2 Сравнительная характеристика существующих технологий.
Скорости доступа в Интернет растут стремительными темпами. Это связано как с соответствующими требованиями компьютерных приложений, так и с возможностями провайдеров и индустрии телекоммуникаций в целом. Основная часть полосы пропускания большинства современных широкополосных сетей расходуется одно ранговыми приложениями (peertopeer) и приложениями с повышенной требовательностью к сетевым ресурсам (например, видео и видеотелефония). Это соревнование между запросами приложений и техническими возможностями похожа на то, котороеимеломесто в отрасли производства компьютерной техники, когда на каждом этапе увеличения скорости процессора и объема оперативной памяти моментально выпускались приложения, полностью поглощающие новые ресурсы, например системы обработки приложений или монтажа видео.
На сегодняшний день огромное количество людей хотят иметь высокую скорость доступа в Интернет. Существует два основных направления подключения к всемирной паутине:
оптоволоконные кабельные сети;
ADSL-подключение.
Рассмотрим эти два основных вида. Домашние сети – это так называемая "выделенная линя", когда для подключения используется кабель, проложенный от свича в подъезде дома до компьютера клиента, с большой пропускной способностью. Технологию ADSL относят к категории широкополосного подключения, в основе которой лежит аналогия с действием модема, преобразующего телефонную линию в канал передачи информации. У этих различных технологических направлений есть и преимущества и недостатки. Классическая современная схема организации "последней мили" подразумевает подведение оптоволокна к кварталу или даже к дому и использование для разведения по помещениям обыкновенной витой пары. Такая технология, в теории способна обеспечить скорость до 100 Мбит/сек. Технология PON подразумевает проведение не потребляющего электроэнергию оптоволоконного кабеля непосредственно в помещение.
2.1 Технология ADSL
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line– Асимметричная цифровая абонентская линия), является технологией высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line– Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям цифровых абонентских линий относятся HDSL (High datarate Digital Subscriber Line– Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high datarate Digital Subscriber Line– Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.
Общее название технологий DSL было введено с использование в 1989 году, когда впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).
ADSL является технологией, которая позволяет превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет два модема ADSL, которые подключаются к каждому концу витой пары телефонного кабеля. При этом организуются 3 информационных канала – «нисходящий»(download) поток передачи данных, «восходящий» (upload) поток передачи данных и канал обычной телефонной связи общего пользования (ТфОП). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL.
Рисунок 2.1 – Структурная схема ADSL
ADSL является асимметричной технологией – скорость download потока данных (т.е. данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость upload потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Фактически же она также значительно выше, чем ISDN (Integrated Services Digital Network–интегральная цифровая сеть связи).
Рисунок 2.2 – Амплитуда сигнала передаваемого по витой паре телефонных проводов
Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигналов и специально созданные алгоритмы, позволяющие усовершенствовать аналоговые фильтры и АЦП (аналого-цифровые преобразователи). Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста – создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.
Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (несущих). Это даёт возможность одновременно передавать несколько сигналов по одной телефонной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing– FDM). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон download-потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого, может применяться технология эхокомпенсации (EchoCancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются (рисунок 2.3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.
Рисунок 2.3 – Частотное уплотнение линии связи и Эхокомпенсация
Следовательно, образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS –PlainOldTelephoneService). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в «простую» (Plain), но и в «старую» (Old); получилось что-то вроде «старой доброй телефонной связи». Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная «старая добрая» телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас никаких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL. Даже одна эта возможность дает системе ADSL значительное преимущество перед ISDN.
Одним из основных преимуществ технологии ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше, чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, таким образом, «наложенную сеть». При этом дорогостоящей и занимающей большое количество модернизации коммутационного оборудования (как это необходимо для ISDN) не требуется.
Факторами, имеющим на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. По факту функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длина 3,5…5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время ADSL обеспечивает скорость download-потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 24 Мбит/с и скорость upload-потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Тенденция развития технологииADSL обещает в будущем увеличение скорости передачи данных, особенно в «нисходящем» направлении.
Для того, чтобы оценить уровень скорости передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы (dial-up) позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/сна один канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 144 Кбит/с (IDSL), 1,544 и 2,048 Мбит/с (HDSL), «нисходящий» поток 1,5…8 Мбит/с и «восходящий» поток 640…1500 Кбит/с (ADSL), «нисходящий» поток 13…52 Мбит/с и «восходящий» поток 1,5…2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость теоретическую передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с (следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к одной линии, поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них). Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.
Для того, чтобы подключиться к сети Интернет или к локальным сетям, не нужно набирать телефонный номер. ADSL создает широкополосный канал передачи данных, используя уже существующую телефонную линию. После установки модемов ADSL абонент получает постоянно установленное соединение. Высокоскоростной канал передачи данных всегда готов к работе – в любой момент, когда вам это потребуется.
Полоса пропускания линии принадлежит пользователю целиком. В отличие от кабельных модемов, которые допускают разделение полосы пропускания между всеми пользователями (что в значительной мере оказывает влияние на скорость передачи данных), технология ADSL предусматривает использование линии только одним пользователем.
Технология ADSL полностью позволяет использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одного процента пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.
Многофункциональность данной системы является не единственным аргументом в ее пользу. Т.к. для работы различных функций выделены различные частоты пропускания абонентской линии, ADSL даёт возможность одновременно передавать данные и разговаривать по телефону. Абонент может звонить по телефону и отвечать на звонки, передавать и принимать факсы, одновременно с этим находясь в сети Интернет или получая данные из корпоративной сети ЛВС. Все это по одной и той же телефонной линии.
Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером.
Не следует забывать и о затратах. Технология ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. То есть, если у вас дома или в офисе есть подключенный телефонный аппарат, вам не нужно прокладывать дополнительные провода для использования ADSL.
Для того, чтобы линия ADSL функционировала, необходимо небольшое количество оборудования. На обоих концах линии устанавливаются модемы ADSL: один на стороне пользователя (дома или в офисе), а другой на стороне сети (у провайдера доступа в Интернет или на телефонной станции). Причем пользователю обычно не требуется покупать свой модем, а достаточно взять его у провайдера в аренду. Кроме этого, пользователю для того, чтобы модем ADSL работал, необходимо иметь компьютер и интерфейсную плату, например, Ethernet 10-BaseT.
По мере того, как провайдеры постепенно вступают на еще инновационное поле развития передачи данных форматов видео и мультимедиа конечному пользователю, технология ADSL продолжает играть большую роль. При этом через какое-то время широкополосная кабельная сеть охватит всех потенциальных пользователей. Но успех этих новых систем зависит от того, какое количество абонентов будет вовлечено в процесс использования новых технологий. Используя кинофильмы и телевидение, видео-каталоги и Интернет в дома и офисы, ADSL делает данный рынок относительно жизнеспособным и прибыльным как для телефонных компаний, так и для других компаний, предоставляющих услуги в различных областях.
2.2 Характеристика технологии FTTH
Развертывание новых видов широкополосных сетей стимулируется в основном требованиями современных приложений, а не перспективными потребностями. Наиболее ёмкими с точки зрения использования полосы пропускания являются приложения по онлайн передаче потокового видео. В настоящее время в некоторых европейских странах и в городе Москва некоторые провайдеры предлагают для частных абонентов доступ со скоростью 1 Гбит/с. Такие скорости подключения абонентов возможны только на базе технологии FTTH (GPON, GEPON).
Для работы отдельных приложений требуется стабильный широкополосный доступ:
загрузка «тяжелых» видеофайлов для монтажа и заключительной обработки;
совместный видеомонтаж или другие формы взаимодействия, при которых передаются очень большие файлы;
системы дистанционного присутствия (Telepresence), включающие параллельную передачу видеоинформации, голосовых данных и данных приложений.
Трафик большего количество приложений имеет неравномерный характер, и высокая скорость передачи данных требуется только в течение небольшого промежутка времени. Потому они могут совместно использовать сети агрегирования и магистральные линии, в которых можно заложить значительной мере подписку. В отличие от них, потоковые приложения, такие как видеовещание, видео по запросу или IP-телефония (VoIP), напротив, требуют резервирования полосы пропускания на протяжении всего времени работы приложения. Необходимо также иметь в виду растущую симметричность трафика. Обмен файлами в одноранговых сетях, удаленная совместная работа, IP-телефония и другие приложения создают изначально симметричные потоки трафика в противоположность клиент-серверным приложениям с асимметричным трафиком, таким как потоковое видео или просмотр веб-страниц.
Благодаря технологии FTTH жители города смогут пользоваться конвергентными услугами Triple-Play (доступ в Интернет, цифровое телевидение и услуги "голос поверх IP") с качеством, более высоким, чем в большинстве традиционных сетевых соединений.
В отличие от традиционных медных кабельных сетей, технология FTTH создает возможность практически неограниченного роста скорости передачи данных. Более того, FTTH позволяет повышать надёжность и качество мультимедийных услуг из-за отсутствия электромагнитных и атмосферных помех. Технология FTTH предоставляет провайдерам ряд преимуществ с точки зрения совокупной стоимости владения. Хотя начальные инвестиции, связанные со строительством оптоволоконной сети, как правило, выше, чем при строительстве традиционной медной инфраструктуры, оптические сети гораздо дешевле в эксплуатации и обслуживании. Более этого, провайдер получает значительную экономию на электропитании, так как сеть FTTH содержит меньше активных элементов.
Таким образом, АО «Казахтелеком» предлагает реализовать проект «Проект мультисервисной оптической сети на основе технологии GPON».
Реализация данного проекта направлена в первую очередь на удовлетворение имеющегося спроса на предоставление услуг широкополосного доступа в городе Семей.
После реализации данного проекта увеличить долю присутствия на телекоммуникационном рынке.
Данным проектом предлагается строительство современной высокоскоростной сети связи на основе технологии GPON, c целью обеспечение существующего роста трафика и для предоставления услуг TriplyPlay. В городе Семей все больше растет интерес к развертыванию сетей доступа с возможностью предоставлением абоненту широкополосного канала связи. Причиной данного интереса служит быстрый рост требованиям к полосе пропускания сетей связи обусловленный появлением новых широкополосных услуг. К таким услугам можно отнести услуги бизнеса (видеоконференцсвязь, и развлекательные услуги (видео по запросу, цифровое вещание, HDTV, on-line игры и т.д)
В настоящее время используемая технология ADSL не может предоставить экономически выгодное решение для удовлетворения растущих потребностей, поэтому вход идут привычные технологии.
Исходя из этого, в процессе реализации проекта мы будем менять медно-кабельные сети по технологии ADSL, что исчерпали возможности роста скорости (подключение от 1 до 24 мегабит в секунду, в среднем около 12), на волоконно-оптические сети.
|
