Размещено на http://www.allbest.ru/

Построения цепей

Введение

Совершенствование xDSL оборудования и процесс осознания накопившегося за последние годы опыта его эксплуатации привели к тому, что производители и провайдеры стали задумываться над поиском новых концепций построения систем широкополосного абонентского доступа. Процесс существенно ускорился с появлением новых технологий. Одна из них - HomePNA (HPNA), позволила получить решения, экономика которых может конкурировать с Ethernet.

Число приложений, требующих широкополосного подключения абонента, непрерывно растет. Среди наиболее востребованных платежеспособным спросом можно выделить:

* доступ к Интернет,

* аудио и видео по запросу,

* видеоконференцсвязь (дистанционное обучение, совещания)

* удаленный доступ к локальным сетям (работа на дому)

* виртуальные выделенные сети (Интранет, домашние офисы).

Все перечисленные приложения требуют высокой пропускной способности каналов передачи информации на абонентском участке - по оценке Technology Futures, она будет увеличиваться в 4 раза за каждые 5 лет и достигнет 100 Мбит/с к 2015 году. Одна из основных движущих сил этого процесса - стремительное развитие Интернет. По оценке eStats, число пользователей Интернет во всём мире к 2015 г. достигнет 250 млн. Такие тенденции приведут к ухудшению экологии среды передачи (увеличению взаимных помех) и потребуют укорочения абонентского участка по сравнению с существующей сегодня ситуацией.

Уверенно прогнозируемый рост дохода операторов от предоставления высокоскоростного доступа к Интернет позволяет привлекать западным странам крупные инвестиции. Россия также не остается в стороне от этого процесса, однако операторы пытаются использовать решения, не рассчитанные на ограниченные инвестиционные возможности и слабую платежеспособность населения. В результате в России плохо «работает» на операторов самая массовая часть рынка - жилой сектор и малые офисы. Аналогичные проблемы заставили искать более экономичные варианты даже операторов развитых стран.

1. Что такое ADSL?

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) представляет собой высокоскоростную коммуникационную технологию, разработанную для использования на абонентских линиях ТФОП. Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) является наиболее популярной технологией xDSL. Основной отличительной особенностью ADSL является то, что скорость передачи к пользователю и скорость передачи от пользователя не одинаковы (именно поэтому данная цифровая абонентская линия и является асимметричной). При этом скорость передачи к пользователю значительно превышает скорость передачи от пользователя. Такой режим работы ADSL учитывает главную особенность сети Интернет, в соответствии с которой информационный поток от сети к пользователю, содержащий программы, графику, звук и видео, существенно превышает информационный поток от пользователя к сети, который обычно формируется нажатием клавиши клавиатуры или щелчком мыши. Скорость передачи данных к пользователю обычно составляет от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с. Скорость передачи данных от пользователя обычно составляет от 64 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Так как ADSL была разработана для использования индивидуальными пользователями или в небольших офисах, она, наряду с организацией высокоскоростной передачи, сохраняет аналоговую телефонную связь по данной абонентской линии. Это исключает необходимость прокладывания дополнительной телефонной линии до пользователя.

Для чего предназначена ADSL?

Асимметричная цифровая абонентская линия ADSL представляет собой технологию передачи данных, которая трансформирует обычную абонентскую телефонную линию (называемую «витой парой») в высокоскоростную цифровую линию, позволяющую, например, получить сверхбыстрый доступ в сеть Интернет. ADSL также позволяет подключаться к корпоративным сетям, современным интерактивным мультимедийным программам, например, играм, в которых участвует много игроков, видео по запросу и видеокаталогам.

Как работает ADSL?

Из предыдущего изложения следует, что имея линию ADSL, вы можете одновременно говорить по телефону или передавать факс и бороздить необъятные просторы сети Интернет.

При работе ADSL полоса пропускания телефонной линии разделяется на два частотных диапазона. Полоса частот ниже 4 кГц используется для обычной (голосовой) телефонной связи, а вся доступная полоса частот выше указанной частоты используется для передачи данных. Это позволяет использовать телефонную линию одновременно и для телефонных разговоров и для передачи данных. Такая цифровая абонентская линия называется «асимметричной», потому что для приема данных выделяется более широкая полоса частот, чем для их передачи. Скорость передачи данных по направлению к пользователю составляет от 256 Кбит/с до 8,192 Мбит/с, а скорость передачи данных по направлению от пользователя составляет от 16 до 768 Кбит/с. Такая «асимметрия» очень удобна, потому что большинство пользователей сети Интернет получают из сети значительно больший объем данных, чем сами передают в сеть.

Насколько быстро работает ADSL?

ADSL обеспечивает передачу данных по направлению к пользователю со скоростью до 8,192 Мбит/с, а по направлению от пользователя до 768 Кбит/с, в зависимости от протяженности и качества линии.

Какие основные преимущества дает ADSL?

ADSL обеспечивает возможность одновременного высокоскоростного доступа в сеть Интернет и ведения телефонных разговоров (или передачу факсов) по одной телефонной линии. ADSL представляет собой экономически эффективное средство для частных пользователей и малого бизнеса. Кроме очень высокой скорости передачи данных ADSL-модемы имеют ещё одно существенное преимущество по сравнению с аналоговыми модемами. В отличие от аналоговых модемов, для нормальной работы которых требуется набор номера модема адресата, линия ADSL подключена постоянно, поскольку при отсутствии информации она не занимает ресурсы сети (т.е., работает в режиме «always on»). Это означает отказ от необходимости ввода специального пароля, отсутствие сигнала занятости, отсутствие необходимости ожидания соединения и т.п.

Каковы основные области использования ADSL?

ADSL имеет две основные области использования - интерактивное видео и высокоскоростная передача данных. Интерактивное видео включает в себя фильмы по запросу, другие видеоматериалы по запросу, например, фрагменты телевизионных передач, видеоигры, видеокаталоги и другую видеоинформацию. Передача данных охватывает доступ в сеть Интернет, передачу данных (удаленный доступ к LAN) и доступ к специализированным сетям. Преимущество ADSL по сравнению с другими системами высокоскоростной передачи данных (кабельными модемами и др.) заключается в том, что количество существующих телефонных линий существенно превышает количество специально проложенных кабельных сетей.

Можно ли сравнивать ADSL с кабельными модемами?

ADSL обеспечивает высокоскоростную передачу данных по одной телефонной линии, т.е., предоставляет индивидуальную услугу пользователю. Сети кабельного телевидения являются сетями коллективного пользования. Это означает, что кабельные модемы получают услугу от общего источника информации. Хотя кабельные модемы имеют возможность передавать пользователям данные с большей скоростью (до 30 Мбит/с), их рабочая полоса частот разделяется между всеми пользователями, подключенными к линии, и, следовательно, зависит от того, сколько пользователей работают одновременно. Скорость передачи данных от пользователей при использовании кабельного модема во многих случаях меньше, чем при использовании ADSL. С одной стороны это происходит по той причине, что скорость передачи кабельного модема сама по себе ниже, а с другой стороны, скорость передачи данных снижается из-за конкуренции между пользователями за использование каналов данных. Но самое большое различие между ADSL и кабельными модемами, однако, заключается в количестве доступных для каждой из этих систем линий передачи данных.

Что может ADSL предложить провайдерам Интернет?

В настоящее время ADSL используется в основном для высокоскоростного доступа к сети Интернет. Современные аналоговые модемы обеспечивают скорость передачи данных 28,8 Кбит/с или 33,6 Кбит/с, иногда (хотя число этих «иногда» и постоянно растет) до 56 Кбит/с. Однако, скорость в 56 Кбит/с практически является пределом для аналоговых модемов. ISDN позволяет повысить данный предел до 128 Кбит/с, но такую скорость все еще сложно сравнивать со скоростью передачи данных ADSL - от 768 кбит/с до 8,192 Мбит/с. ADSL открывает совершенно новые возможности, позволяя практически мгновенно загружать объемную графику и видеоизображение из сети Интернет.

Какую скорость передачи данных может предложить ADSL?

В зависимости от уровня обслуживания, предлагаемого провайдером, модем ADSL позволяет передавать данные в сторону пользователя со скоростью от 256 Кбит/с до 8,192 Мбит/с. Индустриальным стандартом является 1,5 Мбит/с, что в 25 раз быстрее аналогового модема 56,6 Кбит/с.

Почему ADSL значительно превышает по скорости соединения модем, хотя использует ту же самую телефонную линию?

Аналоговые модемы передают свои сигналы по телефонной сети общего пользования. Той самой сети, к которой подключены обычные телефонные аппараты. Модемы ADSL «надстраивают» свой сигнал в более высокой полосе частот, чем голосовой сигнал. На телефонной станции происходит разделение спектра сигнала - обычные телефонные вызовы передаются по телефонной сети общего пользования, а данные передаются в сеть Интернет. Такой метод позволяет «удалить» передаваемые данные из телефонных линий, используя вместо них выделенные соединения, оптимизированные для передачи трафика Интернет.

2. Концентраторы xDSL (DSLAM)

Современные концентраторы DSL представляют собой оборудование нового поколения, позволяющее подключать абонентов к сети передачи данных, используя последние технологии, и имеющее сетевые интерфейсы, такие как Ethernet, ATM, SDH. Концентраторы устанавливаются в местах концентрации пользователей на стороне оператора связи и позволяют абонентам получать высокоскоростной доступ к сетям передачи данных, сохраняя при этом существующую инфраструктуру и доступ к ТфОП.

На сегодняшний день число производителей и поставщиков устройств подобного рода составляет несколько сотен, и выбрать нужное оборудование не так просто. Требования, которые предъявляет потребитель к разным классам DSL-оборудования, существенно различаются. Имеют значение: надежность, размеры, плотность портов, потребляемая мощность. Например, надежность концентраторов операторского класса должна быть значительно выше, чем у концентраторов для кампусных приложений, где непродолжительные сбои в передаче трафика не столь критичны; то же касается и необходимого набора функций. Использование медной проводки и простая процедура установки концентратора делают первоначальные вложения для создания сети доступа минимальными. Таким образом, использование концентраторов позволяет абонентам получать дополнительные виды услуг, а операторам - дополнительные виды дохода.

3. Типы и область применения концентраторов

Исходя из поставленных задач и требований абонентов, а также учитывая особенности инфраструктуры, оператор выбирает оптимальную технологию доступа. Тип концентратора определяется в зависимости от используемой технологии, например, SHDSL, VDSL, ADSL и др. Основными критериями при выборе являются: количество и плотность расположения абонентов, качество существующей проводки, длина абонентской линии и требуемая полоса пропускания. SHDSL, VDSL выходят за рамки данного реферата, поэтому не будем останавливаться на них, а сразу перейдем к ADSL

ADSL

Выбор ADSL-технологии оправдан в тех случаях, когда требуется достичь высоких скоростей на больших расстояниях (до 5,5 км) от АТС до абонента и когда необходимо сохранить телефонную связь. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи 6-8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние до 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.

Обычно ADSL-технология используется в жилом секторе. Для одновременной передачи голосового трафика и данных по одной телефонной линии устанавливаются сплиттеры. Они могут быть как встроенными, так и внешними. Кроме «классической» технологии ADSL (включает в себя «облегченную» версию - ADSL Lite), современные концентратораы поддерживают улучшенные модификации технологии ADSL - ADSL2, ADSL2+.

Они разрабатывались с учетом возросших требований провайдеров и конечных пользователей к концентраторам. В ADSL2 увеличена скорость и дальность передачи информации, реализована функция адаптивного изменения скорости. Благодаря этим изменениям стала возможной поддержка большого количества новых приложений и дополнительных услуг. В ADSL2+ увеличена вдвое скорость приема информации на расстояниях до 1,5 км.

4. Плотность портов и физические размеры концентраторов

Одним из основных параметров при выборе концентратора широкополосного абонентского доступа DSLAM является количество поддерживаемых DSL-портов на устройстве. По конструктивному исполнению можно выделить три основных типа концентраторов.

Самые компактные из них представляют собой решение на одной плате и устанавливаются в стандартный 10-ти парный плинт KRONE LSA-PLUS. Следующие по размеру, это mini-DSLAM, так называемые устройства «pizza-box» высотой 1 U. Самые мощные устройства - это модульные DSLAM с широким набором сетевых интерфейсов и установкой в стандартную 19» стойку и различной плотностью портов. Сверхкомпактный концентратор DSL - это решение с фиксированной конфигурацией на 8-10 портов, а mini-DSLAM может иметь как фиксированное, так и модульное исполнение с емкостью от 8 до 48 портов на устройство. Модульные концентраторы представляют собой полнофункциональные устройства, которые могут взаимодействовать с разными типами транспортных сетей (ATM, Ethernet, SDH) и содержать большое количество пользовательских портов DSL (ADSL, SHDSL, VDSL).

Важный критерий выбора того или иного концентратора - каскадное включение устройств, то есть увеличение общего количества портов DSL при едином управлении всем стеком устройств, что особенно важно для компактных концентраторов с невысокой плотностью портов. На начальном этапе построения сети доступа оператор может либо наращивать сеть постепенно, используя для этого мини-концентраторы, либо вкладывать крупные инвестиции в системы большой емкости. Во втором случае время окупаемости проекта увеличится.

5. Надежность и безопасность концентраторов

Для того чтобы оборудование широкополосного абонентского доступа DSLAM удовлетворяло требованиям операторов связи, то есть являлось оборудованием операторского класса, необходимо соблюдение отраслевых стандартов в области безопасности и функционирования. Кроме того, корпус устройства должен быть защищен от неблагоприятных температурных воздействий, это должно быть подтверждено соответствующим сертификатом по технике безопасности.

Еще один важный фактор для обеспечения надежности оборудования - резервирование компонентов. Архитектура устройства должна предусматривать возможность резервирования внутренней матрицы коммутации, центрального процессора, источников электропитания, интерфейсов транспортной сети. Например, для предотвращения отказа в обслуживании трафика абонента сетевые интерфейсы системы могут иметь избыточную конфигурацию со схемой резервирования 1+1.

На участке между ADSL модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

Согласно теореме Шеннона, невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ.

6. Типы интерфейсов к транспортной сети

высокоскоростной концентратор цепь транспортный

Выбор оборудования для сети абонентского доступа во многом зависит от того, какая технология используется на магистральной сети: ATM, IP/Ethernet, SDH. В соответствии с этим выбираются и интерфейсы концентратора.

ATM

Оборудование широкополосного абонентского доступа DSL получило свое развитие тогда, когда сети передачи данных строились на технологии ATM. Этим можно объяснить тот факт, что до недавнего времени основным интерфейсом DSLAM к транспортной сети являлся интерфейс ATM (E1, E1-IMA, E3, STM-1-IMA). Можно говорить о том, что ориентация на технологию ATM стала серьезным препятствием для операторов и провайдеров услуг, поскольку требовала больших затрат на развертывание и эксплуатацию дорогостоящих систем на основе АТМ. Однако технология АТМ имеет свои неоспоримые преимущества, она позволяет эффективно использовать полосу пропускания канала и обеспечивать требуемый уровень качества обслуживания (QoS) абонентов.

Ethernet

Современные тенденции перехода на протокол IP заставляют производителей оборудования широкополосного доступа DSL применять в своих решениях более перспективные технологии Ethernet. Прежде всего, это влияет на стоимость решения, существенно снижается его цена.

Современные транспортные сети Metro Ethernet достигли скоростей 10 Гбит/с и продолжают активно развиваться. Для доступа к таким высокопроизводительным сетям концентраторы DSLAM комплектуются интерфейсами Fast или Gigabit Ethernet в зависимости от плотности портов устройства. Однако при использовании транспортного интерфейса Ethernet в оборудовании широкополосного доступа встает задача обеспечения качества обслуживания абонентов. Для этого в оборудовании доступа DSLAM используются несколько механизмов. Прежде всего, это возможность создания виртуальных частных сетей VLAN в соответствии со стандартом IEEE802.1Q. Кроме того, для обеспечения параметров качества в оборудовании DSLAM должна быть реализована функция приоритетизации трафика Ethernet в соответствии с IEEE802.1p.

SDH

Одной из самых распространенных технологий, на основе которой может строиться современная первичная сеть, является технология SDH. Подключение концентратора абонентского доступа к транспортной сети SDH осуществляется с помощью агрегатного интерфейса STM-1. К телефонной сети общего пользования концентратор DSL подключается с использованием стека протоколов V5.2, каждый из которых позволяет обслуживать до 16 потоков Е1. Технология SDH обеспечивает возможность управления транспортной сетью любой разветвленности из одного центра.

Оборудование на стороне абонента

Одновременно с выбором концентратора, возникает серьезный вопрос: абонентское устройство какого производителя выбрать? Как правило, пользователям предоставляется список производителей, чье оборудование совместимо с используемым концентратором. В большинстве случаев провайдеры сами предлагают своим абонентам ту или иную марку CPE. Некоторые производители выпускают интегрированные решения для предоставления абонентам не только высокоскоростного доступа к сетям передачи данных, но и дополнительных телефонных линий. В этом случае в помещении абонента устанавливается устройство интегрированного доступа (IAD). Сегодня производители стараются выпускать абонентские устройства, соответствующие самым строгим требованиям к совместимости со всеми стандартными DSLAM.

Стандартные и специализированные средства сетевого управления

Каким бы функциональным ни было оборудование широкополосного абонентского доступа, без соответствующей системы управления оно всего лишь бесполезная железка. Поэтому особое внимание при выборе концентратора доступа DSLAM нужно уделить средствам управления.

Кроме стандартных и широко используемых терминальных средств локального управления, таких как интерфейс командной строки (Command Line Interface, CLI), протоколы Telnet и HTTP, оборудование должно поддерживать полнофункциональную графическую систему управления элементами на основе протокола SNMP. Важно чтобы эта система управления могла отслеживать состояние каналов связи, возникающие ошибки в сети доступа, позволяла производить быструю настройку и мониторинг параметров как системы в целом, так и профилей отдельных абонентов.

Одним из основных требований, предъявляемых к специализированной системе управления, является использование в ней стандартных протоколов (CORBA, SNMP) и открытых программных интерфейсов API. Это позволяет сопрягать данную систему с существующими на сети оператора системами эксплуатации и поддержки операций OSS, такими как HP OpenView.

Еще одним требованием к системе управления является модульность и масштабируемость. Система управления должна состоять из отдельных функционально законченных модулей, взаимодействующих друг с другом с использованием стандартизованных протоколов и интерфейсов, и иметь возможность наращивания функциональности путем добавления дополнительных модулей. Также система должна содержать встроенные механизмы, обеспечивающие быстрое восстановление после сбоев, резервное копирование пользовательских настроек и безопасность всей системы.

Стандарт IEEE802.3ah

Отдельные требования предъявляются к устройствам, в которых реализованы механизмы управления в соответствии с новым стандартом IEEE802.3ah, известного больше как EFM, или «Ethernet на первой миле». Он применяется для технологий VDSL и SHDSL; обеспечивает управление удаленными устройствами (абонентскими терминалами), используя выделенный канал управления. При этом, расширенные возможности удаленного управления устройствами в соответствии с IEEE802.3ah позволяют операторам своевременно реагировать и устранять неисправности, возникающие в сети, обеспечивая высокое качество предоставляемых услуг абонентам.

Дополнительные характеристики

Помимо основной функциональной нагрузки по передаче трафика данных, концентратор поддерживает большое количество дополнительных функций и сервисов. Для предоставления услуг «видео по требованию» (VoD и NVoD) DSLAM должен поддерживать стек протоколов многоадресной доставки IGMP-Snooping и IGMP-Proxy. Благодаря им, информация может передаваться от концентратора к группе пользователей. Данный протокол позволяет сэкономить полосу пропускания сетевых каналов и обеспечить высокое качество обслуживания приложений, чувствительных к временным задержкам.

Для маршрутизации данных между несколькими виртуальными локальными сетями (VLAN) используются стандарты IEEE 802.1p и 802.1q. VLAN позволяет разделять трафик, эффективнее использовать полосу канала, гарантировать надежную совместную работу сетевого оборудования различных производителей и обеспечить высокую степень безопасности оборудования. При использовании стандарт IEEE 802.1p присваивается степень приоритета от 0 до 7. На основе этих приоритетов осуществляется управление трафиком.

От ADSL к VDSL.

По мере роста потребностей пользователя в увеличении пропускной способности чисто медные сети абонентского доступа будут всё более мигрировать к комбинированным медно-оптическим сетям. По мере приближения оптического волокна в этой комбинированной сети к помещению пользователя на её медном участке может оказаться востребованной технология VDSL, которая придёт на смену ADSL.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия). Технология VDSL является наиболее высокоскоростной технологией xDSL. В ассиметричном варианте она обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,6 до 6,4 Мбит/с, а в симметричном варианте в пределах от 13 до 26 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 м при скорости в 52 Мбит/с и до 1,5 км при скорости до 13 Мбит/с. Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео-по-запросу и т.п.

Наше отставание в развитии сетей передачи данных сыграло положительную роль - операторы не успели вложить существенные средства в оборудование коммутируемых сетей узкополосной ISDN, а также в развитие абонентских участков сетей передачи данных на основе оборудования HDSL и IDSL.

Заключение

Благодаря поддержке крупнейших производителей, технологии семейства DSL развиваются очень быстрыми темпами. Количество пользователей, использующих существующие медные линии для получения услуг широкополосного доступа, увеличивается с каждым годом примерно на 30%. Производство концентраторов в 2010 году, по прогнозам Dell'Oro Group, достигнет 12,7 млн. штук. Это означает, что развитие мультисервисных сетей будет продолжаться, и вместе с тем будет снижаться стоимость оборудования.

Таким образом, каждая технология из семейства xDSL технологий с успехом решает ту задачу, для решения которой она разрабатывалась, ну а две из них - ADSL и VDSL - позволяют операторам телефонной связи предоставлять новые виды сервиса, а существующая телефонная сеть имеет реальные перспективы стать сетью с полным набором услуг. Что же касается самих операторов, то скорее всего со временем останутся лишь те, которые смогут предоставить пользователю максимальный набор услуг.

Список литературы

1. Электронная библиотека ОАО «Уралсвязьинформ»

2. www.u-tel.ru

3. www.sotovik.com

4. www.xdsl.ru

5. www.cidforum.ru

Размещено на Allbest.ru