Лекции по Сетям абонентского доступа   

1. Абонентские линии местных телефонных сетей

1.3.2. Функции сети абонентского доступа

1.3.2.1. Изменение требований, предъявляемых к сети доступа

Причины, которыми обусловлены существенные изменения функций, выполняемых сетью доступа, заключаются в главных тенденциях развития всей системы электросвязи:

- интеграция, затрагивающаяся сети связи, телекоммуникационные услуги, эксплуатационные процессы и т.п.;

- интеллектуализация, подразумевающая использование новых технологий электросвязи и в информатики;

- персонализация, ориентированная на максимальное “приближение” средств электросвязи к конкретному человеку;

- поддержка услуг по обмену видеоинформацией, стимулирующая существенное повышение пропускной способности сети абонентского доступа.

Можно, вероятно, назвать и другие причины. Но, как мне кажется, перечисленные выше четыре тенденции развития электросвязи играют самую важную роль в трансформации функций, возложенных на сеть абонентского доступа.

1.3.2.2. Сеть доступа и процессы интеграции

Процессы интеграции в электросвязи очень интересны; их изучение имеет большое практическое значение. Основные идеи, касающиеся аспектов интеграции в электросвязи, были сформулированы достаточно давно. Из отечественных работ я считаю своим долгом сделать ссылку на одну из очень хороших книг - “Сети электросвязи” [30], изданную в 1977 году (авторы: Г.Б. Давыдов, В.Н. Рогинский и А.Я. Толчан). Многие монографии и статьи, опубликованные в нашей стране, внесли определенный вклад в исследование различных аспектов процесса интеграции. Однако фундаментальной работы, аналогичной монографии “Сети электросвязи”, но посвященной современным интеграционным процессам, пока никто не написал.

В этой монографии, к сожалению, традиция также не будет нарушена. Я попытаюсь незаметно “проскочить” мимо столь важного вопроса, но считаю себя не вправе обманывать читателя. Этим, собственно, и вызвано небольшое лирическое отступление.

Тем не менее, можно сформулировать те новые функции сети абонентского доступа, которые своим появлением “обязаны” процессам интеграции:

- во-первых, сеть доступа становится универсальной в том смысле, что практически исчезает деление ее функций на основную и дополнительные (например, для ТФОП основное назначение АЛ состоит в обеспечении телефонной связи, а дополнительные возможности - это передача данных, обмен факсимильными сообщениями и тому подобное; для сети доступа в ЦСИО практически все виды связи равноправны);

- во-вторых, традиционная конфигурация сети доступа типа “точка - точка” (point-to-point) дополняется новыми топологиями (“точка - множество точек” или “множество точек - множество точек”, известных по англоязычным терминам point-to-multipoint и multipoint-to-multipoint соответственно);

- в-третьих, в сети доступа иногда используются устройства распределения информации, что приводит к возможным потерям вызовов (при коммутации каналов) или сообщений (при коммутации пакетов или иной подобной технологии);

- в-четвертых, в сети доступа создается подсистема эксплуатационного управления, которая позволяет эффективно реагировать на отказы ее отдельных элементов и колебания трафика;

- в-пятых, начинают формироваться требования к весьма существенному расширению пропускной способности сети доступа.

Интеграционные процессы не следует возводить в абсолют. Параллельно будет происходить развитие и специализированных (по виду передаваемой информации) коммутируемых сетей.

1.3.2.3. Сеть доступа и процессы интеллектуализации

Процессы интеллектуализации, изменяющие телекоммуникационную систему в целом, трансформируют и сеть абонентского доступа. В той или иной степени это выражается в размещении технических средств, обладающих определенным “интеллектом”, в самой этой сети. Интеллектуализация - явление, несомненно, положительное. Но нельзя забывать и некоторые негативные моменты, связанные, в первую очередь, с потенциальным снижением надежности тех элементов сети доступа, которые становятся более сложными. Таким образом, процесс интеллектуализации порождает новые проблемы в технической эксплуатации сети абонентского доступа.

Интеллектуализацию можно рассматривать в широком и узком смысле этого понятия. В последнем случае, имеющем, в настоящее время, существенно большее практическое значение, целесообразно ограничиться концепцией Интеллектуальной Сети [31]. Если эта концепция получит практическое воплощение для ТФОП, то дополнительных требований к сети абонентского доступа не возникает. Часто концепцию Интеллектуальной Сети рассматривают применительно к ЦСИО. В этом случае появятся новые (дополнительные) требования к сети абонентского доступа.

1.3.2.4. Сеть доступа и процессы персонализации

Влияние “персонализации” электросвязи целесообразно рассмотреть в двух аспектах: стационарные сети абонентского доступа и системы, основанные на “беспроводной технологии” (Wireless technology). Это деление следует рассматривать как условное. Тем не менее, оно представляется удобным именно для того, чтобы сформулировать новые требования к сети абонентского доступа. Исходя из этих требований, можно составить перечень тех новых функций, которые должна выполнять сеть абонентского доступа для поддержки процессов “персонализации” в электросвязи.

Применительно к стационарным сетям абонентского доступа аспекты “персонализации” целесообразно рассмотреть на примере телефонии. Более того, можно ограничиться только теми функциональными возможностями, которые предусмотрены в концепции “Универсальная Персональная Связь”, сокращенно - УПС [32]. Приведенное в кавычках название - это перевод с английского языка сочетания слов “Universal Personal Telecommunication”. Принято различать два термина - “персональная мобильность” и “мобильность терминала”. В рекомендации МСЭ I.114 (Словарь терминов, относящихся к Универсальной Персональной связи) они определяются следующим образом:

- персональная мобильность - это доступ пользователя к услугам связи посредством любого терминала на основе личного идентификатора;

- мобильность терминала - это его способность обеспечить доступ к телекоммуникационным услугам в различных (географических) точках, а также при перемещении, и возможности сети идентифицировать терминал и определить место его нахождения.

Эти два определения не следует рассматривать как точный перевод терминов “персональная мобильность” и “мобильность терминала”, так как подобная задача не может быть решена без полного перевода рекомендации МСЭ I.114 на русский язык. Тем не менее, эти определения помогают уяснить существенную разницу между персональной мобильностью и мобильностью терминала. Естественно, что рассматриваемыми стационарными средствами абонентского доступа может быть обеспечена только персональная мобильность. Именно ее реализация и заложена в основу концепции “Универсальная Персональная Связь".

УПС можно рассматривать как услугу, которая обеспечивает установление соединений с пользователем за счет набора одного и того же номера, называемого персональным. Этот номер остается неизменным при перемещении вызываемого абонента, которое может ограничиваться техническими возможностями терминалов и телекоммуникационных сетей. В ряде случаев ограничения могут быть наложены Администрацией связи.

Персональный номер однозначно определяет соответствующего пользователя. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность существенного повышения доли действительно успешных входящих вызовов, то есть таких соединений, которые завершились процессом обмена информацией с конкретным человеком, а не просто установлением коммутируемого канала между корреспондирующими терминалами. Таким образом, “персонализация” для стационарных средств абонентского доступа может трактоваться как новая функциональная возможность, которая позволяет заметно повысить вероятность связи между конкретными абонентами.

Все “беспроводные технологии” абонентского доступа основаны на “мобильности терминала”. Это не исключает реализацию функций “персональной мобильности”, если система беспроводного доступа обладает соответствующими возможностями. В настоящее время разработано несколько концепций беспроводного доступа. Серийно выпускается оборудование, реализующее функции “мобильности терминала”. С точки зрения вопросов, рассматриваемых в монографии, удобно ввести классификацию “беспроводных технологий”, основанную на допустимой удаленности терминала от того оборудования, которое осуществляет его подключение к телекоммуникационной системе. Не следует рассматривать приведенные ниже соображения как попытку введения некой новой классификации в дополнение к общепринятым принципам описания различных классов радиосредств.

Первым (простейшим) терминалом, обеспечивающим некоторую возможность перемещения абонента, можно считать бесшнуровой (cordless) телефонный аппарат. Этот вид терминала позволяет абоненту устанавливать соединения (исходящие и входящие), находясь в любой точке некоторой территории, а также передвигаться по этой территории во время разговора. Устройство подключения в ТФОП для такого бесшнурового терминала представляет собой аналог обычного ТА, подключаемого через розетку к распределительной коробке. Расстояние, на которое может удаляться абонент от устройства подключения в ТФОП, зависит от ряда факторов [33] и может колебаться от нескольких метров до сотен метров.

Абоненты, расположенные на значительном удалении от МС (единицы или десятки километров), могут использовать технические средства, получившие в отечественной технической литературе название “радиоудлинители”. Этот термин обычно используется для обозначения индивидуальной или спаренной АЛ, созданной по радиоканалу. Степень мобильности абонента зависит в этом случае от способа организации радиоканала. Если, например, используется направленная антенна, то практически никакой возможности перемещения у абонента может и не быть. В других ситуациях - особенно при использовании систем с многостанционным доступом [34] - допускается перемещение абонента практически по всей зоне обслуживания соответствующего оборудования. Иными словами, для подобных вариантов подключения абонентов в ТФОП степень “мобильности терминала” определить достаточно сложно. Тем более, что и радиоудлинители, и системы с многостанционным доступом используются, как правило, не для того, чтобы поддерживать функции “мобильности”.

В качестве второго вида терминала, обеспечивающего возможность перемещения абонента в достаточно широких географических пределах, следует назвать оконечное оборудование, применяемое в тех радиотелефонных системах, которые были основаны до реализации сотовых сетей. Характерным примером такой системы может служить отечественное оборудование “Алтай”. Дальнейшее развитие подобного оборудования осуществляется согласно концепции транкинговой связи [35]. В системах транкинговой связи допустимая удаленность терминала от базовой станции может достигать несколько десятков километров и более. Например, для оборудования SuperTrunk в [36] приводится диапазон от 25 до 100 километров. Эти величины определяют расстояние между терминалом и базовой станцией, которая, в свою очередь, может соединяться с устройством подключения в ТФОП пучком СЛ достаточно большой длины. Таким образом, мобильность терминала в транкинговой системе определяется не только свойствами радиоканала, но и принципами связи базовой станции с ТФОП. Можно считать, что расстояние порядка сотни километров не будет существенной преградой для рассматриваемого класса терминалов.

Третий вид терминала - оконечное оборудование, предназначенное для работы в сотовых сетях мобильной связи. Конечно, сотовые сети могут обслуживать разные (по своим географическим размерам) территории. Но перспективные сотовые сети рассчитаны на поддержку “мобильности терминала” в пределах суши Земного шара. Характерным примером может служить перспективная наземная мобильная система связи общего пользования, обозначаемая англоязычной аббревиатурой FPLMTS - Future Public Land Mobile Telecommunication System [34].

Сеть FPLMTS дополняется аналогичными системами, обеспечивающими связь в самолетах и на судах водного транспорта. Есть все основания считать, что в этом случае “мобильность терминала” ничем не ограничена, если не брать в расчет полеты на высотах, превышающих порог для гражданской авиации и, тем более, аспекты космонавтики. Недавно МСЭ предложил заменить труднопроизносимую аббревиатуру FPLMTS новым акронимом IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), который можно перевести как «Международная мобильная связь XXI века».

Интересна еще одна сторона персонализации в сетях абонентского доступа. Применение беспроводных технологий часто сопровождается появлением нового Оператора. Это, в свою очередь, может привести к конкуренции в сети абонентского доступа. Особенность такой конкуренции заключается в том, что Операторы используют разные среды распространения сигналов.

1.3.2.5. Сеть доступа и обмен видеоинформацией

При обмене информацией в реальном времени мы, в основном, говорим и слушаем, то есть используем органы речи и слуха. Известно, что человек обладает пятью органами чувств - зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Следовательно, при телефонной связи мы “используем” только один орган чувств. Принято считать, что почти 90% всей информации, которой располагает человек, получено благодаря органам зрения. Вероятно, это обстоятельство и стимулирует широкое развитие телекоммуникационных услуг, связанных с обменом видеоинформацией.

С точки зрения изменения основных функций сети абонентского доступа это означает, в первую очередь, существенное расширение полосы пропускания АЛ даже при использовании современных алгоритмов “сжатия” видеоинформации. Требования к полосе пропускания для видеоинформации превосходят аналогичные величины, присущие телефонии, на два порядка и более. Это, в свою очередь, означает кардинальное изменение принципов проектирования сети доступа, так как ее пропускная способность (но не структура и принципы управления) определяется уже не телефонной нагрузкой, а объемом передаваемой видеоинформации.

Второй фактор, касающийся изменения требований к сети абонентского доступа, состоит в необходимости улучшения качественных характеристик среды распространения сигналов. Известно, что речь обладает большой избыточностью; даже на фоне значительных помех и шумов можно разобрать то, что говорит другой абонент, или, по крайней мере, догадаться об этом. Для обмена видеоинформацией необходимы каналы достаточно высокого качества.

Как правило, в современных сетях абонентского доступа для передачи речи и видеоинформации используется одна и та же среда распространения сигналов вне зависимости от того, осуществляется ли этот процесс ЦСИО или отдельными коммутируемыми (вторичными) сетями. Отказы (чаще всего - обрывы кабеля) могут привести к своего рода информационной изоляции абонента. По этой причине усиливаются требования к надежности сети абонентского доступа.

Забегая вперед, можно сказать, что такая перспективная концепция развития электросвязи как “Виртуальная реальность” [37] предусматривает передачу информации для “включения” всех остальных органов чувств - вкус, обоняние и осязание. По оценкам, высказанным на одном семинаре американскими специалистами, требования к пропускной способности такой линии передачи - при сегодняшней технологической базе средств преобразования соответствующих ощущений в электрические сигналы и устройств их обработки - может достигать нескольких терабитов в секунду.

Одна из перспективных телекоммуникационных услуг - покупка товаров, осуществляемая прямо из дома; в англоязычной технической литературе эта услуга именуется Teleshopping [38] или Home Ordering System [39]. Считается, что для такого способа покупки товаров очень важно реализовать хотя бы примитивную передачу информации, воспринимаемую органами осязания [37]. По этой причине передача информации, предназначенной для восприятия органами вкуса, обоняния и осязания, не должна рассматриваться как домыслы фантастов. Я склонен считать решение подобных проблем ответом на спрос, который будет сформирован рынком телекоммуникационных услуг в самом начале XXI века.

Для практической реализации концепции “Виртуальная реальность” необходимо решить ряд задач, из которых целесообразно выделить две следующие:

- создание экономичных средств преобразования информации, связанной с органами вкуса, обоняния и осязания, в сигналы, которые могут быть переданы через сеть электросвязи;

- разработка алгоритмов, позволяющих “сжимать” подлежащую передаче информацию до такой степени, при которой будет обеспечен экономический эффект от коммерческой эксплуатации соответствующих систем.

Обмен видеоинформацией можно рассматривать как первый этап воплощения концепции “Виртуальная реальность”. Он требует существенного повышения пропускной способности телекоммуникационной системы и, следовательно, сети абонентского доступа. Эволюция “Виртуальной реальности” связана с передачей еще большего объема информации. Возможно, что необходимая пропускная способность сети абонентского доступа не будет измеряться в терабитах в секунду, но величины порядка нескольких гигабит в секунду представляются вполне вероятными.



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.