1.3 Основні тенденції еволюції абонентських систем

<-На зміст->

1.3 Основні тенденції еволюції абонентських систем

Процеси еволюції щодо АЛ можна розглядати з декількох точок зору. Для цього на рисунку 1.7 вводиться абстрактна модель, що дозволяє прокоментувати істотні моменти процесу, пов’язаного з еволюцією абонентської мережі.
Розглянемо криву, яка ілюструє процес зростання пропускної здатності системи абонентського доступу. Перехід від швидкостей порядку 50 бод, які використовуються в телеграфії, до смуги пропускання шириною 3,1 кГц збігається, за часом, з початком створення перших мереж телефонного зв’язку. Слід підкреслити, що на цьому етапі почався перехід від цифрової (телеграфної) системи електрозв’язку до аналогової (телефонної).
Наступний характерний етап – введення послуг ЦМІО. Основний (базовий) доступ в ЦМІО має конфігурацію 2B+D. Користувачу надаються два прозорих В-канали (64 кбіт/с кожен), призначених для передавання різної інформації, і один службовий D-канал (16 кбіт/с). Інформаційна швидкість в мережі абонентського доступу складає, таким чином, 144 кбіт/с. Цей етап – стосовно мережі абонентського доступу – можна розглядати як перехід від аналогової системи електрозв’язку до цифрової.

Рисунок 1.7 – Еволюція абонентських систем

Підвищення швидкості передавання до 2,048 Мбіт/с дозволяє ввести ряд нових телекомунікаційних послуг. В першу чергу, така пропускна здатність необхідна для ЦМІО при створенні доступу на первинній швидкості із структурою 30B+D (швидкість передавання по D-каналу в цьому випадку складає 64 кбіт/с). Деякі послуги, пов’язані, зокрема, з обміном відеоінформацією, також можуть бути запропоновані потенційним користувачам, якщо їх засоби доступу забезпечують швидкість передавання порядку 2,048 Мбіт/с.
Далі на першій кривій вказаний номінал пропускної здатності 140 Мбіт/с. Ця величина приблизно відповідає інформаційній швидкості передавання в широкосмуговій ЦМІО. В принципі, між точками 2,048 і 140 Мбіт/с також можна виділити декілька етапів, що стосуються застосування таких нових методів передавання інформації, як ADSL, HDSL, VDSL і їм подібних.
Згадані технології орієнтовані на використання існуючих АЛ і забезпечують – в одному напрямі – передавання цифрового потоку на швидкостях від 1,5 до 51 Мбіт/с. Для забезпечення двостороннього передавання з однаковою швидкістю може використовуватися технологія типу SDSL, яка забезпечує пропускну здатність порядку 384 кбіт/с.
Після швидкості 140 Мбіт/с показані три можливі сценарії подальшої еволюції в частині пропускної здатності мережі абонентського доступу: оптимістичний, прагматичний і песимістичний. Перший сценарій названий оптимістичним в припущенні, що:

ефективність телекомунікаційної системи, з точки зору користувача, підвищується при зростанні пропускної здатності мережі абонентського доступу;
доходи оператора пропорційні пропускній здатності мережі абонентського доступу.

Оптимістичний прогноз можна розглядати як модель, в якій враховуються тенденції до передавання інформації, пов’язаної практично зі всіма органами чуття людини. Найближчими роками яких-небудь істотних досягнень у області стиснення такої інформації не очікується.
Третій сценарій помітно відрізняється від першого. Він базується на двох основних припущеннях:

у найближчій перспективі не формуватиметься платоспроможний попит на послуги, що вимагають істотного (порівняно зі швидкостями, потрібними для обміну відеоінформацією) розширення пропускної здатності мережі абонентського доступу;
прогрес в області стиснення відеозображень і інші досягнення призведуть до можливості зниження необхідної пропускної здатності мереж абонентського доступу.

Проміжне положення займає другий (прагматичний) сценарій. Те, за яким сценарієм розвиватимуться події, не так вже істотно. Основний висновок полягає у тому, що в перспективі виразно виявлятимуться вимоги до збільшення пропускної здатності мережі абонентського доступу.
Нижня частина рисунка 1.7 дозволяє проаналізувати тенденції, що стосуються еволюції тих структур, які використовуються для побудови мереж абонентського доступу. Якщо звернутися до термінології, прийнятої в теорії графів, то перші абонентні мережі можна розглядати як зіркоподібні структури. У міру зростання ємності місцевих телефонних мереж збільшувалися питомі витрати на АЛ. Розробка принципів економічної побудови абонентських кабельних мереж призвела до появи деревоподібних структур, які, як відомо, відрізняються низькою надійністю.
У сучасних мережах абонентського доступу з’являються окремі фрагменти, побудовані на базі кільцевих структур. Такі структури на рис. 1.7 названі комбінованими. Вони поступово трансформуються в повністю кільцеві структури, що забезпечують як економію кабельної продукції, так і достатньо високу надійність мережі абонентського доступу.
Після кільцевої структури на рисунку 1.7 можливі різні варіанти. Попередній висновок, який напрошується при аналізі тенденцій „персоналізації” в електрозв’язку, полягає у тому, що привабливою структурою майбутніх мереж абонентського доступу може стати топологія типу „гратки”.
Ліва частина рисунка 1.7 присвячена тим аспектам еволюції АЛ, які пов’язані з середовищем поширення сигналів. Три криві ілюструють дані тенденції стосовно кабельних ліній (що характерне для більшості абонентських мереж), систем супутникового зв’язку і радіотехнічних засобів.
Історія практичного застосування кабельних ліній в абонентських мережах розпочалася з повітряних кіл. Незабаром стало очевидним, що подальший розвиток абонентських мереж необхідно здійснювати на базі багатопарних симетричних кабелів. Використання ОК стало можливим за технічними і економічними міркуваннями лише за останні роки.
На відповідному фрагменті рисунка 1.7 показані два етапи, характерні для використання ОК. Остання точка – „Оптичний кабель” – знаменує повний перехід до цього середовища поширення сигналів. Іншими словами, ОК займає весь простір між кросом телефонної станції і приміщенням користувача. Попередній етап названий „Оптичний кабель плюс коаксіал”. Такий підхід може розглядатися тільки як один з прикладів доведення ОК до будь-якого місця, що знаходиться поза приміщенням абонента. Більш того, необхідно уточнити два питання: розташування того місця, де закінчується ОК, і тип середовища поширення сигналів, яке „продовжує” АЛ до приміщення користувача.
Розглянемо основні стратегії використання оптичного кабелю в мережах доступу: до будівлі – FTTB (B – Building), до місця встановлення ШР – FTTC (С – Curb), до житлового будинку – FTTH (Н – Ноme), до офісу – FTTO (О – Office), до віддаленого модуля комутаційної станції –FTTR (R – Remote), до меж певної території, названої зоною, – FTTZ (Z – Zone) і т. ін. Всі подібні стратегії можна позначити загальною абревіатурою FTTOpt (Opt – Optimum) – доведення оптичного кабелю до оптимальної, з точки зору оператора і/або користувача, точки.
Застосування оптичного кабелю створює основу для введення телекомунікаційних послуг, орієнтованих на широкосмугові канали зв’язку. З цієї причини ту частину АЛ, яка доходить до приміщення користувача, краще всього будувати на базі середовища поширення сигналів, здатного забезпечити широку смугу пропускання сигналів. Один з прикладів такого рішення – коаксіальний кабель, що, власне, і зумовило появу відповідної назви на даному рисунку. Мережі абонентського доступу, побудовані на оптичному і коаксіальному кабелях, набули значного поширення. Вони відомі як HFC (Hybrid Fiber/Coax). Подібні рішення особливо популярні у операторів кабельного телебачення.
Крива, яка ілюструє еволюцію кабельних ліній, вказує, що в перспективі можна чекати як на появу нових типів оптичних волокон, так і практичне застосування кабелів з металевими жилами, що використовують надпровідні компоненти.
Системи супутникового зв’язку використовуються в мережах абонентського доступу у виняткових випадках. Проте поява досить економічних систем типу VSAT і USAT дозволяє сподіватися на ширше застосування супутникового зв’язку. Для ряду регіонів системи супутникового зв’язку можуть розглядатися як єдиний засіб, що дозволяє побудувати мережу абонентського доступу. Але подібне застосування систем супутникового зв’язку вимагає детального опрацьовування безлічі інших проблем, що тільки побічно торкаються проблеми абонентського доступу.
Застосування радіотехнічних засобів в мережах абонентського доступу почалося давно. Первістком можна вважати радіоканал, призначений для створення однієї АЛ. На професійному жаргоні зв’язківців комплекс устаткування для створення АЛ одержав назву „радіоподовжувач”.
Потім з’явилися багатоканальні системи, аналогові і, дещо пізніше, цифрові. Перші багатоканальні системи використовувалися для створення зв’язку типу „point-to-point”; це словосполучення можна перекласти як конфігурація „точка-точка”. Найчастіше таке рішення має на увазі встановлення устаткування радіорелейної лінії (РРЛ) для під’єднання до МС виносного модуля.
Для створення зв’язку з групою терміналів, розподілених по деякій території, були розроблені системи типу point-to-multipoint.У вітчизняній технічній літературі така конфігурація називається або багатоточковою, або „точка – безліч точок”. У назві таких систем в англійській мові використовуються слова Multipie Access. Фахівці з радіозв’язку перекладають їх як багатостанційний доступ. Таке трактування підкреслює фізику процесу. Під станцією, в даному випадку, розуміється кінцевий пристрій. Це значить, що система багатостанційного доступу забезпечує можливість обслуговування декількох терміналів. Фахівці з проводового зв’язку перекладають слова Multiple Access як множинний або колективний доступ. Обидва переклади, з точки зору сучасної термінології, можна вважати правильними.
Істотні зміни в принципах використання радіозасобів в мережах доступу відбулися тільки останніми роками. Вони пов’язані з використанням стільникових (Cellular) технологій, які дозволяють дуже ефективно використовувати виділений оператору спектр частот. Стільникові мережі використовуються як в мобільних, так і в стаціонарних системах зв’язку.
Розвиток електрозв’язку привів до появи концепції „Персональний зв’язок”. Цей термін трактується в технічній літературі не завжди однозначно. Найвдаліший варіант запропонований Комісією Європейського Співтовариства: „Персональний зв’язок (Personal Communications) – це пропозиція, в майбутньому, набору телекомунікаційних послуг, який:

може бути розроблений на індивідуальній основі, щоб відповідати вимогам всіх абонентів;
дозволяє абонентам зв’язуватися незалежно від місця розташування і засобів доступу;
має привабливі властивості для користувачів і низьку вартість, що має на увазі широке використання даного виду зв’язку”.

Таким чином, персональний зв’язок, в загальному випадку, забезпечується не тільки радіозасобами. Можна сказати, що процес „персоналізації” в телекомунікаційній системі вимагає інтеграції мереж електрозв’язку, які обслуговують стаціонарних і мобільних абонентів. Деякі оператори вже повідомили про створення мереж персонального зв’язку. Пропоновані в цих мережах послуги ще не повністю розкривають функціональні можливості системи персонального зв’язку. Проте перші спроби реалізації цього нового напряму в розвитку телекомунікацій дозволять одержати цікаві результати, що мають велику практичну цінність.
Сучасні телекомунікаційні технології розвиваються дуже швидко, а відповідні зміни в системі електрозв’язку вимагають значних витрат. До подібних телекомунікаційних технологій багато фахівців, в першу чергу, відносять мережу Internet і послуги, названі в англомовній технічній літературі Video-on-Demand. B тексті посібника ці слова перекладатимуться як „Відео за замовленням”.
Послуга „Відео за замовленням” виконує важливу роль в загальному переліку функціональних можливостей Ш-ЦМІО. Але вона може бути введена і до створення Ш-ЦМІО, тим більше маркетингові дослідження свідчать про значний попит на цю послугу.
Суть послуги „Відео за замовленням” полягає в тому, що абонент може звернутися до будь-якого відеосервера і вибрати за допомогою меню те, що його цікавить (наприклад, фільм або рекламний матеріал). Процесом користування послугою можна керувати за допомогою процедур, схожих з тими, що використовуються при роботі з відеомагнітофоном: абонент може повертатися назад для повторного перегляду якого-небудь епізоду, „перемотати” стрічку вперед, зупинити картинку для її докладного вивчення і виконати ряд інших операцій.
Отже, існують дві телекомунікаційні технології, що мають істотний вплив на систему електрозв’язку і, що особливо важливо для питань, які розглядаються в посібнику, – на мережу абонентського доступу.
Одна з істотних особливостей роботи в середовищі Internet полягає у тому, що об’єм інформації, яка передається від користувача до мережі, і потік даних у зворотному напрямі різняться, в загальному випадку, на декілька порядків. Отже, пропускна здатність каналів прямого і зворотного напряму, створюваних для обміну інформацією між терміналом користувача і відповідним сервером Internet, може бути різною. Від користувача до мережі створюється канал передавання даних з відносно низькою швидкістю, а від сервера Internet до термінала користувача створюється високошвидкісний канал передавання даних.
Ще яскравіша можливість використання таких несиметричних каналів передавання інформації виявляється в системах, що надають послуги „Відео за замовленням”. Абонент, фактично, здійснює тільки вибір програм і виконує нескладні процедури керування процесом отримання інформації, що цікавить його. Від відеосервера до термінала передаються, в основному, рухомі зображення (найчастіше – фільми), що мають на меті використання каналів з достатньо широкою смугою пропускання.
У цьому випадку, в мережі абонентського доступу можуть застосовуватися канали обміну інформацією з різною пропускною здатністю в напрямах приймання та передавання. Таким чином, з’являється можливість використання існуючих АЛ для введення певного класу послуг. Дане рішення характеризується двома незаперечними перевагами: швидке введення нових послуг і мінімальні витрати на модернізацію мережі абонентського доступу.
Розробники устаткування для передавання достатньо швидко знайшли оригінальні рішення, що привело до появи декількох нових технологій, що позначаються абревіатурою xDSL. Останні три букви (DSL) – скорочення від „Digital Subscriber Line” – цифрова абонентська лінія. Латинська буква „х” використовується як „змінна” в алгебрі. Найчастіше використовуються п’ять її значень (А, RA, H, S і V), що визначають такі технології передавання інформації по існуючих АЛ:

ADSL – Asymmetrical Digital Subscriber Line (асиметрична цифрова абонентська лінія);
RADSL – Rate Adaptive Digital Subscriber Line (цифрова абонентська лінія з адаптивною швидкістю);
HDSL – High Bit Rate Digital Subscriber Line (цифрова абонентська лінія з високою швидкістю передавання бітів);
SDSL – Symmetrical Digital Subscriber Line (симетрична цифрова абонентська лінія);
VDSL – Very High Bit Rate Digital Subscriber Line (цифрова абонентська лінія з дуже високою швидкістю передавання бітів).

Вважається, що основними технологіями будуть ADSL і VDSL. Але ідея VDSL орієнтована на короткі АЛ, що визначає досить вузьку сферу застосування відповідного устаткування.
Підтвердженням актуальності ADSL служить створення спеціальної міжнародної організації з розробки відповідних стандартів – ADSL Forum. Подібні організації формуються тільки за тими напрямками, які вимагають прискореної розробки стандартів, тобто з найактуальніших проблем розвитку телекомунікаційної системи. Як підтвердження можна навести такі назви, як ATM Forum і UMTS Forum. ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронний режим перенесення інформації, який, як вважають багато фахівців, широко застосовуватиметься в широкосмугових мережах електрозв’язку.

Контрольні запитання

Навести основні історичні етапи розвитку систем абонентського доступу.
Обгрунтувати місце мережі абонентського доступу в телекомунікаційній системі.
Дати означення системи абонентського доступу.
Які основні тенденції еволюції абонентських систем?
В чому полягають особливості застосування волоконно-оптичних ліній зв’язку в системах абонентського доступу?
Яка необхідність використання радіотехнічних засобів в абонентських системах?
Навести можливі методи збільшення відстані зв’язку.
Які методи ущільнення використовуються в системах доступу?
Що таке модем?
Навести основні параметри абонентських ліній.
Що являє собою модель абонентської системи?
Які складові можуть входити до абонентської системи?
Що таке гіпотетична модель системи абонентського доступу?
Навести основні складові технології xDSL.