Сети Нового Поколения

Рассматривая место каждой из технологий доступа в объединенной сети современного города, мы в первую очередь должны обратить внимание на те характеристики, которые определяют ценность технологии. В первую очередь такой характеристикой может выступить размер зоны покрытия услугами отдельной технологии. Основным назначением любой технологии доступа NGN является подключение потенциальных абонентов сети к транспортным и информационным ресурсам NGN. Как следствие, для любой технологии доступа будет характерен показатель доступности той или иной услуги для использования ее потенциальными абонентами (жителями совре-менных городов или сельской местности). Любая самая перспективная технология не будет иметь никаких шансов на рынке, если она не будeт доступна абонентам. В разных точках города любая технология доступа может быть более доступной, менее доступной или вообще не доступной. В таком случае мы логично приходим к понятию зоны покрытия услугами отдельной технологии доступа. Причем приведенные выше рассуждения приводят нас к выводу, что зона покрытия услугами как параметр сети доступа будет относиться не только к беспроводным, но и к проводным сетям доступа. Поскольку размер зоны покрытия услугами представляет собой параметр, определяющий относительную ценность разных технологий доступа в объединенной сети, резонно уделить этому понятию особое место. Специфика использования радиосигналов в качестве средства передачи информации потребовала учета фактора распространения электромагнитных волн на местности. Явления отражения, интерференции многолучевого прохождения сигналов и пр. приводили к тому, что в разных районах местности доступность услуг беспроводной связи оказывалась разной. Тогда и возникло понятие зоны покрытия услугами, которая обычно ассоциируется с картой местности с нанесенными на нее уровнями доступности услуг. Жители современных городов, подключая свой мобильный телефон в салопе сотовой связи, могли видеть на стенде яркие карты зон покрытия услугами отдельных операторов районов города и области. Для сотовой связи контроль зоны покрытия услугами тем более важен, что любое подключение новой базовой станции меняет зону покрытия услугами, расширяя ее. Поэтому оптимизация мест размещения базовых станций сотовой связи теснейшим образом связана с контролем текущего состояния зоны покрытия услугами. Из сотовой связи понятие зоны покрытия услугами перешло на все беспроводные системы связи городского уровня (RadioEthernet, WiMAX TETRA, LMDS и пр.). Места размещения базовых станций, конфигурация трансиверов и настройка диаграмм направленности антенн тесно связаны с зоной покрытия услугами. Планирование развития любой радиочастотной сети доступа неразрывно связано с анализом и прогнозированием расширения зоны покрытия. В качестве наиболее рельефного примера на рис. 3.17 была приведена зона покрытия сети Golden Wi-Fi первого в отечественной практике проекта «сотовизации сетей» Wi-Fi. В соответствии с планами проекта компания Golden Telecom предполагает покрыть услугами своей сети Wi-Fi всю территорию Москвы. Пользователь сети, имеющий встроенный модем Wi-Fi (а большинство современных ноутбуков оснащены такой функцией), может подключиться к сети в любой точке столицы: на переговорах, в клубе, в кафе, на стадионе и т.д. В современной практике при исследовании зон покрытия услугами беспроводных сетей доступа NGN используются даже трехмерные карты, учитывающие рельеф местности. Это особенно важно в тех случаях, когда местность, на которой развертывается радиочастотная сеть доступа, является пересеченной. Высокоэтажное строительство современных городов также может сравниться с изрезанным ланшафтом, поэтому для городов или районов, где много небоскребов, также оказывается перспективным переход к пространственным картам покрытия услугами. Для проводных систем доступа понятие зоны покрытия услугами также имеет место. В качестве примера рассмотрим доступность услуги высокоскоростного обмена данными для абонентов сети ADSL. Как было сказано выше, технология ADSL использует в качестве ресурса для широкополосного доступа существующие абонентские телефонные линии, подключая со стороны пользователя модем ADSL, а со станционной стороны — DSLAM. При этом в технологии ADSL существуют механизмы адаптации параметров качества формируемого канала к параметрам качества телефонной пары. В результате скорость широкополосного доступа зависит от параметров або

Завершая рассмотрение закономерностей развития различных технологий доступа, остановимся на стратегии развития в условиях конвергенции технологий. Этот вопрос оказывается нетривиальным и его невозможно свести просто к конкуренции различных технических решений в рыночном поле. Детальное рассмотрение показывает, что на разных этапах развития сетей NGN стратегия развертывания сетей доступа меняется. Как было показано выше, развитие сетей доступа обычно отстает от развития сетей на других уровнях модели SCTA, что делает проблему «последней мили» самой острой в революции NGN. В результате на первом этапе развития NGN развертывание сетей доступа, как уже отмечено, всецело подчинено стратегии «пожарной команды». На этом этапе потребность в подключении новых абонентов опережает возможности операторов, не готовых к масштабным проектам интернетизации общества. Спрос опережает предложение. Для подключения абонентов к NGN любые технологии оказываются востребованными. Операторские компании обычно одновременно занимаются всеми технологиями — ADSL. Wi-Fi, WiMAX, RadioEthernet, домовыми сетями и пр. Среди возможных решений выбираются те, которые оператору более всего удаются. Именно эти технологии составят костяк будущих сетей нового поколения. Для операторских компаний это время можно рассматривать как один из самых счастливых периодов развития, когда есть растущий рынок, а конкуренция отсутствует. К сожалению, этот период длится очень недолго. Все зависит лишь от того, насколько быстро инженеры операторской компании смогут освоить технологию внедрения широкополосного доступа, перейдя от частных подключений к массовому захвату рынка. По по мере накопления опыта стратегия развития сетей доступа меняется. Наступает момент, когда любой оператор может своими силами решить проблему «последней мили» современного города с учетом того, что население обычно инертно в своих потребностях, особенно к новым технологиям, так что рост числа активных пользователей NGN редко составляет более 3...5% в год. На этом новом этапе, наоборот, предложение опережает спрос и возникает конкуренция, причем не между технологиями, а между операторами. Как было показано выше, один из решающих факторов выбора технологии доступа, связан с тем, насколько эффективно она может «собрать трафик». Этот период развития сетей является довольно драматичным. Приведенные в гл. 1 случаи коллапса проектов массового внедрения различных технологий, когда один оператор вкладывает существенные инвестиции в проект массового ADSL, а другой оперативно забирает трафик, развернув в течение месяца сеть WiMAX, являются характерными для данного этапа развития сетей доступа. Все операторские компании вынуждены применять агрессивные стратегии захвата рынка пользователей широкополосного доступа. Для этой цели каждый оператор разрабатывает свой пакет решений, обычно на основе нескольких технологий «последней мили», объединенных в единое решение на принципах конвергенции. Таким образом, конкуренция между операторами приводит к конкуренции технических решений, но не отдельных технологий доступа. Следует отмстить, что период взаимной конкуренции технологий представляет собой очень продолжительный этап, который может длиться от 5 до 15...20 лет в зависимости от уровня информатизации страны (рис 3.45). Говоря о будущем развития сетей доступа, можно предсказать, что

Рис. 3.45. Изменение стратегии развития объединенных сетей доступа этап конкуренции рано или поздно должен смениться стабилизацией рынка. Нельзя забывать, что главной движущей силой в развитии рынка сетей доступа является развитие информатизации страны и связанный с ней рост спроса на широкополосные услуги связи. Динамика спроса на услуги определяется только уровнем инерции общества и уровнем активности государства в стремлении к построению ГИО. Спрос на услуги широкополосного доступа порождает на определенном этапе развития NGN конкуренцию в массовых проектах. Но спрос же рано или поздно примирит конкурентов. Здесь нужно учесть, что за исключением технологии FTTx, все другие решения проблемы «последней мили» имеют свои пределы развития. Дня технологии ADSL ограничивающим фактором является взаимное влияние широкополосных сигналов в телефонных кабелях, для CATV — количество каналов для передачи широкополосных сигналов, любые решения в части абонентского радиодосту

па ограничены полосой выделенного ресурса и т.д. Что будет, когда потребуется уровень проникновения технологии NGN па «последней миле» выше 70...80%? Ни одна технология не поддержит столь массовый проект, все они придут к своему предельному состоянию. Счастливым исключением может быть только технологии, связанные с новым строительством: FTTx и Ethernet. По фактор нового строительства растягивает полную победу этих технологий на десятилетия. Единственным решением в таком случае может стать межтехнологическая конвергенция и построение объединенных сетей доступа. Страны Западной Европы в настоящее время уже вступили в этот этап. После многолетней конфронтации и конкуренции операторы вынуждены объединяться, чтобы удовлетворить все более растущие потребности рынка. Новая стратегия развития сетей доступа, сформулированная в общеевропейском проекте BROADWAN, звучит так: «Любой доступ через любую технологию в любой точке сети». Объединение сетей па этом этапе осуществляется не только в результате конвергенции технических решений, по и в результате объединения усилий операторов. Это может быть взаимное слияние/поглощение компании либо взаимные партнерские контракты, подобные соглашениям о роуминге трафика у сотовых операторов. Но какой бы путь не был избран, в активе любого оператора на этом этапе оказываются все технологии. Подключая абонента, инженер вынужден не просто выполнять рутинною операцию и контролировать параметры качества, но и выбирать технологию, так как он может использовать ресурсы разных сетей доступа. На этом этапе операторы буквально собирают оставшиеся крохи ресурса сетей доступа, чтобы продолжать развитие NGN. В ситуации, когда отдельные технологические сети доходят до насыщения своих возможностей, требуется объединение сетей. Перегрузка сетей доступа будет затем сниматься в ходе нового строительства и перехода на оптические технологии доступа (Gigabit Ethernet, PON, FTTx), но потребуются десятилетия, прежде чем на абонентских сетях оптика окончательно вытеснит традиционные кабели. Если говорить о ситуации в России и странах СНГ, то можно указать, что в настоящее время эти страны входят только во второй этап развития сетей доступа, так что операторы должны готовиться к долгой и продолжительной войне за трафик. Отражение этого факта можно наблюдать в маркетинговых стратегиях отдельных операторов, все они несут в себе налет агрессивности, свойственной предвоенной обстановке.

Сети доступа всегда создаются «по месту» и обеспечивают широкополосный доступ пользователя к NGN. Современное программное обеспечение позволило реализовать все современные услуги в одном компьютере, до предела сузив задачу, возлагаемую на сети доступа. Иначе говоря, если современный компьютер представляет собой мультисервисный терминал, то единственная задача, которая может быть у сети доступа — подключить терминал к ресурсам транспортной сети и обеспечить высокую скорость обмена данными и относительно хорошие параметры качества (QoS). По сути это означает, что сети доступа должны создавать широкую «трубу» от терминала пользователя в транспортную сеть. Такая «труба» называется каналом широкополосного доступа. Понятие «широкополосный доступ» является довольно размытым и эволюционирует с течением времени. Несомненно можно утверждать, что широкополосный доступ — это подключение абонента со скоростью обмена выше, чем в технологии ISDN, т.е. выше 128 кбит/с. Какую именно скорость доступа ожидает пользователь, определяет текущее развитие рынка технологий и, в первую очередь, новых услуг. Например, концепция Triple Play, которая сейчас начинает внедряться па сетях развитых стран, существенно увеличивает ожидаемую скорость в канале доступа. Оценка, сделанная в [16] (рис. 3.1), показывает, что в настоящее время в Европе скорость доступа, востребованная обычными потребителями, составляет около 300...400 кбит/с, тогда как активные пользователи ориентируются па скорость в несколько Мбит/с. В [15] дана оценка динамики развития сети доступа. Оценки отечественных экспертов, прозвучавшие на конференции Comtek-2006 в Москве, совпадают с общемировыми. На конец 2006 г. популярным каналом широкополосного доступа в России можно было считать канал в 250...300 кбит/с.

Таким образом, сети доступа NGN развиваются как технологии обеспечения высокоскоростных каналов передачи данных, причем по мере развития сетей нового поколения ожидаемая скорость доступа растет экспоненциально. Существует противоречие между ожиданиями пользователей и возможностями операторов, которое и повлияло на многообразие технологий доступа в NGN. Абонентские сети, которые создавались для традиционной телефонной сети в разных странах в течении более 100 лет, не проектировались для обеспечения широкополосного доступа. Технология ISDN являлась последней технологией в мире, которая позволяла предоставить всем пользователям телефонной сети канал до 128 кбит/с без необходимости коренной модернизации абонентской кабельной сети. Требование большей скорости абонентского доступа неизбежно вызвало техническую проблему. С одной стороны, без коренной модернизации существующей абонентской кабельной сети предоставить пользователю капал до 1 Мбит/с оказывается невозможным. С другой стороны, у операторов нет времени в 20...30 лет на коренную реконструкцию абонентской инфраструктуры. Это противоречие определило стратегию развертывания сетей доступа по принципу действий пожарной команды: для того чтобы подключить пользователя к сети NGN и обеспечить ему широкополосный доступ, вес средства хороши. Одновременно бурно развиваются транспортные сети. И в этой ситуации проблема «последней мили» оказывается одной из самых болезненных. Все, что имеется в активе операторов связи: радиочастотные системы передачи, абонентские металлические кабели, оптические кабели, цифровые системы передачи и даже спутниковые каналы, - все это используется в качестве средства для решения проблемы «последней мили». Следствием этого является огромное разнообразие решений на уровне сетей доступа и бурное развитие этого сегмента телекоммуникаций в настоящее время, которое станет темой этого раздела. Высокая динамика развития технических решений в части техно эта связь должна быть нелинейной. В этом случае ее поведение становится чрезвычайно сложным и даже непрогнозируемым вне зависимости от того, какую простую структуру имеет сама система.

Р ис. 3.2. Число абонентов сети доступа NGN в Норвегии Вполне естественно, что если появл

яется технология, которая эффективнее «тушит пожар», то все предыдущие технологии заменяются на новую. Поэтому время жизни технологии доступа на рынке оказывается очень малым. Иногда технология устаревает уже через 1...2 года после своего появления на свет. Следует отметить, что действия «пожарных команд» в целом обеспечивают развитие сетей доступа NGN, адекватное росту потребностей пользователей. В качестве примера на рис. 3.2 представлена динамика роста числа пользователей широкополосного доступа в Норвегии [17], которая отражает состояние развития сетей доступа развитых стран Европы. Как видно из рисунка, число пользователей растет экспоненциально. Существуют два подхода к исследованию сетей доступа NGN: со стороны пользователя и со стороны транспортной сети. Подход со стороны пользователя позволяет оценить технические принципы ее работы, так как рассматривает, каким образом обеспечивается широкополосное подключение. Подход со стороны транспортной сети позволяет судить об эффективности и конкурентоспособности технологии, т.е. является стратегическим и маркетинговым.

Еще одна технология широкополосного доступа, требующая, как правило, нового строительства, городские сети Ethernet, или MAN. Идея использовать технологию Ethernet в качестве одной из возможных технологий широкополосного доступа связана с тем фактом, что она фактически победила другие конкурентные решения по развертыванию локальных сетей (LAN). Современные оценки показывают, что более 90 % всего трафика NGN в настоящее время является трафиком Ethernet. Как следствие, при подключении индивидуальных пользователей к сети NGN (технологии HPNA, VDSL, ADSL и пр.) самым распространенным интерфейсом также является Ethernet. Поэтому идея расширить технологию Ethernet до пределов города и даже области оказывается очень заманчивой. Тем более эта идея оказывается простой в реализации, поскольку современные транспортные сети эффективно принимают трафик Ethernet и позволяют создавать виртуальные «коридоры» любой пропускной способности. Применение Ethernet в качестве технологии доступа в настоящее время связано с развертыванием локальных сетей в жилом секторе. В большинстве случаев вес начиналось стихийно, с одного дома. Ставилась цель подключения инициативной группы пользователей к городской сети. Затем несколько домов объединяли в единую сеть, и формировалась сеть доступа. В результате многие домашние сети стали коммерческими предприятиями с довольно существенным оборотом, а сама бизнес-модель развития домашних сетей стала примером того, как можно «вырастить бизнес на NGN» с минимальными инвестициями. Такая модель противоречит традиционной для связи инвестиционной модели, но демократичность NGN допускает и такой метод ведения бизнеса. Часто домашние сети Ethernet строятся на основе технологии кластерных сетей, которая рассматривалась в разд. 1.4.3 как пример сдвига парадигмы современных сетей. Более того, сети доступа Ethernet часто рассматриваются в качестве полигона для развития новых технологий. Детальное описание технологии сетей доступа Ethernet можно найти на сайте www.nag.ru [17]. Этот сайт отражает атмосферу движения домашних сетей и давно стал одним из признанных форумов инженерного сообщества, работающего в области технологии Ethernet. Для развертывания кабельной сети Ethernet необходимы витые пары категории от САТ3 до САТ6е. В современной инфраструктуре городов и зданий такие кабели отсутствуют, так что их нужно прокладывать заново. Всего в технологии Ethernet (в соответствии со стандартами структурированных кабельных сетей) имеют место три кабельных системы:

• магистральная для соединения распределителей между зданиями;
• магистральная (вертикальная) для соединения поэтажных распределителей с распределителем всего здания;
• горизонтальная кабельная система — кабели от розетки пользователя до этажного распределителя.

Для данной технологии доступа горизонтальная кабельная система в полном виде не имеет смысла, так как на одном этаже редко бывает более 2-3 пользователей. Можно считать, что роль горизонтальной кабельной системы выполняет сеть подъезда. Из-за малого общего числа пользователей в доме (обычно менее 20-30) также нет необходимости выделять каждый подъезд в отдельную подсистему со своим активным (или пассивным) оборудованием. Поэтому кабельную систему домашнего Ethernet можно разделить на две составных части:

• абонентская система здания, которая служит для подключения конечных пользователей к активному или пассивному оборудованию оператора внутри одного дома;
• магистральная кабельная система, которая служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру и их соединения с другими сетями, в том числе с Интернетом.

Магистральная кабельная система включает в себя соединения между зданиями, активное оборудование связи, а также устройства сопряжения с городскими, междугородными и национальными транспортными сетями. В [17] показаны основные варианты топологии магистральных сетей Ethernet и специфика их реализации. Вначале сеть обычно имеет древовидную топологию. По мере развития сети топология перестраивается, переходя к стандартным конфигурациям типа «кольцо», «звезда» или их комбинациям. В сетях Ethernet на магистральном участке могут пользоваться не только витые пары, но и оптические кабели, включая активные системы передачи, или сети PON. Абонентская кабельная система представляет собой кабельную разводку внутри дома и служит для подключения конечных пользователей с активному или пасс

ивному оборудованию сети. Требования к кабельной системе могут варьироваться в широких пределах. В случае, когда пользователям предоставляется скорость 10 Мбит/с, в такой абонентской сети достаточно использовать витую пару категории 3. По обычно абонентская кабельная система строится на основе КС с использованием витой пары САТ5, которая позволяет предоставлять пользователям интерфейс Ethernet 10/100baseT. Топология абонентской кабельной сети должна учитывать архитектурные особенности здания, пропускную способность шахт слаботочной водки, вводов, возможность крепления кабелей и прочие факторы. На практике развертывания кабельных систем внутри здания используются самые различные схемы разводки: от хаотического расположения оборудования до структурирования системы по подъездам.

Название	Тип интерфейса	H/F	Кодирование	Линейный код	MFS	Размер сети
	Fast Ethernet IEEE 802.3u (классы 21-29) MII
100BASE -FX	Двойной 50/125 мкм SMF	F	4В/5В	NRZI	64	40 км
100BASE -FX	Двойной 62.5/125 мкм MMF	F	4В/5В	NRZI	04	2 км
100BASE -TX	Двойная пара кабеля STP	F	4В/5В	MLT3	64	200 м
100BASE-TX	Двойной U TP 5 (или лучше)	H/F	4В/5В	MLT3	64	<100 м
100BASE-T4	Четыре пары UTP 3 (или лучше)	Н	8В/6Т	MLT3	64	<100 м
100BASE-T2	Двойной UTP 3 (или лучше)	H/F	РАМ5х5	РАМ5	64	<100 м
	Ethernet IEEE 802.3a-t (классы 1-20) AUI
10BASE-FB	Двойной 62.5 /125 мкм MMF с синхронным хабом	Н	4В/5В	Manchester	64	<2000 м
10BASE-FP	Двойной оптический 62.5/125 мкм MMF пассивный хаб	Н	4В/5В	Manchester	64	<1000 м
10BASE-FL	Двойной оптический 62.5/125 мкм MMF асинхронный хаб	F	4В/5В	Manchester	64	2000 м
10BASE-T	Двойная витая пара UTP 3 (или лучше)	H/F	4В/5В	Manchester	64	<100 м
10Broad36	Один 75 Ом коаксиальный (CATV)	Н	4В/5В	Manchester	64	<3600 м
10BASE-2	Один 50 Ом тонкий коаксиальный кабель	Н	4В/5В	Manchester	64	<185 м
10BASE-5	Один 50 Ом тонкий коаксиальный кабель	Н	4В/5В	Manchester	64	<500 м
* H / F : полудуплексный (Н) и полнодуплексный ( F ) режим передачи;	MFS	— мини-
мальный размер кадра в байтах; К/А — не применяется.

О бъединение абонентских сетей и магистральной сети доступа Ethernet выполняется просто, поскольку в основе всей сети доступа используется единый формат данных на основе кадров Ethernet и единая технология Ethernet, для которой имеет место высокий уровень масштабирования: от скорости 10 Мбит/с до 10 Гбит/с и разные интерфейсы взаимодействия (табл. 3.2). Как было сказано выше, сопряжение сети доступа Ethernet с любыми транспортными сетями NGN также не представляет сложности, поскольку оборудование транспортных сетей обеспечивает интерфейсы Ethernet разного уровня иерархии.

К ак и любая технология доступа, Ethernet имеет свои плюсы и минусы. Основным преимуществом технологии Ethernet является ее масштабируемости а также новизна бизнес-модели создания домашних сетей Ethernet- Традиционные операторы связи использовали инвестиционные модели и ориентировались на технологии PON (повое строительство) и DSL (модернизация сетей) и тем самым образовали движение за сети доступа NGN «сверху», со стороны транспортных сетей. Молодые и небольшие операторы домашних сетей Ethernet, используя модель «выращивания бизнеса», двигались «снизу», со сторо

Развитие технологии оптических кабельных систем и постепенное вытеснение традиционных металлических кабелей оптическими привело к появлению концепции оптических широкополосных сетей доступа. В настоящее время концепция оптических абонентских сетей, получившая название FTTx (Fiber Transport То..., т.е. оптическая транспортная сеть до...), широко применяется для построения сетей, в том числе NGN. Под FTTx понимают семейство технологий различной структуры (рис. 3.13):

• FTTB (Fiber То The Building) — оптическая система передачи до дома;
• FTTC (Fiber То The Curb) — оптическая система передачи до распределительной коробки;
• FTTCab (Fiber То The Cabinet) — оптическая система передачи до распределительного шкафа;
• FTTP (Fiber То The Premises) — оптическая система передачи до сегмента сети:
• FTTO (Fiber То The Office) — оптическая система передачи до офиса: FTTH (Fiber То The Home) - оптическая система передачи до квартиры;
• FTTU (Fiber То The User) — оптическая система передачи до конечного пользователя.

Как показано на рис. 3.13, в основе любой оптической сети доступа лежит взаимодействие элементов сетевого OLT (Optical Line Terminal) и терминального ONT (Optical Network Terminal) оптических окончании. В зависимости от размещения ONT на участках абонентской линии доступа различаются и технологии FTTx. Современные оптические кабельные системы обеспечивает практически неограниченную полосу передачи. Применение на оптических кабелях принципов спектрального мультиплексирования WDM позволяет передавать па одном кабеле до нескольких террабит в секунду. Вместе с тем стоимость ONT пока слитком велика, чтобы размещать такие устройства в каждой квартире. По этим причинам технология FTTx стала одной из ведущих внеофисных технологий доступа. Оптическая система передачи дает возможность удовлетворить любое количество

Р ис. 3.13. Варианты реализации концепции FTTx пользователей широкополосного доступа вне зависимости от того, какие новые концепции и какие новые требования к скорости передачи предъявляются изменчивой модой NGN. Поэтому операторы вполне резонно выбирают технологию FTTx в том случае, когда речь идет о новом строительстве. Легче проложить оптический кабель до здания и не иметь проблем в будущем, чем использовать для той же задачи обычную витую пару с непонятными перспективами. При этом технологии FTTx часто объединяют с современными технологиями внутриофисных сетей доступа — HPNA и VDSL. Концепция FTTx определила стратегию использования оптического кабеля в абонентской кабельной сети. Дальнейшее ее развитие шло в направлении проработки конкретных конфигураций и решений вопроса, каким образом можно использовать оптические системы передачи для широкополосного доступа в абонентских кабельных сетях. Здесь могут использоваться различные варианты (рис. 3.14), вместе с тем активные методы передачи данных, в основном ориентированные на транспортные сети, очень скоро показали низкую эффективность использования ресурса кабельной сети. Такие факторы, как асимметрия передачи дан-ных, необходимость максимального упрощения конфигурации ONT и пр., в традиционных волоконно-оптических системах передачи не учитывались. В результате появились специальные решения «оптической последней мили» для развертывания сетей доступа. Топология «кольцо» (рис. 3.14,а) основана на микроSDH. по числу волокон это идеальное решение, имеется встроенное резервирование, однако наращивать сети довольно сложно. Для топологии «точка-точка» рис. 3.14,б) подходит любая сетевая топология, работа в сети упроща

ется, однако требуется много волокон и оптических передатчиков. Топология «дерево» с активными узлами (рис. 3.14,в) основана на протоколе Ethernet 10/100/1000, но требует установки активного оборудования на промежуточных узлах. Топология «дерево» с пассивным оптическим разветвителем, или так называемые пассивные оптические сети (PON), представленные па рис. 3.14,г, имеют оптимальное по сравнению с другими топологиями число волокон и оптических передатчиков и может считаться наиболее эффективной технологией оптических сетей широкополосного доступа. Развитие технологии PON привело к появлению целого семейства различных технологий: АРON, BPON, ЕРON и GPON. Не исключено, что этот перечень будет расширен в будущем. Технологии PON отличаются, главным образом, скоростью передачи, количеством абонентских узлов па одно окончание OLT, а также интерфейс

ами сопряжения с оборудованием пользователя. Первые технологии PON (АРON и BPON) были ориентированы на технологию ATM и скорость передачи иерархий SDH, последние разработки (ЕРON) ориентируются уже на технологию Ethernet и скорость передачи 1 Гбит/с. Детальное описание технологий PON можно найти в [15, 16]. В табл. 3.1 приведен краткий сравнительный анализ этого семейства технологий доступа. Таким образом, традиционные оптические системы передачи и новые технологии па основе PON, создающие совместно концепцию «оптической последней мили» FTTx, играют важную роль в современном и бу-

д ущем развитии сетей доступа NGN. Доля оптических систем передачи постепенно растет, и только фактор времени мешает технологиям FTTx окончательно вытеснить решения DSL с рынка. Если бы операторы задались целью полностью переделать всю абонентскую кабельную сеть, технология FTTx стала бы доминирующей. Нельзя не вспомнить, что на создание современной абонентской кабельной сети на основе телефонных кабелей операторам потребовалось около ста лет. Сколько времени мет переход в абонентской сети с традиционных кабелей на оптические технологии — вопрос более к истории, чем к технологии. Поэтому на данный момент технологии FTTx являются самыми перспективными, но вторыми по значимости в концепции доступа NGN.

Подводя итог анализу технологий уровня доступа, сравним все приведенные решения. В случае с технологиями доступа NGN сделать сравнительный анализ корректно невозможно по следующим причинам:

п ринцип демократичности NGN уравнивает в правах на рынке все технические решения. Любая технология, вне зависимости от того, что мы о ней думаем и говорим, имеет право на существование в концепции NGN; многопараметричность технологий делает их сравнение спорным или ангажированным. Чтобы провести технологическое сравнение, нам придется из огромного перечня параметров систем выбрать только некоторые. Такое сравнение будет однозначно односторонним. Единственным корректным способом обобщенной оценки различных технологий доступа является сравнение популярности различных технологий, что выражается в доле абонентов, подключенных через нее. На популярность могут влиять разные факторы: мода, технические особенности, талант маркетологов операторских компаний и пр. Сравнительный анализ по этому критерию не противоречит демократической концепции сетей нового поколения и не предполагает оценку технических сторон различных решений проблемы «последней мили». Выбирая параметры по своему усмотрению, можно доказать, что технология Wi-Fi эффективнее ADSL, а затем утверждать обратное. Этим приемом часто пользуются журналисты в заказных статьях. В качестве примера на рис. 3.46 показана относительная доля подключений широкополосного доступа в Европе на конец 2005 г. [27]. Выборка для статистического анализа представляется внушительной — это 137 млн абонентов. Результаты сравнительного анализа оказываются довольно интересными. Лидирующее положение на рынке имеет технология DSL (в первую очередь ADSL), которая охватывает более 60 % всех пользователей. Технология широкополосного доступа по сетям кабельного телевидения также представляется очень существенной и составляет более 30%. На остальные технологии (FTTx, Wi-Fi, WiMAX и пр.) приходится не более 7%. Приведенная статистика хорошо отражает общие приоритеты в развитии сетей доступа в современном мире. Несмотря на весь пафос сторонников развертывания оптических абонентских сетей, даже в развитых странах Европы подавляющее большинство пользователей подключено через сети доступа, использующие уже развернутую инфраструктуру сетей. Это еще раз показывает, что существует объективная задержка в динамике развития сетей доступа из-за фактора нового строительства. Даже в таких благоприятных для нового строительства странах, как Япония (где еще в 1995 г. были приняты постановления об обязательном развертывании оптических домашних сетей в новых объектах строительства), статистика показывает сравнительно небольшую долю оптических подключений в сравнении с ADSL и CATV. Таким образом, на современном этапе временные миграционные решения представляют собой наиболее существенный сегмент сетей доступа NGN. В будущем приоритеты могут поменяться. Новое строительство будет увеличивать долю абонентов FTTx. Современное развитие технологии WiMAX также сулит новый переворот. На горизонте снова появились революционные разработки PLC. Принятие стандартов сотовых сетей 3G вообще может в самое ближайшее время коренным образом изменить приоритеты и распределение ролей на рынке доступа. Вое пути развития равновероятны, и в этом еще раз проявляется демократичный принцип NGN.

Обобщая все рассмотренные в этой главе технологии доступа, приведем их перечень в табл. 3.5, указывая только основные параметры. Время покажет, какие из перечисленных технологий ждет «инновационная смерть», а какие из них станут лидером будущей революции. Пока же все перечисленные технологии равноправны и равноценны.

Еще одним популярным методом построения сетей широкополосного доступа является использование сетей кабельного телевидения (CATV). Напомним, что предоставление услуг широкополосного доступа NGN по CATV представляет собой один из методов использования существующей инфраструктуры. Подобно технологии DSL, которая формирует каналы широкополосного доступа по телефонных парам, технология доступа по CATV использует коаксиальные кабели, которые приходят в квартиры потенциальных потребителей услуг NGN. Но если технология DSL сталкивается с необходимостью разработки специальных технических решений, чтобы расширить полосу передачи данных, то в технологии традиционного кабельного телевидения, называемой также технологией высокочастотной передачи (HFC), такой проблемы нет. Коаксиальные кабели в CATV, в отличие от витой пары категории 3 и 4 в традиционных телефонных сетях, обеспечивают передачу сигналов в диапазоне до 1 ГГц. Это означает, что CATV технически более приспособлено для широкополосного доступа NGN, чем традиционные абонентские телефонные кабели. Принцип организации передачи информации по CATV аналогичен рассмотренному в разд. 3.3 принципу работы систем ADSL. На абонентской стороне устанавливается разветвитель (сплиттер), который позволяет использовать один или несколько частотных каналов кабельного телевидения для передачи данных. Емкость одного канального интервала позволяет передать данные со скоростью 3 Мбит/с и более. При необходимости можно задействовать большее число канальных интервалов. Появление новых спецификаций стандартов цифрового телевидения DOCSIS v.1.0 и v.2.0 позволило упростить конвергенцию NGN и CATV. В последних версиях стандарта DOCSIS предусмотрены все механизмы для передачи данных по CATV. Системы цифрового телевидения очень близки к современным системам NGN, в которых более 80 % трафика составляют телевизионные программы и другие видеоприложения. Поэтому движение к Triple Play со стороны телевидения имеет много положительных сторон. К недостаткам использования CATV для организации сетей доступа можно отнести отсутствие у операторов кабельного телевидения инфраструктуры, которая позволяет перейти от кабельного вещания к NGN. Если в технологии ADSL вся инфраструктура связи присутствует на узле доступа: здесь есть выход па транспортную сеть, серверы VoIP, подсистема биллинга и пр., то в системах кабельного вещания ничего подобного пет. Центральный узел кабельного телевидения обычно территориально удален от основных узлов операторов связи. Операторы кабельного телевидения не могут, в отличие от операторов традиционных систем связи, опираться па уже существующие компоненты NGN и должны создавать всю структуру управления и предоставления услуг заново.

Таким образом, управляющий компонент NGN, представленный на рис. 3.22 справа (серверы доступа, серверы авторизации, система биллинга, Softswitch, шлюз VoIP, контроллер качества QoS VoIP), на сети кабельного телевидения должен быть создан заново, чтобы превратить его в одну из подсистем доступа NGN. Отсутствие инфраструктуры NGN у операторов кабельного телевидения делает проекты CATV и ADSL диаметрально противоположными. В случае CATV существует большой резерв в уже развернутой кабельной системе, по отсутствует инфраструктура NGN. В ADSL существует инфраструктура NGN, но имеются ограничения по пропускной способности в развернутой телефонной кабельной системе. Учитывая эту специфику, ряд операторов Западной Европы сейчас пытаются (и не без успеха) объединять системы CATV и ADSL в единую сеть доступа. В таком случае оказывается возможным использовать преимущества кабельной сети CATV и инфраструктуры NGN из проекта ADSL. Как правило, у оператора кабельного телевидения часто отсутствуют даже навыки в ведении бизнеса в области систем связи. Часто именно этот негативный фактор тормозит развитие проектов построения систем NGN на основе CATV. Если говорить об отечественной практике, то нужно признать, что проекты развертывания систем доступа NGN на основе CATV не получили пока широкого развития. Отчасти причиной этому является слабое развитие систем кабельного телевидения в нашей стране. Тем не менее ситуация может поменяться в ближайшем будущем.

Как следует из «пожарной ситуации», когда все средства хороши, классификация технологий доступа, определяется средами передачи сигналов, которые имеются в активе у оператора. Начнем с технических систем, с помощью которых можно организовать доступ в квартиры потенциальных пользователей:

• телефонные пары — до большей части потенциальных абонентов;
• сети кабельного телевидения;
• электрическая силовая сеть — до всех абонентов;
• ресурсы традиционных цифровых систем передачи, хотя здесь доступ в квартиру придется организовывать заново;
• сотовые сети, поскольку зона охвата сотовой связи включает весь квартирный и даже сельский сектор.

Помимо имеющихся сред передачи, всегда существует возможность развернуть новые сегменты абонентских кабельных сетей. Новое строительство не может быть универсальным решением проблемы обеспечения широкополосного доступа, но закрыть проблемы в некоторых сегментах сети вполне возможно. Из новых технологий доступа, которые требуют капитального строительства, можно указать па следующие:

• прокладка оптических абонентских кабельных сетей;
• развертывание радиочастотных систем широкополосного доступа во всех диапазонах спектра и с использованием разных технологий;
• развертывание систем доступа на базе технологии Ethernet.
• Все три рассмотренных выше варианта имеют свои плюсы и минусы.

Несомненным преимуществом радиочастотных систем доступа NGN является оперативность развертывания. Поскольку радиочастотные системы не связаны с необходимостью прокладки кабельных сетей до абонента, то начальные затраты на развертывание таких систем невелики. В то же время их развертывание связано с необходимостью получения разрешения па использование определенного диапазона частот. В большинстве случаев у систем радиочастотного доступа имеются ограничения по количеству абонентов в сети и по скорости передачи данных от каждого абонента. Чаще всего технология радиочастотного широкополосного доступа выступает как один из методов захвата рынка. Она позволяет быстро развернуть сегменты сетей доступа с широким покрытием территории городов или сельской местности и собрать с этих территорий трафик NGN. Современные кабельные сети доступа ориентированы на прокладку оптоволоконного кабеля до абонента (концепция FTTx). Преимуществом оптического кабеля является то, что он фактически не имеет ограничений по скорости передачи данных от абонента. Недостатки решения — необходимость использовать на уровне клиентов сети дорогие оптоэлектронные преобразователи и высокая общая стоимость реконструкции абонентской кабельной сети. Разработанная первоначально как технология локальных вычислительных сетей (ЛВС), технология Ethernet быстро захватила рынок клиентских и корпоративных решений, так что в настоящее время более 90% всего трафика NGN — это трафик Ethernet. По этой причине появилась стратегия расширения сетей Ethernet до уровня местных, городских и даже междугородных сетей. Технология Ethernet и ее развитие — Gigabit Ethernet сейчас стали не только технологией доступа, по и охватывают технологию транспорта. Преимуществом такого решения является его масштабируемость. Недостаток решения связан с затратами на новое строительство и необходимостью построить заново абонентскую кабельную сеть на основе витых пар или оптического кабеля. Итак, у оператора, решающего в пожарном порядке проблему «последней мили», имеются две альтернативы:

• использовать тс ресурсы, которые имеются на сети, т.е. технические системы, которые уже проложены до квартир потенциальных пользователей;
• строить абонентскую кабельную сеть заново, используя один или несколько из трех перечисленных выше решений.

Первое решение является временным, поскольку рано или поздно оно перестанет удовлетворять требованиям пользователей по скорости передачи данных. Но это решение позволяет уже через несколько месяцев предоставлять услуги NGN. Второе решение может рассматриваться как перспективное, но требующее серьезных затрат времени и средств. Как следствие, в большинстве случаев на сетях используется несколько решений.

В ыше было показано, Что каждое техническое решение имеет свои преимущества и недостатки. Это позволяет технологиям сосуществовать в соответствии с принципом демократичности NGN. Более того, технологии доступа конкурируют между собой за трафик

Семейство технологий доступа, использующее телефонные абонентские кабели, называют DSL (Digital Subscriber Loop) или ЦСПАЛ (цифровая система передачи по абонентским линиям). Схему организации канала широкополосного доступа в оборудовании DSL можно представить так, как изображено на рис. 3.4. Как следует из рисунка, технологически все решения DSL представляют собой замкнутые системы. На концах телефонной линии устанавливаются модемы DSL, которые преобразуют цифровой поток данных в модулированный сигнал. На выходе системы пользователям предоставляются стандартные интерфейсы передачи данных: El, V.35/V.24, USB или Ethernet. Но внутри области решения DSL разработчик может использовать разные принципы и методы модуляции цифрового сигнала. Таким образом, за исключением некоторых технологий (ADSL, ADSL2+, VDSL), в технологии DSL совместимость модемов не требуется. В [18] технологии DSL были классифицированы по различным принципам, заложенным в основу технических решений. Для нашего исследования нет необходимости погружаться в проблематику столь глубоко. Достаточно заменить, что все решения DSL делятся на симметричные и асимметричные. Технологии IDSL, HDSL, SDSL, MDSL, G.SHDSL. Данные технологии симметричного доступа широко используют для цифровизации старых аналоговых систем передачи. Для работы оборудования необходимы одна или несколько телефонных пар, а на выходе формируется симметричный канал (обычно Е1 — 2048 кбит/с) (рис. 3.5).

П ервой технологией симметричного доступа DSL, получившей распространение в России, стала технология HDSL [5, 18, 19]. В этой технологии предусматривалось использование от одной до трех телефонных

Рис. 3.5. Формирование канала симметричного доступа пар для формирования симметричного цифрового капала разной пропускной способности (рис. 3.6).

Н аибольшее распространение получили различные модификации HDSL с использованием одной телефонной пары. Здесь разработка шла в двух направлениях. Одна группа разработчиков использовала разные методы модуляции (2B1Q. САР и пр.) для формирования потока с постоянной скоростью [5, 19]. Так появились технологии 1DSL и HDSL разного типа. Альтернативным подходом стала разработка технологий симметричного доступа, обеспечивающих переменную скорость цифровой передачи в зависимости от состояния кабельной пары. Оборудование этого типа диагностирует состояние пары и устанавливает максимально возможную скорость передачи. Так появились технологии MDSL, MSDSL и SDSL. В настоящее время оба подхода были объединены под единой технологией симметричного доступа G.SHDSL, которая в настоящее время является одной из лидирующих технологий мирового рынка NGN. Технологии ADSL, ADSL2, ADSL2+, RE-ADSL. Технологии симметричного доступа были изначально ориентированы на решение задачи цифровизации сетей и редко использовались для предоставления широкополосного доступа отдельным пользователям. Для этого более удобен асимметричный доступ, который в современных сетях NGN применяется для организации связи «клиент-сервер». В традиционных услугах, таких как доступ в Интернет, электронная почта, IPTV, интерактивные игры и пр., всегда возникает асимметричность обмена данными: данные от пользователя представляют собой по большей части запрос па предоставление информации, данные от сервера - запрошенную информацию. Как следствие, объем данных от пользователя в среднем значительно меньше, чем от сервера. Развитие технологии асимметричного доступа привело к созданию семейства технологий ADSL, которые доминируют в мировой практике в качестве технологии широкополосного доступа NGN. Технология ADSL отличается от других DSL-техпологий тем, что ее структура, используемый принцип модуляции (DMT), а также архитектура протоколов стандартизированы, так что оборудование разных производителей оказывается совместимым. ADSL изначально ориентировалась на использование телефонных абонентских пар. Успех этой технологии во многом связан с эффективной методикой совмещения обычной телефонной сети и сети ADSL (рис. 3.7). В АТС устанавливается станционное окончание ADSL — DSLAM. Рядом с ним, а также па стороне абонента устанавливаются разветвители (сплиттеры), которые разделяют сигнал традиционной телефонии и высокочастотный сигнал ADSL. В результате связь АТС - телефон остается рабочей, но появляется новая связь модем - DSLAM. которая обеспечивает широкополосный доступ.

В основе типовой схемы абонентского подключения лежит частотное разделение сигналов на три диапазона (рис. 3.8): традиционная телефония, линии ADSL вверх (от абонента) и вниз. Поскольку объем данных от абонента к сети заведомо меньше, чем объем данных от сети к абоненту, для передачи данных по линии вверх отводится меньший частотный

диапазон. В первой версии технологии ADSL предполагалось использовать общий диапазон до 1,1 МГц, но в новых версиях стандарта ADSL2+ диапазон был расширен до 2,2 МГц. Еще одним преимуществом технологии ADSL является стандартизированный стек околов, который обеспечивает совместимость сегментов ADSL с другими системами NGN. Технология ADSL не ограничивается только физическим и канальным уровнем, но и выполняет преобразование данных от оборудования оконечного пользователя (СРЕ), те. компьютера, до сервера Интернет-провайдера (ISP). На рис. 3.9 показана цепочка различных устройств, участвующих в процессе передачи данных от абонента к сети, в частности сети Интернет, и наиболее частая схема взаимодействия протоколов. Данные пользователя передаются в виде запросов по протоколу верхнего уровня HТТР, который используется в Интернете. Для передачи данных кадры

H TTP упаковываются в транспортные кадры TCP/IP и передаются па модем ADSL. Для этого могут использоваться различные интерфейсы обмена, наиболее часто — Ethernet или USB. Роль модема ADSL состоит в том, чтобы преобразовать данные пользователя в формат, удобный для передачи через ADSL. Модем не работает с данными верхних уровней, для него существуют только кадры TCP/IP. Для передачи кадров но цепи абонентского доступа модем формирует четырехуровневую структуру ADSL, включающую физический уровень протокола ADSL, канальный уровень на основе ATM, уровень РРР для контроля связности канала в режиме «точка-точка» и собственно TCP/IP. Сформированные в модеме кадры ADSL в виде модулированного сигнала поступают в используемую для передачи телефонную линию и передаются на DSLAM. Обычно на один DSLAM приходится несколько (иногда несколько сотен) подключений модемов. В современной концепции NGN технология ATM сохранена только как служебная, а ячейки ATM преобразуются в данные на основе TCP/IP. Для этой цели в состав цепи абонентского доступа был включен сервер широкополосного удаленного доступа BRAS (Broadband Remote Access Server). Это устройство представляет собой оконечный маршрутизатор IP для интеллектуального управления широкополосным доступом. BRAS позволяет управлять параметрами трафика от пользователей ADSL на уровне капала передачи данных пакетного трафика. Например, регулирование скорости передачи данных от пользователя в сеть осуществляется именно BRAS. В настоящее время операторы сетей доступа DSL для ограничения прямого и обратного трафика используют на узлах доступа ATM фиксированные профили скоростей, что можно реализовать без помощи BRAS. Но на перспективу для предоставления адаптируемой пропускной способности будут необходимы более тонко настраиваемые механизмы, и реализовать такие функции без оконечного мультиплексора затруднительно. Развитие технологии ADSL привело к появлению семейства из четырех технологий, выполняющих разные функции: ADSL, ADSL2, ADSL2+ и RE-ADSL2 [3]. В технологии ADSL максимальная полоса передачи по линии вниз составляет 8 Мбит/с, тогда как минимальными требованиями систем Triple Play являлась скорость 24 Мбит/с. По этой причине стандарты были модифицированы. Несколько новых алгоритмов позволили оптимизировать структуру ADSL и улучшить технические показатели технологии. Так появилась технология ADSL2. Затем эта технология использовалась как каркас для решения двух совершенно разных задач. С одной стороны, на небольших расстояниях требовалось уве личить скорость передачи, что привело к появлению ADSL2+, с другой стороны, нужно было при той же самой скорости передачи повысить помехоустойчивость широкополосного доступа на длинных линиях, что привело к появлению технологии RE-ADSL2.

Р ис. 3.10. Сравнение скоростей передачи данных для семейства технологий ADSL На рис. 3.10. представлены зависимости скорости широкополосного доступа (по линии вниз) от длины абонентской линии для четырех рассмотренных технологий ADSL. Как следует из рисунка, для этих технологий есть несколько критических точек. Первая точка соответствует длине абонентской пары 2,5 км. На более длинных линиях различие между технологиями ADSL2

+ и ADSL2 уже не существенно. На расстояниях до 5 км все технологии равноценны и лишь далее имеется некоторое превосходство технологии RE-ADSL2. В настоящее время на сетях NGN присутствуют все четыре технологии семейства, что также служит иллюстрацией принципа демократичности NGN. Технологии HPNA, VDSL. Технологии DSL часто используют не только для симметричного и асимметричного доступа на кабельных парах оператора, по и для организации сети внутри зданий. Большая часть потенциальных пользователей NGN живет в многоквартирных домах. В таком случае задача организации широкополосного доступа может решиться двумя способами. Во-первых, можно подключать пользователей индивидуально, так как было рассмотрено выше. Во-вторых, возможно создание новой абонентской сети доступа, при этом канал широкополосного доступа доводится до дома или подъезда, а затем распределяется между абонентами по квартирам. Поскольку наиболее активные пользователи находятся в деловом сектоpe города, где много офисов, часто дом/подъезд называют обобщенно офисом. Следовательно, для организации широкополосного доступа с привлечением нового строительства необходимы две системы: внеофисная и внутриофисная.

Т ехнологии HPNA и VDSL были разработаны для внутриофисной системы широкополосного доступа (рис. 3.11), для организации каналов передачи данных они используют абонентскую телефонную проводку внутри здания. Обе технологии ориентированы на короткие длины кабелей: от нескольких метров до нескольких сот метров. В обоих случаях для обеспечения внутриофисной системы доступа в техническом помещении дома/подъезда размещается концентратор HPNA/VDSL. Концентратор соединяется с транспортной сетью NGN через систему внеофисного доступа. Основная роль концентратора состоит в объединении трафика от пользователей NGN и разделении традиционного телефонного трафика и трафика данных. Поскольку в качестве среды для распределения данных используется телефонная проводка здания, система доступа должна сохранить возможность абонентам пользоваться телефонами. Здесь есть две стратегии: 1) телефонный трафик здания переводится концентратором в трафик VoIP и затем по единому каналу доступа передается в транспортную сеть NGN; 2) концентратор должен иметь отдельный канал доступа в традиционную городскую телефонную сеть. В последнее время в мировой и отечественной практике операторы ориентируются на первую стратегию как наиболее перспективную с точки зрения перехода к концепции услуг Triple Play. На этажах и в квартирах дома устанавливаются абонентские устройства внутриофисной системы доступа. Обычно технология HPNA предлагает целый спектр устройств: платы в компьютер, внешние персональные адаптеры HPNA, конвертеры HPNA/Ethernet и пр. Во всех случаях телефонный сигнал и данные от компьютера (через порт USB, Ethernet или специальную плату) преобразуются в формат HPNA. Аналогичные преобразования выполняются в технологии VDSL, хотя здесь решения в части абонентских устройств более структурированы. На сети могут присутствовать несколько типов внешних модемов.

В технологии VDSL и ее новом варианте VDSL2 продолжено развитие принципов ADSL, но на телефонные кабели очень малой протяженности. Концентратор VDSL по своим функциям очень напоминает DSLAM. Технологии HPNA и VDSL отличаются по принципам модуляции, преобразования и линейного кодирования цифрового сигнала, а также по протоколам. Технология HPNA обеспечивает скорость передачи данных до 1 Мбит/с. Появившаяся позже технология VDSL позволяет адаптировать скорость передачи к параметрам затухания и длине абонентской линии. Эта технология может рассматриваться как продолжение разработок ADSL в направлении высоких скоростей передачи и сверхмалых абонентских кабелей. Для передачи данных по абонентской паре иснользуется частотный диапазон до 30 МГц. Так же, как и ADSL, технология VDSL использует сплиттеры и асимметричный режим передачи (скорость передачи к абоненту выше скорости от абонента). Как и в случае ADSL, здесь предусмотрена совместимость оборудования разных прородителей, так что позже появились стандарты Euro-VDSL и Euro-VDSL2. Первый вариант спецификации технологии, получивший наподобие VDSL или VDSL1, позволял передавать данные со скоростью до 24 Мбит/с, что соответствует предельным значениям передачи для технологии ADSL2+. Новая спецификация VDSL2 ра

Еще одним игроком па рынке технологий широкополосного доступа является семейство технологий, происходящее из сотовых сетей связи. Эти технологии занимают промежуточное положение. С одной стороны, формально они относятся к технологиям радиодоступа, которые рассматривались в разд. 3.6, поскольку в качестве среды передачи они используют радиоэфир. С другой стороны, в качестве основы для развертывания таких сетей используется существующая инфраструктура сотовых сетей, что роднит данный класс технических решений с рассмотренными проводными технологиями DSL, CATV и PLC. Кроме того, переход от технологии традиционных сотовых сетей, ориентированных на услуги телефонии, к технологии NGN придает этим технологиям свою специфику, так что они должны рассматриваться как отдельное явление и отдельный технически законченный компонент NGN. Развертывание сетей широкополосного доступа на базе сотовых сетей сохраняет все преимущества сетей радиодоступа (широкое проникновение, отсутствие капитальных затрат на абонентскую систему и пр.), более того, используются уже установленные базовые станции и существующая инфраструктура (системы авторизации, биллинга, AAA, сопряжение с сетями общего пользования и пр.), так что капитальные затраты при переходе к NGN составляют только расходы на модернизацию оборудования. Вместе с тем передача высокоскоростного трафика NGN через сотовые сети пока очень сложна. Долгое время сотовые сети развивались

н езависимо от традиционных проводных сетей, так что архитектура, принципы построения и т.п. у сотовых сетей существенно отличаются от принятых в технологии NGN. Как следствие, технология доступа на основе сотовых сетей представляет собой отдельный технологический мир, живущий и развивающийся по своим законам. В кратком общем обзоре технологических решений NGN невозможно рассмотреть все нюансы этой технологии, можно лишь порекомендовать читателям ознакомится с монографиями [21-23], Здесь дадим самые общие сведения о развитии, сотовых сетей с точки зрения проблемы доступа. Изоляция технологии сотовых сетей привела к тому, что все обзоры, связывающие технологию сотовых сетей с пакетными сетями, всегда рассматривают проблему со стороны сотовых сетей, и никогда — со стороны NGN. Чаще всего идет речь об историческом развитии сотовых сетей, которое можно разделить условно на четыре поколения (рис. 3.24). Поколение 1G — это первые опыты предоставления беспроводной сотовой связи. Сюда относятся стандарты AMPS, NTT, NMT и пр. Часто это поколение называют технологией аналоговых сотовых сетей. Поколение 2G связывают с массовым внедрением сотовой связи, при этом требовалось решать вопросы конфиденциальности, эффективной загрузки спектра и пр. Это ознаменовалось переходом к цифровой технологии. В результате появились стандарты GSM, DAMPS, IS-95, PDC, PHS, CDMA. В процессе развития сетей этого поколения появились дополнительные услуги, связанные с передачей данных — GPRS, WAP, i-mode, EDGE, GERAN. Переход к сетям третьего поколения 3G знаменует переход к концепции NGN, так как здесь впервые было признано, что данные для пользователя важнее телефонного трафика. Как было показано в гл. 1, именно эта идея и лежит в основе идеологии NGN. В результате были разрабо-

Рис. 3.25. Скорость обмена данными в сетях сотовой связи на рынке Японии таны стандарты cdma2000, W-CDMA, UMTS, 1МТ-2000, EV-DO, HSPDA и пр. Наконец, четвертое поколение 4G связано с появлением широкополосных каналов и с использованием технологии IP в сотовых сетях. Таким образом, изучая технологии доступа NGN на основе сотовых сетей, следует уделить особое внимание технологиям 3G и 4G, впрочем и поколение 2,5G также можно рассматривать как временные решения доступа. Следует подчеркнуть, что при всей сложности архитектуры сетей 3-го и 4-го поколений они представляют собой один из эффективных способов организации широкополосных сетей доступа. В качестве примера, доказывающего состоятельность сотовой технологии для NGN, на рис. 3.25 представлены данные о скоростях передачи на одного абонента на наиболее развитом в области информатизации рынке Японии. Как следует из рисунка, уже к началу 2003 г. сотовые технологии обеспечивали абонентам скорость более 2 Мбит/с, а к 2005 г. скорость увеличилась до 14 Мбит/с, составляя конкуренцию даже проводным технологиям доступа. Рассмотрим кратко упомянутые выше технологии, опуская проблематику сотовых сетей как не имеющую существенно

Ранее было отмечено, что оператор может применять стратегию разделения всей сети доступа на две части: внутриофисную и внеофисную. Рассматривая технологии HPNA и VDSL, мы говорили о сугубо внут-риофисных системах доступа. В этом разделе рассмотрим несколько решений задачи построения внеофисных систем довольно экзотического характера. До последнего времени одной из доминирующих и перспективных технологий в этой области была технология FTTx/PON. Но существует альтернативное решение задачи внеофисной системы доступа, которое базируется на использовании существующей городской инфраструктуры систем передачи. Речь идет о возможном использовании ресурса систем PDH и SDH. Внутриофисная транспортная сеть может быть построена па основе технологии Ethernet (LAN) любого уровня иерархии. Остается соединить внутриофисную LAN с узлом сопряжения с транспортной сетью. Для этой цели могут использоваться новые технологии MAN Ethernet или FTTx/PON, но такие варианты ориентированы на новое строительство. В то же время существует альтернативное решение, если в городе развернута первичная сеть на основе SDH и в этой сети существуют резервные линии. Задача построения внеофисной системы доступа сводится к формированию «виртуального коридора» в виде трафикового капала IP (через шлюз Gigabit Ethernet/NGSDH) с высокой пропускной способности между офисом и узлом транспортной сети (рис. 3.34). Внутри здания локальная сеть может видоизменяться, вместо стандартных скоростей 10/100 Мбит/с можно использовать технологию Gigabit Ethernet без всякой опасности получить «бутылочное горло» в канале между зданиями, так как размер «виртуального коридора» может гибко изменяться. Системы передачи SDH второго поколения, которые часто называются NGSDH [2], вполне могут справиться с такой задачей, поскольку обладают всеми необходимыми характеристиками для эффективного управления параметрами «виртуального коридора». Обобщая результаты исследования [2]. укажем на несколько свойств NGSDH:

• NGSDH обеспечивает формирование «виртуальных коридоров» в режиме «точка-точка»;
• за счет применения виртуальной конкатенации VCAT пропускная способность «виртуального коридора» может быть практически любой, кратной 2 Мбит/с;

• применение процедуры LCAS позволяет в процессе эксплуатации гибко изменять пропускную способность «виртуального коридора» без перерыва связи;

NGSDH обеспечивает на концах «виртуального коридора» интерфейс Ethernet, что позволяет системе внеофисного доступа на основе NGSDH эффективно сопрягаться с любыми современными системами NGN. От такого решения выигрывают все. Операторы доступа без особых хлопот оперативно объединяют несколько своих зданий в единую информационную сеть без нового строительства. Оператор городской телефонной сети, которому принадлежит транспорт SDH, привлекает в свою сеть дополнительный трафик, следовательно, получает дополнительный доход и расширяет сферу применения своей транспортной сети. У обеих сторон есть все перспективы роста, поскольку в современных условиях операторы транспортных сетей SDH могут увеличивать размер «коридора» сколь угодно широко и как угодно гибко. Модификацией такого решения могут служить решения на основе использования ресурсов городской первичной сети Е1. Несколько потоков Е1 объединяются в «виртуальную трубу» за счет применения специализированных инверсных мультиплексоров. В результате получается решение, аналогичное рис. 3.34. Следует отмстить, что указанные решения являются с современной точки зрения на технологию доступа NGN экзотическими, поскольку при этом невозможно подключать отдельных абонентов, что потребова

ло бы провести в квартиру канал SDH или nxEl, что одинаково абсурдно. Тем не менее такое решение оказывается жизнеспособным хотя бы на том основании, что оно дает вторую жизнь широко распространенной технологии SDH. Развернутые системы SDH обошлись операторам достаточно дорого, чтобы просто отказаться от них. Тем лучше, что технология SDH смогла вписаться в какой-то мере в технологическую революцию NGN и тем сохранила актуальность. Ниже в гл. 4 мы еще раз встретимся с технологией NGSDH в контексте ее использования на транспортном уровне. 3.12. Конвергентные сети доступа

Рис. 3.35. Конвергенции в проводных сетях дос

Формирование объединенных сетей доступа на принципах конвергенции приводит не только к всеобщей доступности услуг, но еще и к проблемам взаимной совместимости сетей доступа. Чтобы многослойная система доступа NGN, представленная на рис. 3.39 или 3.41, эффективно функционировала и выполняла свои задачи, различные технологии должны быть взаимно совместимы между собой. В [26] исследованы проблемы совместимости технологий, которые встретят операторы в самом ближайшем будущем. Было показано, что в объединенных сетях доступа можно выделить два класса проблем: все системы доступа должны быть совместимы с транспортной сетью, что приводит к классу задач вертикальной совместимости, а конвергенция сетей доступа требует горизонтальной совместимости. Проблемы вертикальной совместимости обычно связаны с преобразованиями трафика при передаче его в транспортную сеть. Как будет

Рис. 3.43. Требования вертикальной совместимости — преобразования протоколов на пути от клиента ADSL (LAD) к узлу транспортной сети (PE) показано ниже, принципы функционирования транспортной сети и сетей доступа принципиально отличаются. Сети доступа обеспечивают пользователям доступ к ресурсам NGN, а транспортная сеть должна организовать эффективный перенос трафика, собранного системами доступа. При этом трафик должен унифицироваться, и неизбежно его преобразование в унифицированный формат транспортной сети. Иногда такое преобразование настолько сложно, что приводит к многочисленным проблемам так называемой вертикальной несовместимости. В качестве примера на рис. 3.43 показано последовательное преобразование протоколов данных ADSL/WiMAX в системе объединенной сети доступа, представленной на рис. 3.37. В отличие от простой технологической цепи преобразования данных ADSL, представленной па рис. 3.9, в объединенной сети доступа преобразование намного сложнее. Данные от пользователя объединенной сети (LAD) передаются через DSLAM, узел беспроводного доступа (SS), узел сопряжения с транспортной сетью (BS) к коммутатору сети MPLS (РЕ). Любое нарушение в структуре протокола данных в любом из указанных на рисунке «кубиков» приведет к проблеме вертикальной совместимости в объединенной сети. Аналогично можно выделить категорию проблем горизонтальной совместимости. Здесь также осуществляется преобразование данных из одной технологии доступа в другую. Оно может быть не столь сложным, как па рис. 3.43, но также может привести к взаимным проблемам передачи данных, например связанным с параметрами сетей доступа. Конвергенция различных технологий доступа может привести к необходимости объединения в единую сеть доступа сегментов с разными параметрами качества. Например, в представленном на рис. 3.37 примере обратной конвергенции сегментов WiMAX и ADSL объединение проводных сегментов NGN осуществляется с использованием беспроводной технологии. Но параметры стабильности работы у проводных и беспроводных сетей могут существенно отличаться, поскольку беспроводные сети более подвержены воздействиям внешних факторов (особенностям распространения радиосигнала, интерференции, многолучевого распространения в пр.), В то же время настройки параметров оборудования в сегментах ADSL в соответствии с преобразованием форматов (см. рис. 3.43) может не учитывать быстрого ухудшения качества в сегменте WiMAX. В таком случае в объединенной сети возникнет сбой даже в случае, если совместимость в части преобразования форматов данных будет идеальной. Еще одна проблема горизонтальной несовместимости связана с объединением в конвергентной сети доступа разных технологий. Например, объединение систем доступа, «потолок» которых ограничен скоростью 1...2 Мбит/с, и систем VDSL и FTTx, для которых скорость передачи выше 30...40 Мбит/с, представляется стандартной, по может привести к диспропорции в структуре объединенной сети. Диспропорция связана с тем, что в разных сегментах доступность услуг NGN будет неодинаковой, разными будут также и параметры качества услуг. Диспропорция будет существовать также в структуре трафика, который будет «собирать» такая объединенная сеть и передавать транспортной сети. В случае существенной диспропорции это может привести даже к проблемам вертикальной совместимости. Таким образом, проблемы совместимости представляют собой целый пласт задач, которые будет решать оператор NGN уже в самом ближайшем будущем. Нет сомне

ния, что по мере развития конвергенции в сетях доступа проблемы совместимости будут множиться и становиться разнообразнее. Многие из этих проблем на данном этапе невозможно даже представить. При решений комплексных задач вертикальной и горизонтальной совместимости нужно учесть еще и тот факт, что развитие сетей доступа и транспортных сетей идет синхронно и динамично. В качестве примера на рис. 3.44 показана динамика взаимного развития сетей доступа и транспорта. Для этого на схеме сделана инверсия рис. 1.6, так что в центре внимания находится развитие сети доступа. Транспортная сеть «окружает» сеть доступа и обеспечивает перенос трафика, собираемого соответствующей технологией. В своем развитии технология доступа проходит несколько стадий. Для захвата рынка стоимость технологии устанавливается низкой. Это привлекает абонентов и выводит технологию в разряд коммерческих. Затем система доступа перегружается и нуждается в реконструкции. После реконструкции освобождаются новые ресурсы технологии, что приводит к уменьшению цены, и цикл замыкается. Аналогично развивается транспортная сеть. Низкая стоимость переноса трафика приводит к росту трафика, так как операторам сетей доступа становится выгодно

Рис. 3.44. Проблемы совместимости в случае синхронного развития сетей доступа и транспорта использовать такую транспортную сеть. Рост трафика в сети приводит к коммерческой эффективности и целесообразности расширения ресурса транспортной сети. Это в свою очередь приводит к уменьшению стоимости переноса трафика, и цикл замыкается. В сбалансированной сети циклы развития транспортной сети и сетей доступа независимы и обеспечивают вместе эволюционное развитие сети. Но если фазы понижения стоимости транспорта и доступа внезапно совпадают, может наступить коллапс, когда на сеть обрушится вал трафика. Такая ситуация может иметь разрушительные последствия. Приведенный пример показывает, что проблема совместимости может иметь не только постоянную, но и динамическую составляющую.

Продолжая исследование принципов развития конвергентных сетей доступа, оценим перспективы различных технологий широкополосного доступа в единой объединенной сети доступа. Выше мы говорили о потенциальной доступности технологий доступа в различных районах современных городов. Но доступность вовсе не означает, что услуги доступа будут востребованы. Для развития сетей доступа не менее важным фактором является наличие потенциальных пользователей в зоне покрытия, А это в свою очередь определяется плотностью населения. Во всех моделях развития сетей NGN априори предполагается, что потенциальными потребителями услуг могут быть все жители страны (коль скоро эта страна шагает в сторону ГИО). В таком случае плотность населения соответствует плотности потенциальных потребителей технологии сетей доступа. Исследования, проведенные в [32], дают общие рекомендации о целесообразности использования различных технологий широкополосного

Рис. 3.42. Перспективы использования различных технологий доступа в зависимости от средней плотности населения доступа в городах и сельской местности (рис. 3.42). В исследовании ставился вопрос о соотношения между проводными, беспроводными и спутниковыми технологиями широкополосного доступа. Как следует из рисунка, перспективность различных технологий напрямую зависит от плотности населения. В районах с плотностью населения выше 2000 человек на кв. км наиболее перспективными будут проводные технологии доступа. В районах с плотностью населения от 2 до 2000 чел./км2 можно ориентироваться па беспроводные технологии доступа. В малонаселенных районах с плотностью менее 2 чел./км2 наилучшим решением будет применение спутниковых систем связи. Кстати, приведенные оценки вовсе не отменяют принцип демократичности NGN, а касаются больше вопроса о потенциальной возможности решить проблему «последней мили» каким-то одним классом технологии. Подобные оценки были взяты на вооружение ведущими системщиками развитых стран, в особенности стран с северным климатом и неравномерным распределением населения [24]. К таким странам относятся скандинавские страны, Канада и Россия. Тем более ценной может быть приведенная оценка для отечественных идеологов.

Еще одна группа технологий, играющая очень важную роль на уровне доступа NGN, — это технологии радиодоступа, или беспроводные абонентские линии (WLL). Выше мы говорили о проводных технологиях доступа. Каждая из рассмотренных технологий имеет свое преимущество: • технологии семейства DSL используют существующую инфраструктуру кабельной сети операторов телефонии;

• технологии PON обеспечивают огромный резерв по полосе передачи;
• технология домашнего Ethernet позволяет максимально упростить преобразование данных за счет использования масштабированных решений.

Системы радиодоступа также имеют свои стратегические преимущества перед проводными системами, связанные с использованием радиоэфира для предоставления услуг широкополосного доступа:

• затраты на строительство минимальны, поскольку для системы радиодоступа не нужна кабельная система;
• услуги широкополосного доступа доступны любому пользователю в пределах зоны покрытия сети радиодоступа;
• сети радиодоступа могут обслуживать не только фиксированных абонентов, но и мобильных абонентов.

Эти преимущества обеспечивают конкурентоспособность систем радиодоступа в демократичном мире NGN. Как было показано в примере 2.1. технология радиодоступа способна собрать трафик NGN задолго до того, как будут развернуты кабельные системы проводного широкополосного доступа. По этой причине во всем мире применение технологии радиодоступа рассматривается как стратегия быстрого захвата рынка широкополосных услуг. Вместе с тем использование радиоэфира в качестве среды передачи сигналов имеет ряд недостатков:

• качество услуг в сетях радиодоступа обычно ниже, чем в сетях проводного доступа, вследствие влияния электромагнитных помех, экранирования сигналов от базовых станций и других факторов;
• ресурс радиоэфира для передачи широкополосных сигналов ограничен. В результате во всех стандартах сетей радиодоступа в настоящее время существует проблема, связанная с переходом к концепции Triple Play и требованием предоставлять абоненту скорость свыше 20 Мбит/с;

полнодоступность услуг радиодоступа на всей территории зоны покрытия выдвигает на первый план необходимость решения вопросов авторизации, идентификации и тарификации абонентов сети (в западной технической прессе этот комплекс задач получил сокращенное название AAA). Сюда же относится комплекс решений в области сетевой безопасности, включающий превентивные меры для предотвращения незаконного пользования ресурсами сети. Ограниченность ресурса радиоэфира приводит к уменьшению скороти передачи в расчете на одного абонента либо к ограничению числа абонентов в зоне покрытия. Оба фактора приводят к необходимости поиска новых ресурсов и решений. В результате за последнее десятилетие было создано несколько десятков различных технологий радиодоступа, и этот процесс продолжает идти очень динамично. Современные системы радиодоступа работают и диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц, применяют разные методы модуляции и кодирования и обслуживают абонентов с разными требованиями по мобильности (от фиксированных абонентов до мобильных станций со скоростью перемещения до 150 км/ч). Таким образом, нельзя говорить о технологии радиодоступа как об одной технологии, это целый мир со своими принципами и законами. Общая теория систем радиодоступа изложена в [18]. Здесь мы лишь дадим краткий обзор основных решений, применяемых в современном мире. Исторически сети радиодоступа прошли довольно долгий путь эволюции от аналоговых телефонных радиоудлиннителей до сверхширокополосных цифровых систем (UWB) со скоростью передачи данных 100 Мбит/с и выше. Условно можно выделить пять поколений систем радиодоступа:

• аналоговые средства доступа к аналоговым АТС (1960-е гг.);
• узкополосные цифровые системы доступа к цифровым и аналоговым АТС и узлам передачи даных (1980-е гг.). Здесь впервые были разработаны стандарты беспроводных локальных сетей (WLAN), стандарты Radio Ethernet, IEEE 802.11, 802.15 и пр.;
• системы цифрового радиодоступа на основе пакетной передачи IP, куда вошли технологии MMDS, LMDS;
• системы широкополосного доступа на основе стандартов IEEE 802.11/802.16 со скоростью передачи от 10 до 70 Мбит/с, куда вошли доминирующие в настоящее время технологии Wi-Fi и WiMAX;
• системы сверхширокополосного доступа (UWB) со скоростью передачи 100 Мбит/с и выше.

Очевидно, что для современного развития сетей NGN подходят только технологии четвертого и

пятого поколений. Системы второго и третьего поколений могут применяться в качестве средства доступа для нетребовательных абонентов, демократичность NGN позволяет применять и такие решения. Обобщенная структура системы радиодоступа представлена на рис. 3.15. Абоненты широкополосного доступа подключаются к радиосети с использованием абонентских устройств (радиомодемов), на вход которых подаются абонентские данные, а па выходе формируется абонентский радиосигнал. Абонентские устройства могут выполняться в виде карт PCMCIA или в виде внешних устройств. Радиосигнал передается на базовую станцию системы радиодоступа, где преобразуется

снова в данные пользователя. Базовые станции системы радиодосту-па объединяются через каналы проводной сети, образуя опорную сеть системы, в которой решаются вопросы коммутации, маршрутизации, авторизации пользователей, биллинга и пр. Через одну или несколько точек присутствия (линейный интерфейс) опорная сеть подключается к транспортной сети NGN. Таким образом решается задача организации широкополосного доступа. Системы радиодоступа отличаются параметрами радиоинтерфейса, зоной охвата сети и параметрами линейного интерфейса. Размер зоны охвата разделяет все системы доступа на пять категорий: глобальные (WAN), региональные сети (RAN), городские (MAN), локальные (LAN) и персональные сети (PAN). Зона покрытия систем радиодоступа разделяется на соты, каждая из которых обеспечивает покрытие от отдельной базовой станции. Системы радиодоступа могут быть односотовыми и многосотовыми. По размеру соты системы радиодоступа разделяются на три категории:

• макросотовые сети с размером соты до 30 км;
• микросотовые сети с размером соты до 3 км;
• пикосотовые сети с размером соты до 100 м.

Технология макросотовых сетей используется для развертывания сетей WAN, RAN и MAN. Микросотовые технологии используются в сетях LAN и MAN. Б персональных сетях (PAN) используется технология пикосотовых сетей. Основными параметрами радиоинтерфейса являются рабочий диапазон сигналов, метод разделения каналов и принципы модуляции. На рис. 3.16 представлены возможные диапазоны работы аналоговых и цифровыx систем радиодоступа и используемые в них принципы разделения каналов. Как видно из рисунка, современные системы радиодоступа отличаются многообразием решений, большая часть из которых (выделена на рисунке) может эффективно использоваться в качестве средств доступа в современных сетях NGN. Из перспективных технологий радиодоступа, которые легко интегрируются в современные сети NGN и рассматриваются как авангард

р азвития современных систем радиодоступа, рассмотрим две технологии: Wi-Fi и WiMAX. Технология Wi-Fi. Первоначально эта технология была изобретена для создания беспроводных LAN, но сейчас она все чаше используется как технология доступа пользователей в Интернет. До последнего времени сферой приложения этой технологии являлись комнатные сети, особенно в случае, если в семье несколько пользователей Интернета. Сейчас Wi-Fi начинает эффективно использоваться для создания MAN, RAN и даже WAN.

Т ехнология Wi-Fi интересна в концепции NGN тем, что дает быстрый эффект. Одна базовая станция сети (holspot) системы Wi-Fi может дать широкополосный доступ десяткам абонентов сразу, причем с довольно большими скоростями. Минимальные вложения (отсутствие абонентской проводки) в сочетании с реальной возможностью «притянуть» довольно внушительный трафик — все это делает Wi-Fi интересной технологией доступа самого широкого применения. Wi-Fi часто применяется в качестве системы доступа в публичных местах (Интернет-кафе, стадионы, аэропорты, вокзалы, супермаркеты, отели и пр.). Тот факт, что в современных ноутбуках и карманных компьютерах (КПК) реализованы функции Wi-Fi, облегчает применение этой технологии в публичных местах. Техногенные зоны, оснащенные системой Wi-Fi, позволяют эффективно использовать эту технологию в различных системах телемеханики и т.н. В настоящее время во всем мире идет процесс объединения зон Wi-Fi и создание больших сетей Wi-Fi с функцией роуминга. Примером такого применения технологии Wi-Fi может служить сеть McDonald's, которая насчитывает уже более 6000 hotspot в мире. Появились также национальные и международные Wi-Fi-операторы, первым примером которых можно назвать Swisscora Eurospot (сети аэропортов, ресторанов. баpoв и пр.), которая покрывает территорию всего Евросоюза. В Росс

Еще один метод организации систем доступа NGN, использующий уже существующую инфраструктуру современных городов, — это построение широкополосных систем передачи данных на основе электрической сети, т.е. по силовым кабелям. Такая технология называется Power Line Communication (PLC) или просто PowerLine. Идея использовать силовые кабели для создания сетей доступа NGN кажется очень соблазнительной, поскольку такая система накрывает все современные города и проникает вместе с силовыми кабелями к любую квартиру. Жизнь современного человека невозможна без электричества, поэтому силовая кабельная система развернута в любых технологических и жилых помещениях. Технология PLC в таком случае позволяет потенциально проникнуть системе доступа NGN в любую точку, где живут люди. Тем не менее передача данных по силовым кабелям поначалу рассматривалась как экзотический метод, слишком много технических трудностей было на пути развития соответствующих технических решений. У технологии PLC вообще достаточно сложная и переменчивая судьба. Несколько раз ей прочили центральное место в развитии домашних информационных сетей. Потом «забывали» о ней, чтобы по мере совершенствования технологической базы вновь вернуться и провозгласить ее чуть ли не панацеей. Развитие PLC - это череда тактических исследовательских побед и стратегических рыночных поражений. Фактически технология PLC вышла на рынок систем доступа только в начале XXI века с появлением мощных цифровых сигнальных процессоров (DSP) и использованием таких способов модуляции сигнала, как OFDM-модуляция (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), и уже после первой пятилетки развития NGN в мире эта технология рассматривается как весьма перспективный путь развития широкополосных сетей доступа. Несколько лет назад лидеры компьютерной индустрии образовали альянс под названием HomePlug Alliance. Компании-члены занимаются совместным проведением научных исследований и практических испытаний, а также принятием единого стандарта па передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу создания единого стандарта HomePlug1.0 (принятого альянсом HomePlug в 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мбит/с, что делает системы на основе PLC вполне конкурентоспособными даже при условии доминирования концепции Triple Play. С 2003 г. развитие технологии PLC пошло в направлении создания широкополосных систем доступа NGN. Новая технология, получившая название BPL (Broadband over Power Line), уже прошла первые испытания на рынках Америки и Европы. Пользователи BPL отметили высокую скорость передачи данных — свыше 3 Мбит/с, при этом месячная абонентская плата оказалась ниже, чем за существующие широкополосные решения. На повестке дня остались вопросы урегулирования отношений между поставщиками электричества и коммуникационными компаниями. В IEEE (Институт разработчиков в области электроники и электротехники) разрабатывается стандарт для BPL — IEЕЕ 1675, принятие которого ожидается в 2008 г.

В основе функционирования систем PLC лежит использование уже знакомого по технологиям ADSL и CATV принципа частотного разделения сигналов и использования разветвителей (рис. 3.23). Высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим объединением всех потоков в один сигнал. Использование 84 поднесущих частот в диапазоне 4...21 МГц не оказывает влияния на передачу по проводам обычной электроэнергии, поскольку существует огромная разница в сравнении со стандартными 50 Гц электрической цепи. Таким образом, обычная электросеть может одновременно доставлять электроэнергию и данные по одной цени (линии). Существуют устройства PLC, работающие с маломощными абонентскими силовыми сетями (па рис. 3.23 - сети LV) или с распределительной силовой сетью средней мощности (на рис. 3.23 — сети MV). Разветвители и оборудование первого типа размещается непосредственно в квартирах абонентов оборудование второго типа — на узлах распределительной сети (трансформаторные будки, столбы электропередачи и пр.), где осуществляется регенерация сигнала передачи данных. Самыми сложными техническими проблемами, связанными с технологией PLC, стали электромагнитная совместимость, электробезопасность и высокий уровень затухания высокочастотных сигналов в силовой сети. Современная технология PLC (и особенно BPL) позволяют эффективно решить перечисленные проблемы, так что можно

ожидать широкое распространение технологии PLC в самое ближайшее время, и сейчас уже никто не рассматривает данную технологию как экзотику. Безусловным достоинством технологии PLC является 100%-ное покрытие потенциальных пользователей. Ни одна другая технология не имеет такого преимущества. В то же время технология PLC является очень молодой и поэтому имеет довольно много недостатков, в частности, несмотря на все обещания, практическая реализация проектов PLC продемонстрировала скорость не более 3...4 Мбит/с, что для современных систем доступа NGN недостаточно. Кроме того, «ахилессовой пятой» технологии PLC является отсутствие на данный момент дешевых абонентских устройств для таких систем. Реализация систем передачи данных по электрическим линиям в России связана с дополнительными трудностями. Прежде всего, по техническим характеристикам отечественные электрические сети отличаются от западных, кроме того, отсутствуют стандарты, определяющие основные параметры систем передачи данных по линиям электропитания. Легко видеть, что все перечисленные недостатки технологии PLC можно списать на болезни роста, так что в будущем эта технология обязательно займет достойное место в демократичном мире NGN.

Несколько особняком от традиционных систем радиодоступа стоят технические решения в области спутниковых широкополосных систем доступа. Связано это с тем, что спутниковые системы вообще технологически дистанцированы от любых проводных решений. Главное преимущество спутниковых систем связи — возможность их развертывания в любой точке земного шара вне зависимости от уровня развития телекоммуникаций в данном регионе.

П ринцип работы системы спутниковой связи представлен на рис. 3.21. В основе систем лежит использование геостационарных спутников в качестве радиочастотного ретранслятора и терминалов с малым размером антенны VSAT (Very Small Aperture Terminal). Такие системы различаются симметричной и асимметричной схемами обмена данными. До появления концепции NGN, когда самой востребованной услугой была традиционная телефония, на рынке доминировали системы симметричного типа. В настоящее время более 80% всех систем VSAT в мире — это системы, базирующиеся на принципе асимметричного обмена данными в Интернете. Сеть доступа VSAT строится обычно по топологии «звезда». На одну центральную станцию (ЦС) может приходиться до нескольких десятков тысяч терминалов VSAT. Обмен данными в системе доступа осуществляется по двум каналам: по прямому каналу от ЦС к терминалам передается запрашиваемая информация, по обратному каналу — запросы на предоставление информации. Наличие обратного канала делает систему спутникового доступа интерактивной, так как пользователи системы управляют передаваемой информацией со своих терминалов. Существует несколько методов организации обратного канала. Наиболее эффективный метод состоит в том. чтобы в системе связи сформировать низкоскоростные потоки TDMA от терминала к ЦС (каналы 1 на рис. 3.21). При этом для повышения пропускной способности сети используются различные методы организации многостанционного доступа к обратному каналу. Наибольшее распространение получили два метода предоставления каналов по требованию. SCPC (Single Channel Per Carrier) гарантирует необходимую пропускную способность канала доступа. За каждой абонентской станцией закрепляется постоянный сегмент спутникового канала, который обеспечивает прямую дуплексную связь между двумя удаленными объектами. В роли удаленных объектов могут выступать как абонентская станция и узел провайдера, так и две абонентские станции. В последнем случае данные передаются непосредственно через спутник, минуя центральный узел провайдера. Данное решение рекомендуется для Интернет-провайдеров и компаний, предусматривающих повышенный уровень загрузки канала по передаче данных, видео- и голосовых сообщений. FTDMA (Frequency Time Division Multiple Access) — технология частотно-временного разделения одного канала, между множеством пользователей позволяет более экономично использовать спутниковый сегмент и предлагать заказчикам более конкурентноспособные цены. Системы, в составе которых существует свой обратный капал, часто называются двусторонними интерактивными системами спутниковой связи. Наличие отдельной выделенной подсистемы многостанционного доступа к обратному каналу делает VSAT законченной технической системой, обеспечивающей доступ к сети NGN абонентам спутниковой связи. В общей структуре сети NGN такая система выступает как отдельный технологический элемент. Существует альтернативный метод организации системы доступа, основанный па односторонней связи от ЦС к абонентским терминалам. Такая система связи является более традиционной для технологии спутниковой связи, так как на аналогичном принципе работают все системы

спутникового телевидения, Принцип организации связи здесь основан на передаче информации по спутниковому радиоканалу в одну сторону: от ЦС к абонентским терминалам. Задача интерактивного управления передаваемым потоком данных решается наземными средствами. Например, если пользователь уже подключен к Интернету по низкоскоростному модемному соединению, то система VSAT может оптимизировать его работу и сделать полнофункциональным пользователем NGN. В таком случае запросы на предоставляемую информацию будут передаваться на сервер оператора VSAT через низкоскоростное модемное соединение (на рис, 3.21 — каналы 2), а сама информация будет поступать через спутниковый широкополосный канал. Такая схема организации спутниковой связи называется односторонней. Она не является технологически законченным ко