Сеть абонентского доступа определение
10.5.1 Современное развитие местных сетей электросвязи ориентировано на предоставление наиболее полного спектра услуг, начиная от стандартной телефонии до современных услуг мультимедиа. Это позволяет рассматривать элементы сетей не только с точки зрения наличия определенных линейных сооружений и различной аппаратуры, но и функционального назначения.
Также в качестве среды переноса информации могут использоваться фрагменты сети кабельного телевидения, аппаратура беспроводной связи.
10.5.4 Сети абонентского доступа, работающие на основе проводных технологий, можно условно подразделить на следующие виды:
а) аналоговые абонентские линии АТС и цифровые системы уплотнения абонентских линий, позволяющие организовать несколько телефонных линий по одной паре медного кабеля;
б) цифровая сеть с интеграцией услуг (ISDN), предполагающая организацию цифровых абонентских линий на основе интерфейсов базового (BRI) и первичного доступа (PRI). Нередко помимо терминалов ЦСИО (ISDN) в данные сети включается оборудование учрежденческих и учрежденческо-производственных АТС корпоративных пользователей услуг связи;
в) сеть на основе технологии ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия), позволяющая организовывать одновременно с аналоговой телефонией асимметричный канал передачи данных. Наибольшее развитие данной технологии связано с ростом в потребности доступа к сети Internet. Сеть обеспечивает при низкой стоимости выделенный канал для доступа в Internet, работает по существующим абонентским линиям и используется, в основном, индивидуальными клиентами телефонной сети связи;
г) сеть доступа на основе технологий xDSL (кроме ADSL), обеспечивающая различные варианты (скорость, вид передаваемой информации) доступа к сетям связи. Сеть предназначена для подключения корпоративных и индивидуальных пользователей и может работать по медным и оптическим линиям связи;
д) сеть беспроводного абонентского доступа WLL (беспроводная абонентская линия), предполагающая стационарное размещение или ограниченную подвижность абонентского радиооборудования и не требующая при развертывании больших затрат на строительство кабельных сооружений. Данная сеть может строиться на базе аппаратуры, работающей по стандарту DECT.
10.5.5 На сегодняшний день на рынке имеется значительное количество видов оборудования отечественного и импортного производства, применяемого для организации сетей абонентского доступа.
10.5.6 При оборудовании сетей абонентского доступа применяются такие же виды технологии и организации работ, как при монтаже других систем связи.
10.5.7 Монтаж и настройка различного оборудования сетей абонентского доступа требует участия специалистов в области телефонии, передачи данных, систем передачи, радиосвязи, кабельных линий и т.д.
10.5.8 Производство работ по проектированию, монтажу и настройке активного и пассивного оборудования должно осуществляться в соответствии с методиками и инструкциями производителей для каждого конкретного типа оборудования.
Глава 5. Сети абонентского доступа
Сеть абонентского доступа – это совокупность технических средств между оконечными абонентскими устройствами, установленными в помещении пользователя, и тем коммутационным оборудованием, в план нумерации (или адресации) которого входят подключаемые к телекоммуникационной системе терминалы.
5.1. Модели сети абонентского доступа
В современной телекоммуникационной системе меняется не только роль сети доступа. В большинстве случаев расширяется и территория, в границах которой создается сеть доступа. Для того, чтобы исключить имеющиеся в современных публикациях различия в трактовке места и роли сети доступа, на рис. 5.1 показана модель перспективной телекоммуникационной системы.
Рисунок 5.1 – Модель телекоммуникационной системы
Первый элемент телекоммуникационной системы представляет собой совокупность терминального и иного оборудования, которое устанавливается в помещении абонента (пользователя). В англоязычной технической литературе этот элемент телекоммуникационной системы соответствует термину Customer Premises Equipment (CPE).
Второй элемент телекоммуникационной системы и есть, собственно, сеть абонентского доступа. Роль сети абонентского доступа состоит в том, чтобы обеспечить взаимодействие между оборудованием, установленным в помещении абонента, и транзитной сетью. Обычно в точке сопряжения сети абонентского доступа с транзитной сетью устанавливается коммутационная станция. Пространство, покрываемое сетью абонентского доступа, лежит между оборудованием, размещенном в помещении у абонента, и этой коммутационной станцией.
Сеть абонентского доступа делится на два участка – нижняя плоскость рис. 5.1. Абонентские линии (Loop Network) можно рассматривать как индивидуальные средства подключения терминального оборудования. Как правило, этот фрагмент сети абонентского доступа представляет собой совокупность АЛ. Сеть переноса (Transfer Network) служит для повышения эффективности средств абонентского доступа. Этот фрагмент сети доступа реализуется на базе систем передачи, а ряде случаев используются и устройства концентрации нагрузки.
Третий элемент телекоммуникационной системы – транзитная сеть. Ее функции состоят в установлении соединений между терминалами, включенными в различные сети абонентского доступа, или между терминалом и средствами поддержки каких-либо услуг. В рассматриваемой модели транзитная сеть может покрывать территорию, лежащую как в пределах одного города или села, так и между сетями абонентского доступа двух различных стран.
Четвертый элемент телекоммуникационной системы иллюстрирует средства доступа к различным услугам электросвязи. На рис. 5.1, в последнем эллипсе, указано название на языке оригинала (Service Nodes), которое переведено тремя словами – узлы, поддерживающие услуги. Примерами такого узла могут быть рабочие места телефонистов-операторов и серверы, в которых хранится какая-либо информация.
Приведенную на рис. 5.1 структуру следует рассматривать как перспективную модель телекоммуникационной системы. Для решения терминологических проблем обратимся к модели, свойственной сетям абонентского доступа аналоговых АТС. Такая модель показана на рис. 5.2. Рассматривая существующие местные сети, мы, как правило, будем оперировать двумя терминами – «Абонентская сеть» или «Сеть АЛ». Слова «Сеть абонентского доступа» используются в тех случаях, когда речь идет о перспективной телекоммуникационной системе.
Рисунок 5.2 – Модель абонентской сети
Эта модель справедлива как для ГТС, так и для СТС. Более того, для ГТС приведенная на рис. 5.2 модель инвариантна к структуре межстанционной связи. Она идентична для:
нерайонированных сетей, состоящих, только из одной телефонной станции;
районированных сетей, которые состоят из нескольких районных АТС (РАТС), соединенных между собой по принципу «каждая с каждой»;
районированных сетей, построенных с узлами входящего сообщения (УВС) или с узлами исходящего сообщения (УИС) и УВС.
Для всех элементов абонентской сети в скобках указаны термины на английском языке. Следует отметить, что термин «линия межшкафной связи» (Link cable) в отечественной терминологии еще не применяется, так как подобные трассы в ГТС и СТС почти не используются.
Модель, иллюстрирующая основные варианты построения абонентской сети, приведена на рис. 5.3. На этом рисунке детализированы некоторые фрагменты предыдущей модели.
Рисунок 5.3 – Основные варианты построения
На рис. 5.3 использован ряд обозначений, редко встречающихся в отечественной технической литературе. Устройство кроссировки кабеля (Cross-connection point) показано как две концентрические окружности. Такой символ часто используется в документах МСЭ. Также типичным можно считать обозначение распределительной коробки (Distribution point) черным квадратом.
Модель, показанная на рис. 5.3, может считаться универсальной в отношении типа коммутационной станции. В принципе, она одинакова как для ручной телефонной станции, так и для самой современной цифровой системы распределения информации. Более того, данная модель инвариантна к виду интерактивной сети, например телефонной или телеграфной.
С другой стороны, для цифровой коммутационной станции может быть предложена собственная модель, которая позволит точнее отразить специфику сети абонентского доступа. Эта задача достаточно сложна. Проблема состоит в том, что процесс внедрения цифровой коммутационной станции приводит к изменению структуры местной телефонной сети. В ряде случаев это заметно отражается на структуре абонентской сети. Характерный пример подобной ситуации – установка цифровой коммутационной станции, заменяющей несколько старых электромеханических станций. Пристанционный участок цифровой коммутационной станции – при таком способе модернизации местной телефонной сети – фактически объединяет все территории, обслуживавшиеся ранее демонтируемыми электромеханическими АТС. Кроме того, при внедрении цифровой коммутационной станции могут возникать специфические (постоянные или временные) решения, когда некоторые группы удаленных абонентов подключаются за счет использования концентраторов.
Конечно, подобные решения должны обязательно приниматься во внимание на этапе разработки общей концепции модернизации местной телефонной сети. Когда соответствующие концептуальные решения приняты, можно приступать к поиску оптимальных вариантов построения сети абонентского доступа. Для гипотетической цифровой коммутационной станции эти варианты представлены на рис. 5.4. Два последних рисунка (5.3 и 5.4) имеют ряд общих моментов.
Рисунок 5.4 – Модель сети абонентского доступа для цифровой коммутационной станции
Во-первых, обе структуры подразумевают наличие так называемой «зоны прямого питания» – анклава, в пределах которого АЛ включаются в кросс непосредственно (без соединения кабелей в распределительных шкафах).
Во-вторых, за «зоной прямого питания» располагается следующая область сети доступа, для которой в цифровой станции целесообразно использовать выносные абонентские модули (концентраторы или мультиплексоры), а для аналоговой АТС – либо неуплотненные кабели, либо каналы, образованные системами передачи.
В третьих, необходимо отметить, что структура абонентской сети – вне всякой зависимости от типа коммутационной станции – соответствует графу с древовидной топологией. Это существенно с точки зрения надежности связи: применение цифровой коммутационной техники не только не повышает коэффициент готовности АЛ, но, в ряде случаев, снижает его из-за введения дополнительного оборудования на участке от кросса АТС до терминала пользователя.
Для составления перечня необходимых далее терминов и, особенно, для установления соответствия между понятиями, принятыми в отечественной практике и документах МСЭ, целесообразно привести структуру сети АЛ, представленную на верхней части рис. 5.5.
Для структурной схемы АЛ (верхняя часть рис. 5.5) представлены три варианта подключения абонентского терминала к коммутационной станции.
Верхняя ветка данного рисунка показывает перспективный вариант подключения ТА без использования промежуточного кроссового оборудования. Кабель прокладывается от кросса до распределительной коробки, где посредством абонентской проводки осуществляется подключение ТА.
На средней ветке рисунка изображен вариант подключения ТА по шкафной системе, когда между кроссом и распределительной коробкой размещается промежуточное оборудование. В нашей модели роль такого оборудования отведена распределительному шкафу.
В ряде случаев АЛ организуется с использованием воздушных линий связи (ВЛС). На рис. 5.5 этот вариант показан на нижней ветке. В такой ситуации на столбе устанавливается кабельный ящик (КЯ) и вводно-выводные изоляторы. В месте размещения распределительной коробки монтируется абонентское защитное устройство (АЗУ), предотвращающее возможное влияние на ТА опасных токов и напряжений. Следует отметить, что организация АЛ или ее отдельных участков за счет строительства ВЛС не рекомендуется; но в ряде случаев – это единственный вариант организации абонентского доступа.
Рисунок 5.5 – Структурная схема и стыки оборудования абонентских линий для ГТС и СТС
Абонентские сети доступа
Подстанции и выносы
Если в одном районе сконцентрировано большое число абонентов, имеет смысл устанавливать в нем подстанцию ( рис. 1.1).
Экономическая целесообразность установки подстанции вычисляется следующим образом.
Имеется некоторое число абонентских линий каждая длиной
при стоимости единицы длины
. При установке подстанции их длина уменьшается до
При этом появляется некоторое число соединительных линий
каждая длиной
и стоимостью
. Учитывая, что стоимость всего оборудования и установки подстанции равна
., экономическая целесообразность установки определяется неравенством
В сельской местности с низкой концентрацией и большим разбросом абонентов вынесение емкости с помощью малых подстанций может оказаться единственно правильным решением. Современные системы позволяют включать до 300 тыс. портов. Вынесение подстанций предусматривается всеми производителями оборудования. При этом возможно «многоступенчатое» включение ( рис. 1.2).
Необходимо отметить важность терминологии. Подстанция обозначает вынесенное оборудование с самостоятельным или дистанционным управлением. Обязательным признаком подстанции является замыкание внутреннего трафика внутри подстанции без занятия межстанционных линий.
Локальная сеть
Локальные сети подключаются к телефонной сети общего пользования ( рис. 1.3).
Локальные сети содержат аппаратурную часть и программное обеспечение.
Аппаратурная часть локальной сети имеет три составляющие: станции, среду передачи и подключающие устройства.
Подключающие устройства содержат преобразователи для передачи сигналов в данной среде, а также устройства типа повторителей (промежуточных усилителей) и объединяющих мостов.
Программное обеспечение локальной сети разделяется на две большие части: сетевая операционная система и прикладные программы.
Что такое абонентская телефонная сеть?
Технология DSL, позволившая нам впервые получить высокоскоростной доступ к Интернет (сегодня её на смену пришли волоконно-оптические системы связи), использует для своей работы хорошо знакомую нам телефонную сеть, а точнее ту её часть, которая называется абонентской телефонной сетью.
Поэтому логично начать рассказ о DSL c краткого знакомства с абонентской телефонной сетью, которой называют часть телефонной сети общего пользования (ТФОП), соединяющую абонентов этой сети с местной АТС. Основным кирпичиком этой сети является индивидуальная для каждого абонента медная витая пара, которую называют абонентской линией (АЛ). Сейчас в мире насчитывается примерно миллиард таких пар. Именно поэтому абонентская телефонная сеть является самой дорогой (рис.1) и самой консервативной частью ТФОП.
Рис. 1. Распределение капитальных затрат между элементами ТФОП
Абонентская телефонная сеть состоит из линейной и станционной частей. Основным элементом станционной части является станционный участок, соединяющий абонентские телефонные комплекты местной АТС с её кроссом (рис. 2)
Рис. 2 Инфраструктура абонентской телефонной сети (числа указывают число пар кабелей абонентской телефонной сети)
Линейная часть абонентской телефонной сети представляет собой совокупность кабелей и элементов ручного переключения этих кабелей, которыми являются кросс местной АТС, а также распределительные шкафы (РШ) и распределительные коробки (РК).
Самой старой топологией традиционной абонентской сети была топология типа «звезда», называемая также радиальной топологией. Эта ровесница телефонного коммутатора применяется в местной абонентской сети при подключении абонентов «А» к обслуживающей их местной телефонной станции (МС). Она показана в верхней части рис. 3.
Дальнейшим шагом эволюции топологии местных абонентских сетей была линейно-радиальная топология, которая связана с появлением на местных телефонных сетях сначала аналоговых, а затем и цифровых систем передачи, называемых цифровыми абонентскими системами передачи (ЦСПАЛ) или Digital Local Carrier (DLC). Она показана в нижней части рис. 3.
Рис. 3 Топология абонентской телефонной сети
Имея одинаковую структуру, показанную на рис. 3, абонентские телефонные сети разных регионов мира различаются своими параметрами.
В качестве примера на рис. 4 приведены интегральные кривые распределения длин АЛ некоторых стран мира. Параметры этих кривых зависят от плотности населения, преобладающего рельефа местности, технических способов реализации абонентской телефонной сети и множества других факторов. Так из представленных на рис. 4 стран абонентская телефонная сеть США имеет самую большую среднюю длину АЛ. Это объясняется сравнительно низкой плотностью населения в США, а также тем, что для уменьшения затухания АЛ в них последовательно включались так называемые пупиновские катушки. В то же время телефонная сеть Италии имеет самую малую среднюю длину АЛ, поскольку Италия характеризуется высокой плотностью населения и гористым ландшафтом. При таком ландшафте местности выгоднее иметь более короткие АЛ и компенсировать это большим числом местных телефонных станций.
Существующие абонентские телефонные сети любого региона мира представляют собой пёструю смесь множества типов кабелей с парами разного диаметра. Так, в США и Канаде используются кабели 19 (0,8 мм), 22 (0,65 мм), 24 (0,5 мм) и 26 (0,4 мм) калибров AWG (American Wire Gauge). В Европе и других странах наиболее распространены кабели с диаметром жил 0.4, 0.5, 0.6 и 0.8 мм. Как видим, наиболее широко используемые диаметры жил витых пар практически одинаковы во всех странах мира.
Рис. 4 Интегральные кривые распределения длин АЛ некоторых стран мира
В табл. 1 приведены типовые параметры абонентских сетей США и Западной Европы
Таблица 1 Типовые параметры абонентских сетей США и Западной Европы
Участок абонентской сети
Максимальная
ёмкость кабеля
Типовая ёмкость кабеля
Диаметр жил кабеля (мм)
Типовая длина участка абонентской сети
ЦИФРОВЫЕ АБОНЕНТСКИЕ ЛИНИИ ISDN
Организация сети абонентского доступа
Сеть абонентского доступа – совокупность технических средств для передачи сообщений на участке от абонентского устройства до оконечной станции местной телефонной сети;
Варианты организации абонентского доступа
В сегодняшнем мире телекоммуникаций все большее значение приобретает фактор сосуществования стандартных и новых технологий. Эта ситуация является базой для сетей следующего поколения NGN. Пользовательская и сигнальная информация всегда передаются через интерфейсы и по заранее определенным протоколам.
Технология Triple play обеспечивает одновременную передачу речи, видео, работу в сети Интернет, передачу данных. Технология реализуется с использованием оптического волокна в абонентской линии.
Понятие интерфейса включает в себя:
• Аппаратные средства, связывающие различные устройства между собой или с пользователем (линии связи, устройства сопряжения, физические характеристики канала связи)
• Программные средства, обеспечивающие связь различных устройств между собой или с пользователем (программы, обеспечивающие передачу информации между различными пользователями; типы данных; список доступных областей памяти; набор допустимых процедур и операций и их параметров)
• Правила и алгоритмы, на основе которых функционируют программные и аппаратные средства. (например, способы преобразования сигналов и данных)
Протокол – это совокупность правил взаимодействия УУ внутри ЦСК и на сети, определяющих:
• Алгоритм взаимодействия устройств, программ, систем обработки данных, процессов или пользователей.
• Правила адресации сетевого оборудования.
• Коды, используемые для представления данных.
• Скорости передачи информации.
• Методы передачи информации.
• Правила формирования пакетов сообщений.
• Методы обнаружения и исправления ошибок.
• Способы электрических соединений.
• Выбор маршрута передачи сообщений.
ЦИФРОВЫЕ АБОНЕНТСКИЕ ЛИНИИ ISDN
подача питания к абонентской установке,
обеспечение технического обслуживания линий,
контроль рабочих характеристик, синхронизация,
мультиплексирование, коммутация и концентрация,
разрешение конфликтов доступа.
Интерфейс в точке Т связывает оборудование пользователя с сетевым окончанием NT или два вида сетевого окончания NT1 и NT2.
Интерфейс в точке U является интерфейсом между оборудованием NT и оборудованием АТС ТФОП и обеспечивает:
линейное кодирование информации для передачи по парам медных проводов;
двухсторонний обмен информацией по любым существующим физическим парам проводов;
подключение абонентов ISDN по двухпроводной схеме через NT.
Интерфейс в точке Sобеспечивает подключение абонентов ISDN по 4-проводной схеме без NT.
Интерфейс в точке V ( V5.1 и V5.2) предоставляет возможность совместного использования оборудования разных производителей с различными системами абонентского доступа, включая беспроводные линии связи, оптиковолоконные линии и медные кабели