Изучение технологий доступа для широкополосной электросвязи (стр. 4 )

Семейство технологий DSL предоставляет широкое разнообразие схем по выполнению задач и удовлетворению потребностей различных рынков в существующих и будущих инфраструктурах. В том, что касается DSL, вне зависимости от того, используется ли одна или две пары, симметричные или асимметричные, подстраивающиеся по скорости или многоканальные приложения, технологии DSL являются инструментами для решения рыночных задач. И потребности рынка, и технологии DSL продолжают развиваться.

Помимо скорости, системы DSL предлагают другое ключевое преимущество – постоянную возможность установления соединения. Поскольку DSL-модемы используют технологию без установления соединения, более похожую на ту, что используется в офисных сетях LAN, компьютер пользователя постоянно подключен к сети.

Краткий список справочных документов

a)        Отчет по технологиям DSL МСЭ‑D, Документ 2/082 (Пересм. 3)-E, 2002,

       Понимание технологии цифровой абонентской линии,

       Томас Старр (Thomas Starr) и др.,

       Техника связи.

b)        Prentice Hall PTR, NJ 07458, 1999,

       DSL, Методы моделирования и стандарты,

       Доктор ен (Dr Walter Y. Chen),

       Macmillan Technical Publishing, Indianapolis, Indiana, 1998.

I.1.2        Базовая матрица кабельных технологий

При почти повсеместном покрытии некоторых стран широкополосной связью от коллективных антенн кабельного ТВ, соединения коллективных антенн представляют собой мощную платформу для предоставления высокоскоростного доступа к данным домашним пользователям и малому бизнесу. Однако для предоставления новейших услуг электросвязи кабельные телевизионные системы односторонней передачи должны быть преобразованы в современные сети двусторонней передачи.

Исследование "Азы кабельного ТВ", инициированное 9-й Исследовательской комиссией МСЭ-T, может служить полезным введением в сети кабельного ТВ. Более подробную информацию о сетях кабельного ТВ можно найти в следующих разделах 4-го Выпуска 2-й Исследовательской комиссии МСЭ‑D:

       5.3.9        Распределение кабельного ТВ

       5.3.9.1        Важнейшие компоненты системы кабельного ТВ

       5.3.9.2        Кабельные системы HFC

       5.3.9.3        Интерактивные двусторонние услуги ТВ

       5.3.9.4        Высокоскоростная передача данных с использованием кабельных систем

Азы кабельного ТВ

Кабельные системы изначально были разработаны для эффективной доставки радиовещательных телевизионных сигналов в дома абонентов. Для гарантии того, что потребители смогут получать услуги кабельной связи на те же телевизионные приемники, которые они используют для приема эфирных радиовещательных ТВ сигналов, операторы кабельной связи освободили участок радиочастотного (РЧ) спектра в линии передачи по данной линии связи коллективной антенны и распределили ее по домам абонентов.

Традиционные системы коллективных антенн обычно работают с пропускной способностью 330 МГц или 450 МГц, тогда как современные гибридные волоконно-коаксиальные системы (HFC) расширяют ее до 750 МГц или больше.

По логике вещей, нисходящая передача сигналов видеопрограмм начинается примерно около 50 МГц, что эквивалентно телевизионным сигналам 2-го канала эфирной передачи. Участок спектра от 5 МГц до 42 МГц обычно резервируется для восходящей передачи из домов абонентов.

Например, в странах, где используется стандарт передачи Национального комитета по телевидению (NTSC, Соединенные Штаты), стандартный телевизионный канал занимает 6 МГц радиочастотного спектра. Следовательно, традиционная кабельная система с полосой пропускания в нисходящем направлении 400 МГц может передавать сигнал, эквивалентный 60 каналам аналогового ТВ, а современная система HFC с полосой пропускания в нисходящем направлении 700 МГц имеет емкость равную примерно 110 каналам.

Сети доступа с кабельным модемом

Для доставки услуг передачи данных по кабельной сети для нисходящего трафика к домам абонентов выделяется один телевизионный канал (в диапазоне 50-750 МГц), а другой канал (в полосе 5-42 МГц) используется для передачи сигналов восходящего трафика.

Головная станция кабельной системы с модемным окончанием (CMTS) связывается по этим каналам с кабельными модемами, находящимися в домах пользователей, создавая соединение виртуальной локальной вычислительной сети (LAN). Большая часть кабельных модемов – это внешние устройства, соединенные с персональным компьютером (PC) через стандартный внешний блок 10Base-T или внутреннюю карту PCI или PCMCIA, или через разъем универсальной последовательной шины (USB).

Сеть доступа с кабельным модемом работает на уровне 1 (физическом) и уровне 2 (управление уровнем доступа к среде/управление логическим каналом) Эталонной модели взаимосвязи открытых систем (OSI). Таким образом, протоколы уровня 3 (сетевого), такие как IP-трафик, могут быть бесшовно доставлены конечным пользователям через платформу кабельного модема.

Один нисходящий телевизионный канал шириной 6 МГц может поддерживать нисходящую передачу данных от головной станции кабельной системы со скоростью до 27 Мбит/с, используя технологию передачи 64 QAM (квадратурная амплитудная модуляция). При использовании 256QAM скорости могут быть увеличены до 36 Мбит/с. Восходящие каналы могут доставлять данные со скоростями от 500 кбит/с до 10 Мбит/с от домов пользователей, используя методы модуляции 16 QAM или QPSK (квадратурная фазовая манипуляция), в зависимости от объема спектра, распределенного услуге. Эта ширина полосы восходящей и нисходящей передачи используется совместно для передачи данных активных абонентов, соединенных с данным сегментом кабельной сети, обычно от 500 до 2000 домов в современной сети HFC.

Помимо скорости, кабельные модемы предлагают другое ключевое преимущество – постоянную возможность установления соединения. Поскольку кабельные модемы используют технологию без установления соединения, более похожую на ту, что используется в офисных сетях LAN, компьютер пользователя постоянно подключен к сети.

Доставка интернета по кабелю

Для того чтобы войти в бизнес высокоскоростного интернета, операторы кабельной связи должны сделать нечто большее, чем просто установить оборудование для кабельных модемов. Им необходимо в каждом обслуживаемом ими сообществе построить сложную сквозную инфраструктуру объединяющую IP-сети, которая была бы достаточно устойчивой для того, чтобы поддерживать передачу данных десятков тысяч абонентов. Она включает такие элементы как возможность установления соединения с магистральными линиями интернета, маршрутизаторы, серверы, инструменты управления сетью, а также системы безопасности и биллинга. Короче говоря, перед операторами кабельной связи стоит серьезная инженерная и эксплуатационная задача построить несколько крупнейших в мире сетей "интранет".

Операторы кабельной связи нацелены на предоставление услуг высокоскоростного доступа в интранет, а не доступа непосредственно в интернет по простой причине: сетевое соединение работает со скоростью самой медленной линии в сети. Очевидно, что преимущества кабельной линии со скоростью 1 Мбит/с теряется, если абонент пытается получить доступ к контенту, расположенному на веб-сервере по линии со скоростью 56-кбит/с. Решение этой дилеммы состоит в том, чтобы приблизить контент к абоненту, в идеале, разместить его непосредственно на головной станции кабельной сети. Это выполняется путем записи или загрузки копий популярного контента интернета на локальные серверы, при этом, когда абонент кабельной модемной сети получает доступ к веб-странице, он или она будет перенаправлена на сервер головной станции с наивысшей скоростью, и им не потребуется ожидать, пока контент будет переправлен по перегруженному интернету.

Ряд компаний предлагают полноценные услуги организации сетей и системой интеграции операторам кабельной связи, выходящим на рынок, где есть спрос на высокоскоростной интернет.

Характеристики платформы совместного использования сетей

Большинство современных кабельных систем опираются на платформу совместного доступа, очень похожую на офисную локальную вычислительную сеть LAN. В отличие от телефонных сетей с коммутацией каналов, в которых вызывающему абоненту распределяется специальный канал, пользователи кабельного модема не занимают фиксированного объема полосы пропускания во время своего сеанса связи. Вместо этого, они используют сеть совместного с другими активными пользователями, и используют сетевые ресурсы только в те моменты, когда они действительно передают или принимают короткие пакеты данных. Поэтому, вместо 200 подключенных пользователей кабельной сети, каждому из которых выделена скорость 135 кбит/с, они способны собирать необходимую для передачи пакетов данных пропускную способность, доступную в течение миллисекунд, которая им нужна для загрузки своих пакетов данных до многих мегабитов в секунду.

Если начинается перегрузка из-за высокой степени использования, операторы кабельной связи обладают гибкостью добавить больше пропускной способности для услуг передачи данных. Оператор кабельной связи может распределить для высокоскоростной передачи данных дополнительный видеоканал шириной 6 МГц, удвоив доступную пользователям пропускную способность нисходящего канала. Еще одним способом расширения пропускной способности является подразделение физической кабельной сети, и доведение волоконно-оптических линий ближе к жителям. Это уменьшает число домов, обслуживаемых каждым сегментом сети и, таким образом увеличивает объем пропускной способности, доступной конечным пользователям.

I.1.3        Матрица Волокно до помещения (FTTP)

Архитектура FTTP все чаще выбирается с учетом существенного уменьшения, как стоимости оборудования, так и стоимости развертывания линейно-кабельных сооружений (OSP). Несколько крупнейших традиционных операторов США уже объявили о планах переключения своих созданных "с нуля" телекоммуникационных объектов на FTTP. Аналогично, экономика реконструкции медных сетей, при которой требуется замена меднопроводного оборудования из-за ухудшения его параметров, делает эту работу по модернизации все более привлекательной для FTTP. И, наконец, учитывая значительные расходы, связанные с расширением покрытия медных сетей для охвата сельских потребителей, принимая во внимания их ограничения по расстояниям, FTTP быстро становится предпочтительной архитектурой доступа для сельских поставщиков услуг, стремящихся предоставить потребителям тройную услугу передачи голоса, видео, и данных в одном пакете ("triple play").