Современное оборудование доступа к телекоммуникационным сетям

Беспроводная телефонная система TANGARA RD

Дальность действия HDSL-систем WATSON в сравнении с оборудованием ИКМ 30

Развитие телекоммуникационных сетей в нашей стране обострило проблему подключения к ним пользователя. Какие же способы решения проблемы "последней мили" существуют сегодня?

Для начала попробуем классифицировать услуги, предоставляемые телекоммуникационными сетями, разделив их на две категории - передача речи и передача данных. При этом оговоримся, что под передачей речи мы будем понимать предоставление пользователю канала с АНАЛОГОВЫМ ОКОНЧАНИЕМ, к которому могут быть подключены обычный (аналоговый) телефонный аппарат или телефонная станция, модем или факсимильный аппарат. Суть от этого не меняется: передача между абонентским и оконечным устройствами сети осуществляется в аналоговом виде. Под передачей данных мы будем понимать любое подключение, при котором оборудование пользователя подсоединяется к сети по цифровому стыку (даже если затем цифровой код преобразуется в речь в абонентском устройстве).

В настоящее время применяются несколько способов прохождения "последней мили". Рассмотрим их главные преимущества и недостатки, принимая во внимание российскую специфику.

Подключение абонентов с помощью оптоволокна

Аппаратура для подключения абонентов с использованием оптического кабеля получила широкое распространение в странах Европы и США. Преимущества такого решения очевидны: высокие надежность, качество передачи, а также пропускная способность, следовательно, практически нелимитированная скорость по интерфейсу пользователя. Кроме того, следует иметь в виду, что стоимость как самого оптического кабеля, так и оборудования системы передачи постоянно снижается.

К сожалению, данное решение имеет и недостатки. Во-первых, время, необходимое для прокладки кабеля и получения всех необходимых разрешений может быть довольно значительным, что снижает темпы окупаемости капиталовложений. Во-вторых, применение оптоволокна может быть экономически оправданно лишь при подключении большого числа сконцентрированных в одном месте, например в районах массовой застройки или в офисных зданиях, абонентов. В районах, где плотность абонентов невысока, ресурсы оптического кабеля используются лишь на 5 -10%, поэтому экономически выгоднее уплотнить существующую кабельную сеть или использовать радиодоступ.

Сейчас оптоволокно широко применяется вместо многожильных телефонных кабелей на участке между телефонным коммутатором (АТС) и удаленным концентратором, к которому подключаются, например, телефоны, установленные в квартирах многоэтажного дома или нескольких домов. Аппаратура, реализующая мультиплексирование/демультиплексирование линий индивидуального подключения абонентов, получила название Digital Loop Carrier (DLC), что можно перевести как "цифровая система концентрации телефонных линий". Производят такие системы в США, Западной Европе, Азии (AFC, SAT, Siemens и др). Несколько предприятий готовятся к выпуску DLC и в России. Например, НТЦ "НАТЕКС" готовит опытный образец системы к выставке "Связь-97".

По своей архитектуре оборудование DLC представляет собой мультиплексор на базе временного разделения каналов с различными пользовательскими интерфейсами и линейным интерфейсом для непосредственного подключения к оптоволокну. Таким образом, обеспечивается объединение множества абонентских линий в один высокоскоростной цифровой поток, поступающий на АТС (узел сети) по оптическому кабелю.

Набор пользовательских интерфейсов как правило включает в себя аналоговый абонентский двухпроводной интерфейс (обычный телефонный), аналоговый интерфейс с сигнализацией E&M, цифровой интерфейс (V.24 или V.35), интерфейс ISDN.

Станционные интерфейсы предусматривают подключение к аналоговым АТС (по абонентскому двухпроводному стыку или интерфейсу E&M), цифровым АТС (по стыку E1 с сигнализацией V.51 или стыку E3 с сигнализацией V.52). Естественно, предусматривается и подключение по интерфейсу ISDN и цифровому интерфейсу V.24/V.35 (для подключения к сети передачи данных).

Линейные интерфейсы современной аппапатуры DLC можно разбить на несколько групп.

Оптический интерфейс необходим для непосредственного подключения к оптическим волокнам (линейная скорость обычно в пределах от 34 до 155 Мбит/с). Например, в системе NATEKS 1100E скорость составляет 49,152 Мбит/с, прием и передача ведутся раздельно по двум волокнам, длина волны лазерного излучателя 1310 нм.

Электрический интерфейс - от E1 (2 Мбит/с) до E3 (34 Мбит/с) -позволяет подключаться к высокоскоростным сетям, обеспечивающим прозрачную передачу цифровых потоков (например, к сети SDH). Электрический интерфейс также позволяет подключать аппаратуру через тракты HDSL или радиорелейные линии, а на небольших расстояниях (до 1 км по E1) соединять элементы системы непосредственно.

Системы радиодоступа получили общее название Wireless Local Loop (WLL, беспроводная абонентская линия). Концепция WLL появилась в конце 80-х одновременно с бурным ростом сотовых систем связи. Большой интерес к оборудованию WLL проявляют операторы России, так как новая технология позволяет отказаться от трудоемких работ по прокладке кабеля, особенно в пригородных зонах и сельской местности. Другим положительным качеством WLL является быстрота подключения новых абонентов, что дает возможность быстро окупить средства, вложенные в строительство коммутационной станции. Опыт показывает, что решения на базе WLL наиболее эффективны в регионах с малоразвитой инфраструктурой кабельных линий связи, хотя в некоторых странах Европы WLL широко применяется и в районах массовой городской застройки.

Большинство систем WLL, предлагавшихся ранее, были построены на базе технологий подвижной связи (AMPS, NMT, GSM, CDMA). Однако в последнее время появились системы, основанные на стандартах беспроводной телефонии Digital Europien Cordless Telecommunications (DECT) и Cordless Telephone System (CT-2). Преимуществом последних является упрощенная схема согласования с Госсвязьнадзором, обеспеченная приказами Минсвязи N 18 от 24.02.96 и N 128 от 13.11.96. Типовыми представителями WLL являются системы Ericsson DRA1900 (DECT) и SAT Tangara RD (CT-2). Диапазон частот, применяемый в DECT, - 1900 МГц, а в СЕ-2 - 800 МГц. С точки зрения прохождения радиоволн предпочтительнее диапозон 800 МГц, однако у стандарта DECT есть свои преимущества, в частности он поддерживает более высокий трафик.

Уплотнение существующих медных линий связи

Наконец мы добрались и до доброй старой меди. Нельзя ли повысить эффективность использования миллионов и милионов километров кабельных линий, уложенных в землю за время безраздельного господства аналоговой телефонии? В последние годы разработано несколько новых методов для организации цифровых трактов на обычном медном кабеле, которые позволяют добиться высокой пропускной способности, низкой себестоимости включения и высокого качества связи. Общее название технологии - цифровая абонентская линия (Digital Subscriber Loop, DSL). Технология DSL нашла широкое применение в обычной (аналоговой) телефонии, в сетях с интеграцией услуг и передачи данных.

Термин "цифровая абонентская линия" впервые появился в документации по ISDN. Идеология построения сети ISDN сходна с принципами создания обычной коммутируемой телефонной сети, однако к абоненту подводится не аналоговый канал, как в обычной сети, а цифровой со скоростью от 64 до 144 Кбит/с. Далее абонент может использовать его для телефонной связи и/или подключения к сети компьютера. В ходе разработки технологии ISDN были созданы комплекты микросхем и методы кодирования, позволяющие транслировать потоки 64, 128 и 2048 Кбит/с по обычным медным парам, которые ранее использовались для аналоговой передачи телефонного трафика.

Технология DSL (160 Кбит/с)

Использование этой технологии позволяет организовать дуплексную передачу со скоростью до 160 Кбит/с по одной медной паре. Максимальная длина линии, на которой может работать соответствующая аппаратура - 7,5 км при диаметре жилы кабеля 0,5 мм. Увеличить дистанцию можно с помощью регенераторов (repeater), каждый из которых добавляет еще по 7,5 км. В настоящее время регенераторы производят только в России (НТЦ "НАТЕКС"), так как в развитых странах длина абонентских линий обычно не превышает предельной дистанции DSL.

Одним из важнейших применений DSL-оборудования стало уплотнение абонентских аналоговых линий. Например, аппаратура TOPGAIN-4-NATEKS обеспечивает независимую работу четырх телефонных аппаратов по единственной абонентсткой линии, а оборудование PCM-8BA (НТЦ "НАТЕКС") - восьмикратное уплотнение абонентских линий.

В восьмиканальной системе PCM-8 BA (Bandwidth Adaptive), впервые для оборудования такого типа, применено динамическое распределение полосы пропускания. Скорость группового тракта в новой системе та же, что и в четырехканальной, - 160 Кбит/с (128 Кбит/с информационных плюс сигнализация и управление). Однако степень сжатия сигнала в каждом из каналов автоматически изменяется в зависимости от общего числа задействованных в данный момент каналов. Например, если заняты четыре канала (разговаривают четыре абонента), трафик в каждом канале сжимается в 2 раза (требуемая полоса пропускания - 32 Кбит/с), а если все восемь - в 4 раза (требуемая полоса - 16 Кбит/с).

Другой реализацией DSL, не связанной с ISDN, являются модемы для физических линий, или, как их еще называют, модемы ближнего действия (Short Range Modem, SRM). Типичным примером может служить аппаратура NTU-128, производимая для компании "НАТЕКС" заводами TAICOM Data Systems. Модем NTU-128 поддерживает синхронный дуплексный обмен на скоростях от 48 до 128 Кбит/с и располагает пользовательскими интерфейсами V.24 (RS232), V.35 или G.703.

Технология HDSL (2 Мбит/с)

Сдедующим видом DSL является высокоскоростная цифровая абонентская линия (HDSL). Оборудование этого типа обеспечивает дуплексный обмен на скорости 2,048 Мбит/с (Е1). Для передачи используются две или три пары обычного кабеля (например КПП, КСПП) без подбора параметров и симметрирования. Высокая скорость связи позволяет использовать системы HDSL не только как средство доступа в сеть, но и для решения корпоративных задач, например соединения двух ЛС.

Следующим поколением технологи DSL стала ассиметричная цифровая абонентская линия (ADSL). Она обеспечивает передачу по электрическому кабелю потоков в одном направлении до 8 Мбит/с, а в другом - до 640 Кбит/с. Данная технология рассматривается как очень перспективная для доступа в Internet и корпоративные сети. В данных приложениях принимаемый пользователем (сотрудником, работающим дома или в филиале) информационный поток всегда намного больше встречного, состоящего в основном из запросов к Web-страницам или базам данных. С конца прошлого года некоторые операторы в США начали предоставлять услуги ADSL. Сущестуют и другие разновидности xDSL, но в России пока нашли применение только HDSL-устройства.

Что же дает технология HDSL? Чем обусловлен высокий спрос на эти системы во всем мире?

Во-первых, HDSL применяется далеко не только для решения задач "последней мили". Соединение цифровых и подключение учрежденческих АТС, замена линейных трактов в системах для межстанционной связи (ИКМ-30), связь базовых станций в сотовых сетях связи, уплотнение абонентских линий - вот далеко не полный перечень приложений HDSL.

Во-вторых, длина линии, доступная для технологии HDSL, позволяет решить 90% задач, связанных с обеспечением доступа в сеть. Например, для HDSL-системы WATSON типовая дистанция составляет от 5 км (диаметр провода 0,5 мм) до 18 км (диаметр провода 1,2 мм). И это без применения регенераторов!

В-третьих, благодаря использованию существующей инфраструктуры (кабель и сооружения) и высокой степени "интеллекта" самой аппаратуры, ее установка занимает НЕСКОЛЬКО ЧАСОВ. Попробуйте сравнить с финансовыми и временными затратами на прокладку ВОЛС!

В HDSL-системах используются две технологии кодирования - 2B1Q или CAP. 2B1Q - это тот же алгоритм, который используется в DSL-системах, в том числе ISDN, т. е. четырехуровневое кодирование с симметричным спектром. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому дистанция передачи в HDSL существенно больше, чем в традиционных системах ИКМ 30 (см. табл.).

Мы придерживаемся точки зрения, что наиболее передовым методом кодирования линии, применяемым в HDSL-устройствах, является CAP - амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей. Системы, основанные на CAP-модуляции, обладают рядом преимуществ:

Важным новшеством, примененным в аппаратуре HDSL, является использование процессоров цифровой обработки сигналов для эхоподавления. Это позволяет вести по каждой из задействованных линий (медных пар) одновременную передачу в обоих направлениях, так как система автоматически "вычитает" из принимаемого сигнала эхо собственного передатчика. Благодаря эхоподавлению в одном кабеле могут одновременно задействоваться несколько десятков пар.

Одним из ведущих производителей HDSL-устройств является швейцарская фирма Schmid Telecommunications. В начале текущего года она запустила в производство систему WATSON 3, которая основана на новом поколении приемо-передатчиков CAP, что значительно улучшает ее линейные показатели по сравнению с предыдущими моделями. Кроме того, новые компоненты имеют существенно более низкое энергопотребление, что делает возможным дистанционное питание регенераторов и удаленных модулей. Таким образом, WATSON 3 станет абсолютным лидером по дистанции передачи. Интересной новинкой является также система WATSON 4, которая позволяет передавать дуплексный поток 2 Мбит/с по одной паре (!). Что касается функций и выбора интерфейсов, то WATSON 3 и WATSON 4 полностью совместимы с более ранней моделью WATSON 2. То же можно сказать и о конструктивном исполнении. Некоторые модули (например, интерфейсные) WATSON 2, WATSON 3 и WATSON 4 будут взаимозаменяемы.

В заключение отметим, что системы TOPGAIN, NTU-128 и WATSON сертифицированы в Министерстве связи России, поэтому никаких дополнительных разрешений на их эксплуатацию на телефонных линиях не требуется. Оборудование Tangara RD и DLC также сертифицируется в соответствующих центрах.

Беспроводная телефонная система TANGARA RD

TANGARA RD является цифровой системой радиотелефонной связи многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), работающей в полосе частот 864-868 МГц. Для эксплуатации системы в указанном частотном диапазоне согласно приказу Министерства Связи РФ N 18 от 24.02.96 г. не требуется разрешения Госсвязьнадзора.

Система распределяет по радиоканалу до 480 абонентских линий телефонной связи в радиусе до 5 км. Отдельные группы абонентов (до 60) могут быть вынесены по ISDN-каналам связи (витая пара) на расстояние до 11 км или по ISDN радиорелейной линии FHA 1010 на расстояние до 60 км.

TANGARA RD может быть применена для организации:

• абонентского выноса;
• радиосети передачи данных;
• телефонной сети для сельских районов;
• радиосети диспетчерского управления.

Данная система может иметь разветвленную или сотовую конфигурацию в зависимости от плотности распределения абонентов и топографии обслуживаемого района. Она является "прозрачной" для двухпроводных линий телефонной связи, факсимильной и модемной связи со скоростью передачи до 19,2 Кбит/с.

В ней предусмотрена возможность централизованного управления телефонной сетью и тарификации абонентов с возможностью мониторинга сети и сохранением информации в архиве.

В состав системы TANGARA RD входят:

• центральный контроллер BSC;
• до 70 базовых станций BS;
• до 480 одноканальных абонентских терминалов RNT;
• сервисное ПО.

Центральный контроллер BSC обеспечивает вызов абонентов и их выход во внешнюю телефонную сеть. Он может обрабатывать до 2500 вызовов в час. BSC позволяет осуществлять мониторинг сети, управление статусом абонентов, тарификацию и хранение на жестком диске протоколов работы сети.

Базовая станция BS обеспечивает по радиоканалу связь абонентских терминалов RNT с центральным контроллером, к которому она подключается через одно-, двух- или трехканальный U-интерфейс (2В+D) по обычным телефонным парам. Расстояние до контроллера может составлять до 11 км (при этом не требуется дополнительного каналообразующего оборудования). Вынос BS можно осуществить и на расстояние до 60 км - с помощью специализированной радиорелейной линии FHA1010. Для связи с RNT-терминалами BS предоставляет от 2 до 6 каналов; при этом число абонентов на одну станцию может достигать 40-60 в зависимости от допустимой загруженности радиолиний. Дальность связи по радиоканалу до 5 км.

Абонентская станция RNT предназначена для подключения одного абонента через радиоканал к BSC. Подключение абонента к RNT производится по двухпроводной линии с сопротивлением 600 Ом (24 В). Для связи с BS используется цифровой (64 Кбит/с) радиоканал. RNT автоматически сканирует 40 частотных каналов в диапазоне 864-868 МГц.

Дальность действия HDSL-систем WATSON в сравнении с оборудованием ИКМ 30