2 Построение сетей доступа

Виды классификаций сетей доступа:

• по предоставляемым услугам (назначение передаваемой информации, по уровням уровневой модели);

• по средам передачи (кабели медные, оптические, радиосреды различных диапазонов);

• по топологии (шина, кольцо, звезда, точка-точка, дерево, ячеистая и т.д.);

• по технологии доставки информации (кабельные, беспроводные, комбинированные);

• по методам разделения среды передачи (статическое, статистическое мультиплексирование).

Статическое мультиплексирование: полоса пропускания выходного канала приписываются жестко за входными каналами. 

Статистическое мультиплексирование: полоса пропускания выходного канала предоставляется входным каналам по мере необходимости. 

Инверсное мультиплексирование: передача скоростного потока данных посредством нескольких независимых каналов меньшей полосы пропускания,

Виды передаваемой информации (по назначению):

• User, U - пользовательская (данные, видео, речевая информация…);

• Control, C - сигнальная (поддержка установления и разъединения соединения);

• Management, M - управления (сбор аварийных сигналов, тестирование, администрирование и др.).

Классификация услуг по уровням уровневой модели:

(соответствие функциям протокола конкретного уровня)

• Уровень 1 физический (биты, среда передачи)  синхронизация, мультиплексирование;

• Уровень 3 сетевой (пакеты) - маршрутизация сообщений.

• Уровни 5-7 звена данных  защита от ошибок;

С точки зрения вышележащих уровней, в доступе реализуются только услуги сигнализации (С) и управления (М). Для их поддержки устройства доступа могут содержать функциональные узлы для обработки всего стека протоколов в плоскости С или М.

Услуги верхних уровней в плоскости U реализуются, как правило, за пределами сети доступа:

• в конечных терминалах пользователей (TE, CPE)

• сетевых серверах (узлах служб – SN).

В этом смысле в плоскости U сеть доступа выполняет только функции транспортировки информации пользователя между интерфейсами UNI и SNI (т.е. услуги протоколов нижних уровней).

UNI (User-Network Interface) — сетевой интерфейс пользователя. Интерфейс между абонентским оборудованием и сетью провайдера (например, Ethernet, ATM), определенный как набор протоколов и параметров траффика.

The interface between the terminal equipment and a network termination at which interface the access protocols apply. [ITU-T Y.101 (03/2000)]

SNI (Switch network interface)

SNI (Serial Network Interface)

Узел доступа должен доставлять информацию для любого терминального устройства, подключаемого с помощью:

• 1. средств аналогового доступа сетей связи общего пользования (ССОП);

• 2. средств базового (BRI) и первичного доступа (PRI) ISDN;

В ISDN есть два уровня доступа к сервису:

• BRI (Basic Rate Interface), (2B+D), 128+16=144 кбит/с направленный на домашнее использование и малый бизнес,

• PRI (Primary Rate Interface) Интерфейс первичного уровня, для более крупных клиентов.

(23B+D) на линии T1 1.472 Mbit/s (Северная Америка и Япония)

(30B+D) на линии E1 1.920 Mbit/s (Европа/Остальной мир)

• Двойной PRI (объединение пар PRI каналов) для более высоких скоростей

(24+23 = 47B+1D)

(46B+2D) (чаще) для предоставления запасного сигнализирующего канала.

B-каналы – звук, данные и пр. - цифровые каналы (ОЦК) – 64 кбит/с

D-каналы – сигнальные - 16 кбит/с.

• 3. цифровых абонентских линий (xDSL);

хDSL (Digital Subscriber Line, цифровая абонентская линия) — семейство технологий, значительно повышающих скорость передачи данных и увеличевающих расстояния между модемом и оборудованием DSLAM за счет использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники (процессор DSP - Цифровой сигнальный процессор) и методов цифровой обработки сигнала.

Появились в сер. 90-х как альтернатива ISDN.

Требования к службам xDSL:

• работа на существующих телефонных линиях,

• не мешать работе различной аппаратуры абонента (телефонный аппарат, факс и т. д.),

• скорость работы выше теоретического предела в 56Кбит/сек.

• обеспечивать постоянное подключение.

Широкое распространение хDSL должно сопровождаться перестройкой работы поставщиков услуг Интернета и поставщиков услуг телефонных сетей для совместной работы их оборудования.

Преимущества xDSL по сравнению с ISDN:

• Интегрированное (но при этом незаметное для пользователя) обслуживание двух сетей – телефонной и компьютерной.

• Скорость выше чем в интерфейсе PRI сети ISDN

• Стоимость ниже (из-за низкой стоимости инфраструктуры IP-сетей)

Технология DSL	Макс. скор. (прием/ передача)	Макс. Расст.	К-во телеф. пар	Осн. применение
ADSL	24/ 3,5 Мбит/с	5,5 км	1	Интернет, голос, видео, HDTV (ADSL2+)
IDSL	144 кбит/с	5,5 км	1	Передача данных
HDSL	2 Мбит/с	4,5 км	1,2	Объединение сетей, услуги E1
SDSL	2 Мбит/с	3 км	1	Объединение сетей, услуги E1
VDSL	62/ 26 Мбит/с	1,3 км на max. скорости	1	Объединение сетей, HDTV
SHDSL	2,32 Мбит/с	7,5 км	1	Объединение сетей
UADSL	1,5/ 0,384 Мбит/с	3,5 км на max. скорости	1	Интернет, голос, видео

• 4. пассивных оптических сетей (Passive Optical Net, PON);

PON (Passive optical network) — технология пассивных оптических сетей.

основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах,

экономичный способ обеспечения широкополосной передачи информации.

Архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей.

Основная идея архитектуры PON — использование одного модуля в OLT (optical line terminal) для приема-передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal, терминология ITU-T), ONU (optical network unit, IEEE).

Число ONT, подключенных к одному OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей аппаратуры.

Прямой поток (нисходящий) от OLT к ONT, 1490 нм. Широковещательный. Каждый ONT, выделяет из общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем распределённый демультиплексор.

Обратный поток (восходящий) от абонентов в центральный узел, 1310 нм.

Множественный доступ с временным разделением TDMA (time division multiple access) для каждого ONT устанавливает индивидуальное расписание передачи данных с поправкой на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT.

Телевидение - 1550 нм.

Топологии сетей доступа: «кольцо»; «точка-точка»; «дерево с активными узлами»; «дерево с пассивными узлами».

Преимущества архитектуры PON

• отсутствие промежуточных активных узлов;

• экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле;

• экономия волокон;

• Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.

Недостатки архитектуры PON

• возросшая сложность технологии

• отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.

• 5. радиодоступа (микросотовый беспроводный доступ DECT, Bluetooth, Radio Ethernet и высокоскоростные локальные радиосети ETSI HIPERLAN).

DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) — технология беспроводной связи на частотах 1880—1900 МГц с модуляциейGMSK (BT = 0,5), используется в современных радиотелефонах.

Безусловно, ни одна из перечисленных технологий не может в полной мере удовлетворить потребности мультисервисного доступа.

Необходим абонентский концентратор, объединяющий все эти технологии. Такие концентраторы уже существуют:

• Протей-МАК (НТЦ «ПРОТЕЙ»);

• AN 2000 (UTStarcom);

• Any Media Access System (Lucent);

• ACE MAP Access Gateway (Samsung);

• и др..

Перечисленные технологии обеспечивают доступ к ресурсам сети и передачу данных разного вида, но не обеспечивают требуемого качества доставки информации, так как не устанавливают соединений для доставки данных, чувствительных к задержке и потерям.

Наиболее подходящими решениями здесь можно считать протоколы сигнализации и стандартизованные интерфейсы:

• RSVP (Reservation Protocol)  протокол резервирования ресурсов;

• Q.931 (протокол сетевого уровня абонентской цифровой системы сигнализации № 1);

• V5.2 (интерфейс N-ISDN, позволяющий предоставить пользователям удаленный фиксированный и мобильный доступ к ресурсам магистрали со скоростями n*64 Кбит/с, n=1-30).

RSVP – протокол сигнализации, который обеспечивает резервирование ресурсов для предоставления в IP-сетях услуг эмуляции выделенных каналов. Протокол позволяет запрашивать, например,

• гарантированную пропускную способность такого канала,

• предсказуемую задержку,

• максимальный уровень потерь.

Чтобы обеспечить требуемый уровень эффективности обслуживания трафика речевых и видео-приложений, необходим механизм, позволяющий источникам информировать службу о своих требованиях.

На основе этой информации сеть может резервировать ресурсы, чтобы гарантировать выполнение требований к качеству доставки.

При отсутствии ресурсов служба отказывает приложению, вынуждая его либо пересмотреть требования, либо отложить сеанс связи.

Отправитель данных, использующий протокол RSVP, передает на индивидуальный или групповой адрес получателя сообщение Path, в котором указываются желательные характеристики качества доставки данных:

• верхнюю и нижнюю границы полосы пропускания;

• среднюю длительность задержки;

• допустимую вариацию длительности задержки.

Сообщение Path пересылается маршрутизаторами IP-сети в сторону получателя данных с использованием таблиц маршрутизации в узлах сети до ближайшего маршрутизатора MPLS транспортной сети NGN (рис. 2).