ВСТУП
Системи доступу (СД) – порівняно новий термін, яким позначають сукупність телекомунікаційних засобів між приміщеннями користувачів і магістральною телекомунікаційною мережею (МТМ). Функціональність СД на канальному рівні деталізовано в Рекомендації G.902 ITU-T як деяку реалізацію, що складається з елементів (таких як кабелі зв'язку, обладнання передавання), котрі забезпечують необхідні носійні транспортні можливості для надання телекомунікаційних послуг між стиком (інтерфейсом) вузла обслуговування (SNI) і кожним з асоційованих із цим вузлом стиків «користувач-мережа» (UNI). СД може бути сконфігурована і керована через стик Q3. Вона, у принципі, не обмежує типів і кількості SNI та UNI, що їх підтримуватиме СД.
У пізнішій Рекомендації Y.1541 ITU-T для СД на базі Інтернет-протоколу (IP) дано означення функцій СД на мережному рівні як реалізації, що складається з мережних елементів для
забезпечення можливостей доступу між «ІР-користувачем» і «ІР-сервіспровайдером» для надання ІР-послуг. «IP-користувач» і «ІР-сервіспровайдер є логічними сутностями, якими закінчується IP-рівень і/або IP-пов'язані функції і які можуть також містити функції нижчого рівня.
Відомі означення СД стосуються передусім функціональних характеристик СД, а тому при застосуванні цих означень до реальних СД часто виникають суперечності стосовно віднесення тих чи інших системних елементів до систем приміщень користувачів, до СД або до МТМ. Оскільки в цьому підручнику подано матеріал щодо конкретної системи телекомунікаційних мереж (мереж для інфокомунікаційної інфраструктури України), то є сенс конкретизувати визначення СД за системно-структурними ознаками в такий спосіб: системи доступу – це сукупність системних елементів (лінійні та вузлові споруди, кабелі, обладнання, програмні та інформаційні засоби), розташованих між стиками обладнання користувачів і стиками обладнання найближчих вузлів мереж.
Варто зазначити, що в цьому означенні, на відміну від визначень ITU-T, як користувачі розглядаються не логічні сутності, а конкретні
засоби, які або користуються, або надають інфокомунікаційні послуги. Згідно з таким визначенням основною функцією СД є забезпечення доступу всіх користувачів і надавачів (провайдерів) інфокомунікаційних послуг до необхідних їм функцій та ресурсів (пропускної здатності) МТМ. Як і кожна система зв’язку, СД виконує також і транспортні функції переміщення інформації між стиками обладнання користувачів і стиками обладнання телекомунікаційної мережі. Проте це не є основною функцією СД, оскільки переміщення відбувається здебільшого на обмежених відстанях – від десятків метрів до кількох кілометрів. Основними функціями СД у цьому означенні є функції узгодження стиків UNI та стиків SNI з функціональними й транспортними можливостями СД, мультиплексування та комутації інформаційних потоків, забезпечення якості послуг доступу. Очевидно, що СД має виконувати також і функції інтерпретації сигналізації від стиків UNI та SNI – для забезпечення можливості доступу користувачів до різних стиків SNI (наприклад, різних операторів МТМ), до різних провайдерів послуг (у тому числі й послуг доступу), а також для розподілу інформаційних потоків від стиків SNI до відповідних користувачів.
На відміну від МТМ, СД виконують значно масовіші функції, є значно розгалуженішими, і тому їхня вартість становить більшу частину вартості всієї системи інфокомунікаційної інфраструктури країни – близько 60-70%. Саме тому створено й далі створюються різноманітні технології та технічні рішення з метою подолання суперечності між пропускною здатністю і функціональністю СД для кожного користувача та витратами на створення і експлуатацію СД. Існують десятки різновидів СД із використанням багатьох проводових і безпроводових технологій.
Мережа зв’язку України побудована на базі аналогових і цифрових систем передавання та комутації і тому потребує грунтовної модернізації. Змінити цю ситуацію можливо лише впровадженням сучасних новітніх технологій та наданням різноманітних пакетів послуг. Хоча слід відмітити, що такі цифрові технології, як PDH, SDH та ISDH вже не задовольнять сучасні вимоги споживачів до мереж зв’язку. Тому провідні розробники систем зв’язку розробляють технології, які б при існуючих лініях і каналах зв’язку дали можливість збільшити їх пропускну здатність або покращити якісні показники надаваних послуг.
Новітні технології у галузі зв’язку можна розділити на два напрямки. До першого напрямку можна віднести технології, метою яких є удосконалення параметрів та характеристик носіїв. До них відносяться оптичне ущільнення волоконно-оптичних ліній (WDM), частотне ущільнення абонентських мідних ліній (xDSL), ефективне використання радіодіапазону.
WDM (Wavelength Division Multiplexing – мультиплексування з розділенням за довжиною хвилі), технологія, що дає можливість збільшити пропускну здатність волоконно-оптичних ліній зв’язку до 5 Тбіт/с і більше. Загалом WDM – це кілька технологій: DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing – мультиплексування з розділенням за довжиною хвилі з високою щільністю); CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing – „грубе” мультиплексування з розділенням за довжиною хвилі). Вони використовуються залежно від типу системи та отримання необхідних характеристик.
xDSL – абревіатура, яка об’єднує такі технології, як ADSL, HDSL, RADSL, VDSL. Загалом використання даних технологій підвищує пропускну здатність вже існуючих мереж на мідних кабелях як місцевих, так і міжміських. У радіодіапазоні найсучаснішими технологіями є технології мобільних мереж 3G, 4G.
До другого напрямку можна віднести технології, які використовують оптимальну обробку та передавання інформації, удосконалюють елементну базу та підвищують швидкодію.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) – технологія, яка забезпечує асинхронний режим передавання з великою швидкістю та гарантією високої якості передавання. TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) – протоколи, які використовуються в мережі Інтернет для об’єднання неоднорідних мереж.
Що ж до впровадження новітніх технологій в Україні, то більшість телекомунікаційних компаній (насамперед, ВАТ „Укртелеком”), намагаються модернізувати існуючі волоконно-оптичні мережі, впроваджуючи, наприклад, технології WDM, хоча ця модернізація просувається досить повільно, оскільки потребує значних капіталовкладень.
Протягом останніх років спостерігається підвищення рівня впровадження технологій xDSL в Україні. Хоча використання даних технологій потребує менших затрат, але модемне обладнання, яке знаходиться у абонента, коштує набагато більше, ніж звичайні низькошвидкісні засоби передавання інформації. Тому основною проблемою впровадження новітніх технологій абонентського доступу в Україні є економічна.
На сучасному етапі найефективнішими технологіями абонентського доступу, які набувають широкого впровадження в Україні, є WDM, 3G, 4G, ATM, TCP/IP, xDSL.
Даний підручник містить десять розділів, у яких наведено методи та засоби побудови систем абонентського доступу з точки зору використання різних технологій як проводового, так і безпроводового зв’язку та подається їх аналіз як з точки зору абонента, так і з точки зору оператора, який надає послуги електрозв’язку. Для зручності на початку підручника подано список скорочень. У кінці кожного розділу для кращого засвоєння матеріалу наведено контрольні запитання, а наприкінці підручника – список рекомендованої літератури.
Перший розділ знайомить читача з абонентськими лініями, їх історичним розвитком, характеристиками вже існуючих ліній та перспективами на майбутнє.
Другий розділ дає можливість ознайомитись з видами лінійного кодування та модуляцій для різних служб абонентського доступу та їх перспективами.
У третьому розділі наведено основні особливості технологій сімейства xDSL, які застосовуються у сучасних проводових абонентських лініях.
Четвертий розділ дає можливість глибше ознайомитись з технологіями доступу на основі американського Т1 та європейського Е1 стандартів, а також можливості їх реалізації у ISDN. Окремо розглядаються методи кодування зі зменшенням швидкості передавання (зменшенням смуги частот) первинного цифрового сигналу.
У п’ятому розділі наведено розгорнуту архітектуру технології ADSL та більш сучасні технології на її базі. Обгрунтовано технічні та економічні показники застосування даних технологій відповідно до використання різних типів ліній зв’язку.
У шостому розділі розглядаються види широкосмугових систем та мереж доступу з використанням як коаксіальних кабелів, так і волоконно-оптичних ліній зв’язку, а також їх змішане використання.
Сьомий розділ присвячено аналізу можливостей інтеграції абонентських мереж доступу до ISDN.
У восьмому розділі розглядаються варіанти застосування існуючих систем безпроводового зв’язку у побудові мереж доступу, їх переваги та недоліки порівняно з проводовими системами, особливо з використанням ВОЛЗ.
У дев’ятому розділі подано концепцію створення абонентської мережі доступу на основі високошвидкісних абонентських ліній.
Автори використали досвід викладання дисциплін підготовки бакалаврів, спеціалістів і магістрів в Інституті радіотехніки, зв’язку та приладобудування Вінницького національного технічного університету за напрямом «Телекомунікації» для спеціальностей «Телекомунікаційні системи та мережі» і «Технології та засоби телекомунікацій». Підручник допоможе студентам розширити теоретичні знання при вивченні дисциплін «Системи доступу», «Телекомунікаційні та інформаційні мережі зв’язку», «Інтегральна цифрова система зв’язку», а також докладніше ознайомить з новими методами побудови мереж і систем абонентського доступу.