Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Сети ШПД - развитие, технологии и решенияЧасть 1

Николай Слепов
К.т.н., с.н.с. РАН

Сети ШПД сегодня вызывают растущий интерес у специалистов, так как их сервисные возможности, постоянно расширяясь, выходят на новый уровень и покрывают практически все типы сервиса: от передачи голоса и данных до мультимедиа и видео, становясь мультисервисными.

Сети доступа (СД) обычно ассоциировались с сетью абонентских линий (АЛ) доступа к ближайшей АТС или к точке присутствия сетевого оператора (ТПСО) в виде мультиплексора-концентратора на границе сети [1, 2]. В этом смысле АЛ эквивалентна последней (LM) или первой (FM) миле - ПМ, то есть участку сети связи от оконечных устройств (ОУ) абонента до АТС или ТПСО. СД в современной многоуровневой модели сети (ММС) формируют уровень доступа - нижний уровень сети ММС.

Обычно ММС рассматривается как трехуровневая, где средним уровнем (ядром сети) считается распределительный, представленный на рис. 1 кольцом NG-SDH в комбинации с другими сетями [3, 4] (этот уровень может быть сложнее показанного). К мультиплексорам NG-SDH уровня не ниже STM-16/64 могут быть подключены другие кольца SDH или кольца пакетной передачи RPR с технологией ATM и сегментами или сетями Ethernet или IP.


Транспортный уровень представлен тандемным соединением (ТС) сетей WDM/SDH уровня STM-64/256. Показанные здесь три сети WDM рассматриваются как единая магистральная транспортная сеть, передающая трафик в рамках одной сети WDM/SDH и допускающая вывод оптических несущих, конвертирование (по λ), усиление и передачу с помощью оптического конвертора-трансмиттера (ОСТ) на промежуточную метросеть WDM или мультиплексор NG-SDH с цветным интерфейсом, связывающие распределительный уровень с транспортным [3].

Абонент, использующий АЛ, получал от ТфОП услуги телефонной и факсимильной связи или передачи данных с помощью модема с выходом на Л С и сеть Интернет, но его канал доступа был ограничен 64 кбит/с. С появлением технологии ISDN по той же АЛ можно было передавать голос, данные и видеоконференцсвязь (ВКС). Канал абонента, благодаря базовому доступу ISDN (2 х B+D), расширился до 144 кбит/с. С появлением широкополосной ISDN (B-ISDN) услуги были расширены до передачи видеоизображений и мультимедиа, а канал абонента вырос до 2 Мбит/с - скорости первичного доступа ISDN. Итак, ISDN впервые внедрила ШПД со скоростью до 1920/2048 кбит/с (Е1). Его основным звеном стали цифровые абонентские линии (ЦАЛ/DSL) на базе модемов xDSL[l,2].

Сотовая связь сформировала сети радио доступа (СРД), использующие абонентскую радиолинию (АРЛ) для связи с узлом ТфОП, имеющим BSC - контроллер базовой станции (КБС) [1,2]. Он давал спектр услуг, как у абонентов с АЛ ISDN. Сети на базе xDSL и АРЛ пользовались контентом сети Интернет, доставляемым ЛС Ethernet, расширяя канал ШПД до 10 Мбит/с.

Развитие пассивных оптических сетей (PON/ПОС) и использование оптического волокна (ОВ) привело к созданию оптических сетей доступа (ОСД), подключаемых к узлам ТфОП через оптическую абонентскую линию (ОАЛ) с помощью оконечных устройств оптической линии связи (ONT/ONU), установленных на узлах OLT Спектр услуг ОСД расширился с появление PON, в частности EPON - PON на базе Ethernet, благодаря увеличению скорости ШПД до 1 Гбит/с. Рассмотренное выше характерно для начальной схемы организации сети ШПД [1,2].

Узлами, питаемыми сетью доступа, могут быть не только АТС, но и мультиплексоры SDH и WDM, а устройствами доступа - УАТС с интерфейсами G.703 и V5.1/V5.2 и гибкие мультиплексоры (ГМ) с широким набором интерфейсов, достаточным для подключения абонента к сети ТфОП. Это могут быть устройства Л С, включая ПК, или сетей Х.25 и ISDN. Для SDH уровня STM-16 устройством доступа может быть сеть в виде кольца SDH/CWDM уровня STM-1/4 новой генерации или CWDM с большим набором интерфейсных карт. В этом случае источники сетей доступа - АТС и УАТС с трафиком Е1/Т1, ЕЗ/ТЗ (1,5-45 Мбит/с); ГМ/концентраторы типа п х 64 кбит/с или n x E1; Л С типа Ethernet 10/100/1000 Мбит/с; корпоративные сети FR или ATM; гибридные волоконно-коаксиальные сети (ГВКС) с кабельными модемами (КМ) и трафиком типа видео по требованию (VoD)/flaHHbie и пассивные оптические сети PON с трафиком ПМ и обратного канала ГВКС [5]. Сегодня схема организации сети доступа имеет вид, приведенный на рис. 2 (с оборудованием компании RAD Data Comm.) [2].


Она демонстрирует еще один уровень - уровень агрегации, расположенный между распределительным и уровнем доступа.

Оборудование ШПД

Схема на рис. 2 позволяют оценить тип оборудования на сетях ШПД:

  • АТС (СО) и УАТС (РВХ); мультиплексоры SDH уровня STM-1/4 и CWDM;
  • многофункциональные узлы доступа, кросс-коммутаторы (DXC) с потоками от 64 кбит/с и выше;
  • интегрированные гибкие мультиплексоры доступа (МД, ГМ);
  • мультиплексоры доступа сетей B-ISDN, FR, ATM и IP; "
  • инверсные мультиплексоры потоков Е1/Т1, формирующие потоки п хЕ1/Т1;
  • оборудование PON/ПОС;
  • модемы (включая КМ и модемы xDSL) со скоростью передачи не ниже Е1/Т1.

Модемы ШПД

Ограничимся проводными сетями доступа. Среди них можно выделить модемы типа:

  • ISDN-модемы для первичного доступа (PRA);
  • модемы для цифровых АЛ (DSL/ЦАЛ): xDSL-модемы (х обозначает подгруппу модемов, например ADSL и т.д.);
  • кабельные модемы (СМ/КМ) для сетей HFC, или ГВКС;
  • оптические модемы для PON/ПОС и оптической последней/первой мили (OLM/OFM), см. табл. 1 [2];
  • ISDN PRA - технология B-ISDN с доступом на первичной скорости; форматы: 23В + D (Америка, Япония), 30B+D (Европа); скорости: 1536 (1472 + 64), 1984 (1920 + 64) кбит/с;
  • ADSL/ADSL2/2 + (ITU-T G.992.1/G.992.3/G.992.5) - асимметричная ЦАЛ; технология ШПД в Интернет; выделяет больше ресурсов на прямой поток к пользователю; полоса делится на 3 канала: КТЧ (телефон), обратный и прямой каналы; телефон управляется узлами ТфОП (АТС), последние 2 канала (каждый отдельно) управляются мультиплексором доступа ЦАЛ (или DSLAM); то есть ADSL организует телефонный и дуплексный асимметричный каналы, используя сплиттер;
  • HDSL - высокоскоростная ЦАЛ; технология ШПД: использует дуплексную передачу цифровых данных в ГлС и Л С, формируя каналы Т1/Е1 (1544/2048/2320 кбит/с); HDSL2 - то же, что и SHDSL (ITU-T G.991.2);
  • M(S)DSL - многоскоростная ЦАЛ; поддерживает передачу симметричных дуплексных каналов со скоростью п х 64 (п = 4...36) по схеме nB + D, допуская объединение в одной физической среде различных видов трафика (речи, данных и видео);
  • RADSL - ЦАЛ с адаптацией скорости; вариант ADSL, где скорость можно изменять с учетом среды передачи;
  • SHDSL - высокоскоростная ЦАЛ на одной паре (ITU-T G.991.2); поддерживает симметричные дуплексные каналы со скоростью до 2312/3840/ 5696/15200 кбит/с (в зависимости от типа модуляции); называется также симметричной высокоскоростной ЦАЛ;
  • VDSL - сверхскоростная ЦАЛ; обеспечивает асимметричную передачу аналогично ADSL; передает по прямому каналу ТВ-сигнал: обычного ТВ - 13 Мбит/с на расстояние 1,4 км и высокой четкости (HDTV) - 52 Мбит/с на расстояние до 300 м;
  • HFC - гибридная волоконно-коаксиальная (ГВКС) линия; использует трехуровневую сеть (транспортная; сеть доступа и распределительная) и смешанную среду передачи: О В и коаксиальный кабель (КК). Обратный канал до центральной станции (ЦС) имеет полосу 5-42 (5-65) МГц; полоса доступа делится пропорционально числу абонентов по методу TDM; прямой канал имеет полосу 47-750 (91-857) МГц и делится пропорционально числу каналов ТВ-вещания; то есть КМ имеет скорость (с учетом кода 16/64/256QAM) до 36 000 кбит/с;
  • IMA - инверсное мультиплексирование (ИМ) в режиме ATM; использует ATM на линиях Т1/Е1 (1544/2048 кбит/с), что не всегда удовлетворяет приложениям, поэтому применяют ИМ, формирующее канал пТ1/пЕ1.

Сети ГВКС

ШП-каналы xDSL, кроме VDSL, давали абоненту качественный видеосервис при скорости 5696 кбит/с и выше, а в случае ADSL2+, HFC и VDSL можно получать поток HDTV (20 Мбит/с); каналы ориентированы на проводную (UTP) или медную (КК) среду передачи. Расширить полосу ШПД можно, переходя на ОВ, но сначала это было дорого, поэтому предлагалась технология ГВКС, использующая трехуровневую структуру сети: транспортная сеть; сеть доступа и распределительная сеть, и смешанную среду передачи: О В на транспортной сети и сети доступа и КК на распределительной сети, которую в целях экономии формировали по топологии звезды. Сервисы ГВКС делились на 2 группы: вещательные (радио + ТВ) и индивидуальные (телефония и передача данных) [5].

Передача данных/голоса идет по прямому и обратному каналам с помощью КМ. Передача данных использует IP-протокол, голос передается по сети с помощью тех же модемов (но через голосовые порты) по технологии VoIP (голос поверх IP). В РФ для передачи данных и голоса в ГВКС используется оборудование стандарта DOCSIS (начиная с версии 1.1), описывающего спецификацию интерфейса передачи данных и голоса по ТВ-кабелю с помощью КМ (сначала на скорости до 36 Мбит/с). Структурная схема сети ГВКС представлена на рис. 3 [5].


Стандарт DOCSIS имеет 3 версии + версия EuroDOCSIS. Их характеристики приведены в табл. 2 [5].


Использование EuroDOCSIS вер. 2 и 3 позволило увеличить не только скорость передачи, но и функциональные возможности ШПД, учитывая, что вер. 3 допускала: объединение до 16/8 каналов на КМ, мультикастинг, использование протокола IPv6, протокола шифрования AES и др. Появление Metro-Ethernet и технологии GEPON позволило существенно улучшить возможности ШПД.

Литература

  1. Парфенов Ю.А., Мирошников Д.Г. Цифровые сети доступа. - М.: Натекс-Эко-Трендз, 2005. - 288 с
  2. Слепов Н. Сети доступа. Основные понятия и оборудование // Электроника: НТВ. - 2005. - № 7. - С. 10-14
  3. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи: 2-е изд., испр. - М. эадио и связь, 2003. - 468 с.
  4. Слепов Н. Сети SDH новой генерации и их использование для передачи трафика Ethernet // Электроника НТВ. - 2005. - № 3. - С. 56-62 (ч. 1); № 4. С. 60-63 (ч. 2)
  5. Волоконно-оптическая техника: Современное состояние и перспективы: 2-е изд., перераб. и доп. / Сб статей под ред. Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н. - М. АО "ВОТ", 2005.-568 с.

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2012
Посещений: 14629

Статьи по теме

  Автор

Николай Слепов

Николай Слепов

Независимый эксперт

Всего статей:  23

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций