Дипломный проект - Модернизация абонентского доступа города Талдыкорган
Подождите немного. Документ загружается.
Subscriber Loop). Технологии, получившие название xDSL по английской
аббревиатуре, позволили организовывать высокоскоростную цифровую
передачу по существующим абонентским линиям. Таким образом, новые
услуги, требовавшие цифрового метода передачи, стали предоставляться с
использованием существующей кабельной распределительной сети.
В абонентских распределительных сетях стали широко применяться
также оптические технологии. Получили распространение концепции FTTB
(Fiber to the Building), FTTZ (Fiber to the Zone) и другие. Суть их сводится к
отказу от дальнейшего строительства медных кабельных линий, вместо
которых используются оптические. Такая концепция широко использовалась и
используется при новом строительстве, однако она не нашла широкого
распространения в районах со сложившейся инфраструктурой медных линий,
где существенно дешевле применение xDSL.
В обоих случаях операторов интересовали возможности предоставления
современных цифровых или интегрированных услуг и сеть доступа
модернизировалась для решения именно этой задачи.
В развивающихся странах, к которым (по крайней мере в смысле сети
связи) можно отнести Казахстан, потребности операторов другие. Спрос на
новые виды услуг, хотя и растет, но все равно составляет единицы процентов,
да и то в основном в крупных городах. Основной задачей развития сети по-
прежнему остается традиционная «телефонизация», то есть обеспечение
абонентов обычной аналоговой телефонной связью.
В развивающихся странах, в том числе и в Казахстане, также прошла (или
идет) модернизация магистральных линий, затем транзитных станций, и,
наконец, городских и сельских АТС. Под модернизацией в данном случае
понимается новое строительство с постепенным выводом из эксплуатации
устаревшего оборудования. При этом емкость новых коммутационных станций
обычно в несколько раз больше заменяемых старых. Таким образом, у
оператора появляется возможность предоставления качественных услуг
традиционной телефонии с точки зрения возможностей коммутационного
оборудования и магистральной сети, но отсутствует или явно недостаточна по
емкости абонентская распределительная сеть.
Современные технологические решения, разработанные изначально для
предоставления цифровых услуг, были с успехом применены и для задач,
характерных для развивающихся стран. Так, на основе решений xDSL была
создана целая гамма оборудования уплотнения абонентских линий. Это
оборудование позволяет повысить эффективность использования
существующих АЛ в 4,8, а иногда и в 30, 60 раз.
Как и в развитых странах, операторы заинтересованы в максимально
эффективном использовании существующей кабельной сети, а при новом
строительстве предпочтение отдают прокладке широкополосных, надежных и
удобных в эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).
Применение ВОЛС на участке «последней мили» давно стало нормой в странах
Юго-Восточной Азии, Южной и Центральной Америки и т.д. При этом на
17
первом этапе ВОЛС используется в основном для предоставления обычных
аналоговых услуг, а в дальнейшем, по мере возникновения платежеспособного
спроса, по тем же линиям предоставляются услуги ISDN или передачи данных.
Несколько особняком стоит фиксированный радиодоступ (английский
термин WLL – Wireless Local Loop). Данный способ подключения абонентов в
последние годы начал широко применяться во всем мире для решения задач,
предоставления традиционных услуг аналоговой телефонии. Предоставление с
помощью средств радиодоступа цифровых, особенно широкополосных услуг
затруднено ограниченностью частотного ресурса. Для беспроводной передачи
данных используются специализированные системы. Радиодоступ применяется
в основном альтернативными операторами, не имеющими собственной
кабельной распределительной сети. Эффективен он также в труднодоступных и
малонаселенных районах.
Все эти тенденции не должны обойти и Республику Казахстан которая
становится все более активным участником создаваемого глобального
информационного сообщества.
1.4 Классификация технологий xDSL
Под названием xDSL подразумевается семейство технологий,
предназначенных для организации цифровых абонентских линий - DSL (Digital
Subscriber Line) - с использованием в качестве среды передачи медных витых
пар существующих абонентских телефонных кабельных систем.
На современном этапе развития семейство xDSL включает следующие
технологии:
-z DSL;
-z IDSL;
-z HDSL, SDSL;
-z ADSL, RADSL, UADSL;
-z VDSL и др.
Модемы xDSL имеют отличительную особенность по сравнению с
модемами для физических линий. Они используют спектр частот, не
пересекающийся со спектром канала ТЧ, благодаря чему на абонентской линии
можно вести телефонные переговоры одновременно с передачей цифровой
информации.
Прогнозы развития рынка xDSL, предоставленные различными фирмами,
учитывают особенности различных регионов мира и сделаны отдельно для
делового и частного секторов. Например, по прогнозам Datamonitor в 2004 г.
21% всех европейских предприятий в качестве средства доступа в Интернет
будут использовать DSL. Если в 1998 г. это число составляло 500 тыс.
предприятий, то к 2005 г. ожидается, что оно достигнет 900 тыс., а к 2010 г. -
1,5 млн. В частном секторе Европы к 2005 г. количество пользователей ADSL
вырастет до 6,6 млн.
18
Рисунок 1.2. Часть "родословного дерева" xDSL с разделением по средствам и
направлению передачи
Для наглядной классификации методов xDSL необходимо распределить
их по технологиям и применению этих технологий в различных службах и
оборудовании.
При составлении "родословного дерева" xDSL ограничиваемся
рассмотрением различных технологий xDSL.
1.4.1 Разделение технологий xDSL по среде передачи
Первоначально понятие DSL употреблялось только в связи с передачей
по симметричным медным линиям, в США оно приравнивалось к BRI-ISDN
(Basic Rate Interface Integrated Services Digital Network). Со временем варианты
беспроводных линий Wireless Local Loop стали также обозначать DSL (чего,
однако, не приемлют некоторые специалисты), например, WDSL - Wireless
DSL, AirDSL, skyDSL. Недавно фирмой Alcatel Kommunikations-Elektronik в
рамках представления нового оборудования LineRunner для СеВ1Т2000 были
введены сокращения FDSL (Fiber DSL) и PDSL (Powerline DSL). На рис. 18
показана часть "родословного дерева" технологий xDSL. Далее в качестве
среды передачи мы будем рассматривать только медь.
19
1.4.2 Разделение технологий xDSL по отдельным направлениям
Для передачи xDSL используются симметричные пары медных проводов,
причем технологии отличаются тем, сколько пар используется и как
осуществляется разделение в различных направлениях.
Самое простое и лежащее на поверхности решение - передача данных в
прямом и обратном направлениях (прямое: от АТС к абоненту; обратное - от
абонента к АТС) по разным парам (пространственное уплотнение), то есть по
каждой из пар передача осуществляется только в одну сторону, отсюда и
название - симплекс. В этом случае говорят о UDSL (Unidirectional DSL).
Большая часть технологий xDSL является дуплексной, то есть передача
происходит по одной паре в прямом и обратном направлениях, причем
разделение осуществляется с помощью эхокомпенсации и/или частотного
разделения. При полу дуплексе происходит передача в обоих направлениях
тоже только по одной паре, но разновременно. В зависимости от времени,
необходимого для передачи в обоих направлениях, возможно разделение по
постоянной и переменной временной сетке. Основными представителями
являются VDSL (Very high bitrate DSL) с использованием TDD (Time Division
Duplex), японский вариант ISDN с ТСМ (Time Compression Multiplexing) и
EtherLoop (рисунок 1.2).
Разделение дуплексных технологий xDSL по соотношению скоростей
передачи в прямом и обратном направлениях
Дуплексные технологии xDSL можно разделить по соотношению
скоростей передачи в прямом и обратном направлениях. Если скорости в обоих
направлениях одинаковы, то говорят о симметричных технологиях xDSL
(Symmetric DSL). В асимметричных технологиях (Asymmetric DSL) скорость
передачи в прямом направлении намного выше, чем в обратном. В частном
случае ADSL могут эксплуатироваться и в симметричном режиме. Говоря о
Reverse ADSL - сокращенно RDSL (это сокращение используется также для
Residential DSL), имеют в виду обратимую ADSL, скорость передачи которой в
обратном направлении больше, чем в прямом (что недопустимо из-за больших
переходных помех).
Симметричные технологии xDSL.
Симметричные технологии xDSL различают по числу пар используемых
проводов. HDSL (High bitrate DSL) - один из важнейших представителей
симметричных технологий xDSL - применяется для передачи по одной, двум
или трем парам. Часть "родословного дерева" xDSL для симметричных
технологий представлена на рисунке 1.3.
Сначала появился вариант HDSL для двух пар, нормированный в ANSI
(American National Standards Institute, который использует кодирование 2B1Q).
Затем прошла стандартизация вариантов HDSL для трех, двух и одной пар в
ETSI (European Technical Standards Institute) (с использованием 2B1Q или CAP -
Carrierless Amplitude Phase Modulation). Все виды технологий HDSL нашли
20
всемирное применение. Особое место занимает ненормированный вариант
wDSL (wavelet DSL).
Рисунок 1.3. Симметричные технологии xDSL
Рисунок 1.4. Симметричные технологииx DSL для одной пары
Симметричные технологии xDSL для одной пары различают по скорости
передачи: постоянная или переменная, или же с возможной установкой
(рисунокz1.4). Для таких технологий также принято сокращение SDSL, поэтому
проблемы в понимании "запрограммированы".
Самая старая симметричная технология xDSL для одной пары с
постоянной скоростью - европейская или американская технология для BRI-
ISDN, при которой осуществлялась дуплексная передача на скорости 160 кБит/
с и разделение с помощью эхокомпенсации (кодирование: 2B1Q или 4ВЗТ).
Модификация ISDN обозначается IDSL (ISDN DSL).
Для передачи Т1 по одной паре на минимальное расстояние 3,65 км при
сечении провода 0,511 мм, на скорости 1,5 Мбит/с (например, на базе кода
2B1Q), были разработаны системы HDSL, которые не были нормированы в
ANSI, так как их дальность достигала лишь 80-85% требуемой. Эти системы
явились шагом на пути к разработке систем передачи на скорости 2,048 Мбит/с
21
и позже на 2,304 Мбит/с по одной паре. В рамках ETSI была стандартизована
передача на 2,304 Мбит/с (плюс 16 кБит/с) по одной паре.
Под эгидой ANSI в последние годы интенсивно велись поиски
возможностей передачи Т1 по одной паре на минимальное расстояние 3,65 км.
В результате появилась технология HDSL2, которая скоро будет
стандартизована.
Одно из ее важных новшеств (по сравнению с HDSL) - применение
различных спектров источников в прямом и обратном направлениях
("спектральная асимметрия"). В технологии HDSL2, которая уже нашла
практическое применение, используется OPTIS (Overlapped РАМ Transmisson
with Interlocking Spectra).
На основании знаний о развитии HDSL2 в ETSI, а также в МСЭ начались
исследования новой технологии HDSL. В ETSI она получила название SDSL.
Это вызвало еще большую неразбериху, так как для того, чтобы отличить ETSI-
SDSL от вышеуказанных технологий SDSL, здесь (в соответствии с HDSL2)
также употребляется сокращение SDSL2. Существенно то, что HDSL2
рассчитано исключительно на передачу Т1, SDSL2 требует скорости 384 кБит/с
до 2,304 Мбит/с (с возможным растром 64 кБит/с).
Нормирование SDSL2 в ETSI должно быть предварительно завершено в
первой половине 2000 г. В МСЭ проходят мероприятия по новым
симметричным высокоскоростным технологиям под названием G.shdsl (в
будущем G.991.2).
Зачастую полная скорость (544 или 2,304 Мбит/с) не требуется или
необходимая дальность при этих скоростях не достигается. Отсюда появились
новые системы, заполняющие "зазоры в скоростях": сначала это были системы
MDSL (в интервале скоростей между 160 и 784 кБит/с), позднее - системы
MSDSL, занимающие диапазон скорости передачи 160-2320 кБит/с. MDSL
представляют собой множество подсистем MSDSL, которые не были
нормированы, а используемая технология соответствует HDSL.
MDSL расшифровывают по-разному: Medium speed DSL; Medium bitrate
DSL; Multi-rate DSL; Mid range DSL; Multiline DSL. MSDSL' означает Multi-rate
Symmetric DSL. Здесь также приняты разные сокращения - MR-SDSL (Multi-
Rate Symmetric SDSL) или М/SDSL (Multispeed Symmetric SDSL). Для указания
возможности ступенчатого регулирования скорости передачи используется
обозначение RA-HDSL (Rate Adaptive HDSL). В зависимости от технического
исполнения, возможна ручная либо автоматическая установка оптимального
значения скорости, обусловленная также качеством кабеля. MDSL/MSDSL в
основном применяется в системах voice pair gain (например, ИКМ4А; ИКМ6А;
ИКМ8А; ИКМ10А; ИКМ11А; ИКМ16А).
Сначала производители ИМС предложили решения для передачи на
постоянной скорости, а затем - на переменной. Были разработаны решения с
использованием конкретных линейных кодов. Однако сейчас большинство
производителей ИМС предлагают универсальные решения, в которых с
помощью программного обеспечения можно установить тот или иной вид
22
кодирования (например, GlobeSpan Semiconductor для MSDSL/HDSL2/SDSL2).
Фирма Metalink в этой связи ввела понятие Multi-Mode DSL.
Так как симметричные технологии DSL для одной пары распространены
очень широко, то появилось множество обозначений для оборудования,
базирующегося на этих технологиях. Эти сокращения либо содержат буквы от
названия фирм (например, GDSL, WaiDSL), либо уточняют отдельные
особенности (FDSL, EA-sDSL), либо это просто "изобретения рынка"
(TurboISDN).
Сначала технологии SDSL2 предназначались в основном для делового
сектора. Но возможности комбинированной передачи речи и данных,
повышенная потребность частного сектора в скорости передачи и хороших
технических характеристиках (таких, как спектральная совместимость,
аварийное питание и т.д.) могут в будущем привести к тому, что SDSL2
заменят ISDN в частном секторе и тем самым создадут серьезную конкуренцию
асимметричным службам xDSL. Первые образцы оборудования SDSL2 были
представлены уже на выставках "CeBIT'99" и "Telecom'99" .
Стремление к комбинированной передаче речи и данных, использование
симметричных технологий xDSL привело к появлению такого оборудования,
как, например, PoDSL, EDSL и EA-sDSL.
Асимметричные технологии xDSL.
Если первоначально развитие симметричных технологий xDSL в
основном было ориентировано на потребности делового сектора, то
асимметричные технологии xDSL были предназначены для частного сектора.
Такой подход определяет существенную разницу в требованиях к ним. В
частном секторе было необходимо, чтобы уже существующая телефонная
служба (ТфОП или BRI-ISDN) продолжала работать и при переходе на ADSL.
Иначе говоря, помимо телефонной службы требовалось обеспечить и передачу
данных. С целью разделения речевых сигналов и сигналов передачи данных
введены частотные разветвительные фильтры, называемые разветвителями. На
рисункеz1.5 приводятся асимметричные технологии xDSL.
Асимметричные технологии xDSL с разветвителем.
ADSL (т.н. Full-rate ADSL) - наверное, самая известная технология xDSL,
первоначально требовала наличия разветвителя. По этой технологии
максимальная скорость передачи в прямом направлении достигала 6,144 Мбит/
с и в обратном 0,640 Мбит/с. Разделение осуществлялось с помощью
эхокомпенсации или методом частотного разделения. Разветвители
необходимы как со стороны АТС, так и со стороны потребителя. В ADSL после
долгой "войны" CAP и DMT (Discrete Multitone Technology) последний вид
модуляции получил наибольшее распространение.
Первые линии ADSL могли работать только на постоянных скоростях.
Между тем решения ADSL могут регулировать скорость передачи в
зависимости от качества линии. Из-за адаптивности скорости передачи эту
технологию иногда ошибочно называют RADSL (технология Rate Adaptive
DSL). Она базируется на CAP и включена ANSI в спецификацию TR-59.
23
Различают "ADSL over POTS" и "ADSL over ISDN". В зависимости от
вида применения могут быть использованы различные диапазоны частот. При
этом важен способ передачи для терминала базового доступа ISDN (2B1Q или
4ВЗТ, или ТСМ в Японии).
Интересно заметить, что сегодняшняя технология ADSL должна была бы
называться ADSL3, поскольку первые идеи ADSL были выполнены с другими
соотношениями скоростей передачи в прямом и обратном направлениях
(ADSL1 -1,5Мбит/с/16 кБит/с; ADSL2 -3 Мбит/с/16 кБит/с; ADSL3 - 6
Мбит/с/64 кБит/с).
Очень высокие скорости передачи в прямом и обратном направлениях
достигаются с помощью VDSL. Ранее для VDSL использовались также
обозначения VADSL, BDSL (Broadband DSL) или VHDSL (Very High bitrate
DSL). Стандартизация VDSL пока не закончена и не решено, какая из
технологий будет выбрана: упомянутая технология, основанная на TDD (ей
отдает предпочтение так называемый альянс VDSL), или технология на основе
FDD (Frequency Division Duplex), предпочитаемая коалицией VDSL. В
настоящее время нормирование этих технологий не может быть полностью
завершено, так как ни у одной из них нет особых преимуществ по сравнению с
другой.
Асимметричные технологии xDSL без разветвителя.
Внедрение ADSL на практике показало, что установка разветвителей
связана с большими затратами. Поэтому были начаты поиски технологий
ADSL, которые могут обойтись без разветвителя. Целым рядом фирм были
предложены различные варианты исходя из уменьшения скорости передачи в
обоих направлениях по сравнению с ADSL (например, MVL - Multiple Virtual
Line DSL; CDSL - Consumer DSL; CiDSL - Consumer installable DSL). После
проведения множества испытаний удалось сэкономить разветвитель на стороне
абонента, но практика показала, что во многих случаях передача без фильтра
получается не всегда (Microfilter; distributed filter; In-line-Filter). Технологии
ADSL, не требующие разветвителя, были нормированы в МСЭ (G.992.1) и
получили название G.Lite (а также ADSL. Lite или DSL. Lite ).
VDSL.Lite - технология, которая должна заполнить "зазор в скоростях
передачи" между ADSL и VDSL.
Между тем "full rate ADSL" удалось реализовать без разветвителя.
Перейдем от классификации технологии xDSL к сопоставлению служб и
оборудования xDSL по отдельным технологиям.
Так как службы и оборудование xDSL относятся как к симметричным, так
и к асимметричным технологиям, то однозначно отнести их к определенной
категории можно не всегда.
Один из самых популярных в последнее время, но до сих пор не
упомянутых нами терминов - VoDSL (Voice over DSL) - буквально означает
передачу речевых сигналов по цифровым линиям сети абонентского доступа.
По нашему мнению, сокращение выбрано не совсем удачно, так как передача
речи возможна почти по всем технологиям xDSL.
24
Различают VoSDSL и VoADSL, при этом их особенностью часто является
сочетание сжатия речевых сигналов и ATM. Таким образом осуществляется
передача до 16 ТфОП.
Рисунок 1.5. Асимметричные технологии xDSL службы и оборудование xDSL
Стандарты на технологии DSL.
Наиболее значимые (с точки зрения ожидаемого массового внедрения)
DSL-технологии стандартизованы ETSI - European Technical Standards Institute,
ANSI - American National Standards Institute или МСЭ.
В таблице 1.3 приведен список стандартов, действующих в DSL-мире.
Естественно, если та или иная технология не стандартизована, это не значит,
что ее нельзя применять. Многие из технологий стандартизировались "де
факто", т. е. стандарт создавался уже после того, как технология прошла
проверку массовым использованием.
Таблица 1.3z- Список стандартов, действующих в DSL-миреzzzzzzz
Наименование ETSI ANSI ITU-T
HDSL TS 101z135 (V1.5.1.) TR28 G.991.1
ADSL
TS 101z388 (V1.2.1)
ETR 328
T1.413 G.992.1 «G.dmt»
ADSL-lite
TS 101z388 (V1.2.1)
ETR 328
T1.413 G.992.2 «G. lite»
SDSL
TS 101z524-1 (V1.1.1)
TS 101z524-2 (V1.1.1)
G.991.2 «G.shdsl»
HDSL-2 - T1E1-006 (draft)
VDSL
TS 101z270-1 (V1.2.1)
TS 101z270-2 (V1.1.1)
T1E1.4-004 «G.vdsl»
Примеры применения и построения систем HDSL.
25
Ниже, как пример одного из наиболее гибких решений оборудования
HDSL, приведено краткое описание серии WATSON2, WATSON3 и WATSON4
производства Schmid Telecom AG.
Для организации линейного тракта в аппаратуре HDSL используются две
технологии кодирования - 2В1Q И CAP, В зависимости от примененной
технологии линейного кодирования различается и дистанция
безрегенераторной передачи. Компания Schmid Telecom AG (Цюрих,
Швейцария) является одним из ведущих мировых производителей
оборудования HDSL. В отличие от большинства других поставщиков, Schmid
поставляет системы HDSL, основанные на обеих технологиях кодирования -
2В1Q (WATSON2) и CAP (WATSON3, WATSON4). В системе WATSON4
впервые в мире применена технология кодирования CAP-128, обеспечивающая
передачу потока 2 Мбит/с по одной паре медного кабеля. Благодаря единству
конструктивного исполнения систем WATSON, оператор имеет возможность
гибкого выбора модема, оптимального по соотношению возможность/цена.
Опыт применения систем HDSL в России показывает, что оборудование
WATSON3 (технология CAP-64) безусловно превосходит по качественным
параметрам (дальность, помехозащищенность и т.д.) аппаратуру, основанную
на технологии 2В1Q. Однако по ценовым показателям, системы WATSON3
уступают WATSON2 ввиду того, что технология 2В1Q является существенно
более распространенной и дешевой в производстве. Существенно, что с
появлением системы WATSON4 (CAP-128) появилась возможность
использования на относительно коротких линиях оборудования WATSON4,
работающего по одной паре приблизительно на той же дистанции, что 2В1Q по
двум парам. Стоимость WATSON4 практически одинакова с WATSON2, а
благодаря экономии одной пары экономическая эффективность использования
WATSON4 еще более увеличивается. Таким образом, появилась возможность
полностью отказаться от применения технологий 2В1Q.
Компанией Schmid Telecom AG предлагаются следующие системы HDSL:
-z WATSON2 с технологией 2В 1Q, передает поток 1 Мбит/с по одной
паре или 2 Мбит/с по двум парам;
-z WATSONS с технологией САР64, передает поток 1 Мбит/с по одной
паре или 2 Мбит/с по двум парам;
-z WATSON4 с технологией CAP 128, передает поток 2 Мбит/с по одной
паре;
-z WATSON4 Multi-Speed с технологией CAP, с изменяемой линейной
скоростью, позволяет вести дуплексную передачу на скоростях от 128 кбит/с до
2048 кбит/с по одной паре с увеличением дальности работы при снижении
линейной скорости.
Технология HDSL Schmid обладает явными преимуществами перед
другими технологиями организации цифровых трактов. В отличие от
оптического волокна, коаксиального кабеля или радиолиний, системы HDSL
могут быть установлены в считанные часы и имеют низкую стоимость.
26