7.5 Использование разных топологий доступа

С развитием цифровизации (появление технологии ISDN) началось использование в доступе комбинированных топологий – точка-точка (интерфейс U)/шина (интерфейс S).

В настоящее время операторы сетей постепенно переходят к кольцевой топологии в доступе ССОП/ISDN.

Доступ к мобильным сетям имеет топологию шины с разделением среды путем множественного случайного доступа типа ALOHA (предложен Н. Абрамсоном из Гавайского универс. США), или приоритетного доступа.

В доступе к ресурсам мультисервисных сетей используется широкий набор топологий, зависящих от требований абонента («точка-точка», «шина», кольцевая и ячеистая). Например, в основу технологии доступа пассивных оптических сетей (Passive Optical Network, PON) положена топология "точка – множество точек" (к одному порту центрального узла подключается целый волоконно-оптический сегмент древовидной (иерархической) архитектуры, охватывающий десятки терминалов).

Структура доступа к мультисервисной сети на базе Ethernet может иметь достаточно сложную и разветвленную древовидную архитектуру. Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (коммутатор, маршрутизатор), порты активных устройств могут быть связаны только попарно по топологии "точка-точка".

Классификация сетей доступа по методам разделения среды

Существует несколько способов совместной работы нескольких терминалов, использующих общую среду передачи (разделение среды передачи):

• Статическое мультиплексирование (разделение ресурса)

• по частоте (FDM),

• по времени (TDM),

• кодовое CDMA (Code Division Multiple Access),

• по длине волны (WDM, Wavelength-Division Multiplexing);

• Динамическое (статистическое) мультиплексирование (концентрация)

• случайный доступ ALOHA (CSMA/CD),

• метод запросов,

• метод приоритетов.

Метод мультиплекcирования по частоте (Frequency Division Multiplexing, FDM) является старейшим и наиболее часто используемым. Соседние частотные каналы должны отстоять на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить необходимую полосу пропускания каждому терминалу и в тоже время достаточно близко – чтобы можно было разместить большее число каналов в отведенном частотном диапазоне.

Аналоговый вариант FDMA долго использовался в многоканальных системах уплотнения типа К-60, но со временем был вытеснен более совершенным методом цифрового уплотнения по времени (TDMA).

Цифровой вариант FDMA широко используется сейчас в радио доступе и в доступе по медным парам.

Ранее в ССОП неоднократно предпринимались попытки уплотнения абонентских линий (с помощью так называемых ЦАВУ) с использованием метода мультиплексирования «многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA)». Использование этого метода позволяло довести количество обслуживаемых абонентов по одной медной паре до 4 - 10, при лучшем качестве канала. Однако у такого доступа есть существенный недостаток – скорость передачи в одном временном канале – от 32 до 8 Кбит/c, что для голоса достаточно, но недостаточно для передачи данных.

Метод CDMA (Code Division Multiple Access) не требует синхронизации и является полностью децентрализованным. Каждый терминал занимает всю полосу пропускания канала, а разделение среды происходит на основе корреляционного анализа сложных шумоподобных сигналов с псевдослучайным кодированием (т.е. по кодовому расстоянию сигналов от разных терминалов). Несомненным достоинством этого метода является повышенная скрытность обмена информацией и защищенность от несанкционированного доступа.

Как и другие, метод CDMA не лишен недостатков. Во-первых, требуемая емкость среды передачи (например, частотный диапазон в радио доступе) существенно зависит от отношения сигнал-шум и при отсутствии координации между терминалами обычно ниже, чем в случае TDMA/FDMA. Во-вторых, быстродействие и стоимость оборудования, в котором используется метод CDMA, высоки.