10,0Мбит/с 100,0мбит/ Ethernet

Голосов. интер-фейс (АЦП/ЦАП)

Устройст-во управ-ления питанием

Генератор

Микрофон

Микротелеф. гарнитура (трубка)

Динамик

IP-телефон - самостоятельное устройство, не требует подключения к абонентской телефонной линии ТфОП и других телефонных сетей, и для обмена речевыми сообщениями (в том числе междугородными и международными) использует каналы IP-сети или Интернет.

IP-телефону присваивается номер IP-сети, который используется аналогично классическому телефону. Производители IP-телефонов: Cisco, Avaya, Siemens, Alcatel. 27.05.98г. по решению Минкомсвязи (в то время Госкомсвязи) России создана рабочая группа (CompTek - координатор, ОАО "Ростелеком", "Комстар – объединенные телесистемы", АСВТ, Комбеллга, Cisco Systems и другие), которой поручено разработать пакет документов, легализирующих IP-телефонию в РФ, что и было сделано. Сегодня Минсвязи России выдало десятки лицензий на право осуществлять деятельность по предоставлению IP-услуг. Основная проблема - выбор фирмы-производителя оборудования для IP-сетей, так как сегодня оборудование (например, шлюзы для обеспечения взаимодействия IP-сетей и ТфОП) у разных фирм-производителей несовместимо между собой, несмотря на действующий стандарт Н.323, принятый ITU-T. Это означает, разговор через два шлюза (на передаче и приеме) разных фирм-производителей невозможен. Многие Операторы связи небольших IP-сетей приобретают оборудование (в основном - шлюзы, а также: маршрутизаторы и другое) у таких известных компаний как: Cisco Systems (корпорация США) и VocalTek (Израиль - первый разработчик IP-сетей).

В настоящее время основные производители систем для IP-сетей объединились в общественный комитет, основной задачей которого является разработка единого стандарта - iNOW! -для автоматической поддержки совместимости всех производимых шлюзов. С принятием стандарта iNOW! и только при условии значительно более низких тарифов IP-услуг на городские, междугородные и международные разговоры (не менее чем на 50,0%), возможен переход практически всего коммерческого речевого трафика в IP-сеть.

.

.

.

.

Абонентский доступ к IP-сетям (Интернет - сетям)

Абонентский доступ к телекоммуникационным и IP-сетям организуется по физическим средам:

-проводные (кабельные): ВОЛС (волоконно-оптические линии связи), коаксиальный кабель, медножильный кабель, медная витая пара;

-беспроводные сети: спутниковая связь, сотовая связь, WLAN (WiFi),

WMAN (WiMAX).

Абонентский доступ к IP-сетям по кабельным линиям связи организуется несколькими альтернативными вариантами:

1. Через аналоговые модемы (протокол V.90, скорость передачи 56,0кбит/с) по обычным, медным абонентским телефонным линиям связи (длина - до 3000,0м) через ТфОП - самый экономичный, простой и общедоступный способ

2. Через терминал N-ISDN - Narrowband Integrated Services Digital Network -. Стандарт ITU-T обеспечивает скорость передачи данных 64,0кбит/с в каждом из двух каналов типа "В" и 16,0кбит/с - по каналу типа "D", далее – по каналамТфОП.

3. Через цифровые модемы, используя технологии xDSL

4. DSL - Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия.

Используются четыре технологии хDSL:

• ADSL - Asymmetrik DSL - асимметричная цифровая абонентская линия (канал) на медной витой паре, длина - до 5488м, предназначена для передачи данных от сети к пользователю 1,5 - 9,0мбит/с, а в обратном направлении: 16,0 - 640кбит/с.

• HDSL - Hiqh-Data-Rate DSL - высокоскоростная абонентская цифровая линия (канал) на медной витой паре, длина - до 3658,5м, предназначена для передачи данных в обоих направлениях со скоростью 1,544мбит/с.

• SDSL - Single-line-Digital DSL - одиночная цифровая абонентская линия на одиночной медной витой паре (канал), длина - до 3048,8м, предназначена для передачи данных в обоих направлениях со скоростью 1,544мбит/с

• VDSL-Very-high-data-rate DSL - очень высокоскоростная одиночная абонентская линия (канал) на одиночной медной витой паре, длина - от 304,8м до 1372,0м, предназначена для передачи данных от сети к пользователю (направление основного трафика) 13,0 - 52,0мбит/с, в обратном направлении: 1,5 - 2,3мбит/с

4. Через модемы кабельного телевидения (КТВ).

5. Через аппаратные средства беспроводной связи (беспроводная среда), в том числе по спутниковой связи - особо перспективном способе доступа к IP-сетям для пользователей мобильной связи.

Сравнение скоростей передачи и приема данных

по абонентским линиям (а. л.)

Технология а.л.	Скорость передачи данных в направлении основного трафика (от сети к пользователю), кбит/с	скорость приема, кбит/с
Аналоговый модем	56,0	56,0
ISDN	128,0	128,0
ADSL	9000,0	640,0
Кабельный модем	10000,0	768,0

Анализ технологий, используемых для организации доступа пользователей к IP-сетям, показывает, что наиболее перспективными являются цифровые технологии:

-организация доступа к IP-сетям с применением ADSL-технологий,

-организация доступа к IP-сетям через кабельные модемы.

Функциональная схема ADSL-модема

Передатчик

Разделение высокоскорост-ного канала на низкоскоростные каналы

Контроль ошибок

вход

Цифровой сигнальный процессор (ЦСП)

Разделение каналов

с частотным разделением,

Эхокомпенсация

Телефонный разделитель

вход

Приемник

Объединение низкоскоростных каналов

Контроль ошибок

выход

Телефонный

канал тоновой частоты

В отличие от кабельных модемов и волоконно-оптических линий применение ADSL технологий на действующих медных кабелях позволяет легко демонтировать аппаратуру при расторжении договора на предоставление доступа к IP-сети через ADSL-модем. При этом обычная телефонная связь не нарушается, так как функционирует параллельно с доступом к IP-сети.

Функциональная схема доступа к IP-сети через ADSL-модем

ПК

1,5 - 8,0мбит/с

16,0 - 640кбит/с

ТВ

приемник

ADSL модем

DSLАМ

DSLАМ - Digital subseriber line access multiplexer - мультиплексор доступа от пользователя к LAN, объединяет цифровые потоки данных от нескольких абонентских линий (каналов), передает объединенный цифровой поток в локальную компьютерную сеть, а затем в IP-сеть.

Сеть кабельного телевидения (КТВ) дает возможность передачи больших потоков данных с большими скоростями (по сравнению с аналоговыми линиями абонентского доступа).

В 1949г. американский ученый в области математической теории в телекоммуникациях Е. Шеннон вывел формулу для определения информационной емкости канала:

C = W · log2(1 + PS/Pn)кбит/с

где:

C -скорость передачи данных (кбит/с)

W -ширина полосы частот (кГц)

PS -мощность сигнала (Вт)

Pn - мощность шума (Вт)

Скорости передачи данных для разных соотношений сигнал/шум

Отношение сигнал/шум, дБ	Отношение сигнал/шум PS/Pn	Ширина полосы частот, кГц	Максимальная скорость передачи данных - теоретическая, кбит/с	Максимальная скорость передачи данных - практическая, кбит/с
30 - обычный дуплексный телефонный канал	1,023	4,0	35,0	33,4
50 - канал ТВ (стандарт D - 8,0мГц) прямой: от сети к пользователю	104,000	8000,0	133 000,0	30 000,0
15 - канал ТВ, обратный: от пользователя к сети	31,000	8000,0	40 000,0	10 000,0

Из таблицы коростей видно, что обычный телефонный канал с включенным в него телефонным модемом практически достиг своего максимального ресурса по скорости передачи данных в аналоговых телефонных сетях и дальнейшее совершенствование модема для аналоговых сетей не даст существенных результатов. Конфигурация кабельных ТВ-сетей проектировалась как широковещательная, т.е. для работы только в прямом направлении (от сети к пользователям). Соотношение полезный сигнал/шум в обратном направлении (от пользователя к сети) практически в три раза выше, чем в прямом направлении. Поэтому и скорости по обратному ТВ-каналу также в три раза ниже, чем в прямом направлении (2-я, 3-я строки таблицы), но почти в 1000 раз выше максимальной скорости по аналоговой телефонной сети. И это оправдано на практике, т.к. требуемые скорости и объемы передаваемых данных от ПК пользователей в сторону сети, как правило, значительно ниже, чем от сети к пользователю (особенно при работе в Интернет), необходимо только контролировать количество одновременно работающих в прямом направлении передачи данных (от сети к пользователю) модемов.

В России установлен ГОСТ 28324-89 для модема, работающего в двухстороннем режиме в кабельных сетях ТВ.

Кабельные модемы являются устройствами двухстороннего действия и подразделяются:

-модемы с симметричной схемой,

-модемы с асимметричной схемой.

Работа кабельных модемов, используемых для доступа ПК пользователя к компьютерным сетям (LAN, Интернет, сети IP-телефонии) требует значительных скоростей передачи данных в обоих направлениях, а следовательно использования модемов с симметричной схемой, обеспечивающих равные скорости передачи в обоих направлениях передачи (10,0мбит/с - скорости, используемые в технологии Ethernet LAN, которая с помощью адаптера, встроенного в модем сети Ethernet и модем ПК пользователя).

В симметричных схемах кабельных модемов устанавливаются довольно мощные

(до 50,0Вт) передатчики в абонентских устройствах, что приводит к неблагоприятному электромагнитному влиянию на людей и оборудование, а также интерференционным помехам.

Защита от этих влияний приводит к значительному увеличению габаритов абонентских устройств и их стоимости.

В кабельных ТВ - сетях применяется традиционное частотное разделение каналов (амплитудная модуляция сигналов изображения) и сетка каналов - сплошная (без защитных частотных интервалов как в телефонной сети).

Одним из способов реализации симметричности схем модемов для работы в IP-сетях является разнесение трактов приема и передачи с помощью несущих частот. Однако и такое решение не реализует задачу в полной мере максимально использовать ширину полосы частот из-за интерференционных помех.

Для борьбы с интерференционными помехами применяется суммирование (объединение) отдельных каналов и образование групповых стволов, что в значительной степени отражается на ширине полосы частот в целом.

В Японии и США уже сегодня наблюдается перегрузка кабельных сетей ТВ, и производители оборудования сейчас активно работают над адаптацией дорогостоящих широкополосных систем применительно к использованию их для доступа пользователей к IP-сетям.

России эта проблема в ближайшие годы не грозит, поэтому производители кабельных модемов в ближайшие годы будут отдавать предпочтение асимметричной схеме доступа в Интернет и IP-сетям, как наименее дорогой, быстро внедряемой (кабельная ТВ - сеть уже давно существует) и наиболее надежной.

Время и расстояние передачи файлов объемом 10,0мбит через модемы различных типов

Тип модема	Скорость передачи данных, кбит/с	Время передачи файла 10,0мбайт	Расстояние без доп. устр-в, км
Обычный	9,6	2,3час	не ограничено
Обычный	14,4	1,5час	не ограничено
Обычный	28,8	46,0мин	не ограничено
Обычный	56,0	24,0мин	не ограничено
ISDN долл. США)	128,0	1 0,0мин	6,0
Кабельный	4000,0	20,0с	до 35,0 - 40,0 (коакс. кабель)
Кабельный	10000,0	8,0с	до 100,0 (ВОЛС)

В США 97% домов оснащены кабельными ТВ - сетями, в России - не более 20%.

В США около 75% рынка кабельных модемов приходится на пользователей, обращающихся в Интернет (IP-сети), в 1998г. эта цифра составляла 90%.

Сегодня в США около 6,0млн. человек регулярно пользуются доступом в IP-сети,

в 1998г. - 400,0тыс. человек.

Функциональная схема доступа в IP-сеть (Интернет) через сеть

кабельного ТВ

Станция кабельного телевидения (СКТВ)

исход. сигнал цифровые цифровые нисход. сигнал

5,0-42,0мГц ТВ-каналы ТВ-каналы 54,0-750,0мГц

СКТВ (сеть кабельного ТВ)

Сервер удаленного доступа

Маршрутизатор или базовый транспортный адаптер

Локальный сервер доступа