Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа

Технология симметричной цифровой абонентской линии HDSL (High Bit-Rate

Digital Subscriber Line - высокоскоростная цифровая абонентская линия)

безусловно является самой зрелой и самой дешёвой из технологий xDSL. Она

возникла как эффективная альтернатива устаревшей аппаратуре первичных ЦСП

Е1 для использования на соединительных линиях местных сетей, а также в

качестве первичного доступа к ISDN (PRA ISDN). Благодаря широкому

использованию HDSL в самых различных регионах мира хорошо отработаны

процедуры развёртывания таких систем, их эксплуатационного обслуживания и

тестирования; хорошо известны также высокое качество параметров и высокая

надёжность систем HDSL. Поэтому операторы связи и провайдеры сетевых услуг

охотно используют оборудование HDSL для высокоскоростного доступа к

Интернет. Однако чаще всего применение HDSL в сети абонентского доступа

требует применения по крайней мере двух медных пар, что практически не

всегда возможно. Использование же для организации линии HDSL только одной

пары существенно сокращает перекрываемые расстояния. Кроме того, в

оборудовании HDSL не предусмотрена возможность организации аналогового

телефона, что требует использования для этой цели дополнительной

абонентской пары. Таким образом, имеются существенные факторы,

стимулирующие целесообразность перехода от HDSL к ADSL. При такой миграции

резко увеличивается пропускная способность сети доступа в нисходящем

направлении (т.е. от сети к абоненту), достаточно всего одной пары и

появляется возможность организации аналогового телефона. Однако, при таком

сценарии миграции могут возникнуть проблемы. Так, пропускная способность

сети доступа ADSL в восходящем направлении (т.е. от абонента к сети), как

правило, меньше, чем соответствующая пропускная способность пропускная

способность HDSL.

От IDSL к ADSL.

Одной из модификаций технологий xDSL является так называемая технология

IDSL, имеющая более полную аббревиатуру "ISDN DSL".

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN).

Эта технология появилась как адекватный ответ производителей

оборудования и провайдеров сети Интернет на проблемы, связанные с

перегрузкой коммутируемой сети ISDN трафиком пользователей Интернет и

недостаточной для многих пользователей скоростью доступа к сети Интернет с

помощью аналоговых модемов. Технология IDSL предполагает просто

формирование цифрового тракта "точка-точка" с пропускной способностью 128

Кбит/с на основе формата основного доступа BRI ISDN путём объединения двух

основных B-каналов по 64 Кбит/с каждый; при этом предусмотренный в формате

BRI ISDN вспомогательный D-канал не используется, т.е., тракт IDSL имеет

структуру типа "128+0" Кбит/с. IDSL использует стандартные микросхемы

цифровой абонентской линии ISDN (так называемый U-интерфейс). Однако, в

отличие от U-интерфейса ISDN, оборудование IDSL подключается к сети

Интернет не через коммутатор ТфОП или ISDN, а через маршрутизатор. Поэтому

технология IDSL используется только для передачи данных и не может

предоставлять речевые услуги коммутируемых ТфОП или ISDN. Наиболее

привлекательными свойствами IDSL являются зрелость технологии ISDN,

дешевизна микросхем U-интерфейса ISDN, простота инсталляции и технического

обслуживания по сравнению с инсталляцией и техническим обслуживанием

стандартной ISDN (поскольку IDSL работает в обход коммутационной станции

ISDN), а также возможность использования стандартного измерительного

оборудования ISDN. Кроме того, операторы связи и провайдеры услуг Интернет,

развёртывающие ISDN, как правило, прекрасно знакомы с последней; поэтому

нет проблем, связанных с планированием и техническим обслуживанием линий

IDSL. Основным побудительным стимулом миграции от IDSL к ADSL является

обеспечение более быстрого доступа к Интернет по сравнению с аналоговым

модемом. Следует однако иметь ввиду, что при использовании IDSL для доступа

к Интернет необходима вторая абонентская линия для доступа к ТфОП. Переход

к технологии ADSL, сохраняющей возможность абонентского доступа к

коммутируемой телефонной сети (а при необходимости и к сети Интернет),

позволяет пользователю ограничиться только одной абонентской линией, что

выгодно не только последнему, но и оператору связи.

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line - симметричная цифровая

абонентская линия). Также как и технология HDSL, технология SDSL

обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими

скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных

отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-

вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. Технология

обеспечивает необходимые для представителей бизнеса преимущества:

высокоскоростной доступ в сеть Интернет, организация многоканальной

телефонной связи (технология VoDSL) и т.п. К этому же подсемейству следует

отнести и MSDSL (Multi-speed SDSL) технологию, которая позволяет изменять

скорость передачи для достижения оптимальной дальности и наоборот.

SDSL можно охарактеризовать также как и HDSL. Правда она позволяет

пройти меньшее расстояние, чем HDSL, зато можно сэкономить на второй паре.

Очень часто офис пользователя оказывается на расстоянии не более 3-х км от

точки присутствия оператора и тогда эта технология имеет явное преимущество

по сранению с HDSL по соотношению цена/качество услуги для ее пользователя.

Вариант MSDSL позволяет, в случае не очень хорошего состояния кабеля,

пройти тоже расстояние, но с меньшей скоростью, к тому же полные 2 Мбит/с

необходимы не всем клиентам и очень часто достаточно 256 или даже 128

кбит/с.

В качестве ещё одной модификации SDSL используется оборудование HDSL2,

которое представляет собой усовершенствованый вариант HDSL с применением

более эффективного линейного кода передачи

Возможности собственной эволюции ADSL от доступа к Интернет к

предоставлению полного набора сетевых услуг.

Рассмотренные способы миграции широкополосного доступа касаются

нижнего, физического уровня многоуровневой телекоммуникационной модели,

поскольку сами технологии xDSL являются по существу технологиями именно

физического уровня. Не менее интересны и пути собственной эволюции ADSL от

доступа к сети Интернет к предоставлению полного набора сетевых услуг. Под

полным набором сетевых услуг будем понимать в первую очередь услуги

мультимедиа и интерактивное видео.

В настоящее время примерно 85% общего объёма широкополосных услуг

составляет доступ к Интернет и только 15% доступ к услугам мультимедиа и

интерактивному телевидению. Поэтому первым этапом широкополосного доступа

будет в подавляющем большинстве случаев доступ к сети Интернет.

Стратегия предоставления широкополосных услуг в настоящее время

достаточно полно представлена развитой МСЭ-Т концепцией широкополосной сети

с интеграцией услуг ISDN, кратко называемой B-ISDN. В качестве ключевого

элемента сети B-ISDN выбран метод асинхронной передачи (АТМ), в основе

которого лежит концепция оптимального использования полосы пропускания

канала для передачи разнородного трафика (речи, изображений и данных).

Поэтому технология АТМ претендует на роль универсального и гибкого

транспорта, являющегося основой для построения других сетей.

АТМ, как всякая революционная технология, создавалась без учёта того,

что в существующие технологии сделаны большие инвестиции и никто не будет

отказываться от старого добротно работающего оборудования, даже если

появилось новое более совершенное. Поэтому метод АТМ в первую очередь

появился на территориальных сетях, где стоимость коммутаторов АТМ по

сравнению со стоимостью самой транспортной сети сравнительно невелика. Для

ЛВС же замена коммутаторов и сетевых адаптеров практически равносильна

полной замене оборудования сети и переход на АТМ может быть вызван только

очень серьёзными причинами. Очевидно, что гораздо привлекательной (а,

пожалуй, и более реальной) выглядит концепция постепенного внедрения АТМ в

существующую сеть пользователя. Принципиально АТМ позволяет непосредственно

переносить сообщения протоколов прикладного уровня, но чаще используется

как транспорт для протоколов канального и сетевого уровней сетей, не

являющихся сетями АТМ (Ethernet, IP, Frame Relay и др.).

Технология АТМ рекомендована в настоящее время как Форумом ADSL, так и

ITU-T и для оборудования самой линии ADSL (т.е., модема узла доступа ATU-C

и удалённого модема в помещении пользователя ATU-R). Это объясняется в

первую очередь тем, что именно АТМ является стандартом сети широкополосного

доступа B-ISDN.

В то же время подавляющая часть серверов и пользовательского

оборудования сети Интернет поддерживают протоколы TCP/IP и Ethernet.

Поэтому при переходе к технологии АТМ необходимо максимально использовать

стек уже существующих протоколов TCP/IP в качестве основного инструмента

широкополосного доступа к сети Интернет. Это касается не только

транспортного и сетевого уровня TCP/IP, но и канального уровня. Сказанное в

первую очередь относится к протоколу (а точнее, к стеку протоколов) РРР

("Point to point protocol"), который является протоколом канального уровня

стека протоколов TCP/IP и регламентирует процедуры передачи кадров

информации по последовательным каналам связи.

Протокол РРР в настоящее время широко используется сетевыми

провайдерами для доступа к услугам Интернет с помощью аналоговых модемов и

обеспечивает возможность управления так называемыми ААА-функциями -

Authentication (аутентификации, т.е., процесса идентификации пользователя);

Authorization (авторизации, т.е., права доступа к конкретным услугам);

Accounting (учёта ресурсов, включая и тарификацию услуг). При выполнении

всех указанных функций протокол гарантирует также необходимую защиту

информации. Столь же важным для провайдера Интернет является возможность

динамического распределения ограниченного числа IP-адресов среди его

клиентов. Эта функция также поддерживается протоколом РРР. Таким образом, и

для провайдера Интернет, и для пользователя очень важно сохранение

протокола РРР при широкополосном доступе к Интернет через линию ADSL с

использованием метода АТМ.

Кроме рассмотренного метода работы сети ADSL с использованием

технологии ATM, который кратко называют "РРР поверх АТМ", существует и ряд

других: "Классический IP поверх АТМ" ("Classical IP and ARP over ATM" или

IPOA), разработанная Форумом АТМ спецификация "Эмуляция локальных сетей"

(LAN emulation или LANE), новая спецификация Форума АТМ "Multiprotocol Over

ATM" (или MPOA).

Хотя стандарт АТМ признан в качестве самого перспективного

универсального стандарта передачи разнородной информации (речи, видео и

данных), однако и он не лишён недостатков, основным из которых пока

является сложный и долгий процесс настройки постоянного виртуального канала

PVC.

В настоящее время самым популярным протоколом передачи данных, и в

первую очередь для приложений Интернет, является стек протоколов TCP/IP. В

связи с появлением технологии АТМ возникает вопрос: "Не отказаться ли

полностью от TCP/IP и не взять ли на вооружение только АТМ?" Жизнь

показала, что правильнее всего - объединить достоинства этих двух

технологий.

Поэтому в качестве инструмента миграции технологии ADSL от доступа к

сети Интернет к предоставлению полного набора сетевых услуг Форумом ADSL

рассматривается не только метод АТМ, но и стандарт TCP/IP. Это вполне

логично и соответствует интересам как операторов связи, так и пользователей

с учётом большого разнообразия местных условий сетей доступа.

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, известным под общим

названием FITL (Fiber In The Loop). 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.

Из вышеизложенного ясно, что в российских условиях наибольшее

распространение получит сценарий эволюции сетей проводного абонентского

доступа от аналогового модема к ADSL. Уже сегодня спрос на услуги

высокоскоростного доступа в Интернет вырос настолько, что имеет смысл по

крайней мере начать проработку экономических и технических вопросов

развертывания сетей абонентского доступа на основе xDSL технологий.

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.

Подключение абонентов с помощью оптоволокна.

Аппаратура для подключения абонентов с использованием оптического

кабеля получила широкое распространение в странах Европы и США.

Преимущества такого решения очевидны: высокие надежность, качество

передачи, а также пропускная способность, следовательно, практически

нелимитированная скорость по интерфейсу пользователя. К сожалению, данное

решение имеет и недостатки. Во-первых, время, необходимое для прокладки

кабеля и получения всех необходимых разрешений может быть довольно

значительным, что снижает темпы окупаемости капиталовложений. Во-вторых,

применение оптоволокна может быть экономически оправданно лишь при

подключении большого числа сконцентрированных в одном месте, например в

районах массовой застройки или в офисных зданиях, абонентов. В районах, где

плотность абонентов невысока, ресурсы оптического кабеля используются лишь

на 5 —10%, поэтому экономически выгоднее уплотнить существующую кабельную

сеть или использовать радиодоступ.

Сейчас оптоволокно широко применяется вместо многожильных телефонных

кабелей на участке между телефонным коммутатором (АТС) и удаленным

концентратором, к которому подключаются, например, телефоны, установленные

в квартирах многоэтажного дома или нескольких домов. Аппаратура,

реализующая мультиплексирование/демультиплексирование линий индивидуального

подключения абонентов, получила название Digital Loop Carrier (DLC), что

можно перевести как «цифровая система концентрации телефонных линий».

Производят такие системы в США, Западной Европе, Азии (AFC, SAT, Siemens и

др). Несколько предприятий готовятся к выпуску DLC и в России.

По своей архитектуре оборудование DLC представляет собой мультиплексор

на базе временного разделения каналов с различными пользовательскими

интерфейсами и линейным интерфейсом для непосредственного подключения к

оптоволокну. Таким образом, обеспечивается объединение множества

абонентских линий в один высокоскоростной цифровой поток, поступающий на

АТС (узел сети) по оптическому кабелю.

Набор пользовательских интерфейсов как правило включает в себя

аналоговый абонентский двухпроводной интерфейс (обычный телефонный),

аналоговый интерфейс с сигнализацией Е&М, цифровой интерфейс (V.24 или

V.35), интерфейс ISDN.

Станционные интерфейсы предусматривают подключение к аналоговым АТС (по

абонентскому двухпроводному стыку или интерфейсу Е&М), цифровым АТС (по

стыку Е1 с сигнализацией V.51 или стыку ЕЗ с сигнализацией V.52).

Естественно, предусматривается и подключение по интерфейсу ISDN и цифровому

интерфейсу V.24/V.35 (для подключения к сети передачи данных).

Линейные интерфейсы современной аппаратуры DLC можно разбить на

несколько групп.

Оптический интерфейс необходим для непосредственного подключения к

оптическим волокном (линейная скорость обычно в пределах от 34 до 155

Мбит/с). Например, в системе NATEKS 1100Е скорость составляет 49,152

Мбит/с, прием и передача ведутся раздельно по двум волокнам, длина волны

лазерного излучателя 1310 нм.

Электрический интерфейс — от Е1 (2 Мбит/с) до ЕЗ (34 Мбит/с) -позволяет

подключаться к высокоскоростным сетям, обеспечивающим прозрачную передачу

цифровых потоков (например, к сети SDH). Электрический интерфейс также

позволяет подключать аппаратуру через тракты HDSL или радиорелейные линии,

а на небольших расстояниях (до 1 км по Е1) соединять элементы системы

непосредственно.

Список использованной литературы.

1. M.Mouly, M.B.Pautet. The GSM System for Mobile Communications. 1992.

2. Ю.А. Громаков. Сотовые системы подвижной радиосвязи. Технологии

электронных коммуникаций. Том 48. "Эко-Трендз". Москва. 1994.

3. A. Mehrotra. Cellular Radio: Analog and Digital Systems. Artech House,

Boston-London. 1994.

4. Ю.А. Громаков. Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте

GSM. "Электросвязь". N 10. 1993. с. 9-12.

5. W. Heger. GSM vs. CDMA. GSM Global System for Mobile Communications.

Proceedings of the GSM Promotion Seminar 1994 GSM MoU Group in

Cooperation with ETSI GSM Members. 15 December 1994.

6. Материалы сайтов:

www.sotovik.com

www.xdsl.ru

www.cidforum.ru

-----------------------

[pic]

[pic]

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9