Вступ

<-На зміст->

13 ЗАГАЛЬНА КОНЦЕПЦІЯ РОЗВИТКУ СИСТЕМ абонентського доступу

Останнім часом концепція підключення абонентів до мережі електрозв’язку зазнала істотних змін. Ці зміни особливо помітні при дослідженні способів побудови мереж електрозв’язку розвинених країн і тих, що розвиваються. Застосування мідних ліній як засобу доступу практично виключено при новому будівництві, а при реконструкції і підсиленні існуючих розподільних мереж вкрай обмежено. Сучасні способи побудови мереж доступу (МД) в даний час в основному реалізуються операторами зв’язку, що надають інтегральні послуги (передача мови і даних), тоді як оператори звичайної телефонної мережі проявляють деяку інерційність у впровадженні нових технологій.
Термін "мережа доступу" походить від англійського виразу access network, іноді використовується розширений переклад "мережа абонентського доступу" для підкреслення місця розташування МД в загальній структурі телекомунікаційної мережі. Мережа доступу розташовується між абонентським терміналом (телефонною розеткою) і кінцевим пристроєм транзитної мережі, у разі телефонної мережі – кінцевою телефонною станцією. Абонентський термінал, як правило, не включається в МД, виняток становлять термінальні адаптери мереж інтегрального обслуговування, які іноді розглядаються як частина мережі доступу. Такий поділ досить резонний, оскільки мережа доступу обслуговується оператором зв’язку, на нього ж лягають і витрати на її побудову та експлуатацію. Абонентський же термінал (за винятком адаптерів ISDN в деяких країнах) утримується і обслуговується абонентом.
В рамках цього розділу не розглядаються мережі передавання даних (ПД) і засоби доступу до них. Мережі ПД (виключаючи ISDN) будуються, в основному, з використанням каналів і ресурсів базової телефонної мережі. Перетворення цифрових сигналів в аналогову форму проводиться за допомогою модемів, які, у свою чергу, підключаються як абонентська установка до телефонної мережі. Тому описані нижче засоби доступу до телефонної мережі в рівній мірі застосовуються і для забезпечення низькошвидкісного передавання даних.
Традиційний спосіб підключення, що полягає в прокладанні мідної абонентської лінії від кінцевої станції до термінала абонента, стає все більш дорогим і не вирішує всього спектра завдань, що стоять перед сучасною телекомунікаційною мережею. Вартість самого мідного кабелю, а також його прокладання неухильно зростає. Завантаженість кабельної каналізації в містах, високі експлуатаційні витрати на підтримку стану кабелів у поєднанні з обмеженістю пропускної здатності змушують операторів шукати альтернативні шляхи вирішення проблеми доступу. У мережах доступу все частіше використовуються технології, що раніше застосовувалися лише на магістральних напрямах, а саме волоконно-оптичні і радіорелейні лінії.
Звичайно, не можна нехтувати величезною кількістю електричного кабелю, прокладеного за роки неподільного панування аналогової телефонії. Тут на допомогу приходять технології xDSL, детально описані раніше.
Концепція розвитку систем доступу в основному розділяється на дві складові:

інтенсивність використання існуючих абонентських ліній;
будівництво мереж доступу із застосуванням нових технологій (ВОЛЗ, РРЛ, HDSL).

Концепція модернізації АЛ полягає, перш за все, в різних способах підвищення їх пропускної здатності (або ущільнення) без зміни топології мережі. При ущільненні АЛ проводиться просте нарощування числа ліній, ущільнені АЛ з функціональної точки зору не відрізняються від традиційних мідних.
Дана концепція детально описана в попередніх розділах, присвячених устаткуванню цифрових систем передавання для АЛ і апаратури HDSL.
Концепція побудови сучасних мереж доступу має істотні відмінності від простого ущільнення АЛ. По-перше, мережа доступу розглядається як єдина структура, має свою ідеологію побудови, топологію, систему управління. По-друге, сукупність різних типів каналоутворювального обладнання і лінійних передавальних систем, які використовуються в мережі доступу, практично не обмежує можливостей оператора щодо надання як аналогових, так і цифрових послуг. Нарешті, за умови цифровізації і стандартизації транзитної мережі, сучасна мережа доступу суттєво змінює підхід до побудови комутаційного обладнання, оскільки всі абонентські підключення до комутатора здійснюються по цифрових стиках.
Основна ідея побудови мережі доступу далеко не нова. Більш того, практично все обладнання, вживане нині на ділянці "останньої милі", бере свій початок від розробок, призначених для організації міжстанційних зв’язків. Фактично мережа доступу є фрагментом цифрової транспортної мережі, що сполучає телефонну станцію з абонентськими терміналами. Мета створення мережі абонентського доступу є в максимально можливому наближенні мережевих елементів до абонента і, тим самим, скороченні "останньої милі" (як і раніше виконаної кабелем) до "останнього метра". Кінцевий мережевий елемент, як правило, мультиплексор, виноситься якомога ближче до місця розташування абонентів. Таким чином, традиційна мідна проводка використовується на дуже коротких відстанях (в межах житлового будинку, офісу).
На рис. 13.1 подано приклад простої системи абонентського доступу, що складається з двох мережевих елементів, які є обладнанням мережі доступу (ОМД) і лінії зв’язку між ними.

Рисунок 13.1 – Приклад простої системи абонентського доступу

Основою створення обладнання для системи доступу (надалі ОСД) служить принцип часового розділення цифрових каналів, давно відомий і випробуваний в магістральних мережах. Методи аналого-цифрового перетворення давно відомі і стандартизовані (в основному ІКМ і АДІКМ). Обладнання, таким чином, складається з двох частин, одна з яких називається "станційною" і підключається до комутаційної станції, а інша – "абонентською", до якої підключаються абонентські термінали (у простому випадку телефонні апарати).
Для передавання лінійного сигналу в СД все ширше використовуються оптичні кабелі і радіоканали. Як правило, сучасне обладнання для побудови мережі доступу є універсальним з погляду використання різних середовищ передавання. Оптичний кабель має найкращі показники з погляду ціни і пропускної здатності або телефонізації нових районів забудови. При розгортанні мережі в регіонах з кабельною інфраструктурою, велике значення має організація цифрових трактів на мідних парах за технологією HDSL. Нарешті, в сільських і важкодоступних районах ключове значення мають радіорелейні лінії і супутникові канали зв’язку.
Концепція застосування оптичного кабелю на ділянці "останньої милі" підрозділяється на декілька напрямів:

FTВ (Fiber To The Building) – оптика до будівлі;
FTО (Fiber To The Office) – оптика до офісу;
FTTZ (Fiber To The Zone) – оптика до деякої зони, де групуються абоненти.

Всі три напрями єдині в головному – довести широкосмугову оптичну лінію зв’язку до деякої точки, де доцільно помістити обладнання, що розподіляє більш низькошвидкісні цифрові потоки (або аналогові канали), безпосередньо до "розетки", тобто до місця включення призначеного для користувача термінала.
Поданий на рис. 13.1 приклад ілюструє варіант створення СД в "традиційному" застосуванні, коли комутаційна станція має аналогові абонентські закінчення. Для наведеного прикладу СД є ніби продовженням аналогових ліній, що йдуть від АТС до станційного термінала ОСД, і які закінчуються місцем підключення абонентських телефонів до абонентського термінала. Така схема включення найчастіше називається аналоговою схемою підключення ОСД і найширше використовується в країнах, що розвиваються. Перевагами даної схеми включення є простота узгодження інтерфейсів (абонентський інтерфейс з сигналізацією по шлейфу надзвичайно простий і стандартизований) і універсальність до типу комутаційної станції. ОСД може бути підключене по аналогових інтерфейсах до АТС будь-яких систем – електронних, квазіелектронних, електромеханічних. Головним і істотним недоліком є наявність "зайвого" аналого-цифрового перетворення в станційному терміналі. Дійсно, якщо комутаційне обладнання є цифровим, то цифрові потоки спочатку перетворюються в аналогові сигнали абонентськими комплектами АТС, а потім знову перетворяться в цифрову форму станційним терміналом ОСД.
Іншим способом підключення ОСД є з’єднання станційного термінала з комутаційним полем цифровим трактом (рис. 13.2). Таке рішення все ширше застосовується в розвинених країнах і є очевидно прогресивнішим порівняно з аналоговим включенням. З погляду якості послуг зв’язку, цифрове включення забезпечує максимальне наближення цифрової мережі до абонента і, відповідно, мінімум завад, що виникають в аналоговому тракті. З погляду економічної ефективності і зниження витрат на ОСД, цифрове включення також має ключові переваги, оскільки для побудови мережі не потрібні абонентські модулі АТС, що реалізовують аналоговий двопроводовий інтерфейс, так само як і не потрібні аналогові модулі станційного термінала ОСД.
При всій очевидній перспективності і економічній ефективності цифрового включення, процес його впровадження йде досить повільно навіть в розвинених країнах, а в мережах держав, що розвиваються, приклади таких застосувань одиничні. Причин, гальмуючих впровадження "цифрової стиковки", декілька, і всі вони далекі від технічних.

Рисунок 13.2 – З’єднання станційного термінала з комутатором цифровим трактом

Перша складність полягає в стандартизації систем сигналізації. На відміну від детально визначеного двопроводового аналогового абонентського інтерфейсу, інтерфейс цифровий (далі будуть розглянуті Європейські стандарти) визначений достатньо жорстко тільки з погляду електричних параметрів (рекомендація ITU-T G.703) і загальних характеристик циклу (G.704). Систем же сигналізації розроблено багато. Опис тільки українських систем сигналізації виливається в книгу, а якщо розглянути всі системи, які використовуються в світі, знадобиться містка бібліотека. Очевидно, що реалізація такого великого набору різних типів сигналізацій – це велика складність для розробників мультиплексорів доступу. Практично мультиплексор вимагає "підстроювання" під кожен конкретний тип комутаційної станції, а іноді і версії програмного забезпечення. Останніми роками зроблено спроби жорсткої стандартизації інтерфейсів і систем сигналізації, вживаних на стиках АТС і СД. Розроблені для цього стандарти отримали назву V.5.1 і V.5.2. Багато виробників ОСД вже впровадили ці протоколи в свої вироби. На рис. 13.3 показано типову схему включення ОСД по інтерфейсах V.5.1 і V.5.2.

Рисунок 13.3 – Типова схема включення ОСД по інтерфейсах V.5.1 і V.5.2

Як видно з рисунка, при широкому впровадженні концепції побудови СД з цифровим включенням, комутаційна станція трансформується у транзитний вузол, який обробляє двомегабітні потоки. Така перспектива реально існує в багатьох розвинених країнах, оскільки як з технічної, так і з економічної точок зору явно виграє перед традиційним підходом. Індустріальні гіганти серйозно стурбовані конкуренцією, що зростає, у виробництві ОСД. Мультиплексор доступу, будучи простішим в розробці продуктом порівняно з комутаційною станцією, може бути запущений у виробництво великою кількістю малих і середніх фірм. Природно, ці фірми мають менші накладні витрати і можуть запропонувати мультиплексори доступу за помірними цінами.

За умови наявності і реалізації стандартів серії V.5 велика вірогідність перерозподілу ринку телекомунікаційного обладнання на користь малих і середніх фірм-виробників ОСД. Навіщо операторові купувати дорогі абонентські комплекти або концентратори у виробників комутаторів, якщо можна купити альтернативне рішення – ОСД, на істотно більш конкурентному, а значить дешевому, ринку. Все вищесказане складає другу причину, яка гальмує впровадження стандартів сигналізації V.5. На думку багатьох експертів, без втручання державних органів із стандартизації і сертифікації засобів зв’язку впровадження V.5 неможливе.

Контрольні запитання

Обгрунтувати перспективи розвитку систем абонентського доступу.
Пояснити основні принципи побудови перспективних систем абонентського доступу.
Наведіть структуру простої системи абонентського доступу.
Які переваги надає використання оптичного кабелю в АЛ для систем абонентського доступу?
З якою метою розроблені стандарти V.5?