Лекции по Сетям абонентского доступа   

2. Перспективные сети абонентского доступа

2.3.2. Комбинированная среда “волокно-коаксиал”

Многие Операторы КТВ активно модернизируют свои сети для введения интерактивных услуг. Можно выделить несколько сценариев, реализация которых приведет к построению широкополосной интерактивной системы. Основные различия между этими сценариями будут продиктованы перечнем услуг, которые собирается реализовать Оператор сети КТВ. Если, например, Оператор намерен ввести услугу “Видео по заказу”, то модернизацию сети нельзя считать кардинальной. Иная картина складывает в том случае, когда Оператор собирается предложить своим клиентам услуги телефонной связи.

Основная группа Операторов КТВ начинает модернизацию своей сети с введения услуг типа “Видео по заказу”. Именно такое решение будет рассмотрено в данном параграфе. Мы начнем с рисунка 2.27, который иллюстрирует вероятное распределение частотных диапазонов при расширении функциональных возможностей КТВ до интерактивной системы [26].

Пример использования частотного диапазона в новых сетях КТВ

Рисунок 2.27

Область, названная на рисунке 2.27 “Аналоговые каналы”, используется в классической системе КТВ. Часть диапазона, обозначенная буквой “А”, предназначена для передачи управляющей информации от терминала к сетевому оборудованию. В диапазоне “В” расположены как аналоговые каналы КТВ, так и цифровые каналы, используемые для услуги “Видео по заказу”. Для передачи цифровой видеоинформации по аналоговым каналам обычно используется квадратурная амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

Традиционные системы КТВ используют коаксиальный кабель. На рисунке 2.28 показана модель распределительной сети КТВ, заимствованная из [41]. Заметим, что в традиционной сети КТВ используются только односторонние усилители, которые - для поддержки интерактивных услуг - подлежат замене на устройства, обеспечивающие компенсацию потерь мощности сигнала в направлениях приема и передачи.

Модель распределительной сети КТВ

Рисунок 2.28

Комбинированная среда “волокно-коаксиал” создается как дополнение к инфраструктуре КТВ. Использование этой технологии целесообразно пояснить на примере системы, создаваемой для реализации услуги “Видео по заказу”. Фрагмент такой системы приведен на рисунке 2.29. Он содержит следующие основные элементы:

- три видеосервера, хранящих видеоинформацию различного назначения (фильмы, обучающие программы и тому подобное);

- устройства преобразования видеоинформации в цифровой поток, передаваемый через сеть ATM;

- коммутатор ATM, через который пользователи обращаются к любому видеосерверу;

- модулятор QAM, выполняющий преобразование цифровых сигналов для их распределения в аналоговой форме по коаксиальному кабелю;

- сумматор, осуществляющий объединение двух групп телевизионных каналов;

- приставки (Set-top box), с помощью которых пользователь осуществляет функции управления системой.

Пример использования комбинированной среды“волокно-коаксиал” для услуги “Видео по заказу”

Рисунок 2.29

Сразу отметим, что модель, показанная на рисунке 2.29, не может считаться универсальной. В частности, в [26] указана возможность установки преобразователя АТМ в приставке к телевизору. Такое решение представляется весьма эффективным, если Оператор планирует расширять перечень интерактивных услуг, предоставляемых своим клиентам.

Рассмотрим основные этапы установления соединения для услуги “Видео по заказу” при использовании комбинированной среды “волокно-коаксиал”. Но сначала целесообразно ввести ряд комментариев, касающихся реализации структуры, показанной на рисунке 2.29.

Видеосервер представляет собой специализированную базу данных, в которой хранится видеоинформация. Эти видеосерверы могут быть специализированными, то есть содержать видеоинформацию по определенным направлениям: художественные фильмы, мультфильмы, игровые программы и так далее. Возможен вариант, когда видеосерверы создаются конкурирующими поставщиками и содержат однотипную информацию. Получая запрос пользователя, видеосервер должен начать процесс передачи требуемой информации.

Видеоинформация кодируется с использованием определенного способа сжатия изображения. Могут применяться устройства, отвечающие различным стандартам. Чаще всего Операторы ориентируются на стандарты MPEG1+ и MPEG2 [42]. Преобразованная видеоинформация переносится через сеть АТМ в виде конвертов (этим словом, здесь и далее, переводится термин “Cell”). Такой перевод термина “Cell”, предложенный моим коллегой В.А. Соколовым, мне представляется очень удачным, так как позволяет провести аналогию между процессом передачи информации в сети АТМ и пересылкой письма по почте. В свою очередь, появляется возможность не только адекватно выполнить перевод технической литературы, касающейся технологии АТМ, но и весьма просто объяснить некоторые принципы работы Ш-ЦСИО.

Приставка обеспечивает сопряжение сети и терминалов, в качестве которых могут использоваться телевизионный приемник, стереофонический радиоприемник, видеомагнитофон, персональный компьютер, подключаемый через интерфейс RS232, игровая приставка и тому подобное оборудование. Управление может осуществляться с помощью инфракрасных лучей, посылаемых с пульта, аналогичного широко используемым устройствам для современных бытовых телевизоров. В состав приставки могут также входить специальные средства, позволяющие исключить или ограничить просмотр каких-либо каналов, например, транслирующих программы, которые не должны смотреть дети.

Итак, вернемся к процессу установления соединения с видеосервером. Мне в 1997 году довелось присутствовать в исследовательской лаборатории фирмы Nortel в городе Оттава, где демонстрируется один из вариантов реализации услуги “Видео по Заказу”. Хотя представленная там конфигурация немного отличается от структуры, представленной на рисунке 2.29, процедуры, выполняемые абонентом, остаются неизменными.

Первый этап установления соединения - ознакомление с меню, которое выводится на экран телевизионного приемника или персонального компьютера в зависимости от используемого абонентом терминала. В исследовательском центре Nortel можно было выбрать один из трех серверов, специализированных по виду информации. Первый этап заканчивается выбором сервера, но к нему можно вернуться, если следующие шаги не приведут к нахождению нужной программы.

Следующий этап состоит в выборе необходимой программы. Допустим, что абонент решил посмотреть художественный фильм, поиск которого осуществлялся с помощью персонального компьютера. Подведя курсор к выбранному названию и щелкнув кнопкой “мышки”, абонент автоматически выбирает самый простой способ просмотра фильма - от начала до конца. Можно использовать более сложные процедуры. В частности, абонент имеет возможность заказать услугу на конкретное время.

Третий этап представляет собой процесс управления режимом получения информации. Отличительная особенность услуги “Видео по заказу” состоит в том, что абонент может просматривать информацию в таком режиме , какой обеспечивает современный видеомагнитофон. Например, часть фильма, мало интересная абоненту, может быть пропущена, а какой-то фрагмент просмотрен несколько раз. Допускается использование команды “Стоп кадр” и другие операции.

Таким образом, сочетание существующей сети КТВ на базе коаксиального кабеля и оборудования АТМ, работающего по ОК, позволяет существенно расширить спектр предоставляемых абонентам услуг. Такое решение, с точки зрения сети абонентского доступа, связано с использованием комбинированной среды распространения сигналов, названной в параграфе 2.3.2 “волокно-коаксиал”. Тем не менее, возможна ситуация, когда ОК используется за пределами сети абонентского доступа. На рисунке 2.30 приведены два варианта сети абонентского доступа, в которых используется комбинированная среда “волокно-коаксиал”.

Два варианта сети абонентского доступа с комбинированной средой “волокно-коаксиал”

Рисунок 2.30

Вариант (а) подразумевает, что МС включается в коммутатор АТМ, представляющий собой верхний уровень иерархии коммутируемой сети. Тогда комбинированная среда “волокно-коаксиал” образует вместе с оборудованием, используемым для телефонии, общую сеть абонентского доступа. Вариант (б) иллюстрирует ситуацию, когда новая сеть КТВ развивается как самостоятельная система. В этом случае соединения между МС и коммутатором АТМ могут осуществляться через транзитные узлы ТФОП. Скорее всего, надобности в такого рода связи не будет; поэтому на рисунке 2.30 соединение ТФОП с коммутатором АТМ показано пунктирной линией.

Модель, приведенная на рисунке 2.30, используется также для качественного анализа информационных потоков, передаваемых комбинированной средой “волокно-коаксиал”. Наша модель содержит один коммутатор АТМ, но, в принципе, их может быть два и более. Итак, между видеосерверами и коммутатором АТМ проложено К трактов с пропускной способностью B1, B2 ... BK. Между коммутатором АТМ и центрами КТВ проложено L трактов с пропускной способностью С1 , С2 ... СL. Очевидно, что B1+ B2 +...+ BK » С1+ С2 +...+ СL.

В каждом центре КТВ частотный диапазон, который может использоваться для новых услуг, ограничен и примерно одинаков, то есть F1» F2»...» FL. Доля абонентов, использующих интерактивные услуги, будет несомненно расти, что приведет к “перегрузке” коаксиальных линий, которые станут сдерживать дальнейшее развитие всей системы. Вероятный выход из такой ситуации - максимальное расширение той части сети, которая построена на ОК. Пассивная оптическая сеть, принципам создания которой посвящен следующий параграф, может рассматриваться как один из возможных вариантов решения такой проблемы, хотя данная технология имеет более широкую область применения.

До изложения принципов реализации пассивной оптической сети необходимо упомянуть об одном специфическом приложении комбинированной среды “волокно-коаксиал” - создание систем видеонаблюдения [43]. Подобные системы можно рассматривать как изолированные широкополосные сети. Их взаимодействие с правоохранительными органами осуществляется, как правило, за счет передачи низкоскоростной информации (сигналы тревоги) или речи. Передача информации от датчиков, расположенных на контролируемых объектах, до центра наблюдения может осуществляться за счет ресурсов сетей, построенных на комбинированной среде “волокно-коаксиал”.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.