Принципы организации широкополосного абонентского доступа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принципы организации широкополосного абонентского доступа

сеть широкополосный доступ инфраструктура

Для реализации постоянно расширяющейся номенклатуры разнообразных телекоммуникационных услуг необходимо радикально пересмотреть существующие принципы построения сетей. Линии передачи, образующие инфраструктуру местных, внутризоновых и магистральных транспортных сетей, должны строиться на базе таких высокоэффективных цифровых технологий, как PDH, SDH, ATM, и соединять сетевые узлы, строящиеся, в свою очередь, на базе цифровых электронных АТС и оборудования цифрового канало- и группообразования.

С другой стороны, абонентский доступ должен обеспечивать доставку непосредственно к пользователям высокоскоростной цифровой информации. Другими словами, необходимо создать сети широкополосного абонентского доступа, включающие в себя как абонентские линии, так и подключенные к ним и вынесенные за рамки транспортных сетей мультиплексоры абонентских сигналов и терминальное оборудование, обеспечивающее работу всего комплекса перечисленных выше абонентских устройств. Аппаратура, реализующая перечисленные функции, группируется в этом случае в составе магистральных сетевых узлов, получивших в литературе название Узлов Обработки (УО) и узлов, осуществляющих непосредственную доставку информации к пользователям. Такие узлы получили название Узлов Доступа (УД).

Сети широкополосного доступа функционально делятся на 3 основных звена:

Транспортные сети, соединяющие УО между собой, а также УО со станциями (АТС) и узлами ТфОП, студиями кабельного телевидения и другими источниками или потребителями информации, передаваемой по сетям широкополосного доступа (СДШ);

Транспортные сети (в основном, имеющие кольцевую конфигурацию), соединяющие УО и УД;

Распределительные и абонентские участки сети доступа, соединяющие УД с пользователями.

При выборе варианта построения СДШ следует учитывать такие факторы, как характеристики территории её размещения, номенклатура предоставляемых услуг, выбор среды передачи в каждом её звене, выбор технологии передачи, а также топологию абонентской распределительной сети и типы абонентских терминалов. Пример построения фрагмента сети показан на рис. 3.

Варианты сетевой инфраструктуры строятся на основе следующих общих положений.

В качестве физической среды передачи информации для всех предоставляемых телекоммуникационных услуг на магистральных участках сети (первое и второе звенья СДШ) целесообразно использовать ВОЛС. Распределение оптических волокон, вводимых в УО и УД, осуществляется с учётом топологии проектируемых трасс (то есть транспортной сети). В то же время выбор физической среды на участках сети, соединяющих УО и телекоммуникационные сети провайдеров, то есть операторов, предоставляющих услуги, необходимо делать с учётом наиболее рационального использования существующих сетей, которые в значительной мере строятся на базе симметричных и коаксиальных кабелей.

При выборе ёмкости ВОЛС необходимо учитывать, что передача программ телевидения и радиовещания ведётся однонаправлено по схеме «точка - многоточка». Интерактивное вещание, то есть вещание, обеспечивающее возможность обмена информацией между абонентом и провайдером, внедрение которого является непременным условием создания сетей доступа с интеграцией услуг, требует создания обратного канала, но его пропускная способность при этом может быть на порядок меньше, чем у прямого канала. Для реализации обратного канала достаточно использовать часть пропускной способности каналов передачи данных и телефонных сигналов.

Физическая среда передачина распределительном и абонентском участках, соединяющих УД и абонентские терминалы, выбирается, исходя из номенклатуры и технических характеристик предоставляемых услуг. Для телефонии, низкоростной и среднескоростной передачи данных используются пары симметричного кабеля. Общая длина распределительного и абонентского участков для типовых жилых и офисных зданий обычно не превышает 300 м, а для производственных предприятий достигает 1 км, что позволяет организовать передачу цифровых потоков со скоростью, меньшей или равной 2 Мбит/с, по симметричным кабелям. Для передачи высокоскоростных (до 10 Мбит/с) потоков возможно использование витых пар длиной до 200 м. Для оказания высокоскоростных услуг, в первую очередь, передачи видеосигналов, можно использовать коаксиальные кабели сети кабельного телевидения (КТВ). Такие кабели работают в диапазоне частот до 900 МГц. Существующая прокладка коаксиальных кабелей сетей КТВ позволяет организовать только одностороннюю передачу. Для организации интерактивных телевизионных каналов необходимо предусмотреть для передачи сигналов запроса от абонентов либо дополнительную прокладку абонентских линий, либо уплотнение уже существующей прокладки каналами обратного направления с использованием одной из существующих технологий асимметричной передачи цифровой информации, например, ADSL. Более подробно данная проблема рассматривается в следующих разделах.

При выборе методов передачи групповых сигналов в звеньях СШД следует учитывать, что единой технологии передачи, оптимальной для всех предоставляемых телекоммуникационных услуг, в настоящее время не существует. В транспортных сетях, соединяющих УО, а также на участках сетей доступа, соединяющих УО с УД, целесообразно использовать системы передачи SDH. Выбор ступени синхронной цифровой иерархии определяется объёмом трафика в каждом конкретном звене сети.

На отдельных звеньях СШД может использоваться технология АТМ. Технология АТМ была разработана, как метод передачи с пакетной коммутацией и предварительным выбором маршрута. Такой метод позволяет оптимизировать передачу по сети телефонных и видеосигналов в цифровой форме и каналов ПДИ с различными скоростями. АТМ совмещает достоинства методов передачи по каналам с фиксированной скоростью (широкополосная передача с малыми задержками) и передачи с коммутацией пакетов (переменная ширина полосы, зависящая от характера передаваемой информации). Групповой сигнал АТМ организуется в сравнительно короткие ячейки объёмом 53 байта. Перед передачей сигнала устанавливается его маршрут, фиксируется прохождение по каждому элементу сети, для чего формируются специальные сообщения о маршрутах передаваемого сообщения и принимаемого ответа на него. Такие маршруты получили название виртуальных цепей.

Вместе с тем, средой передачи сигналов АТМ являются, как правило, ТС SDH. Тракты SDH прозрачны для АТМ. С другой стороны, сами каналы АТМ прозрачны для сигналов локальных сетей. Передаваемые цифровые сигналы сначала сегментируются в ячейки АТМ, а затем ячейки последовательно складываются в групповой сигнал, который, в свою очередь, передаётся по сети. В настоящее время АТМ используется в основном сетевыми операторами для корпоративных клиентов, в первую очередь, с целью построения высокоскоростных сетей доступа с интеграцией обслуживания. Сформированные в указанных сетях сигналы АТМ поступают далее в магистральные сети. Уровень доступности потребителей к ресурсам сети АТМ зависит от объёма трафика и пропускной способности соединительных линий. Другими словами, новые технологии передачи будут внедряться по мере увеличения объёма передаваемой информации и номенклатуры предоставляемых услуг.

Сети Ethernet предназначены для организации соединений компьютеров и других абонентов ПДИ в рамках локальной вычислительной сети (ЛВС). Информация от абонентов сети Ethernet передаётся в виде пакетов. Каждый пакет содержит кроме передаваемой цифровой информации адреса источника и получателя передаваемого сообщения. Такой адрес представляет собой 48-битную строку, содержание которой соответствует каждому конкретному экземпляру оборудования Ethernet. Коммутация абонентов ЛВС производится концентратором Ethernet (в литературе часто используется его жаргонное название «хаб»), который соединяется со всеми абонентами. Соединения в рамках ЛВС производятся скрученными симметричными парами и их длина, как правило, не превышает 100 м. Скорость передачи в сети Ethernet равна 10 Мбит/с (просто Ethernet), 100 Мбит/с (Fast Ethernet) 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet - GE) и 10 Гбит/с(10GE). Отдельные концентраторы могут соединяться между собой в рамках локальной цифровой сети. Отдельные сети Ethernet могут соединяться между собой в рамках транспортной сети с помощью коммутаторов и маршрутизаторов.

Сигналы ЛВС Ethernet в этом случае вводятся в соединительные линии, уплотнённые ЦСП SDH, которые, как уже говорилось выше, прозрачны для прохождения пакетов Ethernet. Очень часто компьютеры, присоединённые к множеству взаимосвязанных концентраторов, называются «сегментом конфликтов». Не надо бояться этого названия, оно обозначает только то, что пакеты, посылаемые этими компьютерами, могут сталкиваться на входе какого-либо концентратора, если они прибывают туда одновременно. В этом случае необходимо просто повторить передачу. Очерёдность передачи определяется протоколом управления доступом к среде передачи, который часто называется протоколом множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК или CSMA/CD).

Для участков СШД, соединяющих УО со станциями и узлами ТфОП и другими источниками и потребителями информации используются симметричные кабели существующей кабельной сети. В этом случае для формирования групповых сигналов целесообразно использовать технологию PDH. В целях оптимизации передачи цифровых сигналов по металлическим кабелям целесообразно выбрать один из вариантов технологии xDSL. Перспективным представляется также использование технологии xDSL для построения сетей доступа в части соединения УД и абонентских устройств.

Обеспечение доставки пользователям всего предполагаемого объёма услуг возможно при построении УД на базе гибких мультиплексоров. Гибкими мультиплексорами принято называть первичные мультиплексоры, которые способны формировать групповой сигнал Е1 не только путём объединения 30-ти каналов ТЧ, но и путём мультиплексирования низко-, средне- и высокоскоростных каналов ПДИ, со скоростями, кратными и некратными 8 кбит/с, а также 60 и более каналов ТЧ, оцифрованных при помощи АДИКМ. Известно, что для организации трансляции видеосигналов, высококачественного радиовещания или сигналов передачи данных корпоративных клиентов, требуются каналы ПДИ со скоростями передачи, лежащими в пределах от нескольких сотен бит/с до 64·n кбит/с (n принимает значения от 1 до 32 и более). В гибких мультиплексорах эти каналы вводятся непосредственно в первичный цифровой поток 2 Мбит/с.

Если скорость передачи сигнала дискретной информации меньше 64 кбит/с, но кратна 8 кбит/с, такие сигналы могут вводиться в любой канальный интервал группового сигнала ИКМ-30 методом синхронного ввода. В этом случае в канальном интервале занимается от одного до восьми тактовых интервалов в зависимости от скорости передачи абонентского сигнала. В случае передачи цифровых сигналов со скоростями, равными 64·n кбит/с, они будут занимать n канальных интервалов. Аналогично при передаче сигналов ISDN занимается 2 целых КИ и несколько (от 2 до 4) бит в третьем КИ. Аппаратура ПДИ в этом случае синхронизируется сигналами, поступающими от группового оборудования.

Сигналы ПДИ, со скоростями, не кратными 8 кбит/с, вводятся в первичный групповой поток методом асинхронного ввода. В этом случае пропускная способность системы передачи используется с несколько меньшей эффективностью, но всё же мультиплексирование асинхронно вводимых в групповой поток каналов позволяет существенно увеличить число передаваемых каналов ПДИ по сравнению с передачей данных по аналоговым каналам при помощи модемов. Структура группового сигнала может гибко изменяться в соответствии с командами управления режимом мультиплексирования.

Обязательным требованиям к аппаратуре данной категории является то, что гибкие мультиплексоры должны работать в рамках существующей сети наряду с обычным оборудованием ИКМ-30. С другой стороны, они должны оснащаться широкой номенклатурой абонентских интерфейсов, обеспечивающих ввод различных цифровых и аналоговых абонентских сигналов и аналого-цифровое преобразование последних как при помощи ИКМ, так и АДИКМ. Функцией гибких мультиплексоров является также обеспечение работы коммутационных станций различных типов в рамках интегральной цифровой сети. Другими словами, мультиплексоры играют роль конвертеров сигнализации (то есть узлов преобразования сигналов управления и взаимодействия), что особенно важно в случае использования общего канала сигнализации ОКС7.

Выпускаемые отечественными и зарубежными производителями гибкие мультиплексоры рассчитаны для работы не только в терминальном (на оконечных пунктах), но и в транзитном режиме (на сетевых узлах). В этом случае на каждом узле, оснащенном указанным оборудованием, возможен ввод и вывод ряда аналоговых или цифровых каналов, то есть организация распределительной системы передачи. Возможность гибкого изменения структуры цикла при неизменности работы цикловой и сверхцикловой синхронизации и сервисных подсистем, позволяет обеспечить организацию конференц-связи, циркулярную передачу сигналов оповещения, передачу подвижного и неподвижного изображения, трансляцию звукового и телевизионного вещания и ряд других услуг. При организации широкополосного доступа в корпоративных сетях большим преимуществом гибких мультиплексоров является возможность организации кросс-коннекта каналов при совместной работе ряда мультиплексоров в рамках одного периферийного пункта или сетевого узла.

В силу перечисленных преимуществ гибких мультиплексоров их можно считать наиболее перспективной категорией оборудования формирования первичного группового сигнала. Оптимальный вариант построения сети широкополосного цифрового доступа может строиться на базе гибких мультиплексоров, размещаемых на узлах доступа.

Всё оборудование, находящееся в сети доступа, как на верхнем уровне (подключение к ТфОП), так и на нижнем (точки подключения абонентов), должно быть связано с центром управления сетью. Каждый элемент сети по специально организованному управляющему каналу передаёт сигналы управления соседним элементам как на уровень вверх, так и на уровень вниз. Благодаря такой схеме удаётся охватить системой контроля и управления весь аппаратурный комплекс сети. Контроль и управление могут строиться как по централизованной, так и по децентрализованной схемам.

При централизованном варианте конфигурирование сети и контроль всех её элементов организуется на всех уровнях от УО до абонентских терминалов. Аппаратура контроля и управления размещается на узлах управления (УУ), совмещённых с некоторыми УО. Реализация централизованного варианта возможна только при построении всех звеньев сети на базе единых принципов контроля и управления и при условии унификации всех интерфейсов систем технического обслуживания. В этом случае не требуется привлечение дополнительных ресурсов для организации её технической эксплуатации (контроля и управления).

Децентрализованная система, базирующаяся на создании специальных территориально распределённых измерительных комплексов (ТРИК), позволяет использовать разнотипное оборудование и требует меньших капитальных затрат.

Вместе с тем, при выборе любого варианта организации контроля и управления необходимо предусмотреть разработку комплекса процедур оценки качественных показателей сигналов на всех уровнях транспортных сетей и сетей доступа, измерения параметров физических сред, передачи сигналов аварии и т.п.

Размещено на Allbest.ru