Лекции по Основам построения современных систем и сетей абонентского доступа   

4. Организация систем широкополосного проводного абонентского доступа

4.2. Организация абонентского доступа на основе кабельных модемов

Из изложенного в разделе 1 следует, что экстенсивные методы расширения номенклатуры услуг, предоставляемых пользователям современными телекоммуникационными сетями, предусматривают прокладку не только 2-проводных абонентских линий. Ряд использовавшихся ранее технологий доступа подразумевал строительство разветвленных кабельных систем с использованием многопарных симметричных и коаксиальных кабелей.

Применение симметричных и/или коаксиальных кабелей в сетях доступа связано прежде всего с развитием систем кабельного телевидения (КТВ), разработка и широкое внедрение которых реализуются с 80-х годов прошлого века [27]. Эти системы изначально предназначались только для доставки в квартиры и офисы совокупности аналоговых телевизионных каналов (по 6 МГц). Сегодня разработчиками оборудования абонентского доступа решается проблема интегрированного использования указанных кабельных систем для предоставления пользователю не только каналов аналогового телевидения, но и услуг аналоговой телефонии и/или передачи данных.

В настоящее время главным принципом построения СД является использование существующих физических цепей для предоставления пользователю всего комплекса телекоммуникационных услуг и прежде всего услуг ПД. Устройства, предназначенные для обеспечения высокоскоростной передачи данных по коаксиальным абонентским кабельным системам, получили название "сетевые кабельные модемы" (СКМ). В России такое оборудование нашло свое применение, главным образом, на сетях кабельного телевидения (КТВ), где оно используется для организации доступа в Internet.

Современные системы КТВ строятся, как правило, коаксиальными или гибридными (волоконно-коаксиальными). В гибридных системах КТВ волоконно-оптический кабель прокладывается от узла доступа (рис. 4.8, а) до здания или распределительного устройства (шкафа). Далее коаксиальным кабелем реализуется шинная конфигурация (например "шина на подъезд" или "шина на офис").

Для ПД по такой кабельной системе используются СКМ, позволяющие организовать получение информации, например из сети Internet, по свободным от передач телевизионным (ТВ) каналам. Скорость получаемых данных может превышать 40 Мбит/с и этот ресурс является общим (из-за шинной конфигурации сети) для всех абонентов, подключенных в текущий момент к СПД, и, следовательно, делится поровну между ними. Но даже с учетом этого СКМ является недорогим средством высокоскоростной ПД (4–8 Мбит/с на пользователя), что недостижимо для телефонных модемов, средств основного доступа ЦСИС и недорогих xDSL-систем.

Станционный полукомплект СКМ размещается на узле доступа и обеспечивает обработку пользовательских запросов, высокоскоростную ПД к абонентам и взаимодействие с коммутационной системой СПД. Абонентский полукомплект СКМ подключается к ТВ разделителю (антенному входу абонентской установки) и предназначен для организации трактов пользовательских запросов (от абонентов) и получения данных (от сети) оконечными средствами (ПЭВМ).

Здесь следует отметить, что из-за шинной организации СД и общности ресурса пропускной способности недостатком первых СКМ являлась слабая защищенность процессов ПД конкретного пользователя от несанкционированного доступа (НСД) и атак через Internet. Но доступность и низкая стоимость СКМ привели к тому, что за первые 2 года своего внедрения в Западной Европе к услугам ПД по системе КТВ было подключено более 1 млн абонентов [28].

Формируемый канал ПД может быть симметричным и асимметричным. В последнем случае скорость передачи в направлении к сети (US) значительно ниже скорости передачи в обратном направлении (DS). По способу разделения направлений передачи различают два способа организации асимметричного доступа через систему КТВ: Cable-Return и TELCO-Return.

В первом случае – Cable-Return – для подканала запросов в полосе пропускания кабеля выделяется специальная частотная полоса и дуплекс организуется по одному кабелю (рис. 4.8, а). Такая система доступа способна поддерживать в направлении к сети скорость передачи до 10 Мбит/с (общий ресурс), она проста и экономична. Кроме того, при небольшой модернизации система может быть реорганизована в симметричную. Однако взаимное влияние подканалов ПД друг на друга и на ТВ трансляцию может привести к заметному ухудшению качества получаемых услуг. Кроме того, необходимо принимать меры по разграничению (разрешению конфликтов) доступа пользователей к общему ресурсу запросного канала.

В некоторых системах КТВ используются усилители, из-за чего передача по коаксиальному кабелю может осуществляться только в одном направлении – от сети к абоненту (рис. 4.8, б). Тракт запросов в этом случае организуется через телефонный модем (встроенный в СКМ или внешний) и СТфОП (TELCO-Return). Такая система доступа дороже и сложнее в управлении. При этом необходимо занимать еще и телефонную линию, устанавливать соединение через СТфОП (скорость запросного подканала не выше 33,6 кбит/с для каждого пользователя). Однако в данных условиях качество ТВ передач и принимаемого потока данных самое высокое.

Современные СКМ выпускаются в соответствии со стандартом DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), вытесняющим разработанные ранее частные стандарты ПД по сетям СКМ. В данном стандарте, реализующем технологию Cable-Return, предусмотрены асимметричный и симметричный режимы работы. Преимущество СКМ DOCSIS перед всеми предшествующими типами аналогичного оборудования заключается в поддержке пакетных протоколов ПД (включая АТМ) и интерфейсов ЛВС, а также в наличии специальных мер по поддержанию конфиденциальности услуг ПД (защита от НСД и атак через Internet, шифрование и т. д.).

Рис. 4.8. Общая схема организации доступа к услугам передачи данных по сети КТВ:

а – по технологии Cable-Return с гибридной (волоконно-коаксиальной) сетью КТВ;

б – по технологии TELCO-Return с коаксиальной сетью КТВ, оборудованной усилителем

Европейская версия данного стандарта DOCSIS обозначается EuroDOCSIS. Применяемые в стандарте методы передачи позволяют объединить достоинства рассмотренных выше методов организации высокоскоростной ПД по сети КТВ. Для сравнения в таблице 4.1. приведены основные характеристики применяемых на практике типов СКМ [27, 28].

Таблица 4.1

Общая характеристика средств доступа по системе аналогового КТВ

Тип СКМ

Скорость ПД

Примечания

LanCity

DS до 10 Мбит/с

US до 10 Мбит/с

Модуляция: QPSK (DS и US). Организация подканалов в диапазонах 54–750 MГц (DS) и 5–42 MГц (US) шириной по 6 MГц (DS и US)

NetGame

DS до 10 Мбит/с

US до 5 Мбит/с

Аналогично, но организация подканалов в диапазонах 85–750 MГц (DS) и 5–42 MГц (US)

Terayon

DS до 6 Мбит/с

US до 6 Мбит/с

Модуляция: S-CDMA (DSи US). Организация подканалов в диапазонах 88-750 MГц (DS) и 5-42 MГц (US) шириной до14 MГц (DS) и до 10 МГц (US). Доступ к среде ПД по протоколу MAC. Поддерживает пакетную ПД и АТМ

Com21

DS до 30,3 Мбит/с

US до 10 Мбит/с

Модуляция: 64QAM и QPSK. Организация подканалов в диапазонах 88–800 MГц (DS) и 5–40 MГц (US) шириной по 6 MГц (DS и US). Поддерживает пакетную ПД и АТМ. IP, предусмотрено пользовательское шифрование и защита от НСД

Euro

DOCSIS 1.0

Spec I.

DS до 42 Мбит/с

US до 10 Мбит/с

Модуляция: 64QAM или 256 QAM (DS), QPSK (US). Организация подканалов в диапазонах 88–860 MГц (DS) и 5–40 MГц (US) с динамическим выбором наилучшего шириной по 6 MГц (DS) и до 3,2 (US). Поддержка трехуровневого мультипротокола. Шифрование на двух уровнях и защита от НСД

В настоящее время интерес к применению СКМ постепенно спадает, так как вновь вводимые системы КТВ используют технические решения, более соответствующие современному уровню развития пакетных технологий доступа, например средства АТМ и MPLS.

Необходимо также отметить, что проводные средства доступа по-прежнему являются основным оборудованием СД. Структурированные кабельные системы, коаксиальные, симметричные и волоконно-оптические кабели – все это является технической основой достижения потенциальных характеристик пропускной способности местных и терминальных сетей.

Осознание больших возможностей ОК разработчиками и производителями техники связи привело к появлению ряда специализированных направлений архитектурного построения СД. Основными из них являются [2, 3, 80 и др.]:

гибридная волоконно-коаксиальная сеть (Hybrid fiber/coax, HFC) строится на основе коаксиальной и волоконно-оптической кабельных систем;

концепция "волокно в монтажный шкаф" (Fiber to the curb, FTTC) предусматривает прокладку ОК от центрального узла (районной АТС) до распределительного шкафа (как правило, уличного исполнения), от которого к абонентам организуются витые пары;

концепция "волокно в дом" (Fiber to the home, FTTH) предусматривает прокладку ОК до пользовательского помещения, поэтому является самой широкополосной и самой дорогостоящей.

Существуют и другие решения по использованию ОК при организации "последней мили", такие как "волокно в подъезд", "волокно в офис" и др. Их общим обозначением является аббревиатура FTTx, где x буква, отражающая особенность реализации технологии.

На сегодняшний день гибридная волоконно-коаксиальная сеть, сформировавшаяся как технология в рамках систем КТВ, является самым доступным по стоимости вариантом построения мультисервисной СД. По мере удешевления ОК основным вариантом организации проводной системы абонентского доступа может стать реализация сети FTTх.

При многих достоинствах у проводных СД есть ряд существенных недостатков. Это прежде всего высокие трудозатраты на прокладку кабелей и фиксированность местоположения абонентов. Для преодоления выделенных недостатков разработаны технологии беспроводного абонентского доступа.



*****

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