Geum.ru

Перед вами пустая тетрадь, с ней еще предстоит натерпеться. (Булат Окуджава) сети абонентского доступа. Принципы построения 1999 год

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18



Рисунок 1.12


Судя по рисунку 1.12, АЛ должна обеспечить полосу пропускания сигнала до величины порядка 400 кГц. Но в [81] приведен рисунок, на котором полоса пропускания цифровой АЛ составляет порядка 1,1 МГц. Можно назвать ряд факторов, существенно ограничивающих полосу пропускания АЛ. Это, в первую очередь, - длина АЛ (затухание и сопротивление) и число жил в кабеле (взаимные влияния). В статьях [45, 60, 73, 75, 76, 81, 82, 83], а также в ряде других работ, приведены любопытные данные, касающиеся области возможного применения технологии xDSL с точки зрения длины АЛ. Соответствующие ограничения представлены в приведенной ниже таблице:


Таблица 1.5


Скорость передачи, Мбит/с
Максимальная длина АЛ, км
Технология передачи
Комментарии

0,75
3,6
SDSL
См. Примечание 1

1,5
4,1 - 5,4
ADSL
См. Примечание 2

2,0
4,8
ADSL/HDSL
См. Примечание 3

6,0
3,6
ADSL



9,0
2,7
ADSL



13,0
1,4
VDSL



26,0
0,9
VDSL



52,0
0,3
VDSL




Примечания к таблице 1.5:

1) численные оценки, указанные в первой строчке таблицы 1.5, отражают усредненные данные;

2) диапазон 4,1 - 5,4 км определяет возможную длину АЛ при различных диаметрах жил и числа АЛ в кабеле;

3) выбор технологии влияет - наравне с параметрами кабеля - на максимальную длину АЛ.


Вероятно, все разновидности технологии xDSL будут, в той или иной степени, использоваться в сетях абонентского доступа. Тем не менее, следует упомянуть о заметном преобладании публикаций, касающихся ADSL. Именно по этой причине ниже приводятся некоторые дополнительные сведения, относящиеся к технологии ADSL.


1.5.5.3. Технология ADSL


Большой интерес к технологии ADSL объясняется рядом причин, из которых существенны две:

- на телекоммуникационном рынке сформировался платежеспособный спрос на услуги, допускающие использование каналов обмена информацией с существенно различной полосой пропускания в направлениях приема и передачи сигналов;

- максимальная длина физической цепи, на которой может работать оборудование ADSL, будет, как правило, больше, чем длина подавляющего большинства существующих АЛ.

Пример применения технологии ADSL показан на рисунке 1.13, заимствованном из [84]. Для функциональных блоков сохранены (внутри соответствующих прямоугольников) оригинальные названия.


Функциональная архитектура для технологии ADSL





Рисунок 1.13


АЛ, используемая для телефонной связи, присоединяется к удаленному модулю ADSL через телефонную розетку. Удаленный модуль ADSL обеспечивает передачу в направлении соответствующего терминала цифрового потока 2,048 Мбит/с и двухсторонний обмен сигналами управления со скоростью 16 кбит/с. Приведенные на рисунке численные характеристики цифровых потоков взяты из [84].

Таким образом, из помещения абонента к кроссу идет линия, по которой передается сигнал, объединяющий цифровой поток от терминала, использующего технологию ADSL, и информацию, передаваемую по АЛ (например, речь или факсимильные сообщения). По этой причине на рисунке 1.13 использовано обозначение “АЛ”. Возможно, что более точным было бы обозначение типа “канал ТЧ”.

Через кросс осуществляется подключение цифрового тракта к устройству, названному на рисунке 1.13 “Станционный модуль ADSL”. В этом устройстве происходит обработка сигнала, передаваемого между двумя модулями ADSL. В результате, выделяются два цифровых потока - ADSL (2,048 Мбит/с и 16 кбит/с) и аналоговая АЛ, которая через кросс подключается к коммутационной станции ТФОП.

Технология ADSL позволяет, в определенном смысле, осуществить интеграцию средств абонентского доступа. На рисунке 1.14, в качестве примера, приведен вариант использования технологии ADSL для организации абонентского доступа к трем телекоммуникационным сетям. Этот рисунок составлен на основе материалов, приведенных в [76].


Интеграция средств абонентского доступа




Рисунок 1.14


В качестве примеров терминального оборудования, которое может использовать абонент, на рисунке 1.14 показаны три устройства:

- телевизор с приставкой, позволяющей управлять процессом получения видеоинформации;

- терминал ЦСИО, используемый для выхода на сеть интегрального обслуживания;

- персональный компьютер, подключаемый (в данном варианте) к сети передачи данных.

С левой стороны рисунка 1.14 показаны соответствующие сети. Для терминала, названного “телевизор с приставкой”, приведен наиболее простой пример сети - кабельное телевидение (КТВ). Сеть передачи данных с коммутацией пакетов (ПД-КП) показана как типичный вариант подключения персонального компьютера.

Функциональный блок, названный на рисунке 1.14 “Сеть в помещении абонента” (в оригинале - Premises Distribution Network), представляет широкий спектр оборудования различной сложности. В качестве примеров, которые иллюстрируют разницу между выполняемыми функциями, в [76] перечислены локальная сеть Ethernet и простой кросс.

Узел доступа (Access Node) может выполнять такие функции, как концентрация нагрузки, преобразование протоколов и маршрутизация вызовов. Он может располагаться в МС или в какой-либо точке сети абонентского доступа. Для концепции использования ОК, названной выше FTTOpt, узел доступа может, в частности, располагаться в точке сопряжения различных сред распространения сигнала - оптических волокон и медных проводников.

Два блока (ATU-C и ATU-R) в тексте работы [76] не расшифрованы. Но такие же аббревиатуры использованы в докладе [81]. Сокращение ATU-C образовано из сочетания слов “ADSL Transceiver Unit, Central Office” - приемопередатчик ADSL, расположенный на коммутационной станции. Аналогично, аббревиатура ATU-R составлена из выражения “ADSL Transceiver Unit, Remote Terminal”, то есть приемопередатчик ADSL, расположенный в удаленном модуле.

Интересным дополнением рисунка 1.14 может считаться эталонная модель системы, разработанная ADSL Forum. На рисунке 1.15 эта модель показана в том виде, в котором она воспроизведена в [76]. Модель, введенная ADSL Forum, содержит ряд эталонных точек - интерфейсов. Описание этих интерфейсов не входит в круг вопросов, рассматриваемых в монографии. Рисунок 1.15 включен в состав данного параграфа по двум причинам. Во-первых, он может оказаться полезным для специалистов, прямо или косвенно связанных с технологией xDSL. Во-вторых, он очень интересен с методологической точки зрения - четкой стандартизации всех возможных интерфейсов.


Эталонная модель системы ADSL





Рисунок 1.15


На этом заканчивается краткое изложение системных аспектов технологии ADSL. И в заключение параграфа 1.5.5 приведем некоторые соображения по области использования технологии VDSL.


1.5.5.4. Технология VDSL


Принципы передачи сигналов для технологий ADSL и VDSL очень похожи друг на друга [84, 85]. Интересны - с точки зрения затронутых в монографии вопросов - их основные различия в области применения соответствующего оборудования. Их проще всего рассматривать в категориях ”длина - скорость передачи”.

Очевидно, что областью потенциального применения технологии ADSL может стать практически вся абонентская сеть. Это связано с тем, что для российской ТФОП характерны достаточно короткие АЛ. Важно отметить, что на практике могут возникать сложности с оборудованием ADSL даже на очень коротких АЛ. Проблема заключается в эксплуатационных характеристиках абонентской сети, которые могут существенно отличаться от ожидаемых [86]. Но в любом случае скорость передачи, обеспечиваемая оборудованием ADSL, не превысит значений, приведенных в таблице 1.5.

Таким образом, для скоростей передачи свыше 10 Мбит/с необходимо ориентироваться на технологию VDSL. Но такое решение ограничивает число потенциальных абонентов из-за того, что допустимо использовать только весьма короткие АЛ. В частности, скорость передачи 52 Мбит/с достигается для АЛ, длина которой примерно равна 300 м. По этой причине технологию VDSL обычно рассматривают в комбинации с другими методами построения АЛ. Как правило, практический интерес вызывают решения типа FTTOpt+VDSL [84, 85]. Один из возможных сценариев, основанных на подобном компромиссе, показан на рисунке 1.16.


Пример использования технологии VDSL





Рисунок 1.16


Для этого сценария выделено пять вариантов использования технологии VDSL. В четырех случаях предполагается совместное использование ОК и абонентского кабеля с медными жилами. Для всех пяти вариантов линии максимальной протяженности обозначены как Li. Эти значения могут различаться, но всегда должно соблюдаться условие Li  Lmax - предельной длины физической цепи, которая может быть использована для установки оборудования VDSL.

Первый вариант иллюстрирует возможность применения оборудования VDSL в АЛ, расположенных в зоне прямого питания. В этом случае среда распространения сигналов остается однородной. Очевидно, что подобное решение будет весьма экономичным.

Второй вариант предусматривает совместное использование абонентского кабеля с медными жилами и ОК. В данном случае ОК располагается между кроссом коммутационной станции и мультиплексором. К мультиплексору подключаются АЛ разной длины, максимальная из которых обозначена как L2. По этим линиям может передаваться цифровая информация с использованием технологии VDSL.

Аналогичное решение, но основанное на установке концентратора, представлено третьим вариантом. Существенной особенностью этого решения может считаться возможность более эффективного использования ОК на участке между концентратором и кроссом коммутационной станции.

Четвертый вариант подразумевает использование УПАТС. Это решение, с точки зрения технологии VDSL, эквивалентно третьему варианту. УПАТС, как правило, поддерживает более широкий спектр услуг по сравнению с тем коммутационным оборудованием ТФОП, которое обслуживает абонентов квартирного сектора. Это обстоятельство позволяет прогнозировать широкое применение технологии VDSL владельцами УПАТС.

Пятый вариант иллюстрирует применение технологии VDSL для выхода на устройство, названное в [85] мультиплексором доступа к услугам (Service Access Multiplexer - SAM). Подобные устройства могут подключаться не только к коммутационным станциям, но и к каким-либо серверам. Характерным примером такого мультиплексора служит оборудование, обеспечивающее подключение клиентов к серверу, поддерживающему услугу “Видео по заказу”.

Таким образом, существует несколько вариантов применения технологии VDSL. Соответствующие сценарии, как правило, ориентированы на совместное использование эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами и ОК, обеспечивающих передачу широкополосных сигналов на большое расстояние.

Когда работа над окончательной редакцией монографии была почти завершена, мне довелось принять участие в работе семинара «Лаборатории Белла - Прошлое. Настоящее. Будущее», организованного известной компанией Lucent Technologies. В докладах были изложены результаты новых работ, проведенных авторитетным исследовательским центром, известным практически всем российским ученым - Bell Labs. В докладе, который прочитал Джон Амос (John Amoss), сотрудник Подразделения передачи данных Bell Labs, я услышал о новой технологии, называемой U-ADSL. Под буквой «U» скрывается слово Universal, то есть универсальная или всеобщая.

Основные цели, ради которых разрабатывается технология U-ADSL, заключаются в решении следующих задач:

- упростить монтаж оборудования, максимально используя концепцию «Plug and Play», что можно перевести как девиз «Подключай и работай»;

- предложить вариант реализации, предусматривающий размещение аппаратных средств в персональном компьютере, о чем практически договорились такие известные поставщики вычислительной техники как Compaq, Intel и ряд других крупных компаний;

- ввести в следующую версию Microsoft Windows программное обеспечение для поддержки оборудования U-ADSL;

- обеспечить возможность работы оборудования U-ADSL практически при любых (в пределах допустимых для ТФОП норм) параметрах АЛ.

Естественно, что такие требования определяют относительно низкие скорости обмена информацией: в направлении к терминалу эта величина оценивается уровнем 1,5 Мбит/с, а в направлении к сети - 512 кбит/с. Если такие скорости будут приемлемы для большой группы потенциальных пользователей, то эта новая технология сможет найти достойную нишу на рынке оборудования xDSL.


1.5.6. Прогнозы развития сетей абонентского доступа


В этом параграфе приводятся некоторые прогностические оценки, прямо или косвенно связанные с развитием сетей абонентского доступа. Подобные результаты интересны сами по себе. Но они могут оказаться очень полезны при решении ряда практических вопросов создания современных сетей абонентского доступа. Конечно, речь не идет о простом копировании тенденций, свойственных, например, сетям электросвязи в развитых странах. Дело в том, что процессу модернизации российской телекоммуникационной системы присущи весьма специфические особенности.

Итак, мы переходим к результатам прогнозирования. В качестве первого примера целесообразно привести оценки использования различных сред распространения сигналов в перспективных сетях абонентского доступа. Один из интересных прогнозов, касающихся применения традиционных и новых сред распространения сигналов для создания новых АЛ, приведен в [87]. На рисунке 1.17 эти результаты показаны для проектов, выполненных в 1994 году, и для гипотетических сетей доступа 2003 года.


Использование различных сред

распространения сигналов





Рисунок 1.17


Интересны, по крайней мере, две тенденции: существенное снижение доли АЛ, построенных на кабелях с медными жилами, и доминирующее положение тех сценариев применения ОК, которые подразумевают использование оптического волокна совместно с другой средой распространения сигналов. Именно такая идея заложена в концепцию FTTC/R, когда ОК прокладывается от коммутационной станции до ШР или аналогичного устройства в составе выносного модуля. А далее (до терминала) используется либо двухпроводная АЛ, либо канал, организуемый с помощью радиотехнического оборудования.

Любопытно и то, что рынок новых АЛ, реализуемых на базе технологии ADSL, оценивается величиной 1%, что, на первый взгляд, представляется странным на фоне многочисленных публикаций по xDSL. Конечно, в ряде других работ приводятся иные, более оптимистические, оценки. Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что технологии xDSL рассматриваются большинством специалистов как промежуточное решение. Это отражается и в названиях ряда статей. Приведем название одной из таких публикаций [88] - “ADSL будет жить до победы волоконно-оптических технологий”.

Кстати, автор этой статьи считает, что к концу 2001 года 25% пользователей Internet выберут либо технологию ADSL, либо кабельные модемы. Из работы [41] следует, что в 2001 году объем продаж кабельных модемов и оборудования ADSL будут одинаковым. Таким образом, в начале следующего века примерно 12,5 процентов пользователей Internet будут - в качестве средств доступа - ориентироваться на оборудование ADSL.

Теперь необходимо оценить темпы роста ТФОП и Internet. Обратимся к рисунку 1.18, который заимствован из [89], чтобы сравнить темпы развития двух интересующих нас телекоммуникационных систем.


Тенденции развития четырех

телекоммуникационных систем





Рисунок 1.18


Сравнивая крайние диаграммы, можно вычислить соотношение между темпами роста ТФОП и Internet как 1:6,3 к 1994 году. Вероятно, это различие к концу нашего века будет еще больше. Такой вывод вытекает из впечатляющих темпов развития Internet [90, 91]. Несложные логические выкладки позволяют убедиться в том, что прогноз в отношении ADSL выглядит достаточно достоверным. Косвенным подтверждением этих оценок может служить приведенный в [74] прогноз использования технологий, входящих в семейство xDSL. Соответствующие кривые показаны на рисунке 1.19.


Перспективы использования технологий xDSL





Рисунок 1.19


В докладах [92, 93], представленных на форуме Международной Академии Связи в 1997 году, содержатся статистические данные и прогностические оценки емкости всемирной телефонной сети. Если использовать результаты, изложенные в этих докладах, и прогноз, приведенный на рисунке 1.19, то можно сделать приближенные расчеты на 2003 год. Этот год интересен тем, что именно к такой дате относится прогноз применения технологии типа ADSL, который показан на рисунке 1.17.

Емкость всемирной телефонной сети на 2003 год возрастет до 1000 млн номеров [93]. Суммарный рынок технологий xDSL к этому времени - на основе рисунка 1.17 - составит примерно 9,5 млн линий, то есть, доля линий xDSL на рынке средств абонентского доступа составит 0,95%. Эта величина хорошо согласуется с оценкой рынка xDSL, представленной на рисунке 1.17.

Три приведенных выше рисунка более или менее проясняют перспективы использования эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами. Но не менее важны оценки, касающиеся перспектив внедрения новых сред распространения сигналов, ориентированных, прежде всего, на создание широкополосных каналов связи. Отчасти, ответ на этот вопрос содержит рисунок 1.17. Величина 16% для технологий FTTH/O определяет, в какой-то мере, прогнозируемый спрос на услуги, поддерживаемые широкополосными каналами связи.

Безусловно, эта величина должна уточняться. Один из прогнозов, полезный с точки зрения повышения достоверности соответствующих оценок, приведен в [94]. Рисунок 1.20 иллюстрирует часть приведенных в [94] кривых.


Эволюция широкополосных услуг в США





Рисунок 1.20


Прежде всего, хотелось бы обратить внимание читателей на ось ординат. Соотнесение многих показателей, используемых в электросвязи, с числом жилищ становится традиционным. Ранее широко применялись характеристики, определяющие какую-либо величину в расчете на одного человека, сто человек, одну семью. Классический пример - телефонная плотность.

Телефонный аппарат обычно устанавливается - вне зависимости от числа семей и общего количества живущих людей - в квартире, отдельном доме, на даче, то есть в том месте, которое можно назвать жилище. По этой причине, использование показателей, связанных с понятием “жилище”, представляется весьма разумным. Конечно, любой способ вычисления подобных показателей имеет свои преимущества и недостатки. Но понятие, аналогичное “жилищу”, отсутствует и в официальной государственной статистике. В сборнике “Россия в цифрах” [95] вводится понятие “домохозяйство”. Кстати, “средний размер домохозяйства” - так называется таблица 2.1.8 в [95] - составляет по России 2,84 человека. Если для России и США эти величины примерно равны, то умножением величин по оси ординат (рисунок 1.20) на коэффициент 2,84 можно оценить численность потенциальных пользователей широкополосных услуг.

На рисунке 1.20 показаны четыре кривые. Авторы этого прогноза считают, что наименьшим спросом на рынке широкополосных услуг будет пользоваться видеотелефония. Этот вид связи подразумевает, что корреспондирующие абоненты устанавливают соединение с помощью видеотелефонов, то есть специализированных терминалов. Вряд ли такой вид связи будет популярен среди относительно молодой части населения, ориентирующейся на общение (в том числе, и визуальное) посредством персональных компьютеров. Поэтому “скромный” прогноз потенциального рынка видеотелефонии представляется оправданным.

Следующая кривая иллюстрирует тенденцию спроса на услуги “Видео по заказу”. Поведение этой кривой отражает тот заметный спрос, который характерен для услуги “Видео по заказу”. Можно отметить, что очень похожие прогнозы относительно этой услуги приводятся в ряде статей, которые опубликованы в технической литературе последних лет.

Интересен вид третьей кривой, названной “Плата за просмотр”. В оригинале использована аббревиатура APPV (Advanced Pay Per View). Название услуги подчеркивает тот факт, что клиент платит за время, в течение которого он получает информацию. Оплачиваемое время может начисляться различными способами: только за период просмотра какого-либо фрагмента программы, за всю программу целиком после заранее оговоренной задержки или иным образом. Другая форма расчетов клиента с Оператором заключается в том, что устанавливается плата за канал вне зависимости от времени его использования. Этот вариант так и называется - “Плата за канал”; он известен по аббревиатуре PPC (Pay Per Channel).

Третья кривая относится к улучшенному (Advanced) варианту услуги “Плата за просмотр”; это прилагательное на рисунке 1.20 опущено. В точке, лежащей где-то на рубеже XX и XXI веков, ожидается падение спроса на данную услугу. Эта тенденция имеет достаточно простое объяснение. Услуги типа “Видео по заказу” гораздо привлекательнее для абонентов; ради нее часть клиентов будет отказываться от услуги “Плата за просмотр”.

Наконец, четвертая кривая показывает бурный рост рынка видеоигр. Движущие силы этого вида услуг не нуждаются в комментариях. Они особенно хорошо понятны родителям, чьи дети уже освоили данную сферу развлечений, не всегда благотворно влияющую на здоровье и успехи в учебе.

Интересны приведенные в [96] данные, касающиеся ожидаемого рынка для различных скоростей передачи информации. Соответствующие кривые для ФРГ приведены на рисунке 1.21 в относительных единицах. За «единицу» принят 1997 год, но для 2004 года на каждой кривой приведены и абсолютные значения суммарного числа портов.


Прогноз спроса на различные скорости передачи