Учитывая основные тенденции на современном рынке телекоммуникационных услуг, можно предположить, что наиболее рациональными решениями для организации сетей доступа в крупных развитых населенных пунктах, во вновь строящихся районах или районах проживания населения с высокими уровнями дохода, будет комбинированное использование технологии FTTx и технологий на базе медных проводов. При этом оптоволокно будет доходить до дома или до группы домов (с использованием протокола Ethernet и скоростями 100/1000 Мбит/с), а внутреннее распределение будет осуществляться по обычным телефонным парам с использованием HPNA или LRE или по категорийным кабелям с использованием Ethernet оборудования. То есть в этом случае, на уровне доступа будут применяться MetroEthernet решения, что в содружестве с MPLS ядром создает самую современную на сегодняшний день структуру.

Большую роль будут играть и xDSL технологии, главным образом ADSL для обычных пользователей и VDSL или SHDSL для корпоративных пользователей. Эти технологии необходимо развивать в старых районах, в районах проживания среднего класса, в частном секторе. В некоторых района страны применение этой технологии требует ремонта или обновления линейно-кабельного хозяйства, так как она очень требовательна к качеству кабеля.

Технологии беспроводного доступа (DECT и Wi-MAX системы) найдут свое применение в сельских районах для замены межстанционных соединений (соединение удаленных выносов, сельских АТС с центральными станциями), предоставление услуг телефонии и ПД для сильно удаленных населенных пунктов и отдельных объектов, для предоставления широкополосных услуг корпоративным клиентам в промышленных районах, для создания сетей связи на протяженных объектах (трубопроводы, линии электропередач и пр.) и для распределенных сетей охраны и видеонаблюдения. Такие системы могут стать дублирующими для проводных и кабельных систем в случаях необходимости временного или быстрого подключения клиентов (при отсутствии других возможностей). И в перспективе для создания сети доступа для мобильных клиентов в пределах зоны обслуживания.

Создание сетей Wi-Fi удовлетворит спрос на подключения к Интернет и корпоративным сетям для клиентов находящихся на отдыхе, в ресторанах, транзитных и ожидающих пассажиров в аэропортах, позволит создавать локальных беспроводные сети для корпоративных клиентов с географически распределенным площадками или офисами. Удобно развертывание Wi-Fi сетей в бизнес-центрах, для залов заседаний, для организации презентаций и временных рабочих мест.

Технологии абонентского доступа.

Ниже представлены наиболее распространенные технологи сетей доступа, за исключением обычной телефонии и dial-up услуг. Некоторые из них устарели или устаревают, некоторые могут быть развернуты в перспективе. Прилагаемые технические описания помогут понять детали и определить возможности конкретных технологий. Вопрос об их применимости необходимо решать комплексно, учитывая факторы стоимости и времени развертывания, стоимости эксплуатации, технические параметры и возможности дальнейшего расширения.

ADSL

Общее описание технологии ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line -- Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line -- Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line -- Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line -- Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.

Рисунок 1

Рисунок 2

ADSL является асимметричной технологией -- скорость «нисходящего» потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость «восходящего» потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Фактически же она также значительно выше, чем ISDN (Integrated Services Digital Network -- Интегральная цифровая сеть связи).

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing -- FDM) (смотрите рисунок 3). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Рисунок 3

Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS -- Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в «простую» (Plain), но и в «старую» (Old); получилось что-то вроде «старой доброй телефонной связи»..

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, «наложенную сеть». При этом дорогостоящей и отнимающей много времени модернизации коммутационного оборудования (как это необходимо для ISDN) не требуется.

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 -- 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время 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. Общая тенденция развития данной технологии обещает в будущем увеличение скорости передачи данных, особенно в «нисходящем» направлении.

Для того, чтобы оценить скорость передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с на канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 144 Кбит/с (IDSL), 1,544 и 2,048 Мбит/с (HDSL), «нисходящий» поток 1,5 -- 8 Мбит/с и «восходящий» поток 640 -- 1500 Кбит/с (ADSL), «нисходящий» поток 13 -- 52 Мбит/с и «восходящий» поток 1,5 -- 2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с (при этом следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к данной линии, поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них). Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.

VDSL

VDSL - это будущий стандарт сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии. Проект еще не утвержден и находится в стадии разработки. VDSL поддерживает скорость передачи данных до 52 Мбит/с по направлению к пользователю и до 1,5 Мбит по направлению от пользователя при небольшом расстоянии передачи (от 300 до 1300 метров). Т.е. технология, как и ADSL, является ассиметричной. VDSL, как и технологии ADSL и HPNA, могут прекрасно работать по существующим телефонным линиям.

HDSL2

Новая технология, появившаяся в результате огромной трехлетней работы, получила название HDSL2. Изначально в качестве основы для реализации HDSL2 рассматривались симметричная передача с эхоподавлением (SEC) и частотное мультиплексирование (FDM), но обе были отклонены из-за присущих им недостатков. Первая имеет серьезные ограничения в условиях помех на ближнем конце, что делает ее неприменимой для массового развертывания. Вторая, хотя и свободна от недостатков первой, но требует использования более широкого спектра и не обеспечивает требований по взаимному влиянию с системами передачи других технологий.

В результате, в качестве основы была принята система передачи с перекрывающимся, но несимметричным распределением спектральной плотности сигнала, передаваемого в различных направлениях, использующая 16-уровневую модуляцию PAM (Pulse Amplitude Modulation). Выбранный способ модуляции PAM-16 обеспечивает передачу трех бит полезной информации и дополнительного бита (кодирование для защиты от ошибок) в одном символе. Сама по себе модуляция PAM не несет в себе ничего нового. Хорошо известная 2B1Q -- это тоже модуляция PAM, но четырехуровневая. Использование решетчатых (Trellis) кодов, которые за счет введения избыточности передаваемых данных позволили снизить вероятность ошибок, дало выигрыш в 5 dB. Результирующая система получила название TC-PAM (Trellis coded PAM). При декодировании в приемнике используется весьма эффективный алгоритм Витерби (Viterbi). Дополнительный выигрыш получен за счет применения прекодирования Томлинсона (Tomlinson) -- искажении сигнала в передатчике на основе знания импульсной характеристики канала. Суммарный выигрыш за счет использования такой достаточно сложной технологии кодирования сигнала составляет до 30% по сравнению с ранее используемыми HDSL/SDSL системами.

Рис. 2. Спектральная плотность сигнала G.shdsl.

Но все-таки, ключевым элементом успеха новой технологии является идея несимметричного распределение спектра, получившее название OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocking Spectra) и послужившее основой HDSL2 и, впоследствии, G.shdsl. При выборе распределения спектральной плотности для OPTIS решалось одновременно несколько задач (рис. 2). В первой области диапазона частот (0--200 кГц), где переходное влияние минимально, спектральные плотности сигналов, передаваемых в обе стороны одинаковы. Во втором диапазоне частот (200--250 кГц), спектральная плотность сигнала от LTU (оборудования на узле связи) к NTU (абонентскому оборудованию) уменьшена, чтобы снизить его влияние на сигнал в обратном направлении в этой области частот. Благодаря этому переходные влияния на ближнем конце в обоих диапазонах частот оказываются одинаковыми. В свою очередь мощность сигнала от NTU к LTU во втором диапазоне частот уменьшена, что даёт дальнейшее улучшение отношения сигнал/шум в этой области частот. Следует отметить, что это уменьшение не ухудшает отношения сигнал/шум на входе NTU по двум причинам: во-первых, полоса частот сигнала от LTU к NTU увеличена по сравнению с полосой частот сигнала в обратном направлении, и, во-вторых, абонентские модемы NTU пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи. В третьем диапазоне частот спектральная плотность сигнала от LTU к NTU максимальна, поскольку сигнал в обратном направлении в этой области почти отсутствует, и отношение сигнал/шум для сигнала на входе NTU оказывается высоким. Выбранная форма спектра является оптимальной не только в случае, когда в кабеле работают только системы HDSL2. Она будет оптимальна и при работе с ADSL, поскольку сигнал HDSL2 от NTU к LTU выше частоты 250 кГц, где сосредоточена основная мощность составляющих нисходящего потока ADSL, практически подавлен. Предварительные расчёты показали, что помехи от системы HDSL2 в нисходящем тракте системы ADSL (от LTU к NTU) меньше помех от системы HDSL, работающей по двум парам, и существенно меньше помех от системы HDSL, использующей код 2B1Q и работающей по одной паре на полной скорости.

Технология G.shdsl

Последнее достижение в области xDSL технологий. В основу G.shdsl были положены основные идеи НDSL II, получившие дальнейшее развитие. Была поставлена задача, используя способы линейного кодирования и технологию модуляции НDSL II, снизить взаимное влияние на соседние линии АDSL при скоростях передачи выше 784 кбит/с. В целях поддержки клиентов различного уровня в G.shdsl решили предусмотреть возможность выбора скорости в диапазоне 192 -- 2320 кбит/с с увеличением 8 кбит/с. За счет расширения набора скоростей передачи оператор может выстроить маркетинговую политику, более точно приближенную к потребностям клиентов. Кроме того, уменьшая скорость можно добиться увеличения дальности в тех случаях, когда установка регенераторов невозможна. Так, если при максимальной скорости рабочая дальность составляет около 2 км (для провода 0,4 мм), то при минимальной -- свыше 6 км. Но это еще не все, в G.shdsl предусмотрена возможность использования для передачи данных двух пар одновременно, что позволяет увеличить предельную скорость передачи до 4624 кбит/с. Но, главное, можно удвоить максимальную скорость, которую удается получить на реальном кабеле, по которому, подключен абонент.

У G.shdsl есть и другие достоинства. По сравнению с двухпарными, однопарные варианты обеспечивают существенный выигрыш по аппаратным затратам и, соответственно, надежности изделия. В качестве передачи с перекрывающимся, но несимметричным распределением спектральной плотности сигнала, передаваемого в различных направлениях, использующая 16-уровневую модуляцию РАМ (Рulse Аmplitude Мodulation). Выбранный способ модуляции РАМ-16 обеспечивает передачу в одном символе трех бит полезной информации и дополнительного бита (кодирование для защиты от ошибок). Но все-таки, ключевым элементом успеха новой технологии является идея несимметричного распределения спектра, получившая название ОРТIS (Оverlapped PAM Transmission with Iterlocking Spectra) и послужившая основой HDSL II и впоследствии G.shdsl.

4. Примеры использования оборудования G.shdsl.

ADSL/ADSL2plus

На фоне постоянно увеличивающегося количества пользователей ADSL-модемами, которое к январю 2003 г. перешагнуло отметку 30 млн., Международный телекоммуникационный союз (ITU) без особого шума принял три новых стандарта, позволяющих расширить функциональность и повысить производительность устройств новой генерации. Два из них -- ITU G.992.3 и ITU G.992.4, больше известные как ADSL2, были приняты в июле 2002 г., а третий -- ITU G.992.5, или ADSL2plus (ADSL2+), -- одобрен в январе 2003 года. Среди изменений, предусматриваемых стандартами - увеличение пропускной способности и длины канала, диагностика его состояния и адаптация скорости передачи данных и ряд других. Прокомментируем некоторые из них, однако вначале напомним основные положения традиционной технологии ADSL.

Для передачи голоса по медной телефонной паре, соединяющей абонента с локальной АТС (она же абонентский шлейф, или "последняя миля"), достаточно полосы пропускания 4 kHz. В то же время на относительно большие расстояния (примерно до 5 км) могут, вообще говоря, передаваться сигналы с частотой немногим больше 1 MHz. На этом и базируется технология ADSL.

Согласно ей вся имеющаяся полоса пропускания делится на три части. Нижняя, до 20 kHz, отводится стандартному или цифровому телефонному каналу (POTS). Правда, речь передается только в полосе частот от 0 до 4 kHz, а остальная часть полосы нужна для предотвращения перекрестных помех между информационными каналами и каналами речевого диапазона. Средняя, от 30 до 138 kHz, предназначается для передачи запросов от абонента (upstream, восходящий поток). Скорость передачи данных в этом диапазоне может достигать 640 Kbps. Весь верхний диапазон частот (обычно от 200 kHz до 1,1 MHz) отдается для нисходящего (downstream) потока от провайдера к абоненту. Здесь пропускная способность в зависимости от расстояния и состояния линии может доходить до 9 Mbps.

Основной целью разработки спецификации ADSL2 было достижение большей производительности на длинных линиях в присутствии сосредоточенных (узкополосных) помех. Это осуществляется, в частности, за счет улучшенных схемы модуляции и алгоритма обработки сигнала, уменьшения служебных данных в пакете, более эффективного кодирования.

Стандарт требует обязательной реализации четырехмерного 16-уровневого решетчатого кодирования (trellis coding) и однобитной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Очень поверхностно суть этой схемы кодирования состоит в том, что для восьми входящих битов на выходе кодировщика получается четырехкоординатный символ, каждая координата которого, в свою очередь, служит входом QAM-модулятора. Схема обеспечивает более высокие скорости передачи данных на длинных линиях с низким значением соотношения сигнал/шум.

Рис.1

В отличие от стандарта ADSL первой генерации, предусматривающего фиксированный объем служебной информации в пакете и отбирающего у полезных данных полосу 32 Kbps, в ADSL2 длина служебного поля может задаваться программно, что разрешает регулировать непроизводительные расходы от 4 до 32 Kbps. В итоге на линиях высокого качества пропускная способность достигает 12 Mbps в нисходящем и 1 Mbps в восходящем потоках. Как видно из рис.1, на котором приведены графики зависимости скорости передачи данных от длины "последней мили", ADSL2 позволяет в общем передавать при той же скорости на 200 м дальше, а на равных расстояниях -- на 50 Kbps быстрее.

Поэтому необходимо рассмотреть вопросы:

а) определение границ пристанционного участка;

б) определение прохождения трасс магистрального и распределительного.

в) нахождение вариантов подключения выносных элементов.

г)Определение структуры сети ад (в частности, с кольцевой структуры).

д)Рассчитать нагрузку и количество потоков от каждого распределительного шкафа.

е)Выбор типа оборудования, удовлетворяющего полученной пропускной способности;

ж)Расчет параметры оптического кабеля;

к)Расчёт технико-экономической части проекта - бизнес-план проекта;

л)Рассмотрение и разрешение вопросов безопасности жизнедеятельности.

Поставщиком оборудования мультисервисной сети МСАД г.Шымкента в данное время является фирма-производитель оборудования BroadAccess.

2. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

2.1 Краткий обзор системы

Современные средства связи требуют решений, которые соответствуют тенденциям развития рынка. На сегодняшний день в основе развития телекоммуникаций лежит переход к технологии xDSL и пакетной коммутации, а также увеличение доли трафика данных на фоне широкого использования телефонной связи и снижения затрат на построение сети.

Система BroadAccess стала лидером в своей области благодаря широкому выбору функций, которые отвечают требованиям новейших технологий.

BroadAccess является интегрированной многофункциональной платформой доступа, которая предоставляет широкий спектр широкополосных и

узкополосных услуг от местной телефонной станции до помещения абонента. Область применения системы включает передовые услуги широкополосной связи для крупных компаний, передачу голосовых и цифровых данных для малого бизнеса и домашнего использования, услуги телефонной связи для жилых районов, а также ряд других специализированных услуг.

Рис 2.1. Области применения BroadAccess

Сеть абонентского доступа BroadAccess использующая протокол V5 предоставляет законченное решение служб передачи голоса и данных. Как сеть, система абонентского доступа разработана согласно подходу открытых систем, основанному на стандартах ITU интерфейса сети доступа V5.1 и V5.2, что позволяет интегрировать систему с локальными устройствами обмена (Local Exchange - LE), оборудованными интерфейсом V5. Модульная архитектура системы дает возможность постепенно достраивать сеть доступа по мере возрастания запросов, избегая, таким образом, больших начальной инвестиций. Система может обслуживать первоначально 16 абонентских линий и неограниченно наращивать их число по мере увеличения запросов. Система может быть встроена в оборудование или реализована в отдельном погодоустойчивом корпусе (может располагаться на улице) обеспечивая множество услуг, включая передачу по общей телефонной сети (PSTN), цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN), арендованным аналоговым каналам, а также передачу высокоскоростных цифровых данных - все в одном базовом средстве.

В областях, где коммутаторы с протоколом V5 еще недоступны, система изначально может быть развернута в конфигурации для двухпроводного режима, чтобы работать со всеми существующими коммутаторами по двухпроводному интерфейсу PSTN или ISDN. Так как в сетях доступа происходит переход от двухпроводной к более совершенной архитектуре V5, систему можно переконфигурировать для присоединения непосредственно к LE по цифровому интерфейсу. Это делает систему абонентского доступа идеальным решением для расширения существующих сетей, избавляющим от риска дорогостоящих обновлений в будущем.

Благодаря способности передавать огромный поток обмена оптическое волокно стало в сети доступа альтернативным передаточным носителем. Система абонентского доступа дает возможность протянуть оптоволоконные кабели к административным зданиям, промышленным территориям и густо населенным жилым районам. Все услуги могут быть доставлены потребителям через распределенную локальную сеть. Это обеспечивает высокое качество услуг, подготавливая почву для будущего расширения сети и широкополосной передачи.

Применение технологии HDSL делает BroadAccess превосходным решением в случаях, когда сервис - провайдер желает увеличить емкость существующей медно-проводной сети. Используя динамичную концентрацию, BroadAccess может увеличить пропускную способность меднопроводной сети в 15 - 120 раз на прямых аналоговых парах. BroadAccess также увеличивает область охвата LE, обеспечивает немедленное обслуживание новых потребителей и существенно улучшает качество услуг [4].

2.2.Свойства системы

2.2.1 Многофункциональность системы

Интегрированная многофункциональная платформа доступа BroadAccess предоставляет целый спектр широкополосных и узкополосных услуг: от POTS до xDSL и STM-1. Это позволяет объединить в системе такие функции, как узкополосный DLC, мультиплексор информационных каналов

TDM, DSLAM и мультиплексор доступа ATM. Разнообразие функциональных возможностей, сочетающихся на одной платформе, позволяет поставщикам услуг выгодно использовать инвестиции, снизить себестоимость.

2.3 Интерфейсы системы

BroadAccess поддерживает ряд интегрированных сетевых интерфейсов, волоконные и медные интерфейсы передачи, а также широкий спектр сервисных интерфейсов.

2.3.1 Сетевые интерфейсы

* Для соединения с сетью PSTN используются цифровые интерфейсы V5.2и V5.1 или аналоговые двухпроводные интерфейсы POTS или ISDN

* Для соединения с сетью передачи данных используются интерфейсы E1,64 Кбит/с или специальные узкополосные интерфейсы

* Для соединения с сетью АТМ используются интерфейсы STM-1/STM-4ATM UNI или E1 ATM UNI

2.3.2 Интерфейсы передачи

* SDH (STM-1/STM-4)

* Оптический 34 Мбит/с

* E1 (G.703)

* HDSL (2 Мбит/с)

Описание системы BroadAccess

P/N 760-000398 Ред. А

июль 2003

Страница 2-5

. 2003, ADC Telecommunications Inc.

2.3.3. Сервисные интерфейсы

* POTS

* ISDN 2B1Q/4B3T

* Таксофоны и специальные услуги

* 64 Кбит/с

* Nx64 Кбит/с

* HDSL

* G.SHDSL

* ADSL (G.DMT/G.lite)

* 10/100Base-T

* STM-1 UNI

Данные интерфейсы поддерживают следующие услуги: телефония,

выделенные линии, локальная сеть, скоростной Интернет и VoDSL.