3.1 Модель, определения и архитектуры сетей доступа
Общая архитектура и модель сетей доступа рассмотрены в рекомендации ITU-T G.902 (11/95) [1]. Общая архитектура указывает место сети доступа во взаимодействии с другими сетями (рисунок 3.1).
TMN, Telecommunications
Management Network – сеть управления электросвязью;
AN, Access Network – сеть доступа;
SN, Service Node – узел услуг;
UNI, User – Network Interface – интерфейс пользователь – сеть;
SNI, Service Node Interface – интерфейс узла услуг;
TN, Transport Network – транспортная сеть.
Протокольная модель сети доступа (СД) представлена на рисунке 3.2. В модель входят уровни и системы. Уровни: физический, трактов, каналов, поддержки доступа и управления. Системы: управления, поддержки возможностей доступа.
Рисунок 3.2 Протокольная модель сети доступа
Протокольная модель указывает возможности реализации различных протокольных (алгоритмических, технологических) решений терминалу пользователей в сети связи. При этом физический уровень поддерживает транспортировку и защиту трафика по физической среде (медному или оптическому кабелю, радио или оптическому каналу) в виде сигналов цифровых систем PDH, SDH, ATM, модемной передачи. Физический уровень может быть представлен секциями-участками мультиплексирования и регенерации сигналов.
Уровень трактов обеспечивает создание и обслуживание маршрутов передачи данных для пользователей с различными терминалами и запросами на услуги связи.
Уровень каналов определяет виды каналов сети доступа (физические каналы, виртуальные каналы, каналы определенных услуг и т.д.).
Уровень поддержки доступа чаще всего ассоциируется с сигнальными системами, например, для доступа в телефонную сеть, в сеть ISDN, в сеть B-ISDN и т. д.
На уровень управления возложены задачи поддержки в исправном состоянии всех протокольных уровней за счет реализации постоянного контроля функций через операционные системы управления. Функции управления полномасштабно могут быть реализованы через специализированные системы управления, которые, как показывает опыт, охватывают сети доступа оператора на больших территориях (в пределах городов, областей) [64].
Система поддержки возможностей доступа может включать такие функции как, прогнозирование услуг, расчет показателей качества и экономических показателей, справочно-информационные функции и т.д.
Протокольная модель сети доступа позволяет более точно определить функции сети доступа: пользовательских интерфейсов; транспортные функции; сервисных портов (интерфейсов) коммутации; встроенные функции; функции системы управления.
Рисунок 3.3 Базовый прототип сети доступа
Примеры функций UNT:
-подключение терминалов пользователей;
-аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование;
-преобразование сигналов (интерфейсов);
-активация/деактивация UNI;
-тестирование;
-контроль, управление, обслуживание.
Примеры функций SNI:
-подключение сети доступа к сервисным узлам;
-концентрация функций контроля, управления, обслуживания в сети доступа;
-помещение протоколов для части SNI;
-тестирование;
-управление, контроль и обслуживание интерфейса.
Примеры встроенных функций сети доступа:
-концентрация каналов пользователей CD;
-мультиплексирование сигнальной и пакетной информации;
-эмуляция каналов для ATM транспортных функций;
-функции контроля и управления.
Примеры транспортных функций CD:
-мультиплексирование;
-функции кроссирования и конфигурации;
-функции управления;
-функции физической среды (кодирование, контроль ошибок, преобразование сигналов, регенерация и усиление, и т. д.).
Примеры функций системы управления CD:
-конфигурирование и контроль;
-координация ресурсов;
-обнаружение и индикация аварий;
-информирование пользователей и фиксация дат;
-контроль безопасности;
-координация управления критичного по времени;
-управление ресурсами (каналами, трактами, секциями, интерфейсами).
Примеры типов сервисных узлов:
а) индивидуальные подключения пользователей:
-телефонные узлы;
-узлы N-ISDN;
-узлы B-ISDN;
-узлы пакетной коммутации;
-узлы видео услуг.б) индивидуальные подключения по выделенным линиям и каналам
-узлы каналов и выделенных линий с определенными услугами; -сервис по выделенным линиям на основе ATM;
-сервис пакетной передачи по выделенным линиям;в) сервисные узлы видео и радиопрограмм вещания и по запросу;
г) сервисные узлы видео и радиопрограмм в специальных конфигурациях для цифровой и аналоговой информации;
д) узлы INTERNET.
На рисунке 3.3 представлена базовая структура сети доступа, в которой обозначены все ее участки и составляющие элементы, блоки и системы:
AN, Access Network-сеть доступа (СД) - совокупность абонентских линий и оборудования (станций) местной сети, обслуживающих доступ абонентских терминалов к транспортной сети и местную связь без выхода на транспортную сеть;
CDN, Center Distribution Node – центральный распределительный узел (головная станция) обеспечивает доступ абонентских устройств к узлам услуг;
NU, Network Unit - сетевой блок обеспечивает первичный доступ через мультиплексирование и концентрацию трафика и каналов;
NT, Network Termination – сетевое окончание позволяет подключать один или несколько пользовательских терминалов TE – Termination Element.
TMN, Telecommunication Management Network – система управления и контроля сетью доступа, связанная с другими компонентами (устройствами) CД через интерфейсы управления, стандартизированными ITV-T.
Линия передачи абонентов STL (Subscriber Transmission Line) соединяет узел предоставления услуг с терминалом сети и проходит сеть доступа. Она может быть образована физической цепью, каналом (аналоговым или цифровым), составным каналом, виртуальным каналом, или группой каналов для одинаковых или различных услуг. Линия передачи проходит через абонентскую линию SL (Subscriber Line), интерфейс UNI, сетевой блок NU, распределительную сеть DN (Distribution Network), узел распределения CDN, соединительную магистраль BN (Backbone Network). Наиболее проблемными участками линии передачи абонента являются SL, называемая в литературе “последней милей” и распределительная сеть DN.
Базовая структура сети доступа существенно отличается от структуры абонентской линии телефонной сети, в частности на городской телефонной сети (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 Схема построения абонентской линии ГТС.
В сравнительной оценке с сетью ГТС, CD – это универсальная сеть, в которой могут быть гарантированны любые телекоммуникационные услуги с полосой частот передаваемых сигналов от тональных (0.3-3.4кГц) до десятков и сотен мегаГерц (для телевизионных сигналов аналогового и цифрового форматов). Для реализации универсальных возможностей CД могут быть использованы оптические системы передачи, системы передачи по медным линиям и радиосистемы. Сети телефонных линий мало пригодны для широкополосных услуг, однако они могут войти частично в сети доступа на различных участках, например, на участке распределения (рисунок 3.4), соответствующем участку SL сети доступа (рисунок 3.3), но для реализации услуг
а) архитектура “каскад” (дерево)
б) архитектура “звезда”
в) архитектура “кольцо”
Рисунок 3.5 Типовые архитектуры сети доступа
отличных от телефонных, например, N-ISDN потребуется замена абонентской проводки (рисунок 3.4), выполненной чаще всего кабелем ТРП или ПРППМ, на кабель с высокочастотным витым парами (категории 5) [8].
Для решения задач создания универсального доступа в телекоммуникационные сети ITU-T предложил в ряде своих рекомендаций типовые структуры сетей доступа с применением электрических и оптических линий, радиолиний, открытых оптических линий, примеры которых приведены на рисунке 3.5.
Среди различных архитектурных решений для CD необходимо выделить пассивную оптическую сеть (ПОС) или PON (Passive Optical Network), которая отличается относительно низкими расходами на реализацию и обеспечивает интерактивный трафик с широкополосными сигналами на одной или нескольких оптических частотах в одном световоде. В качестве ключевых элементов разветвления в PON могут быть использованы оптические устройства разделения мощности сигнала, которые способны разделять и объединять системы различных направлений передачи оптических частот. Пример PON приведен на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 Пример пассивной оптической сети PON
Надежность такой
сети обеспечивается дублированием кабельной линии.
Рассмотренные архитектурные решения могут реализованы в CД с различными
физическими средами, в том числе и в PON. Условно все реализации можно
разбить на проводные и беспроводные системы доступа. Дальнейшие разделы
посвящены этим системам доступа.