Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Волоконно-оптические сети - Убайдуллаев Р.Р..pdf
Скачиваний:
608
Добавлен:
24.05.2014
Размер:
17.59 Mб
Скачать

9.1. Концепции развития абонентских сетей

Одним из факторов, подчеркивающих эпоху телекоммуникационных революций, в которой мы живем, является непрерывный рост объемов передаваемой информации. Причем не предвидится уменьшение темпов роста по крайней мере в ближайшие 5-10 лет. Из табл. 9.1 видно, как стремительно возрастает полоса пропускания по мере появления новых и новых медиаприложений. Это обязывает новые абонентские сети, строящиеся сегодня, иметь запас по наращиванию, т.е. достаточно большую полосу пропускания каналов. Поэтому, не зависимо от того, планируется ли строить сеть с нуля, или выполнять ее наращивание, необходимо учитывать еще и дальнейшие наращивания сети.

Было бы ошибкой представлять современную абонентскую сеть, как некую закостенелую структуру. Скорее это - непрерывно развивающийся организм. Сеть может строиться с нуля (например, при обустройстве новой жилой зоны), либо наращиваться (т.е. добавляются новые службы, например интерактивное телевидение, закрытые частные каналы кабельного телевидения и т.д.). Каким наилучшим образом строить абонентскую сеть или производить ее наращивание зависит от множества факторов, среди которых: концентрация абонентов в жилой зоне, приоритетность в соответствующих услугах, степень их распределения среди абонентов, наличие спутникового и эфирного телевещания, состояние существующей кабельной системы, объем необходимых капиталовложений и др.

Таблица 9.1. Требования к полосе пропускания для различных медиаприложений

Прило-

Тип передачи

Формат

Структура передачи

Скорость

Скорость

жение

 

передач

 

передачи без

передачи со

 

 

и

 

сжатия

сжатием

Речь и

Телефония

 

8 Ко/с х 8 бит/о*

64 кбит/с

8-32 кбит/с

Телеконференц

 

16 Ко/с x 8 бит/о*

128 кбит/с

48-64 кбит/с

музыка

ии

 

 

 

 

 

 

CD-аудио

 

44,1 Ко/с х 16 бит/о*

705,6 кбит/с

128 кбит/с

 

Изображение

SVGA

640 пикс/лин х 480 лип/с х

2,458 Мбит/с

24-245 кбит/с

 

обычного

 

8 бит/пикc

 

 

 

 

720 пикс/лин х 576 лин/с х

 

 

Изобра-

разрешения

JPEG

6,636 Мбит/с

104-830 кбит/С

жение

 

 

16 бит/пикc

 

 

Изображение

 

1280 пикс/лин х 1024 лин/с

31,46 Мбит/с

300 кбит/с-3

 

высокого

 

 

разрешения

 

х 24 бит/пикc

 

Мбит/с

 

 

 

 

 

 

 

QCIF

176 пикс/лин х 144 лип/к х

9,115 Мбит/с

р х 64 кбит/с

 

Видеофон

(Н.261)

12 бит/пикc х 30 к/с**

 

(р=1,2)

 

MPEG-4

176 пикс/лин х 144 лип/к х

3,04 Мбит/с

64 кбит/с

 

 

 

 

(Н.320)

12 бит/пикc х 10 к/с

 

 

Бизнес-

 

CIF

352 пикс/лин х 288 лип/к х

36,45 Мбит/с

m х 368 кбит/с

видео

Видеоконфере

(Н.261)

12 бит/пикc х 30 к/с***

(т= 1, 2, 3,4, 5)

 

MPEG-1

352 пикс/лин х 288 лип/к х

30,4 Мбит/с

1,15-3 Мбит/с

 

нции

(PAL)

12 бит/пикc х 25 к/с***

 

 

 

 

MPEG-1

352 пикс/лин х 240 лин/к х

30,4 Мбит/с

1,15-3 Мбит/с

 

 

(NTSC)

12 бит/пикc х 30 к/с***

 

 

 

 

CIF

352 пикс/лин х 240 лик/к х

30,4 Мбит/с

4 Мбит/с

 

VCR

(MPEG-

 

 

2)

12 бит/пикc х 30 к/с***

 

 

 

 

 

 

 

Развлек

Широковеща-

MPEG-2

720 пикс/лин х 576 лин/к х

124,4 Мбит/с

15 Мбит/с

(PAL)

12 бит/пикc х 25 к/с***

а-

тельное

 

 

 

 

MPEG-2

720 пикс/лин х 480 лин/к х

 

 

тельное

телевидение

124,3 Мбит/с

15 Мбит/с

видео

 

(NTSC)

12 бит/пикc х 30 к/с***

 

 

Телевидение

HDTV

1920 пикс/лин х 1080 лин/к

994,3 Мбит/с

135 Мбит/с

 

 

высокого

 

х 16 бит/пикc х 30 к/с***

 

 

 

 

1920 пикс/лин х 1080 лин/к

 

 

 

разрешения

MPEG-3

745,8 Мбит/с

20-40 Мбит/с

 

 

 

х 12 бит/пикc х 30 к/с***

 

 

*о - образец,

**к - кадр

***скорость кадров может быть 30, 15, 10 и 7,5 к/с пикc - пиксел

лин - линий

CIF (common intermediate format) -общий промежуточный формат

QCIF (quarter common intermediate format) -квартерный обобщенный промежуточный формат MPEG (moving pictures expert group) - набор стандартов, обеспечивающих передачу переменного сжатого видеоизображения JPEG (joint photographic expert group) - стандарт сжатия видеокадра, разработанный группой экспертов

Основными видами телекоммуникационного сервиса, доступного в настоящее время, являются:

телефония аналоговая, (менее массовые в России цифровая, ISDN);

телевидение широковещательное (эфирное), кабельное. Более редкие реализации:

непосредственный прием передач от спутника;

использование существующего телефонного канала для подключения домашнего ПК к сети Internet (электронная почта, низкоскоростной доступ к банкам информации).

Стремительно развивающийся процесс информатизации общества говорит о

том, что как приведенные более редкие службы, так и новые службы, которые практически не развиты сегодня, в скорой перспективе найдут массового потребителя. Перечислим основные телекоммуникационные службы завтрашнего дня:

традиционная телефония (аналоговая и цифровая);

традиционное широковещательное (эфирное), кабельное и спутниковое телевидение;

цифровое кабельное телевидение (с использованием алгоритмов сжатия

MPEG-2, MPEG-3);

интерактивное телевидение и "закрытые" видеоканалы;

подключение к сети Internet по скоростным каналам, минуя телефонную сеть (видео-конференции, быстрый доступ к банкам данных и т.д.).

Традиционная информационная абонентская сеть

На рис. 9.1 показана общая схема построения традиционной абонентской сети. Головная телевизионная станция принимает телевизионные спутниковые и эфирные каналы, а также каналы от локальной студии кабельного телевидения, выполняет их частотное мультиплексирование и направляет комбинированный широкополосный спектральный сигнал по магистральному коаксиальному кабелю (trunk coax) - такой поток телевизионных передач от головного узла к абонентам принято называть нисходящим потоком. От магистрального кабеля на узлах ответвления - ответвителях (tap) - могут отделяться один или несколько ответвленных коаксиальных кабелей - коаксиальных ветвей (feeder coax) - при этом ответвитель может содержать встроенный распределительный усилитель. Дальнейшее ответвление кабель испытывает, приходя в абонентский ответвитель, от которого непосредственно в квартиры абонентов следуют спадающие коаксиальные кабели (drop coax). Медные телефонные многопарные кабели прокладываются от районной АТС до уличных телефонных шкафов, установленных в жилых зонах, в каждом из которых происходит кроссирование витых пар кабеля от АТС и кабелей от абонентов. Итак, во-первых, в такой сети абоненты обеспечиваются возможностью приема телевизионных каналов. Вовторых, абоненты обеспечиваются телефонным сервисом, который в отличие от телевидения является двунаправленным.

Хотя традиционные абонентские сети будут заменяться новыми сетями, например HFC, они все еще обеспечивают очень большую инсталляционную базу. Максимальное расстояние от головного узла до самого удаленного абонента составляет 10-15 км. Максимальное число каскадов усилителей - 35, максимальное число абонентов, которые могут быть подключены к одному магистральному коаксиальному кабелю, - 125000.

Рис. 9.1. Архитектура традиционной абонентской сети доступа

Основной недостаток данной сети - это ограниченные возможности для реализации двунаправленных служб (видеотелефонии, видеоконференций и т.д.). Полоса пропускания витой пары, длина которой может достигать нескольких километров, очень низкая. Приемлемой может быть скорость 33,6 кбит/с. Большие скорости - 56 кбит/с (новый внедряемый стандарт V.90), и 128 кбит/с для сетей ISDN (BRI) - будут доступны значительно меньшему проценту абонентов в силу двух причин: с одной стороны, из-за низкой пропускной способности витых

пар, с другой стороны, из-за высокой цены, которую нужно платить за ISDN подключение.

Отдельные организации могут использовать существующие витые пары для подключения к узлу Internet провайдера по модемной связи на основе технологии HDSL. Но это скорее решает частную проблему.

Гибридная волоконно-коаксиальная сеть

Гибридная волоконно-коаксиальная сеть HFC (hybrid fiber/coax) строится на основе коаксиальной и волоконно-оптической кабельных систем и использует лучшие черты каждой из них (рис. 9.2). Сеть HFC менее дорогая по сравнению с сетью, в которой волокно идет непосредственно в каждый дом (концепция FTTH) - только средние и крупные предприятия могут позволить себе доведение волокна непосредственно до офиса. В то же время сеть HFC предоставляет значительно больше услуг, чем традиционные чисто коаксиальные телевизионные сети. К таким услугам относятся: видеосервис, телефония, интерактивные службы, службы передачи данных и др. [2].

Назначение волокна в сетях HFC во многом то же, что и в телефонных сетях, где на основе ВОК строятся более протяженные магистральные линии связи между районными и городскими АТС. В сетях HFC максимальная длина ВОК может доходить до 80 км. В типовой конфигурации монтируемые в стойку оптические лазерные передатчики (преимущественно на основе DFB лазеров) в центральном офисе или головном узле преобразовывают широкополосные радиочастотные сигналы в эквивалентные аналоговые оптические сигналы, которые следуют по ВОК до соответствующих оптических распределительных узлов ODN (optical distribution node). Оптический сигнал, приходя в ODN, вновь преобразовывается в электрический и далее следует по коаксиальным ветвям от конечных абонентов до абонентских ответвителей. Максимальное число усилителей в коаксиальной ветви варьируется от 4 до 10 в зависимости от архитектуры производителя. Максимальное число абонентов в расчете на один магистральный ВОК составляет от 500 до 3000.

Рис. 9.2. Архитектура гибридной волоконно-коаксиальной сети абонентского доступа (HFC)