Сети Нового Поколения

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 сомнения, что по мере ра

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 д

оступа 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.

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 буд e т 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 абонентской линии и меняется в широких пределах. Механизм эффективной адаптации ADSL к особенностям состояния телефонной кабельной сети сделали эту технологию одним из самых популярных на данный момент вариантом решения проблемы «последней мили». Но преимущество в части развития технологии оборачивается объективными трудностями технической

реализации. Абонентские кабельные системы операторов создавались более 100 лет в разных технологических и исторических условиях. По этой причине параметры абоненткой кабельной сети каждого оператора являются индивидуальными, а разброс в параметрах абонентских пар слишком велик для того, чтобы можно было гарантировать качество передачи информации без функций динамической подстройки. В результате параметры качества кабельной системы представляются наиболее критичными для функционирования ADSL и выступают слабым звеном этой технологии. Функции адаптивной подстройки ADSL к параметрам кабельной ce ти приводят к интересному эффекту. В случае ухудшения параметров абонентской пары в сформированном канале обмена данными вероятность ошибок не увеличивается, как в системах TDM или HDSL . Вместо этого уменьшается скорость обмена, тогда как параметры качества передачи данных остаются прежними. Чем хуже параметры абонентской пары, тем меньшую скорость оператор может предоставить пользователю. В некоторых исследованиях максимальную скорость в канале ADSL при заданной длине пары считают ресурсом и оценивают потери ресурса из-за различных влияний на параметры кабеля. Таким образом, имеет место объективное уменьшение скорости пе-редачи данных в ADSL по мере удаления пользователя от DSLAM рис. 3.40). Действительно, чем короче абонентская пара, тем большую скорость обмена данными можно реализовать в ней. По мере удаления от DSLAM уменьшается скорость обмена. В результате оператор может говорить о зонах покрытия услугами ADSL разного качества. Соответствующие границы качества будут образовывать на карте сети оператора линии, напоминающие изотермы и изобары, что и представлено на рис. 3.40. В приведенном примере в центральной области могут предоставляться услуги ADSL со скоростью обмена по линии «вниз» более 6 Мбит/с, далее идет область, где предельным значением будет 5 Мбит/с. затем 4 Мбит/с и т.д. Все это создает на карте города области, эквивалентные зонам покрытия услугами беспроводных технологий доступа. Для того чтобы в технологии ADSL изменить зону покрытия услугами, нужно приблизить DSLAM к потенциальным пользователям, что также представлено на рис. 3.40, где показаны несколько удаленных DSLAM , соединенных с узлами связи оптоволоконными линиями связи. Следует отметить, что размер зоны покрытия сети услугами ADSL рассчитывается по средним расчетным параметрам качества. На каждом кабеле достижимая скорость передачи может быть существенно меньше расчетной. Кроме того, расчет максимальной скорости передачи не учитывает индивидуальных влияний на пару со стороны системы связи или внешних факторов. Но в целом приведенная оценка размера зоны покрытия может быть полезна для определения доступности услуги ADSL в современном городе. Подобные расчеты зон покрытия услугами могут быть проведены для других проводных технологий доступа. Например, для широкополосных систем доступа PON / FTTx скорость передачи оказывается не зависящей от состояния кабельной сети. Оптоволоконная сеть этих технологий прокладывается заново, так что состояние новой кабельной сети оказывается близким к идеальному. Но здесь фактором доступности выступает наличие или отсутствие FTTx в том или ином районе города. Так что и в этом случае можно указать зону покрытия (вернее, зону до ступности услуг). Аналогично зоны доступности могут быть построены для систем домового Ethernet , PLC , DOCSIS и пр. Таким образом, любой современный город можно накрыть несколькими областями доступности различных услуг широкополосного доступа (рис. 3.41). Если теперь представить, что все технологии доступа объединяются в единую конвергентную систему доступа, то мы получим многослойное представление о структуре сети доступа города. Поперечные срезы в такой системе над выбранным объектом (жилым домом, бизнес-центром и т.д.) покажут доступность.

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;

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

независимо 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 1 G — это первые опыты предоставления беспроводной сотовой связи. Сюда относятся стандарты AMPS , NTT , NMT и пр. Часто это поколение называют технологией аналоговых сотовых сетей. Поколение 2 G 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 . Рис. 3.25. Скорость обмена данными в сетях сотовой связи на рынке Японии Переход к сетям третьего поколения 3 G 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

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 HomePlug 1.0 (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 — IE ЕЕ 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 .

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.

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.

Принцип 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 компонентом системы доступа, но может рассматриваться как эффективное дополнение к проводным системам и существенно оптимизировать затраты пользователей. Оба типа систем VSAT получили широкое распространение в мире и в России. К концу 2003 г. в России были развернуты и уже начали функционировать центральные станции сетей VSAT , поддерживающие технологии SkyStar 360Е. LinkStar , DirecWay и DialAwayIP , которые относятся к классу интерактивных систем VSAT и могут рассматриваться как один из вариантов построения систем доступа NGN . Учитывая географические особеннос

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 , ADSL 2+, 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). Первой технологией симметричного доступа DSL , получившей распространение в России, стала технология HDSL [5, 18, 19]. В этой технологии предусматривалось использование от одной до трех телефонных пар для формирования симметричного цифрового капала разной пропускной способности (рис. 3.6).

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.

Выше 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 клиентов NGN . Обычно пользователь выбирает одну из возможных технологий широкополосного доступа. Установив в квартире ADSL , он, как правило, не будет устававливать терминал WiMAX и т.д. Технологии уровня доступа NGN можно классифицировать так, как показано на рис. 3.3. Рассмотрим кратко некоторые наиболее популярные технологии.