Сравнительный анализ технологий сетей доступа

Федеральное агентство связи
Бурятский институт инфокоммуникаций
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»
	
Кафедра ТС
Допустить к защите
Зав. кафедрой Нестеров А.С.
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
«Сравнительный анализ технологий сетей доступа»
Пояснительная записка
БИИК  СИБГУТИ 
Руководитель
Ванданова Н.Д.
/_________/
Дипломник
Бузур-оол Ш.О.
/_________/
Нормоконтроль
Арабжаева З.Б.
/_________/
     


Факультет телекоммуникаций    Группа С-241
г. Улан-Удэ
2017 г.
Федеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования 
«Сибирский государственный университет 
телекоммуникаций и информатики»

КАФЕДРА
Телекоммуникационных систем





Задание

на выпускную квалификационную работу
студенту  Бузур-оолу Ш.О. группы С-241



“      ”                        2016 г. “Утверждаю”


			/А.С. Нестеров / Зав. кафедрой





2016 г

     1. Тема выпускной квалификационной работы
     Сравнительный анализ технологий сетей доступа
     утверждена приказом по Филиалу от “27”декабря 2016 г. № 6/123-16             
     2. Срок сдачи студентом законченной ВКР 17.02.2017               
     3. Исходные данные к ВКР:
     Конспект лекций по дисциплине сети доступа
     Техническая литература
     Дидактический материал по организации сетей доступа

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) и сроки выполнения
Срок выполнения
Введение
       

ГЛАВА 1. Роль и место технологий широкополосного доступа в развитии телекоммуникационных систем

ГЛАВА 2. Обзор и краткая характеристика сетей доступа

ГЛАВА 3. Сравнительный анализ технологий сетей доступа


ГЛАВА 4. Техника безопасности

Заключение

Литература	

     5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
Рисунок 2. Виды технологий сетей доступа
Рисунок 3. Классификация симметричных xDSL-технологий по числу пар используемых проводов
Рисунок 4. Классификация асимметричных xDSL-технологий
Рисунок 5. Технология оптического доступа
Рисунок 6. Технология FTTB
Рисунок 7. Технология FTTH
Рисунок 8. Варианты xDSL подключения
Рисунок 9. Организация сетевого доступа клиентов xDSL
     Дата выдачи задания 10.12.2016 
     Руководитель Ванданова Н.Д.
     Задание принял к исполнению10.12.2016г.
     
       (подпись студента)

АННОТАЦИЯ
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА
БУЗУР-ООЛ Ш.О.
ПО ТЕМЕ «СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ СЕТЕЙ ДОСТУПА»

       Объем работы 69 страниц, на которых размещены 9 рисунков и 4 таблицы. При написании работы использовалось 10 источников.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
Бу?р?ятс?к?ий и?нст?итут и?нфо?ко?м?му?н?и?к?а?ц?ий
Фе?де?р?а?л?ь?но?го госу?д?а?рст?ве?н?но?го б?ю?д?жет?но?го об?р?а?зо?в?ате?л?ь?но?го уч?ре?ж?де?н?и?я 
«С?иб?и?рс?к?ий госу?д?а?рст?ве?н?ный у?н?и?ве?рс?итет те?ле?ко?м?му?н?и?к?а?ц?ий и и?нфо?р?м?ат?и?к?и»
(БИИК «С?ибГУТИ»)
ОТЗЫВ
     Н?а вы?пус?к?ну?ю к?в?а?л?иф?и?к?а?ц?ио?н?ну?ю р?аботу сту?де?нт?а 
Бузур-оол Шораан Орлан-оолович
?по те?ме «Сравнительный анализ технологий сетей доступа»
     
     


     
     
     
     
     
     
     
     
     

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...……...7
ГЛАВА 1. РОЛЬ И МЕСТО ТЕХНОЛОГИЙ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА В РАЗВИТИИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ…….9
    1.1 Факторы, влияющие на развитие сетей доступа……………….…….14
    1.2 Применение технологий широкополосного доступа для построения сетей доступа…………………………………………………………………….19
ГЛАВА 2. ОБЗОР И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕТЕЙ ДОСТУПА...24
    2.1 Сети доступа на базе проводных средств……………………………34
    2.2 Организация сети оптического доступа………………………………41
    2.3 Беспроводные технологии сетей доступа…………………………….47
ГЛАВА 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ СЕТЕЙ ДОСТУПА
    3.1 Принцип построения сетей доступа на основе технологий xDSL….51
    3.2 Варианты использования технологий оптического доступа………..59
    3.3 Развитие и совершенствование технологий беспроводного доступа.61
ГЛАВА 4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ……………..………………………68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………….……………………………………………………70
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………..72




ВВЕДЕНИЕ
     Телекоммуникационная сеть - это система технических средств, посредством которой осуществляются телекоммуникации.
К телекоммуникационным сетям относятся:
* компьютерные сети (для передачи данных)
* телефонные сети (передача голосовой информации)
* радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги)
* телевизионные сети (передача голоса и изображения).
Телекоммуникационная сеть в общем случае включает следующие компоненты:
Сеть доступа (access network) - предназначена для концентрации информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети;
Магистраль (core network) - объединяет отдельные сети доступа, обеспечивая транзит трафика между ними по высокоскоростным каналам;
Информационные центры или центры управления сервисами (data centers или services control point) - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей.
	Основное назначение сети доступа - концентрация информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети.


     Исторически сети доступа строились, преимущественно, на базе медных кабелей связи. Однако в современных условиях такой способ оказывается неэффективным по ряду параметров: высокая стоимость, сложность прокладки, высокие затраты на поддержание кабелей в работоспособном состоянии, подверженность электромагнитным влияниям, ограниченная пропускная способность. Поэтому все большее распространение в сетях доступа находят волоконно-оптические кабели и радиосредства, а также комбинированные методы организации сетей.
     Эволюция сетей доступа идет по пути развития широкополосного (высокоскоростного) доступа - broadband, обеспечивающего передачу любого вида информации и широкого класса мультимедийных приложений.
     Широкополосный доступ - broadband - один из самых популярных терминов современной связи. Несмотря на популярность термина broadband, следует хотя бы кратко рассказать о нём. Безусловно, основной пружиной появления broadband является Интернет и целая цепочка его следствий, включая дружественный пользовательский интерфейс и возможность доступа к мультимедийным приложениям, представляющим собой совокупность речи, данных и видео. 








ГЛАВА 1. РОЛЬ И МЕСТО ТЕХНОЛОГИЙ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА В РАЗВИТИИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Применение технологий широкополосного доступа для построения современных распределительных сетей.
     Темпы роста объемов передаваемой информации в современных телекоммуникационных системах предъявляют всё более жёсткие требования к пропускной способности сетей абонентского доступа. Скорости передачи данных от конечного пользователя к информационным ресурсам в настоящее время исчисляются десятками мегабит в секунду и продолжают расти. Очевидно, для удовлетворения подобных требований необходимо внедрять и развивать новые стандарты и интерфейсы, на их основе строить новые типы сетей. На сегодняшний день существует множество технологий широкополосного доступа, обеспечивающих качественную передачу больших объемов информации на распределительном участке сети. 
DSL технологии
     Рассмотрим группу технологий, использующих в качестве среды передачи действующие линии ТфОП. Они получили название xDSL, где — символ "х" используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию (Digital Subscriber Line). Технологии симметричного DSL-доступа используются при предоставлении услуг объединения локальных сетей, организации выносов, подключении оборудования пользователя к транспортным сетям по симметричным медным линиям. Технология HDSL2/4 является аналогом SHDSL для потока Т1 и стандартизирована в ANSI T1.TRQ.06/2001. Если первоначально развитие симметричных технологий xDSL в основном было ориентировано на потребности делового
     
      
сектора, то для частного сектора предназначались асимметричные технологии xDSL. Такой подход определяет существенную разницу в требованиях к ним. В частном секторе было необходимо, чтобы уже существующая телефонная сеть (ТфОП или BRI, ISDN) продолжала работать и при переходе на ADSL. Технология ADSL первоначально требовала наличия разветвителя, она обеспечивала максимальную скорость передачи в прямом направлении — 6,144 Мбит/с, а в обратном — 0,640 Мбит/с. Разделение при этом осуществляется с помощью эхокомпенсации или методом частотного разделения. Разветвители необходимы как со стороны АТС, так и со стороны абонентов. В ADSL после долгой конкуренции САР (амплитудно-фазовая модуляция) и DMTV (дискретная мультитоновая технология) последний вид модуляции получил наибольшее распространение. 
     VDSL (англ. Very-high data rate Digital Subscriber Line, сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) — самое современное xDSL решение, продукт эволюции и конвергенции технологий ADSL и G.SHDSL. По сравнению с ADSL, VDSL имеет значительно более высокую скорость передачи данных: от 13 до 52 Мбит/с в направлении от сети к пользователю (Downstream) и до 11 Мбит/с от пользователя к сети (Upstream) при работе в асимметричном режиме. Максимальная пропускная способность линии VDSL при работе в симметричном режиме составляет примерно 26 Мбит/с в каждом направлении передачи. В зависимости от требуемой пропускной способности и типа кабеля длина линии VDSL лежит в пределах от 300 метров до 1,3 км. Внедрение ADSL на практике показало, что установка разветвителей связана с большими затратами, поэтому были начаты поиски технологий ADSL без разветвителя. Целым рядом фирм были предложены различные варианты, исходя из уменьшения скорости передачи в обоих направлениях по сравнению с ADSL (например, MVL — Multiple virtual Line DSL, CDSL — Consumer DSL, CiDSL — Consumer installable DSL). Удалось реализовать без разветвителя и "full rate ADSL". Технологии ADSL, не требующие разветвителя, были нормированы в МСЭ (G.992.1) и получили название G.Lite (а также ADSL.Lite или DSL.Lite). VDSL.Lite — технология, которая должна занять место между ADSL и VDSL. 
Технологии широкополосного доступа — LAN
     Следующая широко распространенная группа технологий широкополосного доступа — LAN (Local Area Network). Технология предназначена для предоставления корпоративным пользователям доступа к ресурсам локальных вычислительных сетей и использующих в качестве среды передачи структурированные кабельные системы категорий 3, 4 и 5, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель. В группе LAN более 90% всех сетей построены с использованием технологии Ethernet, она обеспечивает пользователям корпоративных сетей скорости передачи информации от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Широкое распространение сетей Ethernet при организации LAN, в первую очередь, связано с низкой стоимостью, легкостью управления и простотой используемого оборудования. Разрабатывавшаяся в конце 70-х гг. прошлого столетия исключительно для передачи данных технология Ethernet обеспечивает сейчас поддержку широкого набора услуг, включая передачу речи и видео с требуемым качеством обслуживания QoS (IEEE 802.1p), а также организацию VLAN (IEEE 802.1Q). Для построения LAN был разработан и ряд других технологий, которые не получили широкого распространения. В первую очередь это маркерная кольцевая технология Token Ring (IEEE 802.5) со скоростью передачи до 16 Мбит/с и ее высокоскоростная версия HSTR — High-Speed Token Ring (100 Мбит/с и 1 Гбит/с). Технология 100VG-AnyLAN (IEEE 802.12) была разработана для совместного использования в одной сети Ethernet и Token Ring. В силу высокой стоимости технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) не применяется при построении LAN, однако, обладая высокой отказоустойчивостью и скоростью передачи (100 Мбит/с), она используется для построения городских кольцевых магистралей с
диаметром кольца до 100 км.
     Для организации относительно недорогого доступа в Интернет жителей многоквартирных домов разработаны технологии СКД (системы коллективного доступа): Home PNA и PLC (Power Line Communication). Сеть доступа развертывается на существующей в доме кабельной инфраструктуре (витая медная пара, проводка радиотрансляционных сетей, электрическая проводка), а концентратор трафика может подключаться к узлу служб с использованием различных систем передачи (кабельных, радио и др.). Разработкой стандартов доступа в Интернет по сетям электропитания занимаются различные международные организации. Одна из них — HomePlug Powerline Alliance — приняла в 2001 г. единый стандарт HomePlug 1.0 Specification, в котором пропускная способность сети составляет 14 Мбит/с. Стандартизация PLC-технологии ведется также в ETSI. Для домашних сетей подходит оборудование гибридных Ethernet или mini-DSLAM при использовании в качестве концентратора трафика мультиплексоров DSL. Технология HPNA разработана альянсом Home Phoneline Networking Alliance (стандарты: HPNA 1.0, HPNA 1.1, HPNA 2.0 и HPNA 3.0). Системы доступа HPNA 1.x обеспечивают коллективный доступ к каналу с пропускной способностью 1 Мбит/с на расстоянии до 150 м (HPNA 1.0) и до 300 м (HPNA 1.1). В стандарте HPNA 2.0 пропускная способность коллективного канала увеличена до 10 Мбит/с при дальности до 350 м. В стандарте HPNA 3.0 пропускная способность увеличится до 100 Мбит/с.
     Группа технологий широкополосного доступа, интегрированных в сети кабельного телевидения, является отдельным направлением развития и совершенствования абонентских сетей. 
     Для построения гибридных (HFC — Hybrid Fiber Coaxial) сетей КТВ сегодня имеется 5 стандартов: 
• три американских (DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1 и DOCSIS 2.0);
• один европейский (Euro-DOCSIS); 
• один международный (Рек.J.112 ITU-T),объединяющий требования американских и европейского стандартов. 
     Развитие современных телекоммуникационных систем трудно представить без динамично развивающихся и уверенно захватывающих позиции на рынке ШПД беспроводных широкополосных сетей. Если рассматривать эту группу технологий в целом, то можно условно выделить три класса систем, решающих задачу организации широкополосного беспроводного доступа: 
• беспроводные локальные сети, обеспечивающие абонентам связь с точками доступа на расстояниях порядка 100 м, широко известные под названием   Wi-Fi; 
• сети фиксированного широкополосного беспроводного доступа, имеющие зону обслуживания до десятков километров, предоставляющие услуги связи фиксированным абонентам; 
• сети мобильного широкополосного беспроводного доступа, предоставляющие услуги связи мобильным абонентам. Использование каждого типа технологий для беспроводного доступа имеет свои отличительные черты, в особенности в части их применения и обеспечения радиочастотным ресурсом. 
Беспроводные локальные сети
     Беспроводные локальные сети получили широкое распространение в начале 2000-х гг. Несмотря на то, что беспроводные локальные сети используются операторами в основном в общественных местах (гостиницы, аэропорты и др.), роль коммерческих и пользовательских точек доступа в общей структуре беспроводного доступа достаточно велика. Так, в наиболее развитых странах передача порядка 40 % беспроводного трафика, поступающего на смартфоны, осуществляется через радиоинтерфейс Wi-Fi.
В последние годы технология Wi-Fi получила еще большее распространение, поэтому в будущем ожидается рост числа таких устройств. При этом наблюдается существенный рост устройств Wi-Fi в сфере бытовой электроники. В Российской Федерации принимаются меры по обеспечению радиочастотным ресурсом беспроводных локальных сетей. Начиная с 2001 г. ведется работа по выделению полос частот для беспроводных локальных сетей на безлицензионной основе. С развитием семейства стандартов IEEE 802.11 в Российской Федерации проводится обновление нормативно-правовых документов, регулирующих использование беспроводных локальных сетей. С учетом увеличения количества устройств Wi-Fi и передаваемых с их помощью объемов данных в Российской Федерации ведется работа по расширению диапазонов частот, выделяемых для работы беспроводных локальных сетей. В настоящее время уже выделены полосы частот 2400-2483,5 и 5150-5250 МГц. Однако их недостаточно для интенсивного использования беспроводных локальных сетей на основе стандарта IEEE 802.11n, который предусматривает работу с каналами шириной 40 МГц. По этой причине ведутся работы по расширению данных полос частот. Так, ожидается дополнительное выделение полосы частот 5250-5350 МГц. К сожалению, использование других международных полос частот для беспроводных локальных сетей, таких как 5470-5725 МГц и 5725-5825 МГц, не рассматривается из-за их загруженности другими службами.
1.1 Ключевые факторы, определяющие эволюцию сетей доступа
Термин «сеть доступа» (английский термин Access Network), ставший популярным в последние годы, является полным аналогом термина «сеть абонентского доступа», широко используемого в отечественной литературе по сетям связи. Этот термин определяет участок сети связи (рис.1.1) между абонентской розеткой или, в более общем случае, между сетевым окончанием (NT- Network Termination) и интерфейсом к узлу доступа или к местной телефонной станции. Сетевое окончание является границей, разделяющей сеть доступа и оборудование пользователя.
СО — Сетевое окончание ОП — Оборудование пользователя ВП — Витая пара КК — Коаксиальный кабель ВОК — Волоконно-оптический кабель    РК — Радиоканал


   			СО				        Узел доступа

	Рис. 1 Определение сети доступа
     Связь между оборудованием пользователя и местной станцией осуществляется через абонентскую линию или абонентский шлейф (Subscriber Loop). В сети доступа широко применяются механизмы мультиплексирования и концентрации. При подключении к местной станции используются либо фирменные интерфейсы (определяемые производителями оборудования), либо открытые интерфейсы, например, V5.x (семейство узкополосных интерфейсов) и VB5.X (семейство широкополосных интерфейсов). Традиционные интерфейсы (как фирменные, так и открытые) могут быть дополнены интерфейсами типа IP, SDH, ATM и др.
     В настоящее время сети доступа местных телефонных сетей уже не могут существовать как изолированные инфраструктуры. Строительство высокоскоростных магистральных сетей с пропускными способностями, развитие новых служб (высокоскоростная передача данных, мультимедийные приложения и др.) и появление в местных сетях альтернативных операторов, предлагающих в жесткой конкуренции с традиционными операторами широкий набор дополнительных услуг, привели к тому, что абонентская сеть, построенная на базе устаревших принципов и технологий, стала «узким местом», ограничивающим возможности доступа абонентов к современным услугам связи. 	
     Одним из главных ключевых факторов, которые необходимо принимать во внимание при анализе процессов эволюции сетей доступа, является высокая стоимость сетей абонентского доступа, составляющая до 50-70 % стоимости местных телефонных сетей. В телефонной сети общего пользования основная часть абонентских линий построена на базе медных кабелей. При продолжающемся применении медного кабеля в сетях доступа затраты на сетевую инфраструктуру будут расти в связи с увеличением цен на медь, а также с ростом стоимости проектных, строительных работ и эксплуатационных расходов в таких сетях. Поэтому постоянно, особенно в последние годы, идет активный поиск новых решений, включающий в себя создание более совершенного оборудования для существующих медных кабелей, развертывание сетей доступа на базе коаксиальных и волоконно-оптических кабелей, применение систем беспроводного абонентского доступа и др.
     Второй ключевой фактор, влияющий на эволюцию сетей доступа, определяется, с одной стороны, новыми требованиями абонентов к увеличению пропускной способности сетей доступа, и с другой стороны, необходимостью обеспечения широкого класса новых услуг, включающих в свой состав передачу речи, данных и видеоинформации в интерактивном и вещательном режимах.
     Требования к увеличению полосы пропускания в сетях доступа определяются новыми мультимедийными приложениями, порождаемыми технологией Интернет и цифровыми вещательными системами. Ускоренная передача WWW-страниц, видеоклипов и ряд подобных приложений требуют на участке доступа применения скоростей передачи до 10 Мбит/с. Распределение цифровых ТВ программ (Digital Video Broadcasting, DVB), видео по требованию (Video-on-Demand, VoD), интерактивное телевидение создают высокоскоростной мультимедийный трафик, передача которого не может быть реализована без создания широкополосных абонентских сетей. 
     Предоставление широкополосного доступа является сегодня ключевым вопросом для большинства телекоммуникационных операторов — как традиционных, так и альтернативных. Решение проблемы широкополосного доступа позволит удовлетворить требования пользователей и получить наибольший доход от введения новых услуг.
     Фактор, связанный с необходимостью увеличения полосы пропускания сетей доступа, начал действовать особенно активно с середины 90-х гг. в связи с потребностями массового доступа к услугам Интернет и желанием операторов предоставить пользователю более широкий спектр интерактивных услуг. Существующие к этому моменту средства в сетях доступа оказались либо неэффективными (ISDN с интерфейсом 2B+D и результирующей скоростью передачи 144 кбит/с), либо недоступными массовому пользователю (системы временного разделения типа Е1/Т1 с доступом по выделенным четырехпроводным линиям). Сегодня эволюция сетей доступа идет по двум основным направлениям:
* развитие широкополосного (высокоскоростного) доступа, обеспечивающего службы передачи речи, данных и видео;
* уменьшение доли медных кабелей при организации местных сетей.
Построение сетей доступа нового типа является ключевой проблемой для большей части операторов, желающих удержать своих абонентов и увеличить доход от внедрения новых услуг. Подобные тенденции характерны как для стран, развитых в области телекоммуникаций, так и для развивающихся регионов.
     Различные технологии доступа выбираются операторами в зависимости от инфраструктуры их сетей доступа (стандартный телефонный кабель или витая пара, волоконно-оптический кабель, гибридные структуры «волокно-коаксиал», беспроводный доступ) и конкурентных условий. Можно ожидать, что с появлением новых технологий и новых операторов, обеспечивающих широкополосный доступ для определенных групп пользователей, ситуация в местных сетях будет существенно меняться.
     Новые операторы будут конкурировать с традиционными операторами в предоставлении пользователю, по возможности, максимального набора услуг с использованием различных технологий доступа. Поэтому выбор наиболее подходящей технологии и способа построения сетей доступа становится определяющим с позиций эффективных затрат на строительство и эксплуатацию сетей, а также возможностей расширения списка услуг в будущем.
     Перечислим основные системы доступа, применяемые в абонентских сетях в настоящее время и планируемые операторами к применению в ближайшем будущем:
* системы, основанные на технологиях семейства xDSL (Digital Subscriber Line -цифровая абонентская линия);
* системы доступа с использованием специальных модемов в сетях КАТВ (Cable modems);
* комбинированные системы «волокно/коаксиал» (Hybrid Fixed/Coax, HFC);
* оптоволоконные системы доступа;
* системы радиодоступа;
* спутниковые системы;
Среди новых решений отметим, создание технологий доступа под общим названием xDSL, обеспечивающих на участке доступа скорости передачи до нескольких Мбит/с по витой паре без применения регенераторов. Это направление развивается операторами — владельцами местных телефонных сетей, построенных на базе стандартных медных телефонных кабелей.
     Второе мощное направление в сетях доступа связано с использованием сетей кабельного телевидения (КТВ) для обеспечения интерактивных широкополосных услуг. Особенно высокую активность проявляют здесь альтернативные операторы, использующие собственные сети КАТВ. Широкополосный доступ к Интернет-ресурсам обеспечивается путем применения кабельных модемов. В последние годы в сетях КАТВ на участке доступа начали применяться гибридные кабельные системы, в которых используются как коаксиальные, так и волоконно-оптические кабели.
     Операторы КАТВ рассматривают сети, построенные на базе комбинации коаксиальных и волоконно-оптических кабелей, как эффективное решение проблемы доступа. Эти сети планируются для предоставления широкого спектра услуг, включая ТВ вещание, высокоскоростной доступ в Интернет, телефонию.
     В многих странах на абонентском участке стали применяться только волоконно-оптические кабели (FTTH, Fiber-to-the-Home). Однако это решение, в основе которого лежит прокладка волокна к дому, является все еще достаточно дорогим.
     В тех случаях, когда строительство кабельных сетей доступа становится неэффективным, более широкое применение находят системы беспроводного абонентского доступа, базирующиеся на технологиях сотовых сетей, системах Wi-Fi и WiMAX.
1.2. Применение технологий широкополосного доступа для построения сетей доступа.
Широкополосный доступ с использованием технологий xDSL
     Использование для широкополосного доступа обычной телефонной пары, соединяющей домашнюю телефонную розетку и местную АТС, является наиболее подходящим решением для операторов телефонных сетей общего пользования при предоставлении высокоскоростного доступа к удаленным информационным ресурсам. С середины 90-х гг. в сетях доступа на смену системам с временным разделением (Е1/Т1), а также доступу на базе ISDN приходит семейство технологий DSL.
     Выбор определенной технологии зависит не только от показателей качества системы передачи, но и от привлекательности технического решения, в частности, от таких факторов, как соответствие стандартам или наиболее популярным спецификациям, компаний-производителей оборудования, поддержка технического обслуживания и др.
     Применение услуг на базе технологий xDSL считается наиболее оптимальным вариантом для высокоскоростного подключения домашних пользователей к сетям Интернет. В корпоративном секторе, среди бизнес- пользователей основными абонентами, использующими системы xDSL, станут небольшие компании, относящиеся к категории SOHO (Small Office/Home Office).
     Хронологически первым представителем семейства систем xDSL на рынок вышли системы HDSL (High Bit Rate DSL — высокоскоростная цифровая абонентская линия), обеспечивающие скорости передачи Т1/Е1 (1,5/2 Мбит/с) по двум витым парам. При диаметре жилы 0,5 мм эти системы обеспечивали дальность связи до 5 км без установки дополнительных регенераторов. Первые системы HDSL, разработанные компанией Bellcore в начале 90-х гг., появились на рынке в середине десятилетия. Желание отказаться от использования второй витой пары привело к разработке в середине 90-х гг. систем, обеспечивающих скорости 1,5 и 2 Мбит/с по одной паре (системы SDSL — Symmetrical DSL).
     Однако реальный интерес к применению технологий DSL со стороны массового потребителя начался с внедрением систем ADSL. Эти системы обеспечивают по одной витой паре скорости передачи от 384 кбит/с до 8 Мбит/с от станции к абоненту (в прямом направлении или «вниз») и от 128 кбит/с до 1,5 Мбит/с от абонента к телефонной станции («наверх» или в обратном направлении). Как уже было отмечено выше, такие системы при соответствующей стоимости могут быть достаточно привлекательными для абонентов квартирного сектора.
     Основной причиной повышения скорости на абонентском участке является требование эффективного доступа к ресурсам Интернет. Асимметричные характеристики скорости передачи при этом соответствуют характеру взаимодействия массового пользователя с Интернет, когда из сети к абоненту поступают значительно большие объемы информации, чем от пользователя в сеть.
     Данные в системах ADSL передаются в диапазоне частот, расположенном выше полосы тонального канала, однако для разделения речевого сигнала и данных необходимо применять специальный разделительный фильтр (splitter), обеспечивающий одновременную передачу речевого сигнала и данных.
     Для формирования линейного сигнала в аппаратуре ADSL применяются два типа модуляции — амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей или дискретная многочастотная модуляция. Второй тип модуляции имеет более высокую помехоустойчивость, но характеризуется более сложной реализацией, т.е. увеличенной конечной стоимостью изделий.
     Аппаратура VDSL (Very High Bit Rate DSL) является примером высокоскоростной технологии DSL. Эта аппаратура обеспечивает скорости передачи «вниз» от 10 Мбит/с до 50 Мбит/с при длине линии, соответственно 1,5 км и 300 м. Скорости передачи «вверх» при этом составляют от 1,5 до 2,3 Мбит/с. 
     Эти технологии будут популярны среди квартирных пользователей и небольших компаний. Пока здесь нет сильной конкуренции, поскольку развертывание проводится местными (как правило, традиционными) операторами, технология относительно доступна по стоимости и доказана возможность ее эффективного применения.
     Определенная опасность конкуренции в сетях доступа для традиционных операторов существует со стороны операторов сетей кабельного телевидения, все более широко предлагающие услуги передачи данных с использованием кабельных модемов и проводящих реконструкцию своих сетей, внедряя на абонентских участках волоконно-оптические сегменты. Другой источник конкуренции — провайдеры, использующие в сетях доступа технологию Ethernet.
Широкополосный доступ в сетях кабельного телевидения
     Доступ в Интернет, предоставляемый операторами в сетях КАТВ, является ключевым фактором внедрения кабельных модемов. Используемые для этих целей кабельные модемы по своим характеристикам превосходят системы ADSL, обеспечивая на абонентском участке скорости передачи до 3 Мбит/с в симметричных конфигурациях и до 40 Мбит/с в прямом и до 10 Мбит/с в обратном направлениях в асимметричных конфигурациях. Кроме того, кабельные модемы могут быть также применены для передачи речи через Интернет (Voice over IP, VoIP).
     Новые возможности широкополосного доступа открываются перед операторами сетей КАТВ при эволюции сети на базе коаксиального кабеля к гибридной инфраструктуре абонентского доступа типа HFC с применением коаксиального и волоконно-оптического кабелей.
     Учитывая масштабы сетей КАТВ, можно ожидать, что в крупных городах будет иметь место конкуренция между оборудованием xDSL и кабельными модемами, и выбор пользователей будет определяться стоимостью услуги. Несмотря на то, что технология xDSL продвигается на рынок традиционными операторами, владеющими мощными местными сетями, темпы развертывания оборудования ADSL остаются невысокими по сравнению с кабельными модемами.
















ГЛАВА 2. ОБЗОР И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕТЕЙ ДОСТУПА
     Технологии сетей абонентского доступа имеет смысл разбить на пять основных групп по критерию среды передачи и категориям пользователей (рис. 2).












Рис. 2- Виды технологий сетей доступа
     LAN (Local Area Network) - группа технологий, предназначенных для предоставления корпоративным пользователям услуг доступа к ресурсам локальных вычислительных сетей и использующих в качестве среды передачи структурированные кабельные системы категорий 3, 4 и 5, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель. 

     КТВ (кабельное телевидение) - группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям сетей КТВ мультимедийных услуг (за счет организации обратного канала) и использующих в качестве среды передачи оптоволоконный и коаксиальный кабели. (Optical Access Networks) - группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям широкополосных услуг, линии доступа к мультимедийным услугам и использующих в качестве среды передачи оптоволоконный кабель.
     DSL (Digital Subscriber Line) – группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям телефонной сети общего пользования услуг мультимедиа и использующих в качестве среды передачи существующую инфраструктуру телефонной сети общего пользования.
     СКД (сети коллективного доступа) - группа гибридных технологий для организации сетей доступа в многоквартирных домах; в качестве среды передачи используется существующая в домах инфраструктура телефонной сети общего пользования, радиотрансляционных сетей и сетей электропитания.
     OAN (Optical Access Networks) – группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям широкополосных услуг, линии доступа к мультимедийным услугам и использующих в качестве среды передачи оптоволоконный кабель.
Технологии группы LAN
     В группе LAN более 90% всех сетей построены с использованием технологии Ethernet, она обеспечивает пользователям корпоративных сетей скорости передачи информации от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Широкое распространение сетей Ethernet при организации LAN, в первую очередь, связано с низкой стоимостью, легкостью управления и простотой используемого оборудования. Разрабатывавшаяся в конце 70-х гг. исключительно для передачи данных технология Ethernet обеспечивает сейчас поддержку широкого набора услуг, включая передачу речи и видео.
     Для построения LAN был разработан и ряд других технологий, которые не получили широкого распространения. В первую очередь это маркерная бесколлизионная кольцевая технология Token Ring со скоростью передачи до 16 Мбит/с и ее высокоскоростная версия HSTR - High-Speed Token Ring (100 Мбит/с и 1 Гбит/с). Технология 100VG-AnyLAN (IEEE 802.12) была разработана для совместного использования в одной сети Ethernet и Token Ring. В силу высокой стоимости технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) не применяется при построении LAN, однако, обладая высокой отказоустойчивостью и скоростью передачи (100 Мбит/с), она используется для построения городских кольцевых магистралей с диаметром кольца до 100км.
     В технологиях доступа в последнее время наметилась интеграция технологии Ethernet с различными технологиями DSL (гибридный Ethernet). Наиболее известным вариантом такой интеграции является EoV. При скорости передачи порядка 10 Мбит/с сеть Ethernet может располагаться на расстоянии до 1,5 км от узла доступа, а при скоростях 3-4 Мбит/с это расстояние возрастает до 3-4 км. Стандарт на EoV разрабатывается в IEEE (IEEE 802.3ah) как EFM (Ethernet in the First Mile) в двух вариантах: EFMC (EFM Copper), имеющий характеристики обслуживания, аналогичные EoV, и EFMF (EFM Fiber), обеспечивающий скорость передачи от 100 Мбит/с до 1 Гбит/сна расстояние в несколько десятков кил.......................