Проектирование систем абонентского доступа на основе технологии ADSL для Мичуринского регионального центра связи

В кольцевых структурах каждого уровня для обеспечения надежности (живучести) сети ОТС не рекомендуется использование «плоских» колец, организованных в одном кабеле ВОЛС.

При отсутствии возможности организации колец в разных, желательно территориально разнесенных, кабелях ВОЛС или с помощью каналов Е1 обходных направлений в дорожной сети ОТС необходимо для построения кольца использовать кабели с металлическими жилами, по которым можно (с использованием технологий хDSL или аналоговых систем передачи и трансмультиплексоров) организовать каналы Е1. Для организации «пространственного» кольца верхнего уровня рекомендуется также использовать потоки Е1, выделенные в системе передачи магистральной сети, имеющей пространственную кольцевую структуру. Как правило, это системы STM-4 или STM-16.

Должна быть предусмотрена возможность использования для организации колец нижнего уровня прямых каналов ТЧ. Количество ТЧ каналов, используемых для резервирования, должно быть равно количеству диспетчерских связей, сохраняемых при повреждении основного направления.

Объемы передаваемой информации по цифровой сети железнодорож-ного транспорта с каждым годом возрастают. Передача данных требует более высоких скоростей. Можно получать дополнительную прибыль от квартирных абонентов, желающих пользоваться услугой высокоскоростного доступа в глобальную сеть Интернет. Учитывая все это, существует потребность развития широкополосного доступа. Следует отметить необходимость создания широкополосного доступа для мобильных абонентов, именно такого доступа нет в существующих сетях.

1.2 Выбор технологии широкополосного доступа

Сети доступа должны либо создаваться заново, либо использовать имеющиеся ресурсы [1]. И если транспортную сеть оператор может строить, как хочет, то сети доступа в современных революционных условиях он вынужден строить, как может. Если есть проводная телефонная сеть - следует использовать провода (xDSL). Нет проводов - можно прокладывать волокно до пользователя (FTTx). Нет возможности проложить волокно - можно использовать радиодоступ (Wi-Fi, WiMAX, WLL и пр.). Нельзя разместить базовую станцию радиодоступа - можно использовать ресурсы сотовых сетей (GPRS). Именно поэтому в области технологий доступа богатство технических решений намного превосходит технологии транспортных сетей.

На развитие кабельного хозяйства местной связи , в течение многих лет, затрачены огромные ресурсы и силы. Поэтому самым простым и экономичным методом организации широкополосного доступа является адаптация существующего абонентского кабеля для целей сети доступа NGN.

В таблице 1.1 приведены различные стандарты технологии ADSL. Можно достаточно скептически отнестись к значениям скорости (особенно ADSL2+), и утверждать что ни один из абонентов не сможет получить 24 Мбит/с по линии вниз. Необходимо понимать, что это максимум, и технология ADSL не будет обеспечивать каждого пользователя такой скоростью. Но технология обещает максимально эффективно использовать абонентскую пару при передаче данных.

Удобство миграции абонентов из телефонной сети в сеть

NGN, которое дает технология ADSL, неоспоримо. В том случае, когда абоненту необходимо предоставить широкополосный доступ как можно быстрее и с минимальными издержками, технология ADSL почти не имеет конкурентов среди проводных решений.

Завершая рассмотрение вопроса о структуре традиционной технологии

Таблица 1.1 - Стандарты технологии ADSL

ADSL, обратим внимание, что эта технология при всех ее преимуществах является «заплаточной», т.е. представляется всего лишь промежуточным и временным решением между существующими в настоящее время сетями телефонии и перспективными сетями NGN.

Единственное универсальное решение, которое имеет перспективу в NGN - перестройка абонентских кабельных сетей, т.е. полная реконструкция и создание отдельной широкополосной абонентской сети. При этом состав абонентской сети меняется качественно. Если раньше абонентские кабельные сети использовали металлические кабели, то с появлением абонентских сетей NGN наступает эра оптики, и только оптические кабели могут обеспечить почти бесконечный ресурс для любого перспективного развития абонентского NGN.

В настоящее время уже имеется целая концепция абонентских кабельных сетей нового поколения. Связана она с семейством концепций FTTx, что в переводе означает «Оптика до…». Соответственно, вместо х добавляются различные пункты доведения оптического транспорта до пользователя (рис.1.1):

FTTB (Fiber To The Building) - оптическая система передачи до дома;

FTTC (Fiber To The Curb) - оптическая система передачи до распределительной коробки;

FTTCab (Fiber To The Cabinet) - оптическая система передачи до распределительного шкафа;

FTTP (Fiber To The Premises) - оптическая система передачи до сегмента сети;

FTTO (Fiber To The Office) - оптическая система передачи до офиса;

FTTH (Fiber To The Home) - оптическая система передачи до квартиры;

FTTU (Fiber To The User) - оптическая система передачи до конечного пользователя.

Еще одна причина последовательной динамики перехода в абонентской системе с ADSL на FTTx представлен на рис.1.2. Здесь показан процесс эволюции загрузки пучка абонентских линий. На первом этапе весь пучок реализуется под задачи телефонной связи за исключением нескольких абонентов ADSL. По мере роста популярности услуг ADSL доля пар, используемых для широкополосной передачи, растет. Наступает момент, который связан с состоянием пучка абонентских пар, когда абоненты ADSL начинают влиять друг на друга. Наконец наступает состояние, которое можно назвать максимальным процентом услуг ADSL в кабельной системе. После достижения критического соотношения между телефонными абонентами и абонентами ADSL в пучке любое новое подключение абонента ADSL приводит к существенному ухудшению качества для всех остальных абонентов ADSL. Дальнейшее увеличение скорости передачи в нем невозможно и тогда требуется реконструкция абонентского кабеля на основе технологии FTTx.

Достижение на пучках сети критического соотношения может занять не одно десятилетие, что и обеспечивает технологии ADSL статус очень перспективной. Таким образом, технология ADSL может считаться «заплаточной», временной, но в то же время очень перспективной и современной.

1.3 Структура технологии ADSL

1.3.1 Типовая схема соединения ADSL

Технология ADSL базируется на идее использовать существующую абонентскую телефонную линию для обеспечения абонентов услугами широкополосного доступа. При этом в технологию были заложены некоторые основополагающие принципы:

- в технологии предусмотрена организация асимметричного обмена данными;

- при внедрении ADSL объем работ должен быть минимальным, поскольку технология ADSL изначально ориентирована на массовое внедрение;

- при любых нарушениях в оборудовании или сети NGN традиционная телефонная связь должна работать;

- в технологии используются существующие абонентские линии телефонной сети, в каком бы состоянии они не были.

На этих основаниях выросла вся структура технологии ADSL и произошел процесс миграции обычной телефонной линии в систему абонентского широкополосного доступа ADSL (рис 1.3).

В основе типовой схемы абонентского подключения лежит использование принципа частотного разделения. Весь сигнал, передаваемый по абонентской

линии, делится в частотном диапазоне на три части (рис.1.4):

- диапазон передачи сигналов традиционной телефонии;

- диапазон для ADSL линия вверх ;

- диапазон для ADSL линия вниз .

Асимметричный обмен предусматривает, что скорость передачи данных от абонента к узлу сети (линия вверх) будет заведомо меньше, чем скорость передачи от узла сети к абоненту (линия вниз). Поэтому для передачи данных по линии вверх отводится меньший частотный диапазон в телефонном канале. Технология ADSL занимает общий диапазон до 1,1 МГц.

Телефонный сигнал занимает диапазон от 0,3 до 20 кГц, ADSL по линии вверх - диапазон от 30 кГц до 140 кГц, а сигнал ADSL по линии вниз - от 140 до 1100 кГц.

Для обеспечения частотного разделения сигналов по обеим сторонам бывшей телефонной линии устанавливаются разветвители сигнала (сплиттеры), которые выполняют функции разделения между цепями телефонии и широкополосного доступа ADSL. Телефонная связь (или связь ISDN) передается, как и раньше, в своем частотном диапазоне. В зависимости от того, являлась ли абонентская линия линией обычной телефонной сети или линией ISDN, различаются два стандарта ADSL :

1. В случае использования обычной телефонной линии телефонная связь передается в диапазоне от 300 до 3400 Гц, ADSL занимает частоты,

начиная с 30 кГц.

2. В случае использования линии ISDN данные ISDN передаются в диапазоне до 80 кГц, a ADSL занимает частоты, начиная со 138 кГц.

Сплиттеры представляют собой пассивные элементы, сделанные на основу двух фильтров: фильтра высоких частот (ФВЧ) и фильтра низких частот (ФНЧ).

Их основное назначение - обеспечить разделение трафика ADSL и трафика традиционной телефонии/ISDN. Сплиттеры не требуют для своей работы питания, так как представляют собой пассивные элементы.

Рассмотрим элементы, добавляемые к абонентскому подключению для обеспечения широкополосного доступа. Со станционной стороны добавляется оборудование DSLAM (DSL Access Multiplexer - мультиплексор доступа DSL), выполняющее функции преобразования сигналов ADSL в ячейки ATM, которые затем передаются в сеть.

1.3.2 Функционирование ADSL с точки зрения протоколов

От рассмотрения ADSL как технологии использования существующей абонентской пары перейдем к изучению всего комплекса устройств в составе абонентского включения ADSL. Для этого проследим преобразование данных в различных протоколах от компьютера до сервера Интернет-провайдера (ISP), основываясь на том факте, что широкополосный доступ создается в первую очередь для активной работы пользователя в сети Интернет. На рис 1.5 показана вся цепочка различных устройств, участвующих в процессе передачи данных и наиболее частая схема взаимодействия по уровням протоколов.

Данные пользователя передаются в виде запросов протокола верхнего уровня HTTP, который применяется в Интернете. Для передачи данных кадры HTTP упаковываются в транспортные кадры TCP/IP и передаются на модем ADSL. Для этого могут использоваться различные интерфейсы обмена, наиболее часто - Ethernet или USB.

Ключевая роль модема ADSL состоит в том, чтобы преобразовать данные пользователя в формат, удобный для передачи через ADSL. Модем не работает с данными верхних уровней, для него существуют только кадры TCP/IP. Для передачи кадров по цепи абонентского доступа модем формирует четырехуровневую структуру ADSL, включающую физический уровень протокола ADSL, канальный уровень на основе ATM, уровень РРР для контроля связности канала в режиме точка-точка и собственно TCP/IP.

Главная цель преобразования данных в модеме в том, чтобы сформировать довольно сложную структуру ADSL. Сформированные в модеме кадры ADSL в виде модулированного сигнала поступают в используемую для передачи телефонную линию и передаются на DSLAM. Обычно на один DSLAM приходится несколько (иногда несколько сотен) подключений модемов.

DSLAM представляет собой довольно простое устройство, которое работает с данными только на уровне ADSL и ATM. Основная задача DSLAM - восстановление данных из кадров ADSL и формирование потока ячеек ATM, который будет передаваться дальше по сети. Нельзя забывать, что технология ADSL родилась в середине 1990-х, когда стратегической концепцией построения мультисервисных сетей являлась технология ATM.

Тогда вполне логично считалось, что преобразование данных пользователя в ячейки ATM на стороне сети заведомо обеспечивает функции широкополосного доступа. В современной концепции NGN технология ATM сохранена только как служебная. По этой причине оказалось необходимым преобразовать ячейки ATM в более привычную для современных сетей форму на базе TCP/IP. В состав цепи абонентского доступа было включено еще одно устройство, получившее название сервера широкополосного удаленного доступа (Broadband Remote Access Server, BRAS). Такое устройство представляет собой краевой маршрутизатор IP для интеллектуального управления широкополосным доступом. BRAS позволяет управлять параметрами трафика от пользователей ADSL на уровне канала передачи данных пакетного трафика. Например, регулирование скорости передачи данных от пользователя в сеть осуществляет именно BRAS. Сейчас операторы сетей доступа DSL для ограничения прямого и обратного трафика используют на узлах доступа ATM фиксированные профили скорости, что возможно реализовать без помощи BRAS. Но на перспективу для предоставления гибко адаптируемой пропускной способности потребуются более тонко настраиваемые механизмы, и реализовать такие функции без краевого маршрутизатора оказывается затруднительным. Кроме того, на фоне растущего спроса на пропускную способность операторы региональных

сетей и сетей доступа нуждаются в более гибкой масштабируемости решений, и здесь BRAS становится тоже важным элементом.

Управление потоком пакетного трафика IP в DSLAM не может быть реализовано, DSLAM поддерживает только уровень ATM, не выше. Помимо функций управления потоком BRAS выполняет важную функцию по преобразованию форматов данных, так что этот элемент действительно выполняет краевую задачу: после него данные передаются по сети

Подводя итог вышесказанному, отметим, что с точки зрения функционирования системы ADSL, критичной является связка модем и

DSLAM, где, собственно, ADSL присутствует. Все остальные элементы схемы широкополосного абонентского доступа (см.рис.1.5) могут быть отнесены к абонентским устройствам NGN или вообще составным частям транспортной сети NGN.

1.3.3 Алгоритм линейного кодирования в системах ADSL

Специфическая особенность ADSL - это использование модуляции 256DMT, о чем необходимо сказать подробнее. Метод передачи информации, разработанный для ADSL, состоит в том, что для передачи сигналов используются 256 несущих. Это означает, что в канале передачи работают 256 мини-модемов, каждый из которых передает информацию на своей несущей. Применение такой методики позволяет повысить эффективность использования ресурса за счет компенсации любых селективных шумовых влияний на параметры передачи. Между несущими устанавливается защитный интервал 4312,5 Гц. Часть несущих отдается под передачу данных по линии вверх, часть - для передачи по линии вниз (рис.1.6). Передача данных на несущей осуществляется посредством амплитудно-фазовой модуляции (Quadrature Amplitude Modulation, QAM).

Страницы: 1, 2, 3