более компактным и экономически выгодным решением. Outdoor-шкафы довольно габаритны и предполагают размещение на открытых площадках, чаще всего вблизи антенн.

Для обеспечения радиорелейной связи в сотовых сетях применяются, в том числе шкафы, размещаемые на мачтах освещения, столбах. Конструктивно эти шкафы более близки к используемым в технологии FTTB.

Круг задач, решаемых при проектировании шкафов для оборудования ШПД

Построение систем широкополосного доступа (как мобильного, так и фиксированного ставит перед компаниями-разработчиками шкафов и систем электропитания следующие основные задачи:

  • проектируемые конструкции должны обеспечивать возможность размещения пользовательского оборудования в разных комбинациях. В том числе должен быть решен вопрос возможности установки климатического оборудования разной производительности и типов,
  • конструкция шкафов должна обеспечивать необходимую тепловую изоляцию,
  • средства бесперебойного электропитания должны удовлетворять требованиям по автономной работе в условиях отказа внешнего питания,
  • должна быть построена система удаленного мониторинга состояния шкафов по достаточному количеству параметров,
  • размещение шкафов вне охраняемых объектов предъявляет требование по устойчивости конструкций к взлому или действиям вандалов.

Размещаемое оборудование

Пользовательское оборудование

В климатических вандалоустойчивых шкафах базовых станций обычно размещается следующее пользовательское оборудование: радиочастотные модули, системные блоки базовых станций, радиорелейное и кроссовое оборудование. По опыту ЗАО "Связь инжиниринг" в подавляющем большинстве случаев шкафы поставляются с предустановленным оборудованием обеспечения автономного электропитания, распределения по постоянному и переменному току, средствами мониторинга.

Для установки оборудования в шкафах предусматриваются 19” вертикальные направляющие с возможностью регулировки глубины установки. В случаях, когда шкафы комплектуются системой бесперебойного электропитания, в нижней части шкафа формируется теплоизолированный отсек для размещения АКБ. Необходимость разделения вызвана особым требованием АКБ к температурному режиму.

В случае, когда пользователю необходимо повысить временной интервал работы от аккумуляторных батарей в условиях пропадания сетевого напряжения, существует возможность агрегатирования к имеющемуся шкафу дополнительной секции с аккумуляторными батареями, также здесь устанавливаются средства удаленного мониторинга. Наиболее широко распространены аккумуляторные секции, вмещающие в себя 2 группы АКБ, общей емкостью 300 Ач.

Дополнительно применение двухсекционных шкафов может быть вызвано либо высокой наполненностью оборудованием сотовой связи конкретного сайта, либо применением аппаратуры базовых станций, не предполагающей установку на 19” вертикальные направляющие.

В мачтовых шкафах, применяемых в сетях сотовой связи, чаще всего устанавливается радиорелейное оборудование. В случае шкафов технологии FTTB – коммутаторы, патч-панели, оптические кроссы. Учитывая относительно малую наполненность оборудованием, малое энергопотребление, данные шкафы комплектуются компактными источниками бесперебойного питания меньшей мощности и аккумуляторами малой емкости. Также, в связи с тем, что габариты и особенность установки на объекте шкафов не позволяют использовать независимые средства обеспечения микроклимата АКБ и прочего оборудования, разделение на теплоизолированные отсеки не производится, реализуется обеспечение единого температурного режима по всему объему шкафа.

Средства обеспечения теплового режима

Размещение шкафов вне помещений предполагает их эксплуатацию при температурах от -40°С до +40°С, допустимая температура эксплуатации встраиваемого оборудования обычно ограничивается диапазоном от +5°С до +50°С, аккумуляторные батареи более требовательны к тепловому режиму, здесь диапазон ограничивается значениями +15 и +25°С, что позволяет повысить их срок службы. Обеспечение теплового режима реализуется принятием мер по теплоизоляции шкафов и применением климатического оборудования.

В настоящее время в шкафах широко применяются кондиционеры, воздухо-воздушные теплообменные аппараты, климатическое оборудование, построенное на эффекте Пельтье.

Наименее затратное в эксплуатации средство – теплообменный аппарат, его применение предпочтительно, но только в тех случаях, когда допустимая внутренняя температура допускает довольно заметное превышение над температурой окружающей среды. Это связано с тем, что теплообменники большой мощности охлаждения довольно габаритны, вследствие чего их размещение усложнено, особенно в случае, когда охлаждение отсеков оборудования и АКБ ведется раздельно.

Кондиционеры применяются не менее широко, чем теплообменники, являются довольно компактными устройствами, что позволяет монтировать, например, в дверь по 2 единицы и обеспечить автономное охлаждение отсеков АКБ и прочего оборудования. Кондиционеры могут охладить объем шкафа ниже температуры окружающей среды, при этом являются достаточно сложными устройствами, требующими периодического обслуживания, что довольно затратно, учитывая вероятность размещения базовой станции в удаленных местах.

Применение климатического оборудования построенного с использованием эффекта Пельтье наиболее обосновано в условиях, когда необходима компактность и отводится небольшой тепловой поток, что связано с довольно низким коэффициентом полезного действия. Чаще всего их применение ограничивается охлаждением отсека аккумуляторных батарей, либо внутреннего объема в целом мачтовых шкафов. Одним из полезных преимуществ данных устройств является возможность работы в две стороны, т.е. как охлаждающего элемента, так и нагревателя, что лишает проектировщика необходимости размещать в шкафу (отсеке шкафа) нагревательных элементов.

В ряде случаев охлаждение шкафов проводится с применением приточно-вытяжной вентиляции. Но реализация таких систем затруднена в связи с необходимостью фильтрации воздуха, что требует периодического обслуживания, а также ограничением по уровню шума при установке шкафов базовых станций вблизи селитебных территорий, на крышах жилых и административных зданий. Применение такой схемы оправдано в шкафах FTTB, размещаемых в незапыленных помещениях, а также в качестве аварийного средства отвода тепла, активизирующегося в ситуации падения внешней электрической сети и перехода на питание от АКБ, что позволяет снизить энергопотребление системы в целом, и, как следствие, повысить время работы в условиях отказа.

Средства охлаждения объема шкафов обычно размещаются в двери. Такое размещение довольно тяжелого оборудования позволяет упростить его транспортирование на площадку установки. Зачастую базовые станции размещаются на крышах домов, не имеющих лифта, демонтаж двери для транспортирования заметно облегчает шкаф и уменьшает его габаритную глубину.

Средства удаленного мониторинга

Информация об отказах и показаниях датчиков шкафов и встроенных систем поступает в службу эксплуатации средствами системы мониторинга объекта. Стандартный набор аварийных и информационных сигналов следующий:

  • срабатывание охранной сигнализации,
  • срабатывание пожарной сигнализации,
  • параметры АКБ и электропитающей установки,
  • данные со счетчика электроэнергии,
  • данные о тепловом режиме шкафа.

Обмен информацией зачастую производится с по каналу GSM.

Обеспечение устойчивости конструкций ко взлому или действиям вандалов

Условия размещения шкафов требуют от конструкции повышенной устойчивости к взлому; наиболее уязвимы шкафы, размещаемые возле антенных башен.

Для защиты шкафов, в первую очередь, конструкция не должна позволять осуществить частичное или полное вскрытие с помощью обычного слесарного инструмента. Для этого шкафы проектируются со скрытым крепежом, все внешние элементы конструкции крепятся из внутреннего объема шкафа. Если шкаф имеет цоколь с размещенными внутри компонентами (например, вилка для подключения автономного генератора), крышки цоколя должны открываться только после открытия двери шкафа.

Вторым по уровню воздействия на конструкцию инструментом является рычажный. Чтобы усложнить возможность применения данного инструмента, шкафы проектируются таким образом, чтобы исключить доступность зазоров между открывающимися частями и каркасом, например дверной проем должен быть утоплен глубже фронтальной плоскости боковых стенок и т.д.

Для усложнения вскрытия даже с применением режущего инструмента, элементы конструкций шкафов выполняются двухслойными с независимым креплением, при этом, успешное вскрытие внешнего слоя не обеспечивает доступа к крепежу внутреннего. Петли дверей также должны быть скрыты и недоступны для режущего инструмента.

Конструктивные элементы шкафа выполняются из стали толщиной не менее 2 мм.

Чуть проще ситуация со шкафами FTTB и размещаемыми на мачтах. Это связано с тем, что специфика монтажа данных шкафов не позволяют злоумышленнику длительное время оставаться незамеченным.

На данные конструкции распространяются те же требования, что и на шкафы базовых станций, за исключением того, что для снижения массы конструкций, стенки выполняются в один слой.

Еще одним важным фактором, влияющим на защищенность шкафа, является правильный выбор применяемого замка. Оптимальным вариантом является применение замков с классом защиты не ниже 4, позволяющих осуществлять запирание на 3 стороны.

Нужно понимать, что все описанные выше мероприятия не обеспечивают абсолютной защиты оборудования и не превращают шкафы в банковские хранилища. Но это значительно повышает трудоемкость и время, затрачиваемое на взлом (а именно время является определяющим параметром для оценки класса устойчивости ко взлому по ГОСТ Р 50862-2005), и, как следствие, делает довольно высокой вероятность прибытия оперативных служб (по сигналу датчика удара или вибрации) до момента, когда оборудование уже похищено или разрушено. Поэтому минимально достаточно и экономически целесообразно проектирование шкафов с классом защиты на уровне II класса по указанному выше ГОСТу.

Заключение

Конструирование шкафов для приложений ШПД требует комплексного подхода, решения массы задач, среди которых одной из наиболее важных является обеспечение вандалоустойчивости.

По мнению ряда экспертов, развитие средств ШПД является фактором, глобально влияющим на рост экономики страны, даже вне сектора телекоммуникаций, и тем более значимым видится реализация верных решений в проектировании.

Использованная литература

1. Анастасьева М., Держи канал шире // Коммерсант, Business Guide (Networked city); Приложение, №72 (127).

2. ГОСТ Р 50862-2005 СЕЙФЫ, СЕЙФОВЫЕ КОМНАТЫ И ХРАНИЛИЩА. Требования и методы испытаний на устойчивость к взлому и огнестойкость.

Семендилов Сергей Владимирович
руководитель отдела конструирования
ЗАО "Связь инжиниринг"

2012-05-Connect! (PDF) - Скачать статью в PDF