Мультисервисные сети2

Протокольная модель указывает на возможности реализации различных протокольных (алгоритмических, технологических) решений терминалам пользователей в сети связи. При этом физический уровень поддерживает транспортировку и защиту трафика по физической среде (медному или оптическому кабелю, радио или оптическому каналу) в виде сигналов цифровых систем PDH, SDH, АТМ, пакетов Ethernet, модемной передачи. Физический уровень может быть представлен секция- ми-участками мультиплексирования и регенерации сигналов.

Уровень трактов обеспечивает создание и обслуживание маршрутов передачи данных для пользователей с различными терминалами и запросами на услуги связи.

Уровень каналов определяет виды каналов сети доступа (физические каналы, виртуальные каналы, каналы определенных услуг и т.д.).

Уровень поддержки доступа чаще всего ассоциируется с сигнальными системами, например, для доступа в телефонную сеть, в сеть

N-ISDN, в сеть В-ISDN.

На уровень управления возложены задачи поддержки в исправном состоянии всех протокольных уровней за счет реализации постоянного контроля функций через операционные системы управления. Функции управления полномасштабно могут быть реализованы через специализированные системы управления, которые, как показывает опыт, охватывают сети доступа оператора на больших территориях (в пределах городов, областей).

Система поддержки возможностей доступа может включать такие функции как, прогнозирование услуг, расчет показателей качества и экономических показателей, справочно-информационные функции и т.д.

Протокольная модель сети доступа позволяет более точно определить функции сети доступа: пользовательских интерфейсов; транспортные функции; сервисных портов (интерфейсов) коммутации; встроенные функции; функции системы управления.

Примеры функций интерфейсов пользователей (UNI):

подключение терминалов пользователей;

аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование;

преобразование сигналов (интерфейсов);

активация/деактивация UNI;

тестирование;

контроль, управление, обслуживание.

Примеры функций интерфейсов узлов услуг (SNI):

подключение сети доступа к сервисным узлам;

концентрация функций контроля, управления, обслуживания в сети доступа;

помещение протоколов для части SNI;

тестирование;

управление, контроль и обслуживание интерфейса.

Примеры встроенных функций сети доступа:

концентрация каналов пользователей СД;

мультиплексирование сигнальной и пакетной информации;

эмуляция каналов для ATM транспортных функций;

функции контроля и управления.

Примеры транспортных функций СД:

мультиплексирование;

функции кроссирования и конфигурации;

функции управления;

функции физической среды (кодирование, контроль ошибок, пре-

образование сигналов, регенерация и усиление, и т.д.). Примеры функций системы управления СД:

конфигурирование и контроль;

координация ресурсов;

обнаружение и индикация аварий;

информирование пользователей и фиксация дат;

контроль безопасности;

координация управления критичного по времени;

управление ресурсами(каналами, трактами, секциями, интерфейсами). Примеры типов сервисных узлов:

а) индивидуальные подключения пользователей:

телефонные узлы;

узлы N-ISDN;

узлы B-ISDN;

узлы пакетной коммутации;

узлы услуг видео.

б) индивидуальные подключения по выделенным линиям и каналам:

узлы каналов и выделенных линий с определенными услугами;

сервис по выделенным линиям на основе ATM;

сервис пакетной передачи по выделенным линиям;

в) сервисные узлы видео и радиопрограмм вещания и по запросу; г) сервисные узлы видео и радиопрограмм в специальных конфигу-

рациях для цифровой и аналоговой информации;

д) узлы INTERNET.

На рис. 7.3 представлена базовая структура сети доступа, в которой обозначены все ее участки и составляющие элементы, блоки и системы:

сеть доступа СД (Access Network, AN) – совокупность абонентских линий и оборудования (станций) местной сети, обеспечивающих доступ абонентских терминалов к транспортной сети и местную связь без выхода на транспортную сеть;

центральный распределительный узел (головная станция) (Center Distribution Node, CDN) обеспечивает доступ абонентских устройств к узлам услуг;

Рис. 7.4. Схема построения абонентской линии ГТС

сетевой блок (Network Unit, NU) обеспечивает первичный доступ через мультиплексирование и концентрацию трафика и каналов;

сетевое окончание (Network Termination, NT) позволяет подключать один или несколько пользовательских терминалов (Termination Element ,ТЕ);

система управления и контроля сетью доступа (Telecommunication Management Network, TMN), связанная с другими компонентами (устройствами) СД через интерфейсы управления, стандартизиро-

ванными ITU-T.

Линия передачи абонентов (Subscriber Transmission Line, STL) со-

единяет узел предоставления услуг с терминалом сети и проходит сеть доступа. Она может быть образована физической цепью, каналом (аналоговым или цифровым), составным каналом, виртуальным каналом, или группой каналов для одинаковых или различных услуг. Линия передачи проходит через абонентскую линию (Subscriber Line, SL), интерфейс UNI, сетевой блок NU, распределительную сеть (Distribution Network, DN), узел распределения CDN, соединительную магистраль (Backbone Network, BN). Наиболее проблемными участками линии передачи абонента являются SL, называемая в литературе «последней милей», и распределительная сеть DN.

Базовая структура сети доступа существенно отличается от структуры абонентской линии телефонной сети, в частности на городской телефонной сети (ГТС) (рис. 7.4).

В сравнительной оценке с сетью ГТС, СД – это универсальная сеть, в которой могут быть гарантированны любые телекоммуникационные услуги с полосой частот передаваемых сигналов от тональных (0,3-3,4 кГц) до десятков и сотен МГц (для телевизионных сигналов аналогового и цифрового форматов). Для реализации универсальных возможностей СД могут быть использованы оптические системы передачи, системы передачи по медным линиям и радиосистемы. Сети

Рис. 7.5. Типовые архитектуры сети доступа

а) архитектура «каскад (дерево); б) архитектура «звезда»; в) архитектура «кольцо»

телефонных линий непригодны для предоставления широкополосных услуг, однако они могут частично входить в сети доступа на различных участках, например, на участке распределения (рис. 7.4), соответствующем участку SL сети доступа (рис. 7.3). Для реализации услуг нетелефонного типа, например, N-ISDN потребуется замена абонентской проводки (рис. 7.4), выполненной чаще всего кабелем ТРП или ПРППМ, на кабель с высокочастотными витыми парами (категории 5).

Для решения задач создания универсального доступа в телекоммуникационные сети ITU-T предложил в ряде своих рекомендаций типовые структуры сетей доступа с применением электрических и оптических линий, радиолиний, открытых оптических линий, примеры которых приведены на рис. 7.5.

Среди различных архитектурных решений для СД необходимо выделить пассивную оптическую сеть ПОС (Passive Optical Network, PON), которая отличается относительно низкими расходами на реализацию и обеспечивает интерактивный трафик с широкополосными

Рис. 7.6. Пример пассивной оптической сети PON

сигналами на одной или нескольких оптических частотах в одном стекловолокне. В качестве ключевых элементов разветвления в PON могут быть использованы оптические устройства разделения мощности сигнала, которые способны разделять и объединять системы различных направлений передачи оптических частот. Пример PON приведен на рис. 7.6.

Надежность такой сети обеспечивается дублированием кабельной линии.

Рассмотренные архитектуры могут быть реализованы в СД с различными физическими средами, в том числе и в PON. Условно все реализации систем доступа можно разбить на проводные и беспроводные. Кроме того, сети доступа можно классифицировать по технологическим решениям. Пример технологий проводного доступа представлен на рис. 7.7. Основой для реализации этих технологий служат медные провода и волоконные световоды.

Обозначения и сокращения на рис. 7.7: ТфОП, телефонная сеть общего пользования; КТВ, кабельное телевидение;

ISDN, Integrated Service Digital Network – цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС);

LAN, Local Area Network – локальная вычислительная сеть (ЛВС); xDSL, Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия; OAN, Optical Access Network – оптическая сеть доступа;

Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet – компьютерные технологии передачи данных на скоростях 10 Мбит/c, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с; FDDI, волоконно-оптический распределительный интерфейс, сеть кольцевого типа с защитой от повреждений;

IDSL, HDSL, SDSL – технология симметричных абонентских линий (I-ISDN, H-высокоскоростная линия (2,048 Мбит/с), S-симметричная однопарная линия со скоростными режимами от 128 кбит/с до 2320 кбит/с);

Рис. 7.7. Примеры технологий проводного доступа

ADSL, RADSL, G.Lite – несимметричные абонентские линии со скоростями передачи к абоненту не ниже 1 Мбит/с, от абонента 512 кбит/с, с адаптацией к линии и приспособлением скорости в зависимости от помех;

FTTx, FTTH, FTTB, FTTC, FTTCab – активные технологии оптического доступа в дом, в рабочую зону, в шкаф и т.д.;

PON, APON, EPON, BPON, GPON – технологии пассивных оптических сетей (ATM PON, Ethernet PON, Broadband PON, Gigabit rate PON).

Необходимо отметить, что использование волоконной оптики для построения СД стало возможным из-за снижения цены на волоконнооптический кабель. Однако этот кабель все еще относительно дорог (2 тыс. долларов 8 волокон 1км), поэтому использование других менее эффективных по полосе частот сред передачи (медных и биметаллических кабелей) остаётся актуальным в проводных сетях.

7.2.Средства и методы передачи сигналов в проводных электрических и оптических линиях

Передача сигналов в сети доступа в основном производится в виде двоичных элементов «1» и «0». При этом возможна передача непосредственно и через аналоговые модемы.

Непосредственная передача цифровых сигналов в электрических и оптических линиях, как правило, происходит с использованием преобразователей или конверторов линейных сигналов, в которых на пе-