Последняя миля средствами Wireless Local Loop. Абонентские доступы в сети ISDN Абонентские доступы в сети ISDN

В настоящее время известны три основных способа повышения эффективности использования АЛ при наличии аналоговых систем коммутации :

• 1) применение спаренного включения двух абонентов;
• 2) включение телефонных аппаратов ТА по схеме с высокочастотным уплотнением АЛ (АВУ);
• 3) использование подстанций аналоговых АТС.

Спаренным включением называют подключение двух близко расположенных абонентских терминалов с разными телефонными номерами к одной абонентской линии АТС. Как правило, номера абонентов отличаются только последней или предпоследней цифрой номера. Особенность такого включения состоит в том, что при занятии линии одним из абонентов терминал другого автоматически отключается. Вызов со стороны АТС поступает только на тот аппарат, номер которого был набран. В станционной части сети (на АТС) имеются комплекты спаренных аппаратов (КСА), а в абонентской части вмонтированы разделительные диодные цепи. Принцип работы аппаратуры спаренного включения телефонного аппарата (ТА) показан на рисунке 3.1.

Рис. 3.1.

Комплект спаренных аппаратов производит постоянный опрос абонентов путем изменения полярности линии с частотой 0,5... 1,0 Гц. Работа приставки диодного разделения основана на обеспечении питанием ТА, занявшего абонентскую линию, и блокированием цепи питания другого ТА, параллельно включенного через блокиратор. Это достигается включением блокировочных диодов так, чтобы диоды одного ТА были направлены навстречу диодам другого аппарата. Поэтому напряжение подается на каждый аппарат по очереди. Абонент, который первым снимает трубку, занимает линию. При этом на АТС станционное устройство спаривания устанавливает ту полярность, которая обеспечивает питание занявшего линию ТА.

В спаренных телефонах переменное напряжение вызывного сигнала подается не относительно нулевого потенциала, а относительно полярности напряжения питания, вызываемого ТА. Сигналы переменного тока (разговорного или вызывного) пропускаются диодами только того из двух ТА, с которого поступает или к которому направляется вызов. Этим обеспечивается избирательность вызова.

Система абонентского высокочастотного уплотнения (АВУ) на одной АЛ позволяет организовать, кроме основного немодулированного исходного сигнала с частотами 0,3...3,4 кГц, еще один дополнительный высокочастотный канал. Этот канал получается однократным преобразованием исходной полосы частот разговорного сигнала в линейную полосу на передаче и обратного преобразования на приеме. Таким образом, при использовании АВУ по одной абонентской линии можно передавать сигналы от двух абонентов одновременно. На рисунке 3.2 показаны спектры частот основного канала, сигнал по которому передается без преобразования, и канала, образованного АВУ.

Рис. 3.2.

Основной канал занимает полосу частот до 3,4 кГц. Для передачи по высокочастотному каналу от ТА к АТС используется частота 28 кГц, а от АТС к ТА - частота 64 кГц. С помощью этих несущих формируются сигналы, спектры которых занимают взаимно непересекающиеся диапазоны частот. При этом от абонента к станции передается сигнал в диапазоне 24,6...31,4 (28±3,4) кГц, а от станции к абоненту - 60,6...67,4 (64±3,4) кГц. В линию передаются несущая и две боковые частоты, получившиеся при преобразовании исходного сигнала. При таком способе большая часть мощности линейного сигнала расходуется бесполезно, однако построение системы максимально упрощается и удешевляется.

Система АВУ (рис. 3.3) состоит из двух фильтров для выделения частот основного канала (Д-3,5), двух фильтров для выделения частот дополнительного канала (К-20) и двух блоков высокочастотных преобразователей: станционного (ВЧС) и линейного (ВЧЛ). Система АВУ имеет невысокую надежность и низкое качество связи (особенно высокочастотный канал), что обусловливает необходимость ее замены на цифровые системы.

Сеть местного доступа обеспечивает связь между пользователем телефона и местной АТС. Абоненты обычного телефона и ISDN используют два провода или обычную абонентскую линию, но для деловых клиентов может потребоваться оптическое волокно или микроволновая радиолиния, имеющие более высокую емкость. Много различных технологий используется в сети местного доступа, чтобы присоединить абонентов к общественной телекоммуникационной сети. Рисунок 9.2.иллюстрирует структуру сети местного доступа и показывает самые важные технологии в использовании. В большинстве соединений абонента с АТС используются пары из двух медных проводов. Абонентские кабели содержат много таких пар, которые защищены снаружи общим экраном из алюминиевой фольги и пластмассовой оболочкой. В городских условиях кабели укладываются в грунт и могут быть очень большими по емкости, включая в себя сотни пар. Распределительные щиты, которые устанавливаются снаружи или внутри зданий, необходимы для разделения больших кабелей на меньшие по емкости и распределения абонентских пар в зданиях, как показано на рис. 9.2. В пригородах или сельской местности, подвешенные на опорах кабели - часто более экономичное решение, чем подземные кабели.

Рис. 9.2. Пример сети местного доступа.

Оптическая связь используется тогда, когда требуется высокая (более 2 Mбит/c) скорость передачи, или очень хорошее качество передачи. Микроволновая радиолиния - часто более экономичное решение, чем оптическое волокно, особенно тогда, когда появляется потребность заменить существующий кабель другим кабелем, с большей емкостью.

Установка оптических или медных кабелей занимает больше времени потому, что требует разрешения от городских властей. Прокладка кабелей обходится очень дорого, особенно в тех случаях, когда они должны быть погружены в грунт.

Одна из технологий осуществления абонентских линий известна как беспроводной радиодоступ (WLL). Эта технология использует радиоволны и не требует установки абонентского кабеля; это - быстрый и дешевый способ подключения нового абонента к общественной телефонной сети. С помощью этой технологии новые операторы могут обеспечить услуги в местности, где прежний оператор имеет кабели. Беспроводной радиодоступ можно использовать и для замены старых, подвешенных на опорах абонентских линий в сельских районах.

Когда емкость кабелей сети (из-за подключения новых абонентов) должна быть увеличена, может оказаться экономичнее установить концентраторы для отдаленных абонентов, или абонентские мультиплексоры , чтобы использовать существующие кабели более эффективно. Мы используем каждый из этих терминов, чтобы описать только одну из возможностей подключения отдаленных единиц коммутации.

Концентратор может переключать местные звонки среди нескольких абонентов, подключенных к нему. Концентратор по своей сути - часть телефонной станции, которая перемещена поближе к далеко расположенным абонентам. Цифровая передача между телефонной станцией и концентратором существенно улучшает использование соединительных кабелей, так что порой всего двухпроводный кабель в виде пары служит десяткам абонентов.

Абонентские мультиплексоры могут присоединить каждого абонента к индивидуальному коридору (каналу) во времени в системе ИКМ. Детальные функциональные возможности системы зависят от изготовителя, но можно сказать, что только те абоненты, которые часто поднимают телефонную трубку, экономно используют (сберегают) канал к местной телефонной станции.

Мы объяснили альтернативы абонентского доступа, показанные на рис. 9.2 , главным образом с точки зрения службы неподвижных телефонов, но они могут также использоваться и для того, чтобы обеспечить доступ к Интернету.

Местная телефонная станция . Абонентские линии соединяют абонентов с местными телефонными станциями, которые занимают самый низкий уровень в иерархии коммутационных узлов. Основные задачи цифровой местной телефонной станции:

Обнаруживать факт поднятия абонентом трубки, анализировать набранный номер и определять является ли маршрут доступным.

Подключать абонента к соединительной линии, ведущей от АТС к МТС, для междугородних телефонных разговоров.

Подключать абонента к другому абоненту той же самой местной телефонной станции.

Определять, свободен ли абонент по набранному номеру и посылать сигнал вызова к нему.

Обеспечивать измерение трафика и собирать статистические данные о своих абонентах.

Обеспечивать переход от двухпроводной абонентской линии к четырёхпроводной линии в междугородней сети.

Преобразовывать аналоговый речевой сигнал в цифровой сигнал (в системе передачи с ИКМ).

Размер местной телефонной станции изменяется от сотен абонентов до

десятков тысяч абонентов или даже более. Маленькая местная телефонная станция, иногда называемая как отдаленная единица коммутации (RSU), выполняет коммутацию и функции концентрации так же, как и все местные АТС. Местная телефонная станция уменьшает необходимую для внешних связей емкость линий передачи (число речевых каналов) обычно с фактором сжатия 10 или более; то есть, число местных абонентов примерно в 10 раз выше, чем число соединительных линий (каналов) от местной телефонной станции к внешним станциям. Рисунок 9.2 показывает только некоторые различные подключенияабонента местной телефонной станции и пути для их физического установления.

Главный щит переключений (ГЩП ) – конструкция, которое содержит силовое и испытательное оборудование для разделки концов входящих кабелей и проведения проволочного монтажа, соединяющего внешние и внутренние цепи станции.

Все абонентские линии подключаются кглавному щиту – кроссу , который расположен близко к местной телефонной станции, как показано на рис 9.3. Это - большая конструкция с огромным числом проволочных соединений. Абонентские пары подключаются к коммутационному полю с одной стороны, а пары от местной телефонной станции с другой. Внутри коммутационного поля остается достаточно места для перекрестных соединений. Кабели и соединители обычно размещают логическим путем так, чтобы видеть структуру сети абонентских пар и сети соединений. Это фиксированное соединение кабелей остается тем же самым длительные периоды времени, но соединения между сторонами коммутационного поля изменяются ежедневно, например, потому, что абонент переехал в другой дом в радиусе действия той же самой АТС.

Перекрестные соединения в ГЩП обычно делают витыми парами, которые допускают скорости передачи данных до 2 Mбит/с. Обычные абонентские пары используются только для соединений аналоговых телефонов, аналоговых и цифровых учрежденческих АТС, терминалов ЦСИО и ADSL. Телефон, снабженный ADSL , и обычный аналоговый телефон используют для подключения к главному щиту переключений обычную двухпроводную абонентскую линию. Данные и речевой сигнал могут в ней использоваться одновременно, они разделяются в телефонной станции, где речевой сигнал поступает к обычному аналоговому обменному интерфейсу, а данные поступают к Интернету, как показано на рис. 9.3.

Цифровая телефонная станция может включать в себя и аналоговый и цифровой абонентские интерфейсы. Для цифровой учрежденческой АТС (автоматической системы коммутации, которая обслуживает учреждение) доступны цифровые интерфейсы с пропускной способностью до 2 Мбит/с.

Если местный коммутатор имеет способность работать с ЦСИО, то и ему доступны интерфейсы для первичной и основной скоростей передачи данных.

Обычные абонентские пары используются для подключения ЦСИО с основной скоростью передачи (160-кбит/c в двух направлениях) к сетевому терминалу (СТ), размещенному в помещении клиента.

Интерфейс ЦСИО для первичной скорости данных (2 Мбит/с) используется

для подключения цифровой учрежденческой (частной) АТС. Он требует двух пар проводов, по одной на каждое направление передачи и поддерживает много одновременных внешних вызовов.

В дополнение к главному щиту переключений операторы сети могут использовать и другие щиты переключений для управления сетями передачи и их обслуживания. Оптический щит переключений (ОЩП) содержит два поля оптоволоконных соединителей. Оптические кабели сети связаны с одним полем соединителей, с другим полем связаны с оптические линии оконечных устройств. Перекрестные соединения между двумя полями соединителей создаются оптическими волокнами. Это позволяет обслуживающему персоналу, например, заменять дефектное оптическое кабельное соединение запасным.

Цифровой щит переключений (ЦЩП) - система перекрестных соединений, к которой подключаются цифровые интерфейсы от системы линий и телефонной станции (или другого оборудования сети). С помощью ЦЩП для первичной скорости передачи данных (2 Мбит/с), оператор может легко изменить соединения между входными и выходными участками оборудования.

Рис. 9.3. Сеть абонентского доступа и входы местной цифровой телефонной станции.

Цифровой щит переключений может быть выполнен в виде цифрового оборудования поперечных соединений (ЦОПС), к которому подключаются много высокоскоростных систем передачи данных. ЦОПС управляется дистанционно через интерфейс управления сети и оператор может изменить конфигурацию перекрестных соединений с помощью системы управления сети. Используя систему управления сети он может, например, определить к какому из интерфейсов на 2-Мбит/с подключен определенный 64-кбит/с временной канал другого интерфейса на 2-Мбит/с.

Контрольные вопросы:

1. Опишите три варианта передачи данных по телекоммуникационным сетям.

2. Укажите элементы основной телекоммуникационной сети.

3. По какому принципу организована сеть абонентского (местного) доступа?

4. Приведите примеры сети абонентского доступа.

Сеть абонентского доступа – это совокупность технических средств между оконечными абонентскими устройствами, установленными в помещении пользователя, и тем коммутационным оборудованием, в план нумерации (или адресации) которого входят подключаемые к телекоммуникационной системе терминалы.

5.1. Модели сети абонентского доступа

В современной телекоммуникационной системе меняется не толь­ко роль сети доступа. В большинстве случаев расширяется и террито­рия, в границах которой создается сеть доступа. Для того, чтобы ис­ключить имеющиеся в современных публикациях различия в трактов­ке места и роли сети доступа, на рис. 5.1 показана модель перспективной телекоммуникационной системы.

Рисунок 5.1 – Модель телекоммуникационной системы

Первый элемент телекоммуникационной системы представ­ляет собой совокупность терминального и иного оборудования, которое устанавливается в помещении абонента (пользователя). В англоязычной технической литературе этот элемент телеком­муникационной системы соответствует термину Customer Premises Equipment (CPE).

Второй элемент телекоммуникационной системы и есть, собствен­но, сеть абонентского доступа. Роль сети абонентского доступа со­стоит в том, чтобы обеспечить взаимодействие между оборудовани­ем, установленным в помещении абонента, и транзитной сетью. Обыч­но в точке сопряжения сети абонентского доступа с транзитной се­тью устанавливается коммутационная станция. Пространство, покры­ваемое сетью абонентского доступа, лежит между оборудованием, размещенном в помещении у абонента, и этой коммутационной стан­цией.

Сеть абонентского доступа делится на два участка – нижняя плоскость рис. 5.1. Абонентские линии (Loop Network) можно рассматривать как индивидуальные средства подключения терминального оборудования. Как правило, этот фраг­мент сети абонентского доступа представляет собой совокупность АЛ. Сеть переноса (Transfer Network) служит для повышения эффектив­ности средств абонентского доступа. Этот фрагмент сети доступа ре­ализуется на базе систем передачи, а ряде случаев используются и устройства концентрации нагрузки.

Третий элемент телекоммуникационной системы – транзитная сеть. Ее функции состоят в установлении соединений между терминала­ми, включенными в различные сети абонентского доступа, или меж­ду терминалом и средствами поддержки каких-либо услуг. В рассмат­риваемой модели транзитная сеть может покрывать территорию, ле­жащую как в пределах одного города или села, так и между сетями абонентского доступа двух различных стран.

Четвертый элемент телекоммуникационной системы иллюстриру­ет средства доступа к различным услугам электросвязи. На рис. 5.1, в последнем эллипсе, указано название на языке оригинала (Service Nodes), которое переведено тремя словами – узлы, поддерживающие услуги. Примерами такого узла могут быть рабочие места телефонис­тов-операторов и серверы, в которых хранится какая-либо информа­ция.

Приведенную на рис. 5.1 структуру следует рассматривать как перспективную модель телекоммуникационной системы. Для реше­ния терминологических проблем обратимся к модели, свойственной сетям абонентского доступа аналоговых АТС. Такая модель показана на рис. 5.2. Рассматривая существующие местные сети, мы, как правило, будем оперировать двумя терминами – "Абонентская сеть" или "Сеть АЛ". Слова "Сеть абонентского доступа" используют­ся в тех случаях, когда речь идет о перспективной телекоммуникаци­онной системе.

Рисунок 5.2 – Модель абонентской сети

Эта модель справедлива как для ГТС, так и для СТС. Более того, для ГТС приведенная на рис. 5.2 модель инвариантна к структуре межстанционной связи. Она идентична для:

нерайонированных сетей, состоящих, толь­ко из одной телефонной станции;

районированных сетей, которые состоят из нескольких район­ных АТС (РАТС), соединенных между собой по принципу "каждая с каждой";

районированных сетей, построенных с узлами входящего сооб­щения (УВС) или с узлами исходящего сообщения (УИС) и УВС.

Для всех элементов абонентской сети в скобках указаны термины на английском языке. Следует отметить, что тер­мин "линия межшкафной связи" (Link cable) в отечественной терми­нологии еще не применяется, так как подобные трассы в ГТС и СТС почти не используются.

Модель, иллюстрирующая основные варианты построения абонентской сети, приведена на рис. 5.3. На этом рисунке дета­лизированы некоторые фрагменты предыдущей модели.

Рисунок 5.3 – Основные варианты построения

абонентской сети

На рис. 5.3 использован ряд обозначений, редко встречаю­щихся в отечественной технической литературе. Устройство кроссировки кабеля (Cross-connection point) показано как две концентри­ческие окружности. Такой символ часто используется в документах МСЭ. Также типичным можно считать обозначение распределитель­ной коробки (Distribution point) черным квадратом.

Модель, показанная на рис. 5.3, может считаться универсаль­ной в отношении типа коммутационной станции. В принципе, она одинакова как для ручной телефонной станции, так и для самой со­временной цифровой системы распределения информации. Более того, данная модель инвариантна к виду интерактивной сети, например телефонной или телеграфной.

С другой стороны, для цифровой коммутационной станции может быть предложена собственная модель, которая позволит точнее отра­зить специфику сети абонентского доступа. Эта задача достаточно слож­на. Проблема состоит в том, что процесс внедрения цифровой ком­мутационной станции приводит к изменению структуры местной те­лефонной сети. В ряде случаев это заметно отражается на структу­ре абонентской сети. Характерный пример подобной ситуации – установка цифровой коммутационной станции, заменяющей несколько старых электромеханических станций. Пристанционный участок циф­ровой коммутационной станции – при таком способе модернизации местной телефонной сети – фактически объединяет все территории, обслуживавшиеся ранее демонтируемыми электромеханическими АТС. Кроме того, при внедрении цифровой коммутационной станции мо­гут возникать специфические (постоянные или временные) реше­ния, когда некоторые группы удаленных абонентов подключаются за счет использования концентраторов.

Конечно, подобные решения должны обязательно приниматься во вни­мание на этапе разработки общей концепции модернизации местной теле­фонной сети. Когда соответствующие концептуальные решения приняты, можно приступать к поиску оптимальных вариантов построения сети або­нентского доступа. Для гипотетической цифровой коммутационной стан­ции эти варианты представлены на рис. 5.4. Два последних рисунка (5.3 и 5.4) имеют ряд общих моментов.

Рисунок 5.4 – Модель сети абонентского доступа для цифровой коммутационной станции

Во-первых, обе структуры подразумевают наличие так называе­мой "зоны прямого питания" – анклава, в пределах которого АЛ вклю­чаются в кросс непосредственно (без соединения кабелей в распре­делительных шкафах).

Во-вторых, за "зоной прямого питания" располагается следующая область сети доступа, для которой в цифровой станции целесообраз­но использовать выносные абонентские модули (концентраторы или мультиплексоры), а для аналоговой АТС – либо неуплотненные кабе­ли, либо каналы, образованные системами передачи.

В третьих, необходимо отметить, что структура абонентской сети – вне всякой зависимости от типа коммутационной станции – соответ­ствует графу с древовидной топологией. Это существенно с точки зрения надежности связи: применение цифровой коммутационной техники не только не повышает коэффициент готовности АЛ, но, в ряде случаев, снижает его из-за введения дополнительного оборудо­вания на участке от кросса АТС до терминала пользователя.

Для составления перечня необходимых далее терминов и, особен­но, для установления соответствия между понятиями, принятыми в отечественной практике и документах МСЭ, целесообразно привес­ти структуру сети АЛ, представленную на верхней части рис. 5.5.

Для структурной схемы АЛ (верхняя часть рис. 5.5) представ­лены три варианта подключения абонентского терминала к коммута­ционной станции.

Верхняя ветка данного рисунка показывает перспективный вари­ант подключения ТА без использования промежуточного кроссового оборудования. Кабель прокладывается от кросса до распределитель­ной коробки, где посредством абонентской проводки осуществляет­ся подключение ТА.

На средней ветке рисунка изображен вариант подключения ТА по шкафной системе, когда между кроссом и распределительной короб­кой размещается промежуточное оборудование. В нашей модели роль такого оборудования отведена распределительному шкафу.

В ряде случаев АЛ организуется с использованием воздушных ли­ний связи (ВЛС). На рис. 5.5 этот вариант показан на нижней ветке. В такой ситуации на столбе устанавливается кабельный ящик (КЯ) и вводно-выводные изоляторы. В месте размещения распреде­лительной коробки монтируется абонентское защитное устройство (АЗУ), предотвращающее возможное влияние на ТА опасных токов и напряжений. Следует отметить, что организация АЛ или ее отдель­ных участков за счет строительства ВЛС не рекомендуется; но в ряде случаев – это единственный вариант организации абонентского дос­тупа.

Рисунок 5.5 – Структурная схема и стыки оборудования абонентских линий для ГТС и СТС

Оконечные устройства АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА

(Оконечные устройства ввода-вывода телекоммуникационных систем и периферийные устройства ПЭВМ)

Введение

Задачей данного модуля является изучение студентами оконечных (периферийных ) устройств ввода вывода (УВВ) телекоммуникационных систем (систем передачи данных, ПЭВМ либо ПК). При этом основное внимание будет уделено изучению принципов функционирования УВВ, их аппаратному и программному обеспечению, а также интерфейсному оборудованию посредством которого обеспечивается доступ к телекоммуникационным системам передачи информации.

Так как в настоящее время ПК выступает в качестве телекоммуникационной системы при аппаратно - программном способе реализации, то при изучении данного модуля будем уделено внимание изучению принципов функционирования персонального компьютера (ПК), аппаратному и программному обеспечению и его техническому обслуживанию, а также УВВ ПК.

Кроме того будет уделено внимание:

устройств преобразования сигналов (УПС) и их протоколов взаимодействия. В качестве к УПС могут выступать модемы для различных систем связи (телефонных, кабельных и радио);

Изучению принципов построения факсимильных систем передачи и их протоколов взаимодействия.

По определению СПД - это совокупность технических средств - УВВ, АПД и среды передачи, включая физические линии связи и каналообразующую аппаратуру.

АПД, физические линии связи и каналообразующую аппаратуру вы изучили раньше, а УВВ будете изучать в этом модуле

Абонентский доступ

По определению, абонентский доступ - это доступ пользователя к любой информационной телекоммуникационной системы передачи (аналогового либо цифрового типа) посредством оконечных устройств ввода вывода и линий связи (канала) либо интерфейсного оборудования.

От надежности САД в большей степени зависит успешное осуществление многих важнейших планов и мероприятий в различных отраслях народного хозяйства.

Сетью абонентского доступа (САД) будем называть - совокупность технических средств, между оконечными абонентскими устройствами и телекоммуникационными системами (системы передачи данных, ПК).

При этом в качестве оконечных устройств ввода вывода будут выступать различные оконечные установки ввода вывода любого вида информации.

Классификация систем абонентского доступа

Сегодня существует множество технологий для построения сети доступа. Все их можно разделить на две большие группы: проводные и беспроводные технологии абонентского доступа. Как сеть доступа, так и сеть распределения могут быть построены на основе проводных и беспроводных технологий.

В зарубежной литературе можно также встретить аббревиатуру LL (Local Loop), т. е. система абонентского доступа.

Среди проводных технологий для создания сети распределения чаще всего применяют системы передачи, построенные на медном, оптоволоконном или коаксиальном кабеле.

Беспроводные радиосистемы Local Loop (LL) имеют аббревиатуру WLL (Wireless Local Loop), т. е. система беспроводного абонентского доступа. Иногда WLL называют еще RLL (Radio Local Loop), т. е. система абонентского радиодоступа.

В числе проводных следует упомянуть уже разработанные и ставшие доступными технологии, позволяющие организовать даже на основе существующих медных кабельных линий высокоскоростные цифровые абонентские линии.

Это - HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Loop), ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Loop) и SDSL (Symmetrical Digital Subscriber Loop).

С их помощью можно передавать данные по обычному телефонному медному кабелю со скоростью от 2 до 10 Мбит/с.

Системы передачи на оптоволоконном или коаксиальном кабеле обеспечивают передачу данных со скоростью до 1 Гбит/с.

Можно выделить три основных класса таких систем:

Системы абонентского доступа к сетям передачи данных;

Системы для подключения абонентов к телефонной сети общего пользования;

Системы интегрального типа.

В свою очередь, системы абонентского доступа к сетям передачи данных можно разделить на следующие подклассы:

а) системы, ориентированные на обслуживание абонентов с небольшой индивидуальной интенсивностью коротких транзакций (системы мониторинга различного назначения, платежные системы безналичного расчета и др.);

б) системы, ориентированные на обеспечение доступа к сетевым информационным ресурсам (Интернету, услугам ISDN и удаленного доступа к локальным компьютерным сетям и др.).Системы интегрального типа совмещают в себе системы первых двух типов и являются более универсальными. Спектр услуг, предоставляемый системами данного класса, чрезвычайно широк.

Радиосистемы для подключения абонентов к телефонной сети иногда еще называют "телефонными радиоудлинителями". Как правило, основное предназначение таких систем - обеспечить подключение телефонных абонентов к телекоммуникационным сетям общего пользования. Часто беспроводные "телефонные удлинители" предоставляют также услуги передачи данных через модем и факсимильных сообщений.

Системы абонентского беспроводного доступа, как средство подключения абонентов к сетям связи сейчас приобретают во всем мире широкую популярность. Это объясняется, в основном, дешевизной, краткими сроками внедрения и уровнем услуг, сравнимым с уровнем услуг проводных технологий связи. Считается, что системы WLL являются оптимальным решением для стран со слабой или устаревшей инфраструктурой сетей связи. Поэтому такие сети активно разворачиваются во всем мире. Проблема подключения абонентов к АТС или сетям передачи данных сейчас очень актуальна.

Cистемы WLL разрабатываются многими фирмами, среди которых Alvarion, Motorola, Alcatel, Philips, Ericsson, Qualcomm, Siemens.

Типовая структура системы абонентского доступа, как правило, включает в себя сеть доступа (access network) и сеть распределения (distribution network).

Термин "сеть доступа " используется для описания части сети между абонентским оборудованием и точкой доступа к ресурсу первичной сети.

Термин "сеть распределения " подразумевает часть сети между точкой доступа и точкой распределения.

Сеть распределения может отсутствовать, если сеть доступа начинается непосредственно от точки распределения ресурса первичной сети. В точке доступа должна обеспечиваться реализация протоколов сети доступа при взаимодействии с абонентскими блоками, протоколов сети общего пользования при работе с узлом коммутации, а также взаимная конвертация этих протоколов и управление потоком данных в системе абонентского доступа.

На практике эти функции выполняют следующие устройства: маршрутизаторы (в сетях передачи данных), концентраторы и Базовые станции (в сотовых сетях и системах беспроводного абонентского доступа), коммутаторы и мини-АТС (в проводных телефонных сетях) и другие.

Как для сети доступа, так и для сети распределения могут быть использованы различные технологии. Можно развертывать гибридные сети типа "кабель-радиолиния" или "радиолиния-кабель". Допустимы разнообразные конфигурации сети, которые зависят от пропускной способности, стоимости планируемой сети, топологии, ограничений, вводимых различными регулирующими организациями, и т. д.

В случае организации радиолинии между точкой доступа и абонентами в зоне радиовидимости Базовой станции располагаются мобильные терминальные устройства пользователей или абонентские блоки, образующие одну ячейку. Если охватить всех абонентов с помощью одной базовой станции невозможно, то используют многосотовый принцип.

Мобильный терминал - компактное переносное устройство, с помощью которого абонент имеет непосредственный доступ к сети связи.

Абонентский блок - это стационарное приемно-передающее радиоустройство небольших размеров с внутренней или внешней антенной.

Оконечное пользовательское оборудование (РС, или телефонный аппарат) подключается непосредственно к абонентскому блоку и через радиоканал имеет доступ к сети связи.

Когда сеть доступа реализована в виде радиолиний, то она обычно имеет одно- или двухчастотную структуру. В первом случае используется одна полоса частот для передачи пакетов к базовой станции и от нее. Эта структура имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих ее применение в сетях с большим количеством абонентов.

Другим вариантом является двухчастотная структура. На одной из частот реализуется канал множественного доступа, где все абоненты осуществляют передачу на базовую станцию, а на другой - прием с базовой станции, откуда абоненты принимают пакеты.

Сегодня благодаря значительному росту ИТ простая телефонная служба уже не удовлетворяет конечных пользователей - им необходима технология одновременной передачи данных и быстрый доступ в Интернет. Однако с этими задачами узкополосные аналоговые системы уже не справляются…

оявление новых ИТ-технологий и значительное повышение их производительности привело не только к бурному развитию новых информационных систем, но и к расширению функциональности и спектра предоставляемых услуг уже существующих сетей связи. Неизвестные ранее, но перспективные технологии становятся необходимыми атрибутами современных телекоммуникаций, однако без соответствующей инфраструктуры связи они могут навсегда остаться лишь проектами.

Как известно, основание современной инфраструктуры телекоммуникаций образуют волоконно-оптические и другие наземные цифровые системы передачи и коммутации, а также спутниковые системы связи. Все современные телекоммуникационные сети оптимизируются и перестраиваются согласно двухуровневой иерархии: магистральные транспортные сети и сети доступа.

Такое устройство гораздо экономичнее и удобнее для построения открытых систем и доставки интегрированных услуг: общая технология и единый поток информации объединяют оба уровня. Однако не стоит забывать, что при строительстве сети большая часть всей стоимости приходится на ее нижнее звено, а именно - на местную сеть, то есть на сеть доступа. Причем последний ее отрезок, так называемая последняя миля, может оказаться гораздо дороже остальных сотен и тысяч миль. Построить этот ключевой отрезок сети бывает чрезвычайно трудно, и для решения этой проблемы сегодня на рынке представлен целый ряд технологий. Кроме традиционных проводных технологий для передачи информации используются, в частности, беспроводные системы абонентского доступа.

Еще несколько лет назад организация абонентского доступа, что называется, «по воздуху» могла показаться сетевому оператору полным бредом, однако уже сегодня большинству из них вполне очевидны преимущества, предоставляемые технологией радиодоступа. Новичкам технология беспроводного доступа позволяет в кратчайшие сроки и с наименьшими затратам внедриться на рынок услуг связи, а традиционным операторам - увеличить число абонентов и перечень предоставляемых услуг, что, как правило, положительно сказывается на прибыли.

С учетом отставания России, и особенно отдаленных ее регионов, от западных стран по распространенности сетевой инфраструктуры концепция беспроводного доступа явилась для нас привлекательным решением и получила широкое распространение.

Cистемы абонентского доступа

уществует две группы технологий абонентского доступа, предназначенных для решения проблемы последней мили, - проводные и беспроводные решения.

Из проводных следует назвать технологии, позволяющие организовать даже на основе существующих медных кабельных линий высокоскоростные цифровые абонентские линии. К ним относятся HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line), ADSL (Asymmetrical DSL) и SDSL (Symmetrical DSL). С помощью этих технологий можно передавать данные на скорости от 2 до 8 Мбит/с по стандартному медному кабелю. Системы передачи на оптоволоконном или коаксиальном кабеле сегодня обеспечивают передачу данных со скоростью до 1 Гбит/с. В случае если сеть доступа представляет собой ЛВС, возможно применение привычных проводных сетевых технологий.

В последнее время беспроводные технологии организации абонентского доступа (Wireless Local Loop, WLL) становятся все более популярными. Для передачи данных здесь используется инфракрасное и световое излучение или радиосигнал. В целях организации сети распределения наиболее часто применяют беспроводные магистрали на основе использования каналов спутниковой связи, лазерной или узконаправленной инфракрасной связи, узкополосной и широкополосной радиорелейной связи.

Для решения разного рода задач операторы могут использовать различные технологии: узкополосные системы могут оказаться особенно эффективными в пригородных зонах и сельской местности, а для альтернативных операторов - и в городских условиях; радиодоступ может быть высокоэффективным для предоставления широкополосных услуг.

Узкополосные системы

В основном такие системы предназначены для передачи речи. Эти средства представлены фиксированными радиотерминалами для использования в сетях сотовой связи. Такие системы не приспособлены для высокоскоростной передачи данных из-за используемых алгоритмов компрессии речи и применяются для абонентов жилого сектора, таксофонных услуг и др.

Системы высококачественных услуг беспроводного доступа

Эти системы построены с использованием стандартов беспроводной телефонии. Системы фиксированного радиодоступа имеют более высокое качество передачи речи, нежели узкополосные системы (используется кодирование АДИКМ 32 Кбит/с), и способны обеспечивать факсимильную и модемную связь.

Широкополосные системы

Эти системы работают в нескольких диапазонах частот - от 2,4 до 28 ГГц. Они обеспечивают передачу высокоскоростных потоков данных корпоративным пользователям, передают цифровые потоки n*Е1 к оконечным устройствам (мультиплексорам, УАТС, базовым радиоблокам сотовых сетей мобильной и фиксированной связи и т.д.).

В беспроводных радиосистемах для сети доступа используются такие способы разделения каналов, как TDMA (Time Division Multiple Access), E-TDMA (Extended TDMA), FDMA (Frequency Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access), W-CDMA (Wideband), а также их модификации.

Преимущества WLL

остоянно возрастающие требования, предъявляемые компаниями к емкости и качеству систем связи, побуждают операторов и провайдеров искать новые способы организации сетей связи передачи данных, чтобы расширить спектр и повысить качество предлагаемых услуг. Поэтому беспроводные WLL-системы пользуются все большей популярностью: в тех районах, где прокладка кабеля затруднена, нерентабельна или вовсе невозможна (труднодоступные районы, сельская местность, пригородные зоны), они обладают значительными бесспорными преимуществами.

Поскольку кабели имеют свойство быстро физически изнашиваться, а качество и номенклатура проводного доступа далеко не всегда соответствуют ожиданиям, проблема организации абонентской сети (последней мили) уже давно стала головной болью многих операторов. Сети Wireless Local Loop свободны от многих перечисленных недостатков и имеют следующие преимущества:

• низкая стоимость оборудования, малый срок окупаемости системы (около четырех лет) и в несколько раз более низкая стоимость десятилетнего жизненного цикла. При использовании беспроводной технологии основные затраты приходятся на оборудование, цены на которое неуклонно падают. Уже сегодня в ряде случаев радиодоступ является выгодной альтернативой проводному решению. Стоимость системы WLL, использующей радиоканалы, не зависит от длины кабеля, состояния грунтов, наличия водных поверхностей и заболоченных участков в пределах зоны обслуживания. К тому же абонентская сеть, построенная на медном или волоконно-оптическом кабеле, представляет собой довольно громоздкое хозяйство, требующее, как правило, длительного поэтапного внедрения и значительных капитальных затрат;
• простота и гибкость при расширении сети. Возможность сравнительно легкой трансформации в сеть мобильной связи;
• простота и быстрота наращивания. Для подключения к системе нового абонента достаточно обеспечить его абонентским устройством. При росте системы ее можно легко расширить дополнительными абонентскими модулями и оборудованием базовых станций;
• высокая скорость ввода в эксплуатацию и значительно меньшая трудоемкость работ по подключению. WLL позволяют в короткие сроки развернуть систему большой абонентской емкости, с ежедневным подключением десятков и сотен абонентских устройств. Это, во-первых, имеет большое значение для операторов связи в условиях жесткой конкуренции на рынке телекоммуникационных услуг, когда важно опередить возможных конкурентов и как можно быстрее получить отдачу от вложенных средств. А во-вторых, обеспечивает простоту и удобство (а следовательно, и низкие затраты) проведения монтажных работ;
• отсутствие ограничений по рельефу местности. Передача сигнала обеспечивается независимо от рельефа местности благодаря возможности размещения БС на господствующих высотах и/или использованию ретрансляторов;
• гибкая политика инвестирования создаваемой сети. Проводная инфраструктура требует крупномасштабных инвестиций, которые существенно опережают прогнозируемые потребности в количестве абонентских линий и не всегда оказываются оправданными, тогда как беспроводная технология допускает пошаговое инвестирование мелкими долями, что позволяет более точно отслеживать прогнозируемые потребности. Невысокий процент использования каждой абонентской пары на местных сетях делает неэффективными и малопривлекательными для инвесторов крупные капиталовложения и снижает окупаемость кабельных систем. Любое расширение сети требует очень больших инженерных работ на кабельных трассах, а прокладка и организация линий связи становится сложной проблемой, особенно в старых городах, и требует повышенных капитальных затрат в сельской местности;
• высокая надежность. Количество отказов WLL составляет не более 6-10% от числа отказов кабельной сети.

Принимая во внимание тот факт, что 90% населения России проживает на территориях со средней плотностью населения менее 80 человек на квадратный километр, строительство и эксплуатация систем WLL может оказаться более рентабельным делом, чем использование систем с проводным принципом доступа.

Построение радиосети

аиболее сложным этапом в построении беспроводной сети является строительство инфраструктуры сети и ее проектирование. Обычно решением этой задачи занимается поставщик оборудования или специализированная компания. Конфигурация сети зависит от топографии, производительности сети и цены, которую готов заплатить покупатель, от ограничений, накладываемых окружающей средой и различными регулирующими организациями, от определенной стратегии оператора и т.д.

Часто оператор не может заранее указать точное местоположение каждого конкретного абонента, а только ориентировочный район расположения групп пользователей. После создания проекта оператор выполняет поставку абонентских устройств и производит монтаж оборудования для каждого пользователя сам - без привлечения проектировщика.

Следует отметить, что сотовая реализация беспроводных систем, особенно при перекрытии сот, нуждается в тщательном планировании частот, от которого во многом зависит емкость системы. Технология DSSS использует встроенные средства распределения частот. При применении технологии FHSS для предотвращения интерференции сигналов соседних сот необходимо динамическое управление частотами; оно должно повышать эффективность использования частотного спектра и емкость системы.

Оборудование и производители

а сегодня существует три основных подхода к построению систем беспроводного абонентского доступа:

1. Системы на базе технологий и стандартов сотовой подвижной связи. Данная категория систем характеризуется довольно высокой емкостью сот и большой дальностью связи между базовыми станциями и пользовательскими терминалами. Дальность связи (для конкретной БС) в зависимости от многих факторов (от рельефа местности, параметров антенн, способа передачи, диапазона частот и т.д.) может достигать десятков километров. С учетом того, что данные системы работают на частотах сетей подвижной связи стандартов NMT-450, AMPS, D-AMPS или GSM, можно считать, что с коммерческой точки зрения они перспективны для уже действующих операторов сотовых сетей и малоперспективны для начинающих операторов вследствие конкуренции со стороны действующих операторов, дефицита частот и др.
2. Системы на базе стандартов бесшнуровой телефонии. Системы стандартов бесшнуровой телефонии (CT-2, DECT) обеспечивают относительно небольшие радиусы сот (0,2-5 км). По сравнению с системами сотовой подвижной связи, их маломощные и менее громоздкие базовые станции проще и дешевле устанавливать. Эти системы не требуют частотного планирования, что значительно упрощает их инсталляцию. Системы стандартов CT-2 и DECT обеспечивают более высокое качество речи и большую скорость передачи данных по сравнению с системами на базе сотовых стандартов. Для связи базовой станции с контроллером системы могут использоваться проводные и беспроводные каналы, например радиорелейные и космической связи. При этом обеспечивается возможность выноса базовых станций (например, в пригороды, микрорайоны, отдельные населенные пункты и т.д.) на удаление до 50 км и более. Выбор физической среды передачи информации остается за оператором.
3. Фирменные системы. Системы этой категории настолько сильно отличаются друг от друга своими базовыми радиотехнологиями, параметрами и возможностями, что дать им общую характеристику невозможно. Для удобства разделим их на две группы: узкополосные и широкополосные. Узкополосные системы схожи с системами WLL на базе технологий и стандартов сотовой связи. Они обеспечивают довольно большую дальность радиосвязи и невысокую скорость передачи данных. Широкополосные системы обладают весьма большой скоростью передачи данных (до 144 Кбит/с) и высокой помехозащищенностью, но их максимальные радиусы зон обслуживания БС несколько меньше, чем у узкополосных систем. Большим достоинством таких систем является возможность работы в частотном диапазоне, уже занятом другими радиосредствами, например сотовыми системами связи. Одним из наиболее важных этапов проектирования систем WLL является определение необходимого числа радиоканалов в зависимости от числа обслуживаемых абонентов и характеристик системы связи с точки зрения интенсивности создаваемой нагрузки и вероятности отказов (потерь). Большинство фирм, предлагающих свои системы, ориентируются на нагрузку, создаваемую одним абонентом, в пределах 0,05-0,1 Эрл с вероятностью отказа 1%.

В случае организации радиолинии между точкой доступа и абонентами в зоне радиовидимости базовой станции располагаются мобильные терминальные устройства пользователей или абонентские блоки, образующие одну ячейку. Если охватить всех абонентов с помощью одной базовой станции невозможно, то используют многосотовый принцип.

Когда сеть доступа реализована в виде радиолиний, то она обычно имеет одно- или двухчастотную структуру. В первом случае используется одна полоса частот для передачи пакетов к базовой станции и от нее, но эта структура имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих ее применение в сетях с большим количеством абонентов. Другим вариантом является двухчастотная структура: на одной из частот реализуется канал множественного доступа, где все абоненты осуществляют передачу на базовую станцию, а на другой - прием с базовой станции, откуда абоненты принимают пакеты.

Основные параметры систем WLL и компании, производящие эти системы, представлены в табл. 2 .

Провайдеры и операторы

ще несколько лет назад системы WLL занимали лишь небольшую нишу телекоммуникационного рынка, и, по прогнозам аналитиков, масштабы их использования при установке новых линий связи должны были быть равны примерно 5%. Но уже сегодня системы беспроводного доступа используются чрезвычайно широко, их доля составляет примерно 20% от вновь установленных линий и продолжает расти. Однако для того, чтобы привлечь клиентов, провайдерам беспроводного доступа необходимо доказать свое превосходство над действующими операторами, причем цена не является единственным критерием.

Сегодня наблюдается тенденция к интеграции, то есть провайдеры услуг предлагают подключение к Интернету, связь на большие расстояния и другие услуги на базе уже существующей инфраструктуры действующих операторов.

В зависимости от типа предлагаемых услуг и операционных требований, общие требования операторов к технологии можно разделить на несколько категорий:

• развитая радиотехнология;
• эффективное и гибкое использование спектра;
• простое планирование частоты;
• простота установки;
• обеспечение большой емкости при разнообразных сценариях.

Перспективы развития WLL

Целом прогнозы аналитиков и специалистов в отношении развития систем на основе беспроводного доступа положительные. Например, менеджер компании Motorola NSS по глобальной стратегии развития сетей абонентского радиодоступа Уильям Уэбб (William Webb), полон оптимизма: «Прогнозы, сделанные в последний год, выглядят достаточно реалистичными. Предсказывается, что в среднем число линий WLL достигнет к 2004 году примерно 50 млн. Наш собственный прогноз очень близок к этому».

КомпьютерПресс 12"2001