Сети абонентского доступа. Принципы построения

Кабы ведать о том, кабы знать: Чем дышать, на кого опереться!.. Перед вами - пустая тетрадь, С ней еще предстоит натерпеться (Булат Окуджава)

Н.А.СОКОЛОВ

СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

1999 год

ББК 32.882 УДК 621.395.7

С 594

Соколов НА. СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ.

Абонентская сеть, соединяющая терминальное оборудование с коммутационной станцией, считалась самым консервативным элементом телекоммуникационной системы. В конце XX века ситуация кардинально изменилась; к абонентской сети предъявляются новые требования. Выполнение этих требований ведет к существенным изменениям принципов построения и дальнейшего развития абонентской сети. В своем новом качестве она стала называться сетью абонентского доступа. В книге рассматриваются принципы построения перспективных сетей абонентского доступа, обеспечивающих эффективное развитие телекоммуникационной системы в целом. Основное внимание уделяется тем аспектам абонентского доступа, которые связаны с использованием в местных телефонных сетях цифровой техники передачи и коммутации, а также с практическим применением новых телекоммуникационных технологий. Книга предназначена для широкого круга специалистов, занимающихся научными исследованиями, разработкой технических средств и проектированием в области местных сетей связи. Она будет полезна студентам и аспирантам вузов связи.

Научно-техническое издание

Уважаемый Читатель! Если эта книга Вам понравилась, то Вы должны знать, что ее публикация стала возможной благодаря финансовой и организационной помощи ОАО "Уралсвязьинформ" (Н.А. Соколов)

ISBN 5-93161-003-0

® Соколов Николай Александрович, 1999 © ЗАО "ИГ "Энтер-профи"

СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ .. 6 ПРЕДИСЛОВИЕ 10 1. АБОНЕНТСКИЕ ЛИНИИ МЕСТНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ 13 1.1. Исторические аспекты развития системы абонентского доступа 13 1.1.1. Основные этапы развития системы абонентского доступа 13 1.1.2. Формальное описание характеристик абонентской сети 24 1.2. Термины, определения и основные понятия 27 1.2.1. Общие замечания 27 1.2.2. Модели сети абонентского доступа 28 1.2.3. Перечень основных терминов 34 1.3. Функции сети абонентского доступа в современной системе электросвязи 40 1.3.1. Функции абонентской линии 40 1.3.2. Функции сети абонентского доступа 41 1.3.2.1. Изменение требований, предъявляемых к сети доступа ...41 1.3.2.2. Сеть доступа и процессы интеграции 42 1.3.2.3. Сеть доступа и процессы интеллектуализации 43 1.3.2.4. Сеть доступа и процессы персонализации 43 1.3.2.5. Сеть доступа и обмен видеоинформацией 46 1.4. Структурные характеристики абонентских сетей 49 1.4.1. Основные понятия 49 1.4.2. Распределение длин абонентских линий..., ..51 1.4.3. Распределение емкости абонентского кабеля 57 1.5. Основные тенденции эволюции абонентских сетей 60 1.5.1. Общее 60 1.5.2. Пропускная способность абонентской сети 61 1.5.3. Структура абонентской сети 63 1.5.4. Среда распространения сигналов 63 1.5.5. Расширение полосы пропускания существующих АЛ 66 1.5.5.1. Актуальность проблемы 66 1.5.5.2. Общая идея технологий xDSL 67 1.5.5.3. Технология ADSL 70 1.5.5.4. Технология VDSL 73 1-5.6. Прогнозы развития сетей абонентского доступа 76 1.6. Дополнительные комментарии к первой главе . 85 Литература к главе 1 88 2. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА 94 2.1. Подключение абонентов к цифровым телефонным станциям 94 2.1.1. Несколько предварительных замечаний.... 94 3

2.1.2. Некоторые особенности цифровизации местных телефонных сетей 2.1.2.1. Сетевые аспекты 2.1.2.2. Экономические аспекты 2.1.3. Подключение кТФОП новой группы абонентов 2.1.4. Замена аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию . 2.1.5. Замена нескольких АТС одной коммутационной станцией 2.1.6. Несколько общих замечаний к разделу 2.1 2.2. Варианты организации сети доступа в узкополосной ЦСИО 2.2.1. Общие принципы интегрального обслуживания 2.2.2. Рекомендации по созданию сети доступа в ЦСИО 2.2.2.1. Проблемы организации U-интерфейса 2.2.2.2. Концепция "наложенной" сети для ЦСИО 2.2.2.3. Развитие ЦСИО в процессе цифровизации ТФОП 2.2.3. Нужна ли сегодня узкополосная ЦСИО? 2.3. Широкополосные сети доступа .. 2.3.1. Виды широкополосных сетей доступа .. 2.3.2. Комбинированная среда "волокно-коаксиал" 2.3.3. Пассивная оптическая сеть 2.4. Варианты организации сети доступа в широкополосной ЦСИО 2.4.1. Некоторые особенности Ш-ЦСИО 2.4.2. Технология ATM 2.4.3. Интерфейс пользователь-сеть Ш-ЦСИО 2.4.4. Сеть доступа в широкополосной ЦСИО 2.4.4.1. Общие соображения 2.4.4.2. Вероятные сценарии создания Ш-ЦСИО 2.4.4.2.1. Небольшое предисловие 2.4.4.2.2. Технология ATM в корпоративных сетях 2.4.4.2.3. Технология ATM в сети общего пользования 2.4.4.2.4. Создание ядра сети ATM . 2.4.4.2.5. Расширение ядра сети ATM: размещение концентраторов 2.4.4.2.6. Расширение ядра сети ATM: замена коммутационных станций 2.4.4.2.7. Расширение ядра сети ATM: иерархические аспекты 2.4.4.2.8. Сосуществование разных видов распределения информации 2.4.4.3. Варианты реализации сети доступа в Ш-ЦСИО 2.5. Доступ к телекоммуникационной системе по эфиру 2.5.1. Несколько предварительных замечаний 2.5.2. Оценка экономической эффективности технологии WLL 4

96 96 101 106 111 115 119 126 126 132 132 136 137 140 143 143 144 149 154 154 157 159 162 162 166 166 166 167 169 170 171 173 174 177 184 184 186

2.5.3. Основные сценарии построения сети абонентского доступа 191 2.5.4. Сеть абонентского доступа, основанная на технологии LMDS 195 2.5.5. Поддержка функций мобильности сетью абонентского доступа 199 2.5.6. Интеграция стационарных и мобильных сетей связи 205 2.6. Дополнительные комментарии ко второй главе 207 Литература к главе 2 211 ПОСЛЕСЛОВИЕ 216 Литература к Послесловию 218 ПРИЛОЖЕНИЕ 219 Анализ документов МСЭ и ETSI, относящихся к сетям абонентского доступа : 219 П.1. Вопросы, рассматриваемые в Приложении 219 П.2. Рекомендация МСЭ G.902 ..221 П.З. Средства передачи информации в сети абонентского доступа.... 227 П.4. Рекомендация МСЭ Q.512 232 П.5. Технический отчет ETR 248 (ETSI) 237 П.6. Технический отчет ETR 306 (ETSI) 241 П.6.1. Структура Технического отчета ETR 306 .241 П.6.2. Интерфейсы, использующие проводные средства связи 242 П.6.2.1. Существующие технологии 242 П.6.2.2. Перспективные технологии 243 П.6.3. Интерфейсы, использующие радиотехнические средства 245 П.7. Технический отчет ETR 139 (ETSI) 246 П.8. Несколько слов вместо раздела "Выводы" 251 Литература к Приложению 252

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ В тексте монографии используются русскоязычные и англоязычные аббревиатуры. В разделе I приведены основные русскоязычные аббревиатуры. Если в англоязычной технической литературе есть идентичные (по смыслу) аббревиатуры, то они указаны в скобках. В разделе II перечислены основные англоязычные аббревиатуры. Они сопровождаются переводом на русский язык, который, как правило, отражает смысловое значение термина. Соответствующий текст не следует рассматривать как предлагаемый автором перевод терминов. Некоторые аббревиатуры, перевод которых не представляется целесообразным, используются в тексте монографий на языке оригинала. I. РУССКОЯЗЫЧНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ АВУ - абонентская высокочастотная установка АДИКМ (ADPCM) - адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция АЗУ - абонентское защитное устройство АК (SLIC) - абонентский комплект АЛ - абонентская линия АМТС - автоматическая междугородная телефонная станция АТС - автоматическая телефонная станция БС (BS)- базовая станция ВКУ - вводно-коммутационные устройства ВЛС - воздушная линия связи ГТС - городская телефонная сеть ЗСЛ - заказно-соединительная линия ККС - комбинированная коммутационная станция. КТВ - кабельное телевидение КЯ - кабельный ящик ЛВС (LAN) - локальная вычислительная сеть МВК (ADM) - мультиплексор с выделением каналов МС (LE) - местная станция МСЭ (ITU) - Международный Союз Электросвязи ОАО - открытое акционерное общество О В (FO) - оптическое волокно ОК - оптический кабель ОС (LE) - оконечная станция О ЦК - основной цифровой канал ПД - передача данных ПД-КП - передача данных с коммутацией пакетов ПК - персональный компьютер РАТС (СО, LE) - районная АТС РК (DP) - абонентская распределительная коробка 6

РРЛ - радиорелейная линия С КС - структурированная кабельная система СЛ - соединительная линия СЛМ - междугородная соединительная линия СПС (PCN)- сеть персональной связи СТС - сельская телефонная сеть СУ (NN) - сетевой узел ТА (TS) - телефонный аппарат ТВЧ (HDTV) - телевидение высокой четкости ТФОП (PSTN) - телефонная сеть общего пользования ТЧ (VF) - тональная частота УВС - узел входящего сообщения УИС - узел исходящего сообщения УПАТС (РАВХ) - учрежденческо-производственная АТС УПС (UFT) - Универсальная персональная связь УС - узловая станция ФР (d.f.) - функция распределения ЦКП - центр коммутации пакетов ЦК.У (DXC) - цифровой кроссовый узел ЦС - центральная станция ЦСИО (ISDN) - цифровая сеть интегрального обслуживания ЦСП - цифровая система передачи ЦТА - цифровой телефонный аппарат ЦТЭ - центр технической эксплуатации ШР - шкаф кабельный распределительный Ш-ЦСИО (B-ISDN) - широкополосная ЦСИО II. АНГЛОЯЗЫЧНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ

ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line (асимметричная цифровая АЛ) ATM - Asynchronous Transfer Mode (асинхронный режим переноса) CDMA - Code Division Multiple Access (множественный доступ с кодовым разделением каналов) DECT - Digital Enhanced Cordless Telecommunications (европейский стандарт для беспроводной цифровой связи) ETSI - (Европейский институт по телекоммуникационным стандартам) FR - Frame Relay (ретрансляции кадров; технология обмена данными) FTTA - Fiber To The Apartment (доведение оптического кабеля до квартиры жилого дома) FTTB - Fiber To The Building (доведение оптического кабеля до здания) FTTC - Fiber To The Curb (доведение оптического кабеля до того

7

места, где установлен кабельный шкаф) KITH - Fiber To The Home (доведение оптического кабеля до жилого дома) FTTO - Fiber To The Office (доведение оптического кабеля до офиса) FTTOpt - Fiber To The Optimum (общий термин, означающий доведение оптического кабеля до некой оптимальной, с точки зрения Оператора и/или пользователя, точки) FTTR - Fiber To The Remote (доведение оптического кабеля до удаленного модуля, концентратора, мультиплексора или УПАТС) FTTZ - Fiber To The Zone (доведение оптического кабеля до некоторой зоны) HDSL - High-speed Digital Subscriber Line (высокоскоростная цифровая АЛ) HFC - Hybrid Fiber/Coax (комбинированная среда "волокно-коаксиал") IDN - Integrated Digital Network (интегральная цифровая сеть) IMT-2000 - International Mobile Telecommunications (концепция МСЭ по созданию международной системы мобильной связи XXI века) IWF - Interworking Functions (функции взаимодействия сетей) LMDS - Local Multipoint Distribution Services (услуги распределения информации для группы терминалов в границах местной сети) MAN - Metropolitan Area Network (общегородская сеть; термин используется специалистами по передаче данных) MPEG - Motion Picture Experts Group (экспертная группа по стандартам для передачи движущихся изображений; также названы и стандарты, разработанные этой группой) PON - Passive Optical Network (пассивная оптическая сеть) RADSL - Rate Adaptive Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с адаптивной скоростью); SDH - Synchronous Digital Hierarchy (синхронная цифровая иерархия ЦСП) SDSL - Symmetrical Digital Subscriber Line (симметричная цифровая абонентская линия) SMDS - Switched Multimegabit Data Services (услуги передачи данных на скоростях, измеряемых Мбит/с, с установлением коммутируемых соединений) STM - Synchronous Transfer Mode (синхронный режим переноса) TDMA - Time Division Multiple Access (множественный доступ с временным разделением каналов) TMN - Telecommunications Management Network (сеть технической эксплуатации средств электросвязи) TPON - Telephony over Passive Optical Network (телефонная связь через пассивную оптическую сеть) 8

U-ADSL - Universal Asymmetrical Digital Subscriber Line (универсальная асимметричная цифровая АЛ) UMTS - Universal Mobile Telecommunications System (концепция ETSI для построения универсальной системы связи с подвижными объектами) VDSL - Very High-speed Digital Subscriber Line (цифровая АЛ с очень высокой скоростью передачи) WAN - Wide Area Network (территориально распределенная сеть; термин обычно используется специалистами по передаче данных) WDM - Wavelength Division Multiplex (мультиплексор с разделением каналов по длинам волн) WLL - Wireless Local Loop (беспроводная АЛ), WPABX - Wireless РАВХ (беспроводная УПАТС) xDSL - χ Digital Subscriber Line (цифровая АЛ; общее обозначение для ряда технологий: ADSL, HDSL, VSDL и им подобных)

Wer A sagt, muss auch В sagen (кто говорит "А", тот должен сказать и "Б")

ПРЕДИСЛОВИЕ История развития телефонии началась в 1876 году, когда Александр Белл получил патент на одно из самых замечательных изобретений XIX века. От первых шагов по практической реализации сетей телефонной связи до наших дней прошло более ста двадцати лет. Телефонная связь существенно изменилась. Но даже такие глубокие изменения, как переход к цифровым методам передачи, коммутации и обработки информации или применение кабелей связи с оптическими волокнами (ОВ), почти не коснулись принципов построения абонентской линии (АЛ). Из истории развития техники известны факты, когда продолжительный и медленный процесс сменяется периодом весьма радикальных преобразований. Мне кажется, что начавшееся в последние годы изменение принципов построения АЛ можно рассматривать как один из примеров подобного явления. Особенность современной телекоммуникационной системы заключается в том, что роль АЛ и принципы ее создания изменяются весьма существенно. Термин "Абонентская линия" уже не отражает суть элемента сети электросвязи между терминалом пользователя и коммутационной станцией. В технической литературе появился новый, принятый уже в международных стандартах и рекомендациях, термин "Access Network". Дословный перевод - "Сеть доступа" - будет, вероятно, не совсем удачен с точки зрения отечественной терминологии в электросвязи. Поэтому в тексте всех глав книги чаще используется термин "сеть абонентского доступа". Читатель, вероятно, обратит внимание и на некоторые другие особенности монографии, касающиеся аспектов терминологии. В частности, предпринята попытка (возможно, не всегда удачная) более точного перевода некоторых терминов с английского языка. В частности, термин "Transport Network" переводится словосочетанием "Транспортная сеть". Тем не менее, после слова "транспортная" в скобках (по крайней мере, в первой главе монографии) указывается другое, более привычное, прилагательное "первичная". Соответственно, вместо слов "вторичная сеть" чаще используется выражение "коммутируемая сеть". Мне кажется, что такой перевод ближе по смыслу к оригиналу - "Switched Network". Монография, по первоначальному замыслу, должна была состоять из четырех глав. Ее первое название - "Сети абонентского доступа.

10

Принципы построения и методы расчета" уже подразумевало, что будут рассмотрены два, отчасти самостоятельных, вопроса. Две первые главы я планировал посвятить принципам построения сетей абонентского доступа. Методы расчета, нацеленные на разработку инструмента для инженерного проектирования сетей абонентского доступа, намечалось изложить в третьей и четвертой главах. Когда заканчивалась работа над второй главой монографии, мне показалось, что целесообразно разделить весь материал на две части. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что принципы построения сетей абонентского доступа будут интересны более широкому кругу читателей. Математические методы, которые - как я надеюсь - станут темой следующей монографии, будут полезны, в основном, специалистам по планированию сетей, то есть более узкому кругу читателей. Предварительно я бы хотел отметить, что в 1999 году опубликована книга Б.С. Гольдштейна "Протоколы сети доступа". Эта книга будет логическим продолжением его монографии "Сигнализация в сетях связи", опубликованной в 1997 году. В планах издательства ЭКОТРЕНДЗ анонсирована книга "Сети связи с беспроводным доступом", написанная К.М. Великановым с соавторами. В этой монографии, по всей видимости, будут изложены вопросы, касающиеся сетей доступа, основанных на беспроводных технологиях. Эти две монографии, я надеюсь, помогут читателям составить достаточно полное представление о проблемах развития сетей абонентского доступа и путях их решения. . Итак, вернемся к монографии "Сети абонентского доступа. Принципы построения". Первая глава начинается экскурсом в историю развития абонентского доступа. Многие читатели по историческим кинолентам или старым гравюрам помнят громоздкие (но не лишенные определенного изящества) аппараты, имеющие микрофон в корпусе и телефон на коротком шнуре. Можно сказать, что такая конструкция телефонного аппарата "привязывала" абонента к терминалу, почти не позволяя ему двигаться. Миниатюрные современные терминалы не только не препятствуют передвижению абонента (даже в любых транспортных средствах), но могут передавать различные виды информации. Естественно, что подобные возможности обусловили существенное изменение функций, которые выполняют сети абонентского доступа в системе электросвязи. Далее, в первой главе вводятся термины и определения, касающиеся излагаемых в монографии вопросов. Раздел "Структурные характеристики абонентских сетей" содержит статистические данные по распределению Длин и емкостей линейно-кабельных сооружений. Заканчивается первая глава изложением основных тенденций, определяющих эволюцию АЛ. Во второй главе формулируются основные принципы построения перспективных сетей абонентского доступа. Первый раздел второй главы посвя11

щен вариантам подключения абонентских терминалов к цифровым коммутационным станциям. Рассматриваются различные аспекты применения выносных концентраторов и мультиплексоров, позволяющих эффективно организовывать сети абонентского доступа при цифровизации телефонной сети общего пользования (ТФОП). На базе цифровой ТФОП могут вводиться различные услуги электросвязи, часть из которых требует определенной модернизации сети абонентского доступа. Характерный пример такой ситуации - создание цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО). Во второй главе рассматриваются принципы создания сети доступа как для обычной (узкополосной), так и для широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО). Концепция интегрального обслуживания не может быть реализована для всей телекоммуникационной системы. Параллельно с ЦСИО будут развиваться самостоятельные коммутируемые (вторичные) сети. Поэтому один из разделов второй главы посвящен принципам построения широкополосной сети доступа, реализация которой не совпадает с концепцией ЦСИО. Заканчивается вторая глава разделом, содержащим краткие сведения о сетях абонентского доступа, ориентированным на использование эфира в качестве среды распространения сигналов. Приложение к монографии содержит краткий анализ документов Международного Союза Электросвязи (МСЭ) и ETSI (Европейский институт по телекоммуникационным стандартам), имеющих прямое или косвенное отношение к сетям абонентского доступа. Монография может рассматриваться как самостоятельная работа, призванная сформулировать основные направления, по которым будут развиваться сети абонентского доступа. Кроме того, изложенный материал служит основой для второй монографии, которую я надеюсь опубликовать в самом начале XXI века. Идея изучения сетей абонентского доступа зародилась у меня в процессе работы над монографией "Эволюция местных телефонных сетей", изданной в 1994 году (благодаря бескорыстной финансовой и организационной помощи открытого акционерного общества "Уралсвязьинформ"). Это обстоятельство и определило выбор эпиграфа к Предисловию. Я буду искренне рад получить конструктивные замечания по изложенным в книге вопросам. Если читатель найдет в монографии что-нибудь полезное, то он должен знать, что к этому "приложили руку" С А Брусиловский, Б.С. Гольдштейн, С.И. Лопатин, ВА Соколов и ПА Юнаков. Замечания и предложения моих коллег, прочитавших рукопись, очень помогли при подготовке окончательной редакции монографии. Львиная доля редакторской работы выполнена В А Соколовым. Благодаря усилиям М.Ю. Соколовой, моей жены, и Ю.Н. Соколова, нашего старшего сына, текст монографии стал в большей степени отвечать канонам русского языка. 12

Я верю, что наука проста, потому что она доступна мне, простому человеку (Эрнест Резерфорд)

1.АБОНЕНТСКИЕЛИНИИ МЕСТНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ Вот и прожили мы больше половины. Как сказал мне старый раб перед таверной: "Мы, оглядываясь, видим лишь руины ". Взгляд, конечно, варварский, но верный. (Иосиф Бродский. Письма к римскому другу) 1.1. ИаОРИЧЕСКИΕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СИаЕМЫ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА

1.1.1. Основные этапы развития системы абонентского доступа Не следует воспринимать эпиграф как прелюдию к критике принципов построения существующей системы абонентского доступа. Я разделяю мнение той группы психологов, которая считает критику самым неэффективным способом исправления каких-либо упущений в деятельности людей. Выбор этих строк Иосифа Бродского продиктован стремлением подчеркнуть тот факт, что существующие сети абонентского доступа начинают тормозить дальнейшее развитие всей телекоммуникационной системы. Раздел "Исторические аспекты ..." включен в первую главу монографии для того, чтобы обратить внимание читателя на те основные проблемы, которые возникли как следствие принятых ранее решений. Для этого - немного истории. Первые сети телефонной связи состояли - с точки зрения линейных сооружений - только из АЛ. Эти АЛ включались в ручные коммутаторы, операторы которых осуществляли соединения между абонентами. Первые АЛ были созданы на базе воздушных линий связи. В [1] приводятся интересные подробности о строительстве Санкт-Петербургской телефонной сети: "...вся сеть проектировалась на столбах по однопроводной схеме с использованием гальванизированной проволоки диаметром 2,2 мм". Подобный подход был типичен для конца XIX века и для начала нашего столетия. Провода обычно подвешивались на столбах. Подведение проводов к телефонной станции осуществлялось через специальные стойки. Суммарное число проводов, которые должны были подключаться к коммутаторам, исчислялось Десятками и даже сотнями. Высота соответствующих стоек достигала на некоторых телефонных станциях 13 метров [2].

13

Подземный телефонный кабель был впервые проложен в России в 1885 году при строительстве Нижегородской телефонной сети [2]. Длина десятижильного кабеля составляла около одного километра. Но его прокладка стоила дорого, а при эксплуатации возникли весьма сложные проблемы. В результате дальнейшее развитие абонентских сетей осуществлялось за счет воздушных линий и кабелей, подвешиваемых на столбах. С 1886 года в России в некоторых сетях стали использоваться двухпроводные АЛ и, соответственно, двухпроводные шнуровые коммутаторы. Необходимость в создании кабельной канализации стала очевидной после стихийного бедствия 21 ноября 1902 года, практически парализовавшего работу телефонной сети в столице Российской Империи [1J. Сильное обледенение привело к тому, что почти четыре тысячи проводов были оборваны и перепутаны. В следующем году из-за обледенения произошло 28367 обрывов (емкость Санкт-Петербургской телефонной сети составляла чуть более пяти тысяч абонентов). Строительство телефонной канализации в Санкт-Петербурге началось 15 мая 1903 года. Трубопроводы из керамических труб поставлялись Боровическим заводом. К 1 октября 1903 года было проложено 17 км магистральных трубопроводов, что составляло 210 каналокилометров. В 1904 году было проложено еще 18,5 км трубопровода или 214 каналокилометров. В том же году начались работы по прокладке кабеля с диаметром жил 0,7 мм. Эти работы проводились регулярно; к 1915 году общая протяженность телефонной канализации составила 118,3 км. В 1916 году работы были приостановлены. К этому времени в телефонной сети Санкт-Петербурга было проложено: - 10,5 км кабеля ТГ 1200x2; - 33,4 км кабеля ТГ 1000x2; - 87 км кабеля ТГ 800x2; - 10,9 км кабеля ТГ 600x2; - 119,1 км кабеля ТГ 400x2. К 1912 году емкость первой телефонной станции в столице (40 тысяч номеров) была полностью задействована. Ее расширение позволило довести номерную емкость до 58 тысяч номеров. После октября 1917 года расширение телефонной сети практически не проводилось. Ликвидация последствий пожара 1921 года, возникшего в кроссе центральной телефонной станции, затянулась на семь лет. Московская телефонная сеть, емкость которой к 1916 году составила чуть более 52 тысяч номеров, развивалась по аналогичному сценарию. Для организации двухпроводных АЛ использовались преимущественно кабели связи емкостью 400 пар. Одновременно создавались сети и в других городах России - Одессе, Риге, Харькове, Каза-

14

ни ... На 1 января 1916 года было создано 334 городские телефонные сети (ГТС), из которых 211 (63 процента) принадлежали Правительству и 123 (37 процентов) - концессионерам. В частном пользовании находилась только часть телефонных аппаратов - порядка 17 процентов. По мере развития телефонных сетей повышалась длина АЛ. Возникла проблема повышения дальности связи. Английский ученый О. Хевисайд в 1893 году сформулировал условия минимума энергетических потерь сигнала, передаваемого по линиям связи. Искомый минимум достигался за счет подбора четырех основных параметров кабельных пар: активного сопротивления жил (R), индуктивности (L), емкости (С) и проводимости изоляции (G). Проще всего - с практической точки зрения - изменять индуктивность. В 1900 году были разработаны два метода повышения индуктивности кабельных пар - пупинизация [3] и крарупизация [4]. Первый метод, предложенный М. Пупином, основывался на включении в кабельные пары катушек индуктивности. Это позволяло повысить дальность связи в три - пять раз, что соответствовало дальности связи (в зависимости от диаметра жил кабеля) от 10 до 100 км. Второй метод, разработанный К.Э. Крарупом, заключался в том, что кабель обматывался лентой из тонкой проволоки в один, два или три слоя. Оба метода повышения дальности связи стали применяться с 1902 года. Пупинизация более широко использовалась в местных (городских и сельских) телефонных сетях. Крарупизация оказалась эффективнее для кабелей, прокладываемых под водой. Это объясняется тем, что такой кабель не содержит утолщений, образуемых при включении катушек Пупина. Обратная сторона повышения индуктивности образование фильтра нижних частот, который создает препятствия для уплотнения кабельных пар. По этой причине пупинизация и крарупизация вскоре перестали широко применяться для повышения дальности связи. Гражданские сооружения для телефонной сети выполнялись на весьма высоком (для того времени) техническом уровне. Здания, предназначенные для размещения коммутаторов, обычно проектировались квалифицированными архитекторами. В [5] приведена фотография здания, в котором была смонтирована московская телефонная станция, построенная в 1904 году. В той же работе можно найти фотографию красивого здания Санкт-Петербургской телефонной станции. Несколько слов следует сказать и о коммутационном оборудовании, которое, правда, не является элементом сети доступа, но оказывает заметное влияние на ее реализацию. Первые коммутаторы были похожи на аналогичные устройства, используемые в телеграфной связи. Они назывались коммутаторными досками Гилеланда и представляли собой простейший однопроводный коммутатор. Эти коммутаторы обслу15

живопись телефонистками, которых абоненты называли почти забытым ныне словом "барышня". В начале девяностых годов прошлого века стали использоваться коммутаторы шкафного типа. Они также обеспечивали однопроводную коммутацию и ориентировались на телефонные аппараты с питанием от местной батареи и индукторным вызовом. Любопытны и некоторые экономические оценки, хотя сравнивать цены начала и конца XX века очень сложно. На выставке "НОРВЕКОМ-97", проходившей в Санкт-Петербурге в феврале 1997 года, среди посетителей распространялась газета "ЭКСПО новости". В статье В. Решетова "Навстречу 115-летию Петербургской телефонной сети" мне показался очень интересным следующий отрывок: "Подключение к сети стоило 250 рублей. Вспомним, что еще существовала копейка, американский доллар стоил от силы рубль, а корову можно было купить за 10 рублей". Если кто-либо захочет сейчас быстро установить телефон, он, как правило, должен обратиться к Оператору коммерческой сети. Стоимость подключения в этом случае составляет порядка 500 долларов США, если судить по рекламным материалам, распространявшимся на уже упомянутой выставке "НОРВЕКОМ-97". Таким образом, абонент заплатит примерно вдвое дороже, но корову - насколько мне известно - за 20 американских долларов не купишь. Кроме того, абонент может обратиться и к Оператору ТФОП. В апреле 1997 года абонент с местной пропиской в Санкт-Петербурге платил за установку телефона 750 тысяч рублей (около 130 долларов по курсу Центрального Банка России в апреле 1997 года). Если человек не имел прописки в Северной Столице, то он должен был заплатить 1 миллион рублей, то есть в 1,33 раза дороже (влияние прописки на стоимость установки телефона - предмет отдельного исследования, лежащий вне сферы технических вопросов). Автоматизация ГТС, начало которой было положено введением в эксплуатацию машинной станции 3 августа 1926 года в Ростове-наДону [2, 5], не привела к изменению принципов реализации АЛ. Своим чередом шел процесс перехода от воздушных цепей к кабельным линиям. Существенно то, что однопроводные АЛ постепенно заменялись двухпроводными. Тем не менее, по данным на 1 января 1928 года [2] общая протяженность воздушных линий связи в ГТС составляла 14,3 тысячи км против 2,3 тысяч км кабельных линий (или 14 процентов). Это соотношение постепенно менялось за счет увеличения доли кабельных линий связи. К 1945 году удельный вес кабельных линий в ГТС (правда, по протяженности жил, а не по общей длине) составил уже 94 процента [2]. Естественно, что число повреждений на воздушных линиях было очень велико. В послевоенные годы, практически во всех городах, кабельную кана-

16

лизацию стали строить с использованием асбоцементных труб и сборных смотровых устройств. В больших городах нашли применение коллекторы, в которых размещались все сооружения коммунального хозяйства (кабели связи и энергосистемы, трубопроводы различного назначения и т.п.). Свинец, использовавшийся ранее в качестве оболочки кабеля, постепенно заменяется синтетическими материалами. На длинных АЛ стали использоваться усилители мостового типа. Для удовлетворения заявок новых абонентов применяется спаренное подключение двух телефонных аппаратов (ТА) к одной АЛ. Например, на 1 января 1962 года подобным образом в Москве было подключено 52515 ТА, а к 1 января 1965 года уже 250981 ТА [2]. Иными словами, за три года спаренное включение в Московской ГТС стало применяться почти в пять раз чаще. Безусловно, спаренное включение ТА несколько снизило затраты на развитие ГТС, но оно имело и ряд отрицательных последствий, часть которых наиболее ярко проявляется только в настоящее время. Заметное изменение в принципах построения сети доступа произошло при внедрении первой подстанции (концентратора) ПС-МКС-100 в 1957 году. Позднее была создана подстанция емкостью до 1000 номеров ПСК-1000. Использование подстанций приводит к сокращению средней длины АЛ. Это, в свою очередь, улучшает качество передачи информации, повышает эффективность использования АЛ и обеспечивает ряд преимуществ, существенных с точки зрения эволюции ТФОП. Все изложенное выше относится, в большей степени, к городским, а не сельским телефонным сетям (СТС). Сельская связь развивалась по весьма специфическим сценариям. Такое положение было обусловлено Двумя основными факторами: - технические средства, используемые для построения сетей электросвязи, еще не обеспечивали возможность создания унифицированных коммутационных станций, систем передачи и линейно-кабельных сооружений для всех уровней иерархии ТФОП; - система сельской связи была ориентирована на обеспечение потребностей сельскохозяйственного производства (органов управления колхозов и совхозов) при незначительной телефонизации квартир и Домов проживания населения. Построение абонентских сетей в сельской местности велось с широким использованием воздушных линий связи. Это не обеспечивало хорошего качества передачи речи и приемлемой надежности связи, "о данным за 1950 год на 100 км воздушных линий было зафиксировано 1,6 повреждений со средним временем простоя 6 часов [2]. Эта статистика относится ко всем линейным сооружениям, включая участок абонентского доступа. Последние два десятилетия внесли свой вклад в развитие абонентских сетей. Самым существенным - с точки зрения вопросов, рассматривае2 Заказ № 2843

17

мых в монографии, - можно назвать: использование систем передачи, применение концентраторов при установке цифровых коммутационных станций и организацию доступа (для некоторых групп абонентов) по эфиру. Одной из первых систем передачи, разработанных для уплотнения АЛ, стала абонентская высокочастотная установка (АВУ). Она предназначалась для организации одного дополнительного канала за счет уплотнения АЛ. АВУ состоит из двух комплектов. Комплект, располагаемый на автоматической телефонной станции (АТС), питается от станционной батареи. Комплект, устанавливаемый у абонента, питается от сети переменного тока 220/127 В или (для помещений с повышенной электробезопасностью) 36 В [6]. Оборудование АВУ использует несущие частоты 28 кГц (от абонента к станции) и 64 кГц (от станции к абоненту). Аппаратура АВУ представляет собой одноканальную систему уплотнения. Это, по определению, приводит к низким технико-экономическим показателям ее применения. С другой стороны, оборудование типа АВУ весьма эффективно при необходимости быстро организовать одну дополнительную АЛ. Следующее поколение абонентских систем передачи отличалось двумя важными показателями: использование цифровых методов передачи сигналов и многоканальность. Характерный пример - цифровая система передачи с временным разделением каналов и дельтамодуляцией Д-АВУ [6]. Эта аппаратура позволяет организовать 10 АЛ по двум парам абонентского кабеля, оборудование Д-АВУ рассчитано на подключение специализированных ТА, имеющих четырехпроводное окончание. Питание ТА осуществляется дистанционно, то есть работоспособность Д-АВУ не зависит от состояния сети переменного тока. Область использования Д-АВУ существенно ограничивается двумя факторами: - длина линии между ТА и комплектом, размещаемым на стороне подключаемых к системе абонентов, не должна превышать 200 м; - кабель, уплотняемый системой передачи Д-АВУ, должен быть однородным. При размещении абонентского комплекта Д-АВУ в пределах одного подъезда или даже в одном доме, ограничение длины линии величиной 200 м не представляется очень существенным. Иная ситуация складывается с требованиями к однородности кабеля. Дальнейшее применение систем передачи в абонентской сети осуществлялось в двух направлениях: - использование стандартных цифровых систем передачи (ЦСП), разработанных для уплотнения пучков соединительных линий (СЛ) между коммутационными станциями; - создание новых систем передачи, ориентированных, в основ-

18

ном, на абонентскую сеть. Стандартные ЦСП широко используются в ряде стран для экономичной организации абонентской сети [7, 8]. Такое решение объясняется техническими и экономическими преимуществами, которые свойственны унифицированному телекоммуникационному оборудованию. Отрицательные последствия от применения специализированных для абонентской сети систем передачи объясняются, как правило, тем, что они не унифицированы со стандартными ЦСП. Преимущества, свойственные специализированным (для абонентской сети) системам передачи, обычно проявляются тогда, когда АТС является аналоговой коммутационной станцией. Для цифровых АТС подключение абонентов посредством специализированных систем передачи и, особенно, техническая эксплуатация сети доступа ставят ряд весьма сложных проблем, к которым мы еще вернемся. Информация о специализированных системах передачи, предназначенных для абонентских сетей, может быть найдена в [9, 10]. Использование концентраторов (в любых типах коммутационных станций) позволяет не только сократить среднюю длину АЛ, но и повысить эффективность сети абонентского доступа. Применение систем передачи, то есть мультиплексоров, подразумевает создание индивидуальных АЛ. В этом и состоит существенное различие между концентратором и мультиплексором: - любой из V каналов между концентратором и цифровой коммутационной станцией может использоваться для соединения с любым из N абонентов, включенных в данный концентратор; - пучок линий между мультиплексором (емкостью N) и коммутационной станцией предназначен для организации индивидуальных АЛ, число которых равно N. Естественно, что V < N. Соотношение этих величин зависит от ряда факторов. Максимально V и N могут различаться на один порядок. Это, на первый взгляд, свидетельствует о преимуществах конЦентраторов перед мультиплексорами, используемыми в абонентской сети. Но посмотрим на динамику цен. Себестоимость оптического кабеля (ОК) и систем передачи постоянно снижается. Это означает, что затраты на тот вариант создания сети абонентского доступа, который основан на применении мультиплексоров, будут постепенно уменьшаться. Можно считать, что себестоимость коммутационного оборудования определяют затраты на аппаратные и программные средства. Тогда можно выделить два важных процесса: - постоянное снижение цен на элементную базу ведет к уменьшению стоимости концентратора; введение новых функциональных возможностей (дополнитель-

19

ное программное обеспечение) обуславливает рост стоимости концентратора. Это означает, что выбрать один из двух вариантов создания сети абонентского доступа можно только при конкретном проектировании (11, 12]. Практическая реализация беспроводного (wireless) доступа стимулировала существенные изменения в принципах создания абонентских сетей. Особенно ярко соответствующие тенденции проявились в сельской связи [13, 14]. Но это направление в создании абонентских сетей не имеет глубоких "исторических" корней. По этой причине в разделе 1.1 проблемы доступа по эфиру не рассматриваются. Их анализ содержится в разделе 2.5. Таким образом, основные исторические аспекты развития абонентской сети, существенные с точки зрения ее дальнейшей эволюции, уже изложены. Перейдем к анализу достоинств и недостатков эксплуатируемых абонентских сетей, которые представляются важными с трех точек зрения: - поддержка дополнительных услуг, вводимых для абонентов аналоговых и цифровых коммутационных станций; - внедре'ние цифровой коммутационной техники и перспективных сред распространения сигналов; - использование существующих АЛ для организации новых сетей электросвязи, обеспечивающих обмен так называемой нетелефонной информацией. Под дополнительными услугами, предоставляемыми абонентам всех типов АТС, мы будем понимать такие виды обслуживания, которые инвариантны к типу коммутационного оборудования. Характерными примерами дополнительных услуг могут служить: - передача данных (ПД) и факсимильных сообщений, которые вводятся в АЛ через модем; - использование АЛ для организации охранной и/или пожарной сигнализации; - создание арендованного канала ("прямой провод") для различного применения, включающего АЛ как одну из составных частей. Возможность предоставления дополнительных услуг, как правило, зависит от характеристик существующей абонентской сети. Но и сами эти услуги могут заметно повлиять - обычно не в лучшую сторону - на характеристики АЛ. Постараемся проиллюстрировать такое утверждение применительно к первому из приведенных выше примеров дополнительных услуг, выделяя некие общие закономерности. Обмен дискретной информацией (данные, факсимильные сообщения, "Электронная почта" и т.п.) осуществляется, в настоящее время, преимущественно за счет ресурсов ТФОП. Исследования качества пере20

дачи дискретной информации [15] показали, что некоторые особенности ТФОП в целом, и АЛ частности, могут заметно влиять на основные характеристики обмена сообщениями. В ряде случаев передача дискретной информации через ТФОП практически невозможна. В [15] проанализированы основные причины сложившейся ситуации, обусловленной, в основном, особенностями ТФОП как сети, изначально создававшейся по требованиям, свойственным телефонии. Но к изложенному в [15] можно добавить несколько соображений, касающихся абонентской сети: - сращивание жил, имеющих различный диаметр, приводит к известному в теории явлению, вызывающему потерю мощности передаваемого сигнала; - наличие в одном кабеле пар, используемых для телеграфной связи, передачи телеметрической информации и т.п., может существенно повысить уровень импульсных помех, что, естественно, приведет к снижению помехозащищенности; - установка оборудования охранной сигнализации типа "КометаК", которая использует несущую частоту 18 кГц, также влияет на достоверность передаваемой дискретной информации. Для телефонии все эти обстоятельства не столь критичны, что обусловлено спецификой речи, обладающей, как известно, большой избыточностью. Это обстоятельство в совокупности с весьма совершенным устройством обработки речи (головной мозг) обеспечивает весьма высокую достоверность информации, которой обмениваются абоненты ТФОП. Не следует, конечно, возводить последнее утверждение в абсолют. На практике иногда возникают ситуации, когда ни избыточность речи, ни напряжение голосовых связок и слухового аппарата абонентов не обеспечивают приемлемые характеристики телефонного соединения. В свою очередь, сигналы от модемов, работающих в полосе канала тональной частоты (ТЧ), могут создавать ощутимые помехи в других каналах ТЧ при пониженном переходном затухании. Кроме этих минусов абонентской сети существуют и некоторые плюсы, представляющиеся весьма важными для введения дополнительных услуг. Вопервых, средняя длина АЛ в российскойТФОП, как правило, короче аналогичной величины для телефонных сетей других стран [12]. Во-вторых, использование различных устройств и терминалов, мешающих работе модемов, пока не получило широкого распространения. В-третьих, начавшийся процесс модернизации ТФОП косвенно создает хорошие предпосылки для улучшения характеристик качества передачи дискретной информации. Перейдем ко второй группе достоинств и недостатков существующей абонентской сети, проявляющихся на этапе внедрения цифровой комутационной техники и перспективных сред распространения сигналов. Десь умышленно не затрагиваются аспекты услуг; акцент сделан на тех

21

проблемах, которые свойственны переходу к новому поколению оборудования электросвязи. При модернизации телекоммуникационной системы с использованием ресурсов существующих абонентских сетей весьма важно принимать во внимание: - характеристики абонентских кабелей, которые предполагается использовать для организации линейных трактов ЦСП между выносными модулями (например, концентраторами или мультиплексорами) и цифровой коммутационной станцией; - возможность использования существующей канализации для прокладки новых кабелей (как с металлическими жилами, так и с оптическими волокнами); - наличие специфических интерфейсов, которые не поддерживаются цифровыми коммутационными станциями. Известны два способа организации цифровых трактов - однокабельный и двухкабельный [6]. В целом, двухкабельный вариант перспективнее. Но на практике достаточно часто возникают ситуации, когда реализован может быть только однокабельный вариант. В таком случае необходимо отбирать физические пары, пригодные для организация цифрового тракта. Отбор пар осуществляется по специальной методике [16]. Следует отметить, что подобные задачи возникают и при организации доступа пользователей ЦСИО к коммутационной станции, а также в ряде других случаев, рассматриваемых ниже. К сожалению, универсальных рекомендаций относительно возможности уплотнения абонентских кабелей не существует. Эта возможность определяется, в основном, реальными характеристиками эксплуатируемого кабеля. Не исключается ситуация, когда для организации цифровых трактов потребуется прокладка нового кабеля. Использование существующей канализации для прокладки новых кабелей также (или в еще большей степени) может считаться вопросом конкретного проектирования. Мне приходилось обсуждать подобные проблемы со специалистами, занимающимися проектированием и эксплуатацией абонентских сетей. Обычно сложные задачи возникают в двух случаях. Первая ситуация - прокладка нового кабеля в центральной части города. Вторая ситуация - специфические проблемы, вызываемые внешними воздействиями (последствия наводнений, смещение канализации из-за просадки грунта и т.п.). К специфическим интерфейсам, которые не поддерживаются цифровыми коммутационными станциями, относятся стыки с системами передачи, используемыми в абонентской сети, и устройствами, работающими вне полосы канала ТЧ. Современные цифровые коммутационные станции обычно рассчитаны на включение двухпроводных аналоговых АЛ и линейных трактов первичных ЦСП. Применение абонентских ЦСП, отличающихся от стандартного ряда систем ИКМ-30, ИКМ22

120 и т.д., связано: - либо с переходом на станционной стороне к двухпроводному физическому интерфейсу, что ухудшает качество передаваемой информации из-за дополнительного преобразования аналог-цифра-аналог; - либо с установкой конверторов, преобразующих цифровой поток на входе коммутационной станции в стандартный тракт с пропускной способностью 2,048 Мбит/с. Оба решения снижают надежность сети абонентского доступа изза включения дополнительных устройств. Более того, применение нестандартных систем передачи ставит весьма сложные проблемы в части технической эксплуатации оборудования, используемого в сети абонентского доступа. Из систем, функционирующих вне полосы канала ТЧ, следует, в первую очередь, выделить оборудование охранной сигнализации. Передача соответствующей информации осуществляется либо постоянным током, либо на частоте 18 кГц. "Выделение" сигналов, относящихся к системе охранной сигнализации, осуществляется, как правило, в кроссовом оборудовании коммутационных станций. Представим вполне реальную ситуацию, когда электромеханическая АТС заменяется на цифровую коммутационную станцию, которая имеет ряд концентраторов, связанных с нею за счет вновь проложенных ОК. В этом случае, существующие системы охранной сигнализации не будут работать по следующим причинам: - по оптическим волокнам в принципе не могут передаваться сигналы постоянного тока; - все абонентские комплекты (АК) концентратора содержат полосовые фильтры, пропускающие на вход кодека только сигналы в полосе канала ТЧ, что приводит к подавлению несущей частоты 18 кГц. Итак, внедрение цифровых коммутационных станций может привести к тому, что существующие системы охранной сигнализации не смогут выполнять свои функции. Эта проблема, насколько мне известно, сейчас детально изучается. Возможно, что уже предложены инженерные решения. Тем не менее, необходимо учесть и дальнейшую динамику развития абонентских сетей. Вероятно, в ближайшей перспективе может возникнуть ряд новых задач. Перейдем к третьей группе достоинств и недостатков эксплуатируемых АЛ, проявляющихся на этапе создания новых сетей электросвязи. Будем рассматривать эти достоинства и недостатки с точки зрения сетей, в которых передаются широкополосные сигналы. Характерными примерами могут считаться кабельное телевидение, системы видеоконтроля и широкополосная ЦСИО. Строго говоря, подобные сети обычно, делятся - с точки зрения их пропускной способности - на два класса. В англоязычной литературе вво23

дятся два соответствующих словосочетания - "Wideband Network" и "Broadband Network", которые на русский язык чаще всего переводятся одинаково -" Широкополосная сеть". Четкой границы между сетями "Wideband Network" и "Broadband Network" не существует. В большинстве публикаций к сетям типа "Wideband Network" относятся телекоммуникационные системы, поддерживающие скорость выше обычной ЦСИО (2,048 Мбит/с для доступа на первичной скорости), но ниже пропускной способности канала Н4 [17], которая составляет, примерно, 140 Мбит/с. Иногда в качестве верхнего предела фигурирует номинал 34 Мбит/с. Возможность использования существующих АЛ для подобных сетей рассматривается многими специалистами как весьма важная техническая задача. В результате ряда исследований [18, 19] были сформулированы концепции асимметричной цифровой АЛ - ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line), высокоскоростной цифровой АЛ - HDSL (High-speed Digital Subscriber Line) и цифровой АЛ с очень высокой скоростью передачи - VDSL (Very High-speed Digital Subscriber Line). Краткое изложение соответствующих принципов организации цифровой АЛ содержится в конце первой главы. В настоящем разделе для нас существенно то, что речь идет о скоростях передачи по АЛ, измеряемых единицами иди даже десятками Мбит/с. При таких высоких скоростях передачи информации особое значение приобретают эксплуатационные характеристики всех элементов АЛ: физических цепей (в "своем" и соседних кабелях), вводно-коммутационных устройств (ВКУ). Некоторые специалисты, с которыми я обсуждал вероятные проблемы использования технологий типа ADSL, высказывали опасения, что именно эксплуатируемые в настоящее время ВКУ будут препятствовать повышению скорости обмена информацией на участке терминал - коммутационная станция. Этот вопрос, конечно, нуждается в детальном изучении. 1.1.2. Формальное описание характеристик абонентской сети Попробуем обобщить основные достоинства и недостатки, свойственные существующим АЛ, заполнив таблицу 1.1, состоящую из трех колонок. В первой колонке указаны характеристики АЛ, существенные (по субъективному мнению автора) с точки зрения рассматриваемых в монографии вопросов. Вторая колонка отражает те недостатки существующей абонентской сети, которые значимы для эволюции ТФОП и телекоммуникационной системы в целом. Соответствующие достоинства АЛ приведены в третьей колонке. Примечания помещены в конце таблицы. Примечание А: такое утверждение справедливо применительно к той ситуации, когда АЛ будет использоваться для телефонной связи или передачи иной информации в полосе канала ТЧ. Если "старая" АЛ (от терминала до коммутационной станции) соответствовала таким требова24

Таблица 1.1 Характеристика абонентской сети Структура абонентекой сети

Недостатки

Достоинства

1. Шкафная система, при которой АЛ свойственны невысокие характеристики надежности и качества передачи информации 2. Невозможность автоматической реконфигурации структуры сети

1. Более экономичная, в целом, реализация абонентской сети 2. Наличие линейных и гражданских сооружений для будущей сети доступа

Используемая среда 1. Ограниченная пропускная распространения сигспособность АЛ, что свойственнала но кабелям с медными жилами 2. Низкая надежность АЛ на базе воздушных линий связи 3. Ухудшение некоторых характеристик передачи при сращивании жил, имеющих разный диаметр проводников

1. Достаточная пропускная способность для основных и дополнительных услуг, предоставляемых ТФОП 2. Оперативное создание АЛ за счет строительства воздушных линий связи

Используемые системы передачи

1 . Усложнение процесса технического обслуживания при использовании нестандартных систем передачи 2. Высокие удельные затраты на одну АЛ, что свойственно малоканальной аппаратуре 3. Необходимость, в ряде случаев, отбора уплотняемых цепей

1 . Возможность в сжатые сроки ввести новые АЛ без прокладки кабеля

Возможность введения новых услуг

1. Сложности, вызванные теми случаями, когда АЛ пригодна для телефонной связи, но ее электрические характеристики не отвечают требованиям, которые существенны при передаче иной информации

1. Возможность введения дополнительных услуг на значительной части АЛ, что позволяет Оператору получить дополнительные доходы

Поддержка процесса иифровизации ТФОП

1 . Необходимость отбора пар для организации линейных трактов между выносными модулями и АТС по однокабельному варианту 2. Возможные проблемы с работой систем охранной сигнализации

1 . Участок сети доступа от выносного модуля до терми нал а может быть использован без всяких ограничений (смотри Примечание А)

Использование АЛ Для организации новых сетей электросвяЗ и или передачи нетелефонной инфор-

1. Сложность повышения пропускной способности АЛ, организованных в кабелях с медными жилами или созданных в системах передачи 2. Отсутствие средств для управления структурой сети доступа (смотри Примечание Б)

1. Возможность введения технологии типа ADSL для некоторой части АЛ

мации

_

25

ниям, то ее часть (от терминала до выносного модуля) тем более будет способна передавать речь и иную информацию в полосе канала ТЧ с заданными показателями. Примечание Б: управление в сетях абонентского доступа, поддерживающих обмен широкополосными сигналами, обычно является необходимым условием из-за высоких требований к надежности таких телекоммуникационных систем. Таблицу 1.1 нельзя считать полной. В ней не отражены некоторые моменты, существенные, например, с точки зрения технической эксплуатации сети АЛ. Тем не менее, она содержит в сжатом виде те основные выводы из содержания раздела 1.1, которые важны для монографии в целом. Теперь, когда - практически без всяких пояснений - введен ряд новых терминов, необходимо перейти к следующему разделу, чтобы попытаться внести некоторую ясность в систему понятий, характерных для сети абонентского доступа.

Возможно вы и сами не понимаете, какой огромной властью над умами пользуется просторечное, совершенно некритическое использование слов и понятий (А.Ф. Лосев "О мировоззрении") 1.2.ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

1.2.1. Общие замечания Работа над терминологическими вопросами представляется, на первый взгляд, достаточно простой. На самом деле - это длительный и, как правило, неблагодарный труд. Мне хорошо известна та сложность, с которой сталкиваются специалисты МСЭ, занимающиеся переводом англоязычных терминов на два других официальных языка этой организации - французский и испанский. Но, к сожалению, без раздела "Термины, определения и основные понятия" дальнейшее изложение ряда вопросов не представляется возможным. В монографии используется специфический (возможно, что не самый удачный) подход к терминологии, заключающийся в следующей системе компромиссов: - давно используемые в-телефонии (или электросвязи) термины не изменяются, даже если они были введены не совсем удачно; - там, где это не противоречит сущности понятий, используются термины, планируемые к введению в известных автору проектах стандартов в области электросвязи; - перевод терминов с английского языка на русский осуществляется так, чтобы число букв в обеих аббревиатурах было, по возможности, одинаковым; - если перевод какого-либо термина на русский язык затруднен (например, в силу способностей автора), то в тексте монографии используется англоязычное выражение или соответствующая аббревиатура; - если англоязычный термин соответствует двум или более терминам в отечественной технической литературе, то в тексте делается соответствующее примечание. Характерным примером первого утверждения можно считать хорошо известную аббревиатуру ТФОП. Строго говоря, слова "телефонная сеть общего пользования" было бы правильнее сокращать как ТСОП. Такую аббревиатуру в последних публикациях стали использовать некоторые авторы. Тогда, словосочетание "телеграфная сеть общего пользования" также будет сокращаться как ТСОП. Именно по этой причине для телефонии была принята аббревиатура ТФОП, а Для телеграфии - ТГОП. Далее в тексте монографии мы будем использовать аббревиатуру ТФОП. Соответствующее ей англоязычное со27

кращение PSTN (Public Switched Telephone Network) тоже состоит из четырех букв, что иллюстрирует третье утверждение. Четвертый постулат относится к таким выражениям как Windows, ETSI, а также иным словам и аббревиатурам, которые, как правило, не переводятся. В тексте монографии подобные словосочетания, свойственные современной электросвязи, будут приводиться на языке оригинала. Используемая в рекомендациях и других материалах МСЭ терминология, относящаяся к абонентскому доступу, существенно отличается от принятой в отечественной научно-технической литературе. В этой книге не ставится задача разработки новой терминологии в части абонентского доступа. С другой стороны, при широком использовании зарубежных публикаций целесообразно установить однозначное соответствие между понятиями, характерными для сетей абонентского доступа. Основная часть приводимых ниже терминов взята из рекомендаций МСЭ. Определенная группа терминов заимствована из [20, 21]. Ряд аббревиатур содержится в [22]. Но некоторые термины из указанных источников переведены иначе. Это связано с моим субъективным восприятием некоторых понятий, касающихся сети абонентского доступа. 1.2.2. 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 рисунке 1.1 показана модель перс-

28

пективной телекоммуникационной системы. Эта модель основана на сетевых структурах, приведенных в публикациях [23 - 26]. Первый элемент телекоммуникационной системы представляет собой совокупность терминального и иного оборудования, .которое устанавливается в помещении абонента (пользователя). В англоязычной технической литературе этот элемент телекомм у н и к а ц и о н н о й системы соответствует т е р м и н у Customer Premises Equipment (CPE). Второй элемент телекоммуникационной системы и есть, собственно, предмет данной монографии. 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. В ряде работ, например в [23], сеть абонентского доступа делится на два участка - нижняя плоскость рисунка 1.1. 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 рисунке 1.1, 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 рисунке 1.1 структуру следует рассматривать как перспективную модель телекоммуникационной системы. Для решения терминологических проблем обратимся к модели, свойственной

29

сетям абонентского доступа аналоговых АТС. Такая модель показана на рисунке 1.2 [21]. 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.

Эта модель справедлива как для ГТС, так и для СТС. Более того, для ГТС приведенная на рисунке 1.2 модель инвариантна к структуре межстанционной связи. Она идентична для: - нерайонированных сетей, состоящих, по определению [12], 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, приведенные в [21]. 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 рисунке 1.3 [21]. На этом рисунке детализи-

30

рованы некоторые фрагменты предыдущей модели.

На рисунке 1.3 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. К новым аббревиатурам, введенным на рисунке 1.3, мы вернемся в следующем параграфе. Модель, показанная на рисунке 1.3, 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 [12] это заметно отражается на структуре абонентской сети. Характерный пример подобной ситуации - установка цифровой коммутационной станции, заменяющей несколько стаРых электромеханических станций. Пристанционный участок цифровой

31

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 рисунке 1.4. Два последних рисунка (1.3 и 1.4) имеют ряд общих моментов. Во-первых, обе структуры подразумевают наличие так называемой "зоны прямого питания" - анклава, в пределах которого АЛ включают-

ся 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 муль32

типлексоры), 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 отече-

АК - абонентский комплект телефонной станции ВКУ - вводно-коммутационные устройства ШР - шкаф кабельный распределительный РК - распределительная коробка КЯ - кабельный ящик ТА - телефонный аппарат (или иной терминал) АЗУ - абонентское защитное устройство

33

ственной практике и документах МСЭ, целесообразно привести структуру сети АЛ, использованную в [20]. Эта структура приведена на верхней части рисунка 1.5, а в его нижней плоскости изображена подобная модель, содержащаяся в [21]. Для структурной схемы АЛ (верхняя часть рисунка 1.5) 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 рисунке 1.5 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. 1.2.3. Перечень основных терминов Приведенные выше рисунки и соответствующие краткие комментарии позволяют составить следующий перечень терминов, относящихся к сети абонентского доступа: 1. Местная станция (МС), к которой подключаются абонентские линии. Для ГТС - это РАТС. В СТС абоненты включаются в оконечные (ОС), узловые (УС) и центральные (ЦС) станции. В англоязычной технической литературе и для СТС, и для ГТС используется общий термин "местная станция" - Local exchange (LE). Иногда используется еще один термин - Central Office (CO), который также применяется для ГТС и СТС. С чисто технической точки зрения, удобно и в отечественной практике использовать единый термин - МС. 2. АЛ - линия местной телефонной сети, соединяющая оконечное абонентское телефонное устройство с АК оконечной станции, концентратора или иного выносного модуля. В англоязычной технической литературе используется термин Subscriber line или просто Line. В определении, перед словом "устройство", стоит прилагательное "теле34

фонное", которое подчеркивает основное назначение АЛ как элемента ТФОП. В настоящее время слова "Оконечное телефонное устройство" часто заменяются более общим термином, инвариантным к виду коммутируемой (вторичной) сети, - "Терминал". 3. Станционный участок АЛ - участок абонентской линии от АК местной станции, концентратора или иного выносного модуля до станционной стороны кросса. В зарубежной технической литературе этот участок АЛ как самостоятельный элемент сети абонентского доступа не рассматривается. 4. Линейный участок АЛ - участок абонентской линии от линейной стороны кросса или вводно-коммутационного устройства оконечной станции, концентратора или иного выносного модуля до розетки (или иного аналогичного элемента) оконечного абонентского устройства телефонной сети. В зарубежной технической литературе этот участок АЛ также не рассматривается как самостоятельный элемент сети абонентского доступа. 5. Магистральный участок АЛ - участок абонентской линии от линейной стороны кросса или вводно-коммутационного устройства местной станции, концентратора или иного выносного модуля до распределительного шкафа, включая участки межшкафной связи. Магистральному участку АЛ соответствует термин "Main cable". Магистральным участком считается также зона прямого питания, в пределах которой для построения абонентской сети распределительные шкафы не используются. Зона прямого питания занимает территорию, примыкающую к телефонной станции в радиусе примерно до 500 метров. В англоязычной технической литературе для обозначения этого участка абонентской сети используются слова "Direct service area". 6. Распределительный участок АЛ - участок абонентской линии от распределительного кабельного шкафа до абонентского пункта. Этому участку АЛ - в зависимости от структуры сети доступа - соответствуют термины "Primary distribution cable" и "Secondary distribution cable". А часть площади, занимаемой распределительным участком, называется обычно "Cross-connection area". 7. Абонентская проводка - участок абонентской линии от распределительной коробки до розетки включения оконечного абонентского телефонного устройства. В англоязычной технической литературе используются два термина: - "Subscriber's lead-in" - участок от распределительной коробки до помещения абонента; Subscriber's service line" - участок от распределительной коробки До телефонного аппарата. Кросс, ВКУ - оборудование стыка станционных и линейных участков абонентских и соединительных линий городских, сельских и комби35

нированных телефонных сетей. Этот элемент сети доступа в англоязычной технической литературе называется "Main distribution frame"; часто используется аббревиатура MDF. 9. Кабельный распределительный шкаф (ШР) - оконечное кабельное устройство, предназначенное для установки кабельных боксов (с плинтами, без элементов электрической защиты), в которых осуществляются соединения магистральных и распределительных кабелей абонентских линий местных телефонных сетей. Кабельному распределительному шкафу соответствует термин "Cross-connection point". Если АЛ проходит через два ШР, то в англоязычной технической литературе - для второго шкафа - добавляют прилагательное "secondary". Кроме того, если ШР находится в специально оборудованном помещении, то он именуется как "Cabinet". В том случае, когда ШР располагается у стены здания или иного подобного места, он называется "Sub-cabinet" или "Pillar". Эти обозначения обычно указываются в скобках после функционального назначения - "Cross-connection point". В технической литературе используется еще несколько терминов, более или менее соответствующих ШР. Чаще всего встречается слово "Curb". 10. Абонентская распределительная коробка (РК) - оконечное кабельное устройство, предназначенное для осуществления стыка кабельных пар, включенных в плинт распределительной коробки, с однопарными проводами абонентских проводок. Distribution point (DP) - аналог термина "Абонентская распределительная коробка". 11. Кабельная канализация - совокупность подземных трубопроводов и колодцев (смотровых устройств), предназначенных для прокладки, монтажа и технического обслуживания кабелей связи. Термин "Кабельная канализация" в англоязычной технической литературе используется в двух вариантах: "Duct" или "Cable duct". 12. Колодец (смотровое устройство) кабельной канализации - устройство, предназначенное для прокладки кабелей в трубопроводы кабельной канализации, монтажа кабелей, размещения сопутствующего оборудования и технического обслуживания кабелей связи. Словам "Кабельный колодец" в английском языке эквивалентны два термина: "Jointing chamber" или "Jointing manhole". 13. Кабельная шахта - сооружение кабельной канализации, размещаемое в подвальном помещении телефонной станции, через которое кабели вводятся в здание станции и в котором, как правило, многопарные линейные кабели распаиваются на станционные кабели емкостью 100 пар. Этот термин в английском языке обозначается словами "Exchange manhole". 14. Пристанционный участок - территория, в пределах которой все абонентские линии подключаются к данной МС. В англоязычной тех-

36

нической литературе используется термин "Local exchange area". 15. Цифровой кроссовый узел (ЦКУ) - оборудование для выделения и объединения цифровых каналов и трактов. ЦКУ содержит устройство управления, способное автономно или под воздействием команд из центра технической эксплуатации (ЦТЭ) производить реконфигурацию структуры транспортной (первичной) сети. Этому элементу транспортной сети соответствует термин "Digital Cross Connect", имеющий несколько аббревиатур, из которых чаще всего используются DSC и DXC. 16. Мультиплексор с выделением каналов (МВК) - оборудование, схожее по функциональному назначению с ЦКУ, но не имеющее системы управления. В англоязычной технической литературе используется термин "Add-Drop Multeplexer" (ADM). 17. Телефонная плотность - величина, определяющая число телефонов на 100 жителей, число семей и т.п. или на единицу площади. В 'последнем случае вводится уточняющее прилагательное - "Поверхностная телефонная плотность". Телефонная плотность в текстах на английском языке обозначается терминами Telephone density, Line density, Telephone penetration. Читатель, вероятно, обратил внимание на следующий факт: определив ряд терминов, автор упустил фундаментальное - если верить названию монографии - определение. Речь, конечно, идет о словосочетании "Сеть абонентского доступа". Проблема состоит в том, что точное определение "Сети абонентского доступа" еще не разработано. Более того, некоторые толкования этого термина содержат существенные противоречия. Мне кажется, что для "сети абонентского доступа" целесообразно ввести два определения: с точки 'зрения выполняемых функций и с точки зрения топологии телекоммуникационной системы. Первое определение, в свою очередь, требует уточнения термина "доступ". Это слово часто встречается в электросвязи и ряде смежных Дисциплин. Применительно только к электросвязи слово "доступ" используется в нескольких аспектах (доступность коммутационной системы, доступ к дополнительным видам обслуживания и т.п.). В монографии термин "доступ" будет трактоваться так, как оно определено в [27]: "Доступ (Access) - процесс обращения абонента к некоторым ресурсам системы, сети". В этом контексте "Сеть абонентского доступа" может рассматриваться как фрагмент телекоммуникационной системы, обеспечивающий обращение абонента к некоторым общесетевым ресурсам. Такое определение не дает практически никакого представления о границах сети абонентского доступа. Для того, чтобы восполнить этот пробел, целесообразно рассмотреть гипотетическую модель сети абонен37

тского доступа, показанную на рисунке 1.6. Структура предлагаемой модели содержит две МС (N1 и N2) и один центр коммутации пакетов (ЦКП). Абоненты ТФОП подключаются к МС под номером N1 двумя способами - непосредственно и через концентратор. В первом случае сеть абонентского доступа состоит из совокупности АЛ. Во втором случае АЛ

заканчивается в абонентском комплекте концентратора, а сеть абонентского доступа простирается до МС и включает в себя еще и пучок СЛ между МС и концентратором. Для абонентов ПД сеть доступа кончается в ЦКП. В рассматриваемой модели эта сеть будет включать в себя совокупность АЛ до мультиплексора, СЛ до ЦКУ и СЛ от ЦКУ, расположенного на МС N1, до ЦКУ, находящегося на МС N2. Таким образом, сеть доступа для абонентов ПД будет значительно "шире", чем для абонентов ТФОП. Конечно, модель, показанная на рисунке 1.6, не отражает все возможные варианты структуры сети абонентского доступа. С другой стороны, она иллюстрирует некоторые характерные примеры многовариантности сети доступа. Но главное достоинство предложенной модели состоит в том, что она позволяет сформулировать второе (мне кажется, более точное) определение словосочетания "Сеть абонентского доступа": Сеть абонентского доступа - это СОВОКУПНОСТЬ технических средств между оконечными абонентскими устройствами, установленными в помещении пользователя, и тем коммутационным оборудованием, в план 38

нумерации (или адресации) которого входят подключаемые к телекоммуникационной системе терминалы. Для ТФОП эту формулировку можно конкретизировать, более точно определив границы сети абонентского доступа. Оконечным устройством для ТФОП служит ТА. Абонент может также иметь и факсимильный аппарат или модем. В любом случае оконечное оборудование подключается через телефонную розетку. Мы можем считать телефонную розетку границей сети абонентского доступа на стороне пользователя. Вторая граница сети абонентского доступа - станционная сторона кросса. Речь идет о кроссовом оборудовании той коммутационной станции, в план нумерации которой входит подключаемое к ТФОП оконечное оборудование. Предлагаемое определение учитывает практически все возможные ситуации, касающиеся использования различных терминалов. Посмотрим на рисунок 1.6 в иной плоскости. Допустим, что в помещении гипотетического пользователя установлены два ТА, включенные в первую и вторую МС, и персональный компьютер, взаимодействующий с ЦКП. Для каждого из трех терминалов сеть абонентского доступа будет образована разными техническими средствами. Границы сети абонентского доступа для всех терминалов также будут различны. Естественно, что все три терминала могут иметь собственные номера, если речь не идет о ЦСИО, в которой единый номер может быть присвоен стыку пользователь-сеть. Если читателю не нравится предлагаемое определение термина "Сеть абонентского доступа", он может обратиться к рекомендации МСЭ G.902, отдельные фрагменты которой рассмотрены во втором разделе Приложения к монографии. Несколько абзацев этого раздела связаны с попыткой разобраться в определении, предложенном МСЭ.

... но Идущий за мною сильнее меня (Евангелие от Матфея) 1.3. ФУНКЦИИ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

1.3.1. Функции абонентской линии

Если снова - на короткое время - вернуться к истории, то основной задачей АЛ можно было считать организацию связи абонентского терминала со "своей" телефонной станцией. По мере создания сети арендованных линий ("прямых проводов") АЛ стали подключаться к диспетчерским коммутаторам или просто соединять двух абонентов. Затем появились другие коммутируемые сети - абонентского телеграфирования, передачи данных и т.п., что привело к использованию АЛ для связи соответствующих терминалов с коммутационными станциями других (отличных от телефонной) вторичных сетей. Эти процессы практически не изменили функции АЛ. Остались неизменными полоса пропускания АЛ, определяемая нормами для канала ТЧ, и показатели качества ее функционирования. Функции АЛ в существующей телекоммуникационной системе заключаются в решении трех основных задач: - обеспечение двухстороннего переноса сообщений на участке между терминалом пользователя и абонентским комплектом оконечной станции; - обмен сигнальной информацией, необходимой для установления и разъединения соединений; - поддержка заданных показателей качества передачи информации и надежности связи терминала с оконечной станцией. Функции переноса сообщений, в свою очередь, могут быть классифицированы по виду передаваемой информации. Если речь идет о телефонии, то основным видом информации будет речевая. Дополнительный вид информации, в данном случае, может представлять, например, охранная сигнализация. Реализация функций переноса сообщений может осуществляться как двухпроводными физическими АЛ (индивидуальными и спаренными), так и АЛ, организованным в каналах систем передачи (аналоговых или цифровых, работающих по кабельным жилам или радиоканалам). Обмен сигнальной информацией подразумевает передачу всех сигналов, которые могут потребоваться в процессе обслуживания вызова. Характерными примерами для телефонии можно считать: акустический сигнал "Ответ станции", номер вызываемого абонента и сигнал, заставляющий работать звонок ТА. Заданные показатели надежности и качества функционирова40

ния обеспечиваются как на этапе проектирования сети АЛ, так и в процессе ее эксплуатации. На этапе проектирования должны быть обеспечены нормированные для АЛ характеристики передачи (Transmission Performance). Это достаточно сложная задача [28]. Для российской ТФОП характеристики передачи приведены в [29], где содержатся некоторые нормы, касающиеся абонентской сети. Процесс эксплуатации направлен на то, чтобы заданные показатели были обеспечены в процессе функционирования абонентской сети. Совокупность АЛ - для существующей системы электросвязи - представляет собой сеть абонентского доступа. По этой причине функции АЛ и сети абонентского доступа совпадают. На современном этапе развития телекоммуникационной системы происходит качественное изменение функций, выполняемых сетью абонентского доступа. Сначала остановимся на изменениях, касающихся АЛ. Особенности АЛ в перспективной телекоммуникационной системе состоят в следующем: - как правило, сокращается средняя длина АЛ, что улучшает основные характеристики передачи в сети абонентского доступа; - АЛ (в случае ее реализации на кабелях с металлическими жилами) делается однородной, что снимает проблемы, касающиеся отражения сигналов и других явлений, затрудняющих передачу дискретной информации; - для организации АЛ используются радиоканалы и ОК, который позволяет (при необходимости) обеспечить широкую полосу пропускания сигналов; - повышаются требования к надежности АЛ и, как правило, ужесточаются нормативные сроки ее восстановления после отказа; - помимо конфигурации "точка-точка" могут использоваться иные топологии АЛ. Перечисленные выше положения можно рассматривать как расширение функций, свойственных АЛ. Иная картина складывается с сетью абонентского доступа. 1.3.2. Функции сети абонентского доступа 1.3.2.1. Изменение требований, предъявляемых к сети доступа Причины, которыми обусловлены существенные изменения функций, выполняемых сетью доступа, заключаются в главных тенденциях развития всей системы электросвязи: - интеграция, затрагивающаяся сети связи, телекоммуникационные услуги, эксплуатационные процессы и т.п.; - интеллектуализация, подразумевающая использование новых технологий электросвязи и в информатики; - персонализация, ориентированная на максимальное "приближение"

41

средств электросвязи к конкретному человеку; - поддержка услуг по обмену видеоинформацией, стимулирующая существенное повышение пропускной способности сети абонентского доступа. Можно, вероятно, назвать и другие причины. Но, как мне кажется, перечисленные выше четыре тенденции развития электросвязи играют самую важную роль в трансформации функций, возложенных на сеть абонентского доступа. 1.3.2.2. Сеть доступа и процессы интеграции

Процессы интеграции в электросвязи очень интересны; их изучение имеет большое практическое значение. Основные идеи, касающиеся аспектов интеграции в электросвязи, были сформулированы достаточно давно. Из отечественных работ я считаю своим долгом сделать ссылку на одну из очень хороших книг "Сети электросвязи" [30], изданную в 1977 году (авторы: Г.Б. Давыдов, В.Н. Рогинский и А.Я. Толчан). Многие монографии и статьи, опубликованные в нашей стране, внесли определенный вклад в исследование различных аспектов процесса интеграции. Однако фундаментальной работы, аналогичной монографии "Сети электросвязи", но посвященной современным интеграционным процессам, пока никто не написал. В этой монографии, к сожалению, традиция также не будет нарушена. Я попытаюсь незаметно "проскочить" мимо столь важного вопроса, но считаю себя не вправе обманывать читателя. Этим, собственно, и вызвано небольшое лирическое отступление. Тем не менее можно сформулировать те новые функции сети абонентского доступа, которые своим появлением "обязаны" процессам интеграции: - во-первых, сеть доступа становится универсальной в том смысле, что практически исчезает деление ее функций на основную и дополнительные (например, для ТФОП основное назначение АЛ состоит в обеспечении телефонной связи, а дополнительные возможности - это передача данных, обмен факсимильными сообщениями и тому подобное; для сети доступа в ЦСИО практически все виды связи равноправны); - во-вторых, традиционная конфигурация сети доступа типа "точка - точка" (point-to-point) дополняется новыми топологиями ("точка - множество точек" или "множество точек - множество точек", известных по англоязычным терминам point-to-multipoint и multipointto-multipoint соответственно); - в-третьих, в сети доступа иногда используются устройства распределения информации, что приводит к возможным потерям вызовов (при коммутации каналов) или сообщений (при коммутации паке42

тов или иной подобной технологии); - в-четвертых, в сети доступа создается подсистема эксплуатационного управления, которая позволяет эффективно реагировать на отказы ее отдельных элементов и колебания трафика; - в-пятых, начинают формироваться требования к весьма существенному расширению пропускной способности сети доступа. Интеграционные процессы не следует возводить в абсолют. Параллельно будет происходить развитие и специализированных (по виду передаваемой информации) коммутируемых сетей. 1.3.2.3. Сеть доступа и процессы интеллектуализации Процессы интеллектуализации, изменяющие телекоммуникационную систему в целом, трансформируют и сеть абонентского доступа. В той или иной степени это выражается в размещении технических средств, обладающих определенным "интеллектом", в самой этой сети. Интеллектуализация - явление, несомненно, положительное. Но, нельзя забывать и некоторые негативные моменты, связанные, в первую очередь, с потенциальным снижением надежности тех элементов сети доступа, которые становятся более сложными. Таким образом, процесс интеллектуализации порождает новые проблемы в технической эксплуатации сети абонентского доступа. " Интеллектуализацию можно рассматривать в широком и узком смысле этого понятия. В последнем случае, имеющем в настоящее время существенно большее практическое значение, целесообразно ограничиться концепцией Интеллектуальной Сети [31]. Если эта концепция получит практическое воплощение для ТФОП, то дополнительных требований к сети абонентского доступа не возникает. Часто концепцию Интеллектуальной Сети рассматривают применительно к ЦСИО. В этом случае появятся новые (дополнительные) требования к сети абонентского доступа. 1.3.2.4. Сеть доступа и процессы персонализации Влияние "персонализации" электросвязи целесообразно рассмотреть в двух аспектах: стационарные сети абонентского доступа и системы, основанные на "беспроводной технологии" (Wkeless technology). Это деление следует рассматривать как условное. Тем не менее оно представляется удобным именно для того, чтобы сформулировать новые требования к сети абонентского доступа. Исходя из этих требований можно составить перечень тех новых функций, которые должна выполнять сеть абонентского доступа для поддержки процессов "персонализации" в электросвязи. Применительно к стационарным сетям абонентского доступа аспекты "персонализации" целесообразно рассмотреть на примере телефонии. Более того, можно ограничиться только теми функциональны43

ми возможностями, которые предусмотрены в концепции "Универсальная Персональная Связь", сокращенно - УПС [32]. Приведенное в кавычках название - это перевод с английского языка сочетания слов "Universal Personal Telecommunication". Принято различать два термина "персональная мобильность" и "мобильность терминала". В рекомендации МСЭ I.114 (Словарь терминов, относящихся к Универсальной Персональной связи) они определяются следующим образом: - персональная мобильность - это доступ пользователя к услугам связи посредством любого терминала на основе личного идентификатора; - мобильность терминала - это его способность обеспечить доступ к телекоммуникационным услугам в различных (географических) точках, а также при перемещении, и возможности сети идентифицировать терминал и определить место его нахождения. Эти два определения не следует рассматривать как точный перевод терминов "персональная мобильность" и "мобильность терминала", так как подобная задача не может быть решена без полного перевода рекомендации МСЭ I.114 на русский язык. Тем не менее эти определения помогают уяснить существенную разницу между персональной мобильностью и мобильностью терминала. Естественно, что рассматриваемыми стационарными средствами абонентского доступа может быть обеспечена только персональная мобильность. Именно ее реализация и заложена в основу концепции "Универсальная Персональная Связь". УПС можно рассматривать как услугу, которая обеспечивает установление соединений с пользователем за счет набора одного и того же номера, называемого персональным. Этот номер остается неизменным при перемещении вызываемого абонента, которое может ограничиваться техническими возможностями терминалов и телекоммуникационных сетей. В ряде случаев ограничения могут быть наложены Администрацией связи. Персональный номер однозначно определяет соответствующего пользователя. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность существенного повышения доли действительно успешных входящих вызовов, то есть таких соединений, которые завершились процессом обмена информацией с конкретным человеком, а не просто установлением коммутируемого канала между корреспондирующими терминалами. Таким образом, "персонализация" для стационарных средств абонентского доступа может трактоваться как новая функциональная возможность, которая позволяет заметно повысить вероятность связи между конкретными абонентами. Все "беспроводные технологии" абонентского доступа основаны на "мобильности терминала". Это не исключает реализацию функций "пер44

сональной мобильности", если система беспроводного доступа обладает соответствующими возможностями. В настоящее время разработано несколько концепций беспроводного доступа. Серийно выпускается оборудование, реализующее функции "мобильности терминала". С точки зрения вопросов, рассматриваемых в монографии, удобно ввести классификацию "беспроводных технологий", основанную на допустимой удаленности терминала от того оборудования, которое осуществляет его подключение к телекоммуникационной системе. Не следует рассматривать приведенные ниже соображения как попытку введения некой новой классификации в дополнение к общепринятым принципам описания различных классов радиосредств. Первым (простейшим) терминалом, обеспечивающим некоторую возможность перемещения абонента, можно считать бесшнуровой (cordless) телефонный аппарат. Этот вид терминала позволяет абоненту устанавливать соединения (исходящие и входящие), находясь в любой точке некоторой территории, а также передвигаться По этой территории во время разговора. Устройство подключения в ТФОП для такого бесшнурового терминала представляет собой аналог обычного ТА, подключаемого через розетку к распределительной коробке. Расстояние, на которое может удаляться абонент от устройства под- ключения в ТФОП, зависит от ряда факторов [33] и может колебаться от нескольких метров до сотен метров. Абоненты, расположенные на значительном удалении от МС (единицы или десятки километров), могут использовать технические средства, получившие в отечественной технической литературе название "радиоудлинители". Этот термин обычно используется для обозначен и я индивидуальной или спаренной АЛ, созданной по радиоканалу. Степень мобильности абонента зависит в этом случае от способа организации радиоканала. Если, например, используется направленная антенна, то практически никакой возможности перемещения у абонента может и не быть. В других ситуациях - особенно при использовании систем с многостанционным доступом [34] - допускается перемещение абонента практически по всей зоне обслуживания соответствующего оборудования. Иными словами, для подобных вариантов подключения абонентов в ТФОП степень "мобильности терминала" определить достаточно сложно. Тем более что и радиоудлинители, и системы с многостанционным доступом используются, как правило, не для того, чтобы поддерживать функции "мобильности". В качестве второго вида терминала, обеспечивающего возможность перемещения абонента в достаточно широких географических пределах, следует назвать оконечное оборудование, применяемое в тех радиотелефонных системах, которые были основаны до реализации сотовых сетей. Характерным примером такой системы может служить отече45

ственное оборудование "Алтай". Дальнейшее развитие подобного оборудования осуществляется согласно концепции транкинговой связи [35]. В системах транкинговой связи допустимая удаленность терминала от базовой станции может достигать несколько десятков километров и более. Например, для оборудования SuperTrunk в [36] приводится диапазон от 25 до 100 километров. Эти величины определяют расстояние между терминалом и базовой станцией, которая, в свою очередь, может соединяться с устройством подключения в ТФОП пучком СЛ достаточно большой длины. Таким образом, мобильность терминала в транкинговой системе определяется не только свойствами радиоканала, но и принципами связи базовой станции с ТФОП. Можно считать, что расстояние порядка сотни километров не будет существенной преградой для рассматриваемого класса терминалов. Третий вид терминала - оконечное оборудование, предназначенное для работы в сотовых сетях мобильной связи. Конечно, сотовые сети могут обслуживать разные (по своим географическим размерам) территории. Но перспективные сотовые сети рассчитаны на поддержку "мобильности терминала" в пределах суши Земного шара. Характерным примером может служить перспективная наземная мобильная система связи общего пользования, обозначаемая англоязычной аббревиатурой FPLMTS - Future Public Land Mobile Telecommunication System [34]. Сеть FPLMTS дополняется аналогичными системами, обеспечивающими связь в самолетах и на судах водного транспорта. Есть все основания считать, что в этом случае "мобильность терминала" ничем не ограничена, если не брать в расчет полеты на высотах, превышающих порог для гражданской авиации и, тем более, аспекты космонавтики. Недавно МСЭ предложил заменить труднопроизносимую аббревиатуру FPLMTS новым акронимом IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), который можно перевести как "Международная мобильная связь XXI века". Интересна еще одна сторона персонализации в сетях абонентского доступа. Применение беспроводных технологий часто сопровождается появлением нового Оператора. Это, в свою очередь, может привести к конкуренции в сети абонентского доступа. Особенность такой конкуренции заключается в том, что Операторы используют разные среды распространения сигналов. 1.3.2.5. Сеть доступа и обмен видеоинформацией При обмене информацией в реальном времени мы, в основном, говорим и слушаем, то есть используем органы речи и слуха. Известно, что человек обладает пятью органами чувств - зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Следовательно, при телефонной связи мы "используем" только один орган чувств. Принято считать, что почти 90%

46

всей информации, которой располагает человек, получено благодаря органам зрения. Вероятно, это обстоятельство и стимулирует широкое развитие телекоммуникационных услуг, связанных с обменом видеоинформацией. С точки зрения изменения основных функций сети абонентского доступа это означает, в первую очередь, существенное расширение полосы пропускания АЛ даже при использовании современных алгоритмов "сжатия" видеоинформации. Требования к полосе пропускания для видеоинформации превосходят аналогичные величины, присущие телефонии, на два порядка и более. Это, в свою очередь, означает кардинальное изменение принципов проектирования сети доступа, так как ее пропускная способность (но не структура и принципы управления) определяется уже не телефонной нагрузкой, а объемом передаваемой видеоинформации. Второй фактор, касающийся изменения требований к сети абонентского доступа, состоит в необходимости улучшения качественных характеристик среды распространения сигналов. Известно, что речь обладает большой избыточностью; даже на фоне значительных помех и шумов можно разобрать то, что говорит другой абонент, или, по крайней мере, догадаться об этом. Для обмена видеоинформацией необходимы каналы достаточно высокого качества. Как правило, в современных сетях абонентского доступа для передачи речи и видеоинформации используется одна и та же среда распространения сигналов вне зависимости от того, осуществляется ли этот процесс ЦСИО или отдельными коммутируемыми (вторичными) сетями. Отказы (чаще всего - обрывы кабеля) могут привести к своего рода информационной изоляции абонента. По этой причине усиливаются требования к надежности сети абонентского доступа. Забегая вперед, можно сказать, что такая перспективная концепция развития электросвязи как "Виртуальная реальность" [37] предусматривает передачу информации для "включения" всех остальных органов чувств - вкус, обоняние и осязание. По оценкам, высказанным на одном семинаре американскими специалистами, требования к пропускной способности такой линии передачи - при сегодняшней технологической базе средств преобразования соответствующих ощущений в электрические сигналы и устройств их обработки - может достигать нескольких терабитов в секунду. Одна из перспективных телекоммуникационных услуг - покупка товаров, осуществляемая прямо из дома; в англоязычной технической литературе эта услуга именуется Teleshopping [38] или Ноте Ordering System [39]. Считается, что для такого способа покупки товаров очень важно реализовать хотя бы примитивную передачу информации, воспринимаемую органами осязания [37]. По этой причине переда47

ча информации, предназначенной для восприятия органами вкуса, обоняния и осязания, не должна рассматриваться как домыслы фантастов. Я склонен считать решение подобных проблем ответом на спрос, который будет сформирован рынком телекоммуникационных услуг в самом начале XXI века. Для практической реализации концепции "Виртуальная реальность" необходимо решить ряд задач, из которых целесообразно выделить две следующие: - создание экономичных средств преобразования информации, связанной с органами вкуса, обоняния и осязания, в сигналы, которые могут быть переданы через сеть электросвязи; - разработка алгоритмов, позволяющих "сжимать" подлежащую передаче информацию до такой степени, при которой будет обеспечен экономический эффект от коммерческой эксплуатации соответствующих систем. Обмен видеоинформацией можно рассматривать как первый этап воплощения концепции "Виртуальная реальность". Он требует существенного повышения пропускной способности телекоммуникационной системы и, следовательно, сети абонентского доступа. Эволюция "Виртуальной реальности" связана с передачей еще большего объема информации. Возможно, что необходимая пропускная способность сети абонентского доступа не будет измеряться в терабитах в секунду, но величины порядка нескольких гигабит в секунду представляются вполне вероятными.

Легче познать людей вообще, чем одного человека в частности (Франсуа де Ларошфуко. Максимы) 1.4. СТРУКТУРНЫЕХАРАКТЕРИСТИКИ АБОНЕНТСКИХ СЕТЕЙ

1.4.1. Основные понятия

Представим абонентскую сеть в виде графа [40], который состоит из множества вершин х1, X2, ... хn и множества ребер а1, а2, ... аm. Примерами структурных характеристик графа могут служить: - число вершин графа (п), определяющее количество кабельных шкафов и других элементов абонентской сети; - расположение любой вершины графа (xk), позволяющее указать координаты точки, в которой размещается какое-то оборудование абонентской сети; - длина ребра графа (ak), связанная с протяженностью кабеля, прокладываемого на магистральном или распределительном участках абонентской сети; - микроструктура ребра графа (ak), представляющая, в частности, информацию о числе абонентских кабелей, проложенных в одном направлении. Можно назвать еще несколько видов структурных характеристик.. Но, с точки зрения рассматриваемых в монографии вопросов, целесообразно ограничиться двумя из них: распределение длин АЛ и распределение емкостей используемых кабелей. Эти две характеристики и рассматриваются в данном параграфе. Выбор эпиграфа, принадлежащего блестящему перу герцога Ларошфуко, должен - по замыслу автора - подчеркнуть следующее: - приведенные ниже характеристики справедливы, как правило, для некой "усредненной" абонентской сети; - характеристики конкретной абонентской сети могут иногда существенно отличаться от средних величин. Зачем нужно знать распределение длин и емкостей АЛ? Подобные, сугубо практические, вопросы очень важны для исследователя. Мне (как, вероятно, многим научным работникам) приходилось сталкиваться с такими ситуациями, когда исследование, стимулированное реальной практической проблемой, трансформировалось в процесс, имеющий мало общего с ожидаемым результатом. Поэтому назовем несколько примеров практических задач, для решения которых необходимо знать структурные характеристики АЛ. Первый пример касается интересов разработчиков нового оборудования систем передачи и Операторов, планирующих его приобретение. В [41] приводятся такие данные: 4

Заказ №2843

49

- разработано новое оборудование для передачи цифрового потока по существующим АЛ; - технические характеристики устройства и параметры эксплуатируемых АЛ таковы, что подключение в МС возможно для абонентов, расположенных на расстоянии от точки предполагаемого подключения до 18000 футов (чуть менее 5,5 км); - известен прогноз численности абонентов ТФОП, заинтересованных в использовании предлагаемого оборудования. Вопрос заключается в том, чтобы более или менее достоверно оценить потенциальный рынок предлагаемого оборудования. Конечно, в первую очередь необходимо определить место, где может располагаться точка подключения терминала к телекоммуникационной системе. Если такое подключение будет выполняться на каждой коммутационной станции, то достаточно знать функцию распределения (ФР) длин АЛ. Та часть ФР, которая лежит по оси длин до величины 18000 футов, будет определять долю абонентов, могущих использовать предлагаемое оборудование. Вероятно, что искомая величина близка к 100%. Если подключение терминалов будет выполняться только в транзитных (узловых) коммутационных станциях, то необходимо анализировать совместную ФР для АЛ и СЛ. В этом случае результат будет качественно другим. По всей видимости, в [41] представлен результат именно такого анализа, так как доля потенциальных пользователей оценивается в упомянутой работе в диапазоне от 20% до 30%. Второй пример представляет проблему, актуальную с точки зрения как производителей кабельной продукции, так и Операторов ТФОП. Знание структурных характеристик существующей абонентской сети позволяет решить следующие задачи: - сформулировать технические требования к перспективным абонентским кабелям (километрическое затухание, число жил или оптических волокон, строительная длина и т.п.); - оценить (по годам или иным единицам измерения) потребность в новых абонентских кабелях, если известны сроки службы эксплуатируемых линейных сооружений, прогнозы, касающиеся введения услуг, требующих существенное расширение полосы пропускания АЛ, и некоторые другие данные; - выполнить предварительные расчеты затрат на реконструкцию системы абонентского доступа, связанную с переходом от существующей структуры сети АЛ к кольцевой. Можно перечислить еще несколько технико-экономических задач, решение которых прямо или косвенно опирается на знание структурных характеристик существующей абонентской сети. Несомненно, что появятся и новые задачи, также связанные с этими характеристиками. Длину АЛ и емкости используемых кабелей можно рассматривать

50

как случайные величины. По этой причине, в двух следующих параграфах рассматриваются ФР длин АЛ и емкостей абонентского кабеля. 1.4.2. Распределение длин абонентских линий

На рисунке 1.7, взятом из [12], показаны ФР длин АЛ для четырех ТФОП - России, США, Италии и Финляндии.

В российской ТФОП используются достаточно короткие АЛ, если сравнивать их протяженность с аналогичными величинами, характерными для телефонных сетей США, Италии и Финляндии. В ряде публикаций содержатся численные оценки длин АЛ для ТФОП других стран, которые, к сожалению, не позволяют построить соответствующие ФР. Тем не менее, результаты обработки этих данных свидетельствуют о том, что рисунок 1.7 отражает весьма общую картину относительно ФР длин АЛ для ТФОП большинства стран. Рисунок 1.7 отличается от рисунка 3.24, приведенного в [12] одной кривой, относящейся к американской ТФОП. Это объясняется тем, что для рисунка 1.7 использованы статистические данные, приведенные в [26, 42]. Указанные в этой книге величины отражают результаты статистического обследования, проведенного в США. Они не совпадают с теми цифрами, которые были приведены в [43] и использовались для рисунка 3.24 в монографии [12]. Ряд дополнительных данных позволяет судить о высокой достоверности результатов,

51

изложенных в [26, 42]. По этой причине на рисунке 1.7 распределение длин АЛ для ТФОП в США построено по данным, содержащимся в [26, 42]. Максимальные длины АЛ (третья колонка таблицы 1.2) представлены, на первый взгляд, невероятными величинами. Около десяти лет назад мне довелось участвовать в проведении статистических обследований труднодоступных и удаленных групп потенциальных абонентов СТС для разработки рекомендаций по их телефонизации. Полученные результаты показали, что на территории России есть регионы, в которых расстояние между группой удаленных абонентов и ближайшей АТС даже превышает максимальные длины АЛ в ТФОП в США. Аналогичные регионы есть и в других странах, что подтверждается, например, отчетом [44], подготовленным МСЭ. Интересные данные были получены американскими специалистами при проведении в 1983 году статистического обследования абонентских сетей [42]. Используемая в [42] терминология несколько отличается от системы понятий, принятой в рекомендациях МСЭ. В частности, для измерения протяженности АЛ вводятся термины "Рабочая длина" АЛ (Working Length), "Общая длина" (Total Length) и "Суммарная длина ответвлений" (Total Bridged-Tap). Выражению "длина АЛ" для моделей, предложенных в разделе 1.2, соответствует более всего первый термин. Поэтому в таблице 1.2 приведены значения именно "рабочей длины" АЛ. Результаты в [42] приведены отдельно для АЛ делового и квартирного секторов. Таблица 1.2 Тип абонентской линии квартирный сектор деловой сектор

Минимальная длина АЛ

Максимальная длина АЛ

Средняя длина АЛ

56,7м

34801 м

3290м

61м

30369 м

2689м

В российской ТФОП эксплуатируются АЛ, затухание которых не превышает 4,5 дБ [29]. Эта величина не распространяется на кабели с диаметром токопроводящих жил 0,32 мм. Для АЛ с таким диаметром проводников затухание не должно превышать 3,5 дБ. Допустимая величина затухания АЛ определена из соображений качества передачи речи. С точки зрения устойчивой работы коммутационных станций, нормируется допустимое сопротивление АЛ по постоянному току. Естественно, что допустимая длина АЛ выбирается так, чтобы удовлетворялись нормы как по затуханию АЛ, так и по ее сопротивлению постоянному току. Вывод о том, что для квартирного сектора АЛ, в среднем, длиннее, чем для делового сектора, подтверждает и рисунок 1.8, подготовленный

52

на основе трех графиков, приведенных в [45] для североамериканской ТФОП.

Следует обратить внимание на тот факт, что для конкретной ГТС или СТС показанные на рисунке 1.8 ΦР не могут считаться справедливыми. Рассмотрим такую гипотетическую модель: - предприятия располагаются около границ пристанционного участка и не используют учрежденческо-производственные АТС (УПАТС); - жилые дома концентрируются около места размещения РАТС, а часть абонентов подключены к ней через концентраторы. Для подобной модели можно подобрать такие характеристики пристанционного участка и структурного состава абонентов, что кривые Для делового и квартирного секторов на рисунке 1.8 поменяются местами. Этот пример приведен для того, чтобы подойти к очень важной проблеме. Изменения в сфере производства влияют на соотношение между крупными, средними и мелкими предприятиями. Было бы полезно оценить воздействие подобных процессов на структурные характеристики сетей абонентского доступа. Второй важный фактор - со53

временные принципы градостроения. Изменение этажности жилых зданий, роста удельного веса коттеджей и другие причины заметно влияют на структурные характеристики сетей абонентского доступа. В [46] приведена таблица, в которой указаны две величины допустимой длины АЛ в зависимости от диаметра токопроводящих жил в кабеле. Для жил с диаметром 0,5 мм длина АЛ не должна превышать 3,22 км, а при диаметре жил 0,32 мм - 1,88 км. Конечно, встречаются и более длинные АЛ, использующие специальные усилители. Но в целом, величину 3,22 км можно считать максимальной длиной АЛ для отечественных ГТС. Минимальная длина АЛ определяется расстоянием между зданием АТС и ближайшим к нему домом. Эта величина измеряется десятками метров. Если предположить, что это расстояние составляет примерно 30 метров, то для вычисления средней длины АЛ необходимо знать закон распределения абонентов на пристанционном участке. Обычным предположением в таких ситуациях считается закон равномерной плотности [47]. Эти предположения позволяют оценить среднюю длину АЛ (при диаметре токопроводящих жил в кабеле 0,5 мм) величиной 1625 метров. В СТС максимальная длина АЛ будет выше за счет весьма широкого использования кабелей с большим диаметром жил и воздушных цепей. В [48] приведена таблица с детальным перечислением максимальных длин АЛ в зависимости от материала и диаметра проводов, используемых для подключения телефонных аппаратов к различным типам сельских АТС. Судя по данным, содержащимся как в [48], так и в ряде других работ, в СТС могут использоваться достаточно длинные АЛ. Графики, показанные на рисунке 1.7, характеризуют АЛ в целом, но она состоит из нескольких участков. Длины этих участков весьма интересны с практической точки зрения, поскольку создание перспективной сети абонентского доступа в ряде случаев начинается с замены отдельных фрагментов АЛ. В [49] для шведской ТФОП приводится следующее распределение длин различных участков абонентской сети: - магистральный участок (primary network) - 1700 метров или 79,1% от общей протяженности АЛ; - распределительный участок (secondary network) - 400 метров или 18,6% от общей протяженности АЛ; - абонентская проводка (distribution network) - 50 метров или 2,3% от общей протяженности АЛ. Пример из отечественной практики проектирования приведен в [50], где рассматривается модель абонентской сети, построенная на базе кабеля с диаметром токопроводящих жил 0,32 мм. Из-за разницы диаметров проводников абсолютные значения длин заметно расходятся 54

с теми, что характерны для шведской ТФОП. Существенно то, что наблюдается хорошее соответствие между процентным соотношением длин по одноименным участкам АЛ (в скобках указана разница для величин, выраженных в процентах): - магистральный участок - 886 метров или 74,7% от общей протяженности АЛ (отклонение составляет 4,4%); - распределительный участок - 240 метров или 20,2% от общей протяженности АЛ (отклонение составляет 1,6%); - абонентская проводка - 60 метров или 5,1% от общей протяженности АЛ (отклонение составляет 2,8%). В существующей практике проектирования абонентских сетей [50 52] считается, что все АЛ, умещающиеся в круге с центром в кроссе и радиусом примерно 500 метров, целесообразно включать в коммутационную станцию по бесшкафной системе. Эту часть абонентской сети иногда называют "зоной прямого питания". Достоинства и недостатки шкафной системы хорошо изложены в технической литературе, касающейся аспектов проектирования абонентской сети [50 - 52]. Известны также численные оценки по оптимальному расположению распределительных шкафов. В частности, в [52] рекомендуется устанавливать распределительные шкафы емкостью на 1200 АЛ (ШР-1200x2) на расстоянии не менее 650 м от кросса АТС. Кабели связи, используемые в абонентской сети, могут заметно различаться по своей емкости в зависимости от многих факторов, из которых весьма существенны: - емкость коммутационной станции, для которой создается абонентская сеть; - участок абонентской сети (магистральный или распределительный), для которого оцениваются структурные характеристики; - градостроительные принципы, использованные для застройки в той части городской или сельской местности, где установлена коммутационная станция. В отечественной технической литературе мне не удалось найти сведений, касающихся соответствующей статистики. Поэтому пришлось провести обработку данных, полученных из реальных проектов абонентских сетей. Анализ реальных проектов позволил получить новую информацию, относящуюся к применению различных кабелей связи. Результаты расчета ряда параметров абонентских сетей, проведенного на основе пяти проектов, представлены в таблице 1.3. Если сравнить данные, приведенные в таблицах 1.2 и 1.3, то сразу же бросается в глаза следующее: средняя длина АЛ для российских ГТС существенно меньше аналогичной величины для североамериканской ТФОП. Этот факт объясняется рядом причин. Основными из них, 55

Таблица 1.3 Номер проекта

Средняя длина АЛ

Коэффициент вариации длины АЛ

1 2 3 4 5

1298 м 1513м 797м 1216м 1571м

0,45 0,57 0,47 0,86 0,49

по всей видимости, можно считать два обстоятельства: - специфика градостроительных принципов, используемых в России и странах Северной Америки [53]; - разные нормы на допустимую величину затухания АЛ, принятые в России [29] и в Северной Америке [54]. В [26] приведены некоторые данные, позволяющие считать, что средняя длина АЛ в российской ТФОП меньше, чем аналогичная величина в телефонных сетях многих других стран мира. В частности, средняя длина АЛ во Франции составляет 1,7 км, в Тайване - 1,85 км, в Австралии - 2,1 км, в Южной Корее - 2,2 км. Длина АЛ и емкость магистрального кабеля, в терминах общей теории статистики [55], относятся к первичным признакам. А с учетом формы их представления в проектной документации обе эти величины следует считать дискретными. Следовательно, ФР длин АЛ (для каждого проекта) представляет собой ступенчатую функцию. Для рассматриваемых проектов были построены пять ФР длин АЛ [56]. Проверка гипотезы относительно их принадлежности к одной генеральной совокупности осуществлялась по критерию Уилкоксона [57] при уровне значимости 5%. За исключением третьего проекта для него характерны весьма короткие АЛ - все ФР оказались подобными. В результате анализа статистических данных по всем пяти проектам можно выделить следующие "усредненные" характеристики абонентской сети: математическое ожидание длины АЛ - 1280 м, коэффициент вариации этой величины - 0,59. Более подробные статистические оценки, полученные при анализе ряда конкретных проектов по созданию абонентских сетей, содержатся в работе [56]. Эти данные - с учетом тенденций изменения структурных характеристик абонентских сетей - хорошо согласуются с оценками, полученными специалистами Акционерного общества "Гипросвязь СПб" при анализе проектов, выполненных в 80-х годах [58]. Расчеты, проведенные на основе этих проектов, определяют характеристики абонентской сети следующим образом: математическое ожидание длины АЛ 56

1517,6 м при коэффициенте вариации - 0,61. ФР длин АЛ для пяти исследованных проектов можно сравнить с кривой, приведенной на рисунке 1.7 для российской ТФОП. Такое

сопоставление - рисунок 1.9 - интересно по той причине, что данные, использованные для рисунка 1.7, получены более десяти лет назад. Проверка этих двух ФР по критерию Уилкоксона показала, что гипотеза об их принадлежности к одной генеральной совокупности верна. 1.4.3. Распределение емкости абонентского кабеля

Анализ величин, касающихся емкости абонентского кабеля, проводился по тем же пяти проектам, что послужили исходными данными для результатов, изложенных в предыдущем параграфе. Рассматривался магистральный участок абонентской сети. Соответствующие кабели обычно имеют большую емкость, а по мере приближения к распределительным шкафам постепенно распаиваются на линии меньшей емкости. В таблице 1.4 приведены средние значения и коэффициенты вариации емкости магистрального кабеля. 57

Таблица 1.4 Номер проекта

1 2 3 4 5

Средняя емкость магистрального кабеля

Коэффициент вариации емкости . магистрального кабеля

807

0,47 0,48 0,51 0,40 0,22

1172

300 494 533

Для рассматриваемых пяти проектов были построены ФР емкости магистрального кабеля. Результирующая ФР представлена на рисунке 1.10 [56]. Проверка гипотезы относительно их принадлежности к одной генеральной совокупности осуществлялась по критерию Уилкоксона [57] при уровне значимости 5%. Результаты расчетов показали, что распределение емкостей магистрального кабеля идентично для 67% всех попарных сравнений. Среднее значение емкости магистрального кабеля составляет 761 пару, а коэффициент вариации этой величины равен 0,42. Эти данные не так хорошо согласуются с оценками, полученными специалистами Акцио-

58

мерного общества "Гипросвязь СПб" при анализе проектов, выполненных в 80-х годах [58]: средняя емкость магистрального кабеля 400 пар при коэффициенте вариации, равном 0,59. Все подобные оценки, безусловно, нуждаются в критическом осмыслении при изучении перспективных сетей абонентского доступа, имеющих иную структуру и реализуемых на базе современных технических средств. Введением в эту проблему может служить следующий раздел первой главы, в котором сформулированы качественные аспекты эволюции абонентских линий.

Историю цивилизации можно выразить в шести словах: чем больше знаешь, тем больше можешь (Эдмонт Абу) 1.5. ОСНОВНЫЕТЕНДЕНЦИИ ЭВОЛЮЦИИ АБОНЕНТСКИХ СЕТЕЙ

1.5.1. Общее Процессы эволюции, применительно к АЛ, можно рассматривать с нескольких точек зрения. Мне представляется, что лучше затронуть те аспекты модернизации АЛ, которые важны для излагаемых в следующих разделах монографии вопросов. Для этого на рисунке 1.11 вводится абстрактная модель, позволяющая прокомментировать существенные моменты процесса, связанного с эволюцией абонентской сети.

Три плоскости в этой модели связаны с основными вопросами, которые будут изложены в разделе 1.5. В параграфе 1.5.2 анализируются аспекты, касающиеся изменения требований к пропускной способности

60

абонентской сети. Двигаясь по часовой стрелке, мы переходим к вопросам, связанным со структурой абонентской сети. Этому направлению посвящен параграф 1.5.3. Параграф под номером 1.5.4 относится к тематике "среда распространения сигналов" и некоторым смежным вопросам. Итак, три параграфа в разделе 1.5 посвящены комментариям к изображенной на рисунке 1.11 модели, которая призвана обобщить основные процессы эволюции сети абонентского доступа. В разделе 1.5 целесообразно изложить еще два важных (по мнению автора) вопроса. Во-первых, важная практическая задача состоит в том, чтобы использовать существующие АЛ для передачи широкополосных сигналов. Соответствующие телекоммуникационные технологии кратко анализируются в параграфе 1.5.5. Во-вторых, несомненный интерес представляют прогностические оценки, прямо или косвенно связанные с сетями абонентского доступа. В параграфе 1.5.6 представлены некоторые результаты прогнозирования, интересные с точки зрения вопросов, затронутых в монографии. 1.5.2. Пропускная способность абонентской сети Вернемся к первой плоскости рисунка 1.11 и рассмотрим кривую, которая иллюстрирует процесс роста пропускной способности сети абонентского доступа. Переход от скоростей порядка 50 Бод, используемых в телеграфии, к полосе пропускания шириной 3,1 кГц совпадает, по времени, с началом создания первых сетей телефонной связи. Следует подчеркнуть, что на этом этапе начался переход от цифровой (телеграфной) системы электросвязи к аналоговой (телефонной). Следующий характерный этап - введение услуг ЦСИО. Основной (базовый) доступ в ЦСИО имеет конфигурацию 2B+D. Пользователю предоставляются два прозрачных В-канала (64 кбит/с каждый), предназначенных для передачи различной информации, и один служебный D-канал (16 кбит/с). Информационная скорость в сети абонентского доступа составляет, таким образом, 144 кбит/с [59]. Этот этап применительно к сети абонентского доступа - можно рассматривать как переход от аналоговой системы электросвязи к цифровой. Повышение скорости передачи до 2,048 Мбит/с позволяет ввести ряд новых телекоммуникационных услуг. В первую очередь, такая пропускная способность необходима для ЦСИО при организации доступа на первичной скорости со структурой 30B+D (скорость передачи по D-каналу в этом случае составляет 64 кбит/с). Некоторые услуги, связанные, в частности, с обменом видеоинформацией, также могут быть предложены потенциальным пользователям, если их средства Доступа обеспечивают скорость передачи порядка 2,048 Мбит/с. 61

Далее на первой кривой указан номинал пропускной способности 140 Мбит/с. Эта величина примерно соответствует информационной скорости передачи в широкополосной ЦСИО. В принципе, между точками 2,048 и 140 Мбит/с также можно выделить несколько этапов, касающихся применения таких новых методов передачи информации как ADSL, HDSL, VDSL и им подобных (в параграфе 1.5.5 эти варианты использования существующих АЛ рассмотрены более подробно). Упомянутые технологии ориентированы на использование существующих АЛ и обеспечивают - в одном направлении - передачу цифрового потока на скоростях от 1,5 до 51 Мбит/с [60]. Для обеспечения двухсторонней передачи с одинаковой скоростью может использоваться технология типа SDSL, но обеспечиваемая ее пропускная способность составляет величину порядка 384 кбит/с [60]. После номинала 140 Мбит/с стоит знак "?" и показаны три возможных сценария дальнейшей эволюции в части пропускной способности сети абонентского доступа: оптимистический, прагматический и пессимистический. Первый сценарий назван оптимистическим в предположении, что: - эффективность телекоммуникационной системы, с точки зрения пользователя, повышается при росте пропускной способности сети абонентского доступа; - доходы Оператора пропорциональны пропускной способности сети абонентского доступа. Оптимистический прогноз можно рассматривать как модель, в которой учитываются тенденции к передаче информации, связанной практически со всеми органами чувств человека. В ближайшие годы каких-либо существенных достижений в области сжатия такой информации не ожидается. Третий сценарий заметно отличается от первого. Он базируется на двух основных предположениях: - в обозримой перспективе не будет формироваться платежеспособный спрос на услуги, требующие существенного (по сравнению со скоростями, нужными для обмена видеоинформацией) расширения пропускной способности сети абонентского доступа; - прогресс в области сжатия видеоизображений и иные достижения приведут к возможности снижения требуемой пропускной способности сетей абонентского доступа. Промежуточное положение занимает второй (прагматический) сценарий. То, по какому сценарию будут развиваться события, на мой взгляд, не так уж существенно. Основной вывод состоит в том, что в обозримой перспективе будут отчетливо проявляться требования к увеличению пропускной способности сети абонентского доступа.

62

1.5.3. Структура абонентской сети Нижняя плоскость рисунка 1.11 позволяет проанализировать тенденции, касающиеся эволюции тех структур, которые используются для построения сетей абонентского доступа. Если обратиться к терминологии, принятой в теории графов [40], то первые абонентские сети можно рассматривать как звездообразные структуры [5]. По мере роста емкости местных телефонных сетей увеличивались удельные затраты на АЛ. Разработка принципов экономичного построения абонентских кабельных сетей [61] привела к появлению древовидных структур, которые, как известно, отличаются низкой надежностью. В современных сетях абонентского доступа появляются отдельные фрагменты, построенные на базе кольцевых структур. Такие структуры на рисунке 1.11 названы комбинированными. Они постепенно трансформируются в полностью кольцевые структуры, обеспечивающие как экономию кабельной продукции, так и достаточно высокую надежность сети абонентского доступа [62]. После кольцевой структуры на рисунке 1.11 поставлен знак "?". Возможны разные варианты. Предварительный вывод, который напрашивается при анализе тенденций "персонализации" в электросвязи, состоит в том, что привлекательной структурой будущих сетей абонентского доступа может стать топология типа "решетка" [40]. Аспекты выбора оптимальной структуры сети абонентского доступа подробно рассматриваются во второй главе. Это позволяет закончить - в разделе 1.5 - изложение вопросов, относящихся к структуре абонентской сети

1.5.4. Среда распространения сигналов Левая плоскость рисунка 1.11 посвящена тем аспектам эволюции АЛ, которые связаны со средой распространения сигналов. Три кривые иллюстрируют рассматриваемые тенденции применительно к кабельным линиям (что характерно для большинства абонентских сетей), системам спутниковой связи и радиотехническим средствам. История практического применения кабельных линий в абонентских сетях началась с воздушных цепей. Вскоре стало очевидно, что дальнейшее развитие абонентских сетей необходимо осуществлять на базе многопарных симметричных кабелей. Использование ОК стало возможным - по техническим и экономическим соображениям - только в последние годы. На соответствующем фрагменте рисунка 1.11 показаны два этапа, характерные для использования ОК. Последняя точка - "Оптический кабель" - знаменует полный переход к этой среде распространения сигналов. Иными словами, ОК занимает все пространство между кроссом телефонной станции и помещением пользователя. Предшествующий этап назван "Оптический кабель плюс коаксиал". Такой подход

63

может рассматриваться только как один из примеров доведения ОК до какой-либо точки, находящейся вне помещения абонента. Более того, необходимо уточнить два вопроса: расположение той точки, где заканчивается ОК, и тип среды распространения сигналов, которая "продолжает" АЛ до помещения пользователя. Для ответа на первый вопрос целесообразно сослаться на ряд публикаций, например [63 и 64]. В этих работах определяются основные стратегии использования оптического кабеля в сетях доступа: до здания - FTTB (В - Building), до места установки ШР - FTTC (С - Curb), до жилого дома - FTTH (Η - Home), до офиса - FTTO (О - Office), до удаленного модуля коммутационной станции - FTTR (R - Remote), до границ некой территории, названной зоной, - FTTZ (Z - Zone) и т.п. Все подобные стратегии можно обозначить общей аббревиатурой FTTOpt (Opt - Optimum) - доведение оптического кабеля до оптимальной, с точки зрения Оператора и/или пользователя, точки. Применение оптического кабеля создает хорошую основу для введения телекоммуникационных услуг, ориентированных на широкополосные каналы связи. По этой причине ту часть АЛ, которая доходит до помещения пользователя, лучше всего строить на базе сред распространения сигналов, способных обеспечить широкую полосу пропускания сигналов. Один из примеров такого решения - коаксиальный кабель, что, собственно, и обусловило появление соответствующего названия на рассматриваемом рисунке. Сети абонентского доступа, построенные на оптическом и коаксиальном кабелях, получили широкое распространение [65]. Они известны по аббревиатуре HFC (Hybrid Fiber/Coax). Подобные решения особенно популярны у Операторов кабельного телевидения. Кривая, иллюстрирующая эволюцию кабельных линий, по традиции заканчивается знаком "?". Основная причина заключается в том, что в обозримой перспективе можно ожидать как появление новых типов оптических волокон, так и практическое применение кабелей с металлическими жилами, использующими сверхпроводящие компоненты. Системы спутниковой связи используются в сетях абонентского доступа в исключительных случаях. Однако появление достаточно экономичных систем типа VSAT и USAT [66] позволяет надеяться на более широкое применение спутниковой связи. Для ряда регионов России системы спутниковой связи могут рассматриваться как единственное средство, позволяющее построить сеть абонентского доступа. Но подобное применение систем спутниковой связи требует детальной проработки множества других проблем, только косвенно затрагивающих проблемы абонентского доступа. Этим и объясняется знак "?", завершающий соответствующую кривую рисунка 1.11. 64

Применение радиотехнических средств в сетях абонентского доступа началось давно. Первенцем, по всей видимости, можно считать радиоканал, предназначенный для создания одной АЛ. На профессиональном жаргоне связистов комплекс оборудования для организации АЛ получил название "радиоудлинитель". Затем появились многоканальные системы, аналоговые и, несколько позже, цифровые. Первые многоканальные системы использовались для организации связи типа "point-to-point"; это словосочетание можно перевести как конфигурация "точка - точка". Чаще всего, такое решение подразумевает установку оборудования радиорелейной линии (РРЛ) для подключения к МС выносного модуля. Для организации связи с группой терминалов, распределенных по некоторой территории, были разработаны системы типа point-tomultipoint [67]. В отечественной технической литературе такая конфигурация называется либо многоточечной, либо "точка - множество точек". В названии таких систем в английском языке используются слова Multiple Access. Специалисты по радиосвязи обычно переводят их как многостанционный доступ. Такая трактовка подчеркивает физику процесса. Под станцией, в данном случае, понимается оконечное устройство. Это значит, что система многостанционного доступа обеспечивает возможность обслуживания нескольких терминалов. Специалисты по проводной связи обычно переводят слова Multiple Access как множественный или коллективный доступ. Оба перевода, с точки зрения современной терминологии, можно считать правильными [68]. Существенные изменения в принципах использования радиосредств в сетях доступа произошли только в последние годы. Они связаны с использованием сотовых (Cellular) технологий [69], которые позволяют очень эффективно использовать выделенный Оператору спектр частот. Сотовые сети используются как в мобильных, так и в стационарных системах связи. Развитие электросвязи привело к появлению концепции "Персональная связь". Этот термин трактуется в технической литературе не всегда однозначно. Ряд определений приведен, например, в монографии [69]. Среди изложенных в этой книге трактовок наиболее удачный, на мой взгляд, вариант предложен Комиссией Европейского Сообщества: "Персональная связь (Personal Communications) - это предложение, в будущем, набора телекоммуникационных услуг, который: - может быть разработан на индивидуальной основе, чтобы отвечать требованиям всех абонентов; - позволяет абонентам связываться вне зависимости от места расположения и используемых средств доступа; - обладает привлекательными свойствами для пользователей и 5 Заказ № 2843

65

низкой стоимостью, что подразумевает широкое использование данного вида связи". Таким образом, персональная связь, в общем случае, обеспечивается не только радиосредствами. Можно сказать, что процесс "персонализации" в телекоммуникационной системе требует интеграции сетей электросвязи, обслуживающих стационарных и мобильных абонентов. Некоторые Операторы уже сообщили о создании сетей персональной связи. Предлагаемые в этих сетях услуги еще не полностью раскрывают функциональные возможности системы персональной связи. Тем не менее, первые попытки реализации этого нового направления в развитии телекоммуникаций позволят получить интересные результаты, имеющие большую практическую ценность. Требования к перспективной сети персональной связи изучаются в работах МСЭ и ETSI. Знак "?" в конце третьей кривой объясняется именно тем, что эти требования еще не обрели форму полноценных рекомендаций и стандартов. Конечно, рисунок 1.11 и комментарии к нему не могут раскрыть все аспекты эволюции сетей абонентского доступа. Тем не менее, некоторые общие представления, содержащиеся в этом параграфе, позволяют перейти к изложению следующих вопросов, относящихся к модернизации существующих абонентских сетей. Во-первых, целесообразно рассмотреть возможность использования существующих АЛ для передачи широкополосных сигналов. Этому направлению совершенствования абонентских сетей посвящен параграф 1.5.5. Во-вторых, практический интерес представляют прогностические оценки, относящиеся, прямо или косвенно, к сети абонентского доступа. В параграфе 1.5.6 приведен ряд подобных оценок. 1.5.5. Расширение полосы пропускания существующих АЛ 1.5.5.1. Актуальность проблемы Большую головную боль у Оператора вызывают телекоммуникационные технологии, спрос на которые формируется очень быстро, а соответствующие изменения в системе электросвязи требуют значительных затрат времени и денег. К подобным телекоммуникационным технологиям многие специалисты, в первую очередь, относят сеть Internet [70] и услуги, называемые в англоязычной технической литературе Video-on-Demand [71]. В тексте монографии эти слова будут переводиться как "Видео по заказу". Я согласен с теми авторами, кто сравнил неожиданное успешное появление Internet на рынке услуг электросвязи и информатики с "чертом, выскочившим из табакерки". В следующем параграфе будут приведены некоторые статистические данные по трафику в Internet и составленные на их основе прогнозы. Возможно, что большинство

66

читателей (из числа тех, кто не отложит книгу до этого параграфа) согласится с такой оценкой феномена, касающегося появления Internet. Услуга "Видео по заказу" играет важную роль в общем перечне функциональных возможностей Ш-ЦСИО. Но она может быть введена и до создания Ш-ЦСИО, тем более что маркетинговые исследования свидетельствуют о значительном спросе на эту услугу. Кстати, интересные рассуждения по поводу данной услуги содержатся в книге Б. Гейтса [72], перевод которой на русский язык вышел в 1995 году под названием "Дорога в будущее". Суть услуги "Видео по заказу" заключается в том, что абонент может обратиться к любому видеосерверу и выбрать, с помощью меню, интересующую его программу (например, фильм или рекламный материал). Процессом пользования услугой можно управлять с помощью процедур, схожих с теми, что используются при работе с видеомагнитофоном: абонент может возвращаться назад для повторного просмотра какого-либо эпизода, "перемотать" ленту вперед, остановить картинку для ее подробного изучения и выполнить ряд других операций. Итак, существуют, по крайней мере, две телекоммуникационные технологии, оказывающие существенное влияние на систему электросвязи и, что особенно важно для рассматриваемых в монографии вопросов, - на сеть абонентского доступа. Теперь, когда ясен ответ на вопрос "Кто виноват?", можно переходить к проблеме "Что делать?". 1.5.5.2. Общая идея технологий xDSL

Одна из существенных особенностей работы в среде Internet состоит в том, что объем информации, передаваемой от пользователя к сети, и поток данных в обратном направлении различаются, в общем случае, на несколько порядков. Следовательно, пропускная способность каналов прямого и обратного направления, создаваемых для обмена информацией между терминалом пользователя и соответствующим сервером Internet, может быть разной. От пользователя к сети организуется канал передачи данных с относительно низкой скоростью, а от сервера Internet к терминалу пользователя создается высокоскоростной канал передачи данных. Еще более ярко возможность использования таких несимметричных каналов передачи информации проявляется в системах, предоставляющих услуги "Видео по заказу". Абонент, фактически, осуществляет только выбор программ и выполняет неслож-, ные процедуры управления процессом получения интересующей его информации. От видеосервера к терминалу передаются, в основном, движущиеся изображения (чаще всего - фильмы), что подразумевает использование каналов с достаточно широкой полосой пропускания. 67

В этом случае, в сети абонентского доступа могут применяться каналы обмена информацией с разной пропускной способностью в направлениях приема и передачи. Таким образом, появляется возможность использования существующих АЛ для введения определенного класса услуг. Данное решение - при всех "подводных камнях" - обладает двумя неоспоримыми преимуществами: быстрое введение новых услуг и минимальные затраты на модернизацию сети абонентского доступа. Спрос, как известно, рождает предложение. Разработчики оборудования передачи достаточно быстро нашли оригинальные решения, что привело к появлению нескольких новых технологий, обычно обозначаемых аббревиатурой xDSL [73]. Последние три буквы (DSL) - сокращение от "Digital Subscriber Line" - цифровая абонентская линия. Латинская буква "х" используется подобно "переменной" в алгебре. Чаще всего используются пять ее значений (A, RA, H, S и V), определяющих следующие технологии передачи информации по существующим АЛ [60, 73, 74]: 1) ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line (асимметричная цифровая абонентская линия); 2) RADSL - Rate Adaptive Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с адаптивной скоростью); 3) HDSL - High Bit Rate Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с высокой скоростью передачи битов); 4) SDSL - Symmetrical Digital Subscriber Line (симметричная цифровая абонентская линия); 5) VDSL - Very High Bit Rate Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с очень высокой скоростью передачи битов). Считается, что основными технологиями будут ADSL и VDSL [75j. Но идея VDSL ориентирована на короткие АЛ, что определяет достаточно узкую сферу применения соответствующего оборудования. Подтверждением актуальности ADSL служит создание специальной международной организации по разработке соответствующих стандартов - ADSL Forum [76]. Подобные организации формируются только по тем направлениям, которые требуют ускоренной разработки стандартов, то есть по самым актуальным проблемам развития телекоммуникационной системы. В качестве подтверждения можно привести такие названия как ATM Forum [77] и UMTS Forum [78]. ATM (Asynchronous Transfer Mode) - асинхронный режим переноса информации, который, как считают многие специалисты, будет широко применяться в широкополосных сетях электросвязи. UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) - перспективная концепция универсальной телекоммуникационной системы для поддержки услуг 68

"Мобильность терминала" и "Персональная мобильность". Рассмотрим общую идеологию xDSL с точки зрения частотного диапазона. Учитывая характеристики эксплуатируемых АЛ [26], необходимо использовать весьма ограниченные ресурсы частотного диапазона и сложные методы модуляции сигнала. Возможные варианты решения этих проблем хорошо изложены в ряде статей по технологии xDSL. Можно, например, найти интересные сведения в [73, 79]. Подобные аспекты технологии xDSL мы рассматривать не будем. Я бы хотел ограничиться только рисунком 1.12 [80], который дает наглядное представление о диапазоне частот, используемом для технологии ADSL при введении услуги "Видео по заказу" [71].

Судя по рисунку 1.12, АЛ должна обеспечить полосу пропускания сигнала до величины порядка 400 кГц. Но в [81] приведен рисунок, на котором полоса пропускания цифровой АЛ составляет порядка 1,1 МГц. Можно назвать ряд факторов, существенно ограничивающих полосу пропускания АЛ. Это, в первую очередь, - длина АЛ (затухание и сопротивление) и число жил в кабеле (взаимные влияния). В статьях [45, 60, 73, 75, 76, 81, 82, 83], а также в ряде других работ, приведены любопытные данные, касающиеся области возможного применения технологии XDSL с точки зрения длины АЛ. Соответствующие ограничения представлены в приведенной ниже таблице: 69

Таблица 1.5 Скорость передачи, Мбит/с

Максимальная длина АЛ, км

0,75 1,5 2,0 6,0 9,0 13,0 26,0 52,0

3,6 4,1 - 5,4 4,8 3,6 2,7 1,4 0,9 0,3

Технология передачи

Комментарии

.

См. примечание 1 См. примечание 2 См. примечание 3

SDSL ADSL ADSL/HDSL ADSL ADSL VDSL VDSL VDSL

Примечания к таблице 1.5: 1) численные оценки, указанные в первой строчке таблицы 1.5, отражают усредненные данные; 2) диапазон 4,1 - 5,4 км определяет возможную длину АЛ при различных диаметрах жил и числа АЛ в кабеле; 3) выбор технологии влияет - наравне с параметрами кабеля - на максимальную длину АЛ. Вероятно, все разновидности технологии xDSL будут, в той или иной степени, использоваться в сетях абонентского доступа. Тем не менее, следует упомянуть о заметном преобладании публикаций, касающихся ADSL. Именно по этой причине ниже приводятся некоторые дополнительные сведения, относящиеся к технологии ADSL. 1.5.5.3.Технология ADSL

Большой интерес к технологии ADSL объясняется рядом причин, из которых существенны две: - на телекоммуникационном рынке сформировался платежеспособный спрос на услуги, допускающие использование каналов обмена информацией с существенно различной полосой пропускания в направлениях приема и передачи сигналов; - максимальная длина физической цепи, на которой может работать оборудование ADSL, будет, как правило, больше, чем длина подавляющего большинства существующих АЛ. Пример применения технологии ADSL показан на рисунке 1.13, заимствованном из [84]. Для функциональных блоков сохранены (внутри соответствующих прямоугольников) оригинальные названия. АЛ, используемая для телефонной связи, присоединяется к удаленному модулю ADSL через телефонную розетку. Удаленный модуль ADSL обеспечивает передачу в направлении соответствующего терминала цифрового потока 2,048 Мбит/с и двухсторонний обмен сигналами управления со скоростью 16 кбит/с. Приведенные на рисунке

70

численные характеристики цифровых потоков взяты из [84]. Таким образом, из помещения абонента к кроссу идет линия, по которой передается сигнал, объединяющий цифровой поток от терминала, использующего технологию ADSL, и информацию, передаваемую по АЛ (например, речь или факсимильные сообщения). По этой причине на рисунке 1.13 использовано обозначение "АЛ". Возможно, что более точным было бы обозначение типа "канал ТЧ". Через кросс осуществляется подключение цифрового тракта к устройству, названному на рисунке 1.13 "Станционный модуль ADSL". В этом устройстве происходит обработка сигнала, передаваемого между двумя модулями ADSL. В результате, выделяются два цифровых потока - ADSL (2,048 Мбит/с и 16 кбит/с) и аналоговая АЛ, которая через кросс подключается к коммутационной станции ТФОП. Технология ADSL позволяет, в определенном смысле, осуществить интеграцию средств абонентского доступа. На рисунке 1.14, в качестве примера, приведен вариант использования технологии ADSL для организации абонентского доступа к трем телекоммуникационным сетям. Этот рисунок составлен на основе материалов, приведенных в [76]. В качестве примеров терминального оборудования, которое может использовать абонент, на рисунке 1.14 показаны три устройства: - телевизор с приставкой, позволяющей управлять процессом получения видеоинформации; - терминал ЦСИО, используемый для выхода на сеть интегрального обслуживания; - персональный компьютер, подключаемый (в данном варианте) к сети передачи данных. С левой стороны рисунка 1.14 показаны соответствующие сети. Для терминала, названного "телевизор с приставкой", приведен наиболее 71

простой пример сети - кабельное телевидение (КТВ). Сеть передачи данных с коммутацией пакетов (ПД-КП) показана как типичный вариант подключения персонального компьютера. Функциональный блок, названный на рисунке 1.14 "Сеть в помещении абонента" (в оригинале - Premises Distribution Network), представляет широкий спектр оборудования различной сложности. В качестве примеров, которые иллюстрируют разницу между выполняемыми функциями, в [76] .перечислены локальная сеть Ethernet и простой кросс. Узел доступа (Access Node) может выполнять такие функции, как концентрация нагрузки, преобразование протоколов и маршрутизация вызовов. Он может располагаться в МС или в какой-либо точке сети абонентского доступа. Для концепции использования ОК, названной выше FTTOpt, узел доступа может, в частности, располагаться в точке сопряжения различных сред распространения сигнала - оптических волокон и медных проводников. Два блока (ATU-C и ATU-R) в тексте работы [76] не расшифрованы. Но такие же аббревиатуры использованы в докладе [81]. Сокращение ATU-C образовано из сочетания слов "ADSL Transceiver Unit, Central Office" - приемопередатчик ADSL, расположенный на коммутационной станции. Аналогично, аббревиатура ATU-R составлена из выражения "ADSL Transceiver Unit, Remote Terminal", то есть приемопередатчик ADSL, расположенный в удаленном модуле. Интересным дополнением рисунка 1.14 может считаться эталонная модель системы, разработанная ADSL Forum. На рисунке 1.15 эта модель показана в том виде, в котором она воспроизведена в [76]. Модель, введенная ADSL Forum, содержит ряд эталонных точек интерфейсов. Описание этих интерфейсов не входит в круг вопросов, рассматриваемых в монографии. Рисунок 1.15 включен в состав данного параграфа по двум причинам. Во-первых, он может оказаться по72

лезным для специалистов, прямо или косвенно связанных с технологией xDSL. Во-вторых, он очень интересен с методологической точки зрения - четкой стандартизации всех возможных интерфейсов.

POTS - Plane Old Telephone Service (традиционные услуги ТФОП На этом заканчивается краткое изложение системных аспектов технологии ADSL. И в заключение параграфа 1.5.5 приведем некоторые соображения по области использования технологии VDSL. 1.5.5.4. Технология VDSL Принципы передачи сигналов для технологий ADSL и VDSL очень похожи друг на друга [84, 85]. Интересны - с точки зрения затронутых в монографии вопросов - их основные различия в области применения соответствующего оборудования. Их проще всего рассматривать в категориях "длина - скорость передачи". Очевидно, что областью потенциального применения технологии ADSL может стать практически вся абонентская сеть. Это связано с тем, что для российской ТФОП характерны достаточно короткие АЛ. Важно отметить, что на практике могут возникать сложности с оборудованием ADSL даже на очень коротких АЛ. Проблема заключается в эксплуатационных характеристиках абонентской сети, которые могут существенно отличаться от ожидаемых [86]. Но в любом случае скорость передачи, обеспечиваемая оборудованием ADSL, не превысит значений, приведенных в таблице 1.5. Таким образом, для скоростей передачи свыше 10 Мбит/с необходимо ориентироваться на технологию VDSL. Но такое решение 73

ограничивает число потенциальных абонентов из-за того, что допустимо использовать только весьма короткие АЛ. В частности, скорость передачи 52 Мбит/с достигается для АЛ, длина которой примерно равна 300 м. По этой причине технологию VDSL обычно рассматривают в комбинации с другими методами построения АЛ. Как правило, практический интерес вызывают решения типа FTTOpt + VDSL [84, 85]. Один из возможных сценариев, основанных на подобном компромиссе, показан на рисунке 1.16. Для этого сценария выделено пять вариантов использования тех-

нологии VDSL. В четырех случаях предполагается совместное использование ОК и абонентского кабеля с медными жилами. Для всех пяти вариантов линии максимальной протяженности обозначены как Li. Эти значения могут различаться, но всегда должно соблюдаться условие Li ( Lmax - предельной длины физической цепи, которая может быть использована для установки оборудования VDSL. Первый вариант иллюстрирует возможность применения оборудования VDSL в АЛ, расположенных в зоне прямого питания. В этом случае среда распространения сигналов остается однородной. Очевидно, что подобное решение будет весьма экономичным. Второй вариант предусматривает совместное использование абонентского кабеля с медными жилами и ОК. В данном случае ОК располагается между кроссом коммутационной станции и мультиплексором. К мультиплексору подключаются АЛ разной длины, максимальная из которых обозначена как L2. По этим линиям может передаваться 74

цифровая информация с использованием технологии VDSL. Аналогичное решение, но основанное на установке концентратора, представлено третьим вариантом. Существенной особенностью этого решения может считаться возможность более эффективного использования ОК на участке между концентратором и кроссом коммутационной станции. Четвертый вариант подразумевает использование УПАТС. Это решение, с точки зрения технологии VDSL, эквивалентно третьему варианту. УПАТС, как правило, поддерживает более широкий спектр услуг по сравнению с тем коммутационным оборудованием ТФОП, которое обслуживает абонентов квартирного сектора. Это обстоятельство позволяет прогнозировать широкое применение технологии VDSL владельцами УПАТС. Пятый вариант иллюстрирует применение технологии VDSL для выхода на устройство, названное в [85] мультиплексором доступа к услугам (Service Access Multiplexer - SAM). Подобные устройства могут подключаться не только к коммутационным станциям, но и к каким-либо серверам. Характерным примером такого мультиплексора служит оборудование, обеспечивающее подключение клиентов к серверу, поддерживающему услугу "Видео по заказу". Таким образом, существует несколько вариантов применения технологии VDSL. Соответствующие сценарии, как правило, ориентированы на совместное использование эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами и ОК, обеспечивающих передачу широкополосных сигналов на большое расстояние. Когда работа над окончательной редакцией монографии была почти завершена, мне довелось принять участие в работе семинара "Лаборатории Белла - Прошлое. Настоящее. Будущее", организованного известной компанией Lucent Technologies. В докладах были изложены результаты новых работ, проведенных авторитетным исследовательским центром, известным практически всем российским ученым - Bell Labs. В докладе, который прочитал Джон Амос (John Amoss), сотрудник Подразделения передачи данных Bell Labs, я услышал о новой технологии, называемой U-ADSL. Под буквой "U" скрывается слово Universal, то есть универсальная или всеобщая. Основные цели, ради которых разрабатывается технология UADSL, заключаются в решении следующих задач: - упростить монтаж оборудования, максимально используя концепцию "Plug and Play", что можно перевести как девиз "Подключай и работай"; - предложить вариант реализации, предусматривающий размещение аппаратных средств в персональном компьютере, о чем практически договорились такие известные поставщики вычислительной техники как 75

Compaq, Intel и ряд других крупных компаний; - ввести в следующую версию Microsoft Windows программное обеспечение для поддержки оборудования U-ADSL; - обеспечить возможность работы оборудования U-ADSL практически при любых (в пределах допустимых для ТФОП норм) параметрах АЛ. Естественно, что такие требования определяют относительно низкие скорости обмена информацией: в направлении к терминалу эта величина оценивается уровнем 1,5 Мбит/с, а в направлении к сети 512 кбит/с. Если такие скорости будут приемлемы для большой группы потенциальных пользователей, то эта новая технология сможет найти достойную нишу на рынке оборудования xDSL. 1.5.6. Прогнозы развития сетей абонентского доступа В этом параграфе приводятся некоторые прогностические оценки, прямо или косвенно связанные с развитием сетей абонентского доступа. Подобные результаты интересны сами по себе. Но они могут оказаться очень полезны при решении ряда практических вопросов создания современных сетей абонентского доступа. Конечно, речь не идет о простом копировании тенденций, свойственных, например, сетям электросвязи в развитых странах. Дело в том, что процессу модернизации российской телекоммуникационной системы присущи весьма специфические особенности. Итак, мы переходим к результатам прогнозирования. В качестве первого примера целесообразно привести оценки использования различных сред распространения сигналов в перспективных сетях абонентского доступа. Один из, интересных прогнозов, касающихся применения традиционных и новых сред распространения сигналов для создания новых АЛ, приведен в [87]. На рисунке 1.17 эти результаты показаны для проектов, выполненных в 1994 году, и для гипотетических сетей доступа 2003 года. Интересны, по крайней мере, две тенденции: существенное снижение доли АЛ, построенных на кабелях с медными жилами, и доминирующее положение тех сценариев применения ОК, которые подразумевают использование оптического волокна совместно с другой средой распространения сигналов. Именно такая идея заложена в концепцию FTTC/R, когда ОК прокладывается от коммутационной станции до ШР или аналогичного устройства в составе выносного модуля. А далее (до терминала) используется либо двухпроводная АЛ, либо канал, организуемый с помощью радиотехнического оборудования. Любопытно и то, что рынок новых АЛ, реализуемых на базе технологии ADSL, оценивается величиной 1%, что, на первый взгляд, представляется странным на фоне многочисленных публикаций по xDSL.

76

Конечно, в ряде других работ приводятся иные, более оптимистические, оценки. Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что технологии xDSL рассматриваются большинством специалистов как промежуточное решение. Это отражается и в названиях ряда статей. Приведем название одной из таких публикаций [88] - "ADSL будет жить до победы волоконно-оптических технологий". Кстати, автор этой статьи считает, что к концу 2001 года 25% пользователей Internet выберут либо технологию ADSL, либо кабельные модемы. Из работы [41] следует, что в 2001 году объем продаж кабельных модемов и оборудования ADSL будут одинаковым. Таким образом, в начале следующего века примерно 12,5 процентов пользователей Internet будут - в качестве средств доступа - ориентироваться на оборудование ADSL. Теперь необходимо оценить темпы роста ТФОП и Internet. Обратимся к рисунку 1.18, который заимствован из [89], чтобы сравнить темпы развития двух интересующих нас телекоммуникационных систем. Сравнивая крайние диаграммы, можно вычислить соотношение между темпами роста ТФОП и Internet как 1:6,3 к 1994 году. Вероятно, это различие к концу нашего века будет еще больше. Такой вывод вытекает из впечатляющих темпов развития Internet [90, 91]. Несложные логические выкладки позволяют убедиться в том, что прогноз в отно77

шении ADSL выглядит достаточно достоверным. Косвенным подтверждением этих оценок может служить приведенный в [74] прогноз использования технологий, входящих в семейство xDSL. Соответствующие кривые показаны на рисунке 1.19. В докладах [92, 93], представленных на форуме Международной Академии Связи в 1997 году, содержатся статистические данные и прогностические оценки емкости всемирной телефонной сети. Если использовать результаты, изложенные в этих докладах, и прогноз, приведенный на рисунке 1.19, то можно сделать приближенные расчеты на 2003 год. Этот год интересен тем, что именно к такой дате относится прогноз применения технологии типа ADSL, который показан на рисунке 1.17. Емкость всемирной телефонной сети на 2003 год возрастет до 1000 млн номеров [93]. Суммарный рынок технологий xDSL к этому времени - на основе рисунка 1.17 - составит примерно 9,5 млн линий, то есть, доля линий xDSL на рынке средств абонентского доступа составит 0,95%. Эта величина хорошо согласуется с оценкой рынка xDSL, представленной на рисунке 1.17. Три приведенных выше рисунка более или менее проясняют перспективы использования эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами. Но не менее важны оценки, касающиеся перспектив внедрения новых сред распространения сигналов, ориентированных, прежде всего, на создание широкополосных ка-

78

налов связи. Отчасти, ответ на этот вопрос содержит рисунок 1.17. Величина 16% для технологий FTTH/O определяет, в какой-то мере, прогнозируемый спрос на услуги, поддерживаемые широкополосными каналами связи. Безусловно, эта величина должна уточняться. Один из прогнозов, полезный с точки зрения повышения достоверности соответствующих оценок, приведен в [94]. Рисунок 1.20 иллюстрирует часть приведенных в [94] кривых. Прежде всего, хотелось бы обратить внимание читателей на ось ординат. Соотнесение многих показателей, используемых в электросвязи, с числом жилищ становится традиционным. Ранее широко применялись характеристики, определяющие какую-либо величину в расчете на одного человека, сто человек, одну семью. Классический пример - телефонная плотность. Телефонный аппарат обычно устанавливается - вне зависимости от числа семей и общего количества живущих людей - в квартире, отдельном доме, на даче, то есть в том месте, которое можно назвать жилище. По этой причине, использование показателей, связанных с понятием "жилище", представляется весьма разумным. Конечно, любой способ вычисления подобных показателей имеет свои преимущества и

79

недостатки. Но понятие, аналогичное "жилищу", отсутствует и в официальной государственной статистике. В сборнике "Россия в цифрах" [95] вводится понятие "домохозяйство". Кстати, "средний размер домохозяйства" - так называется таблица 2.1.8 в [95] - составляет по России 2,84 человека. Если для России и США эти величины примерно равны, то умножением величин по оси ординат (рисунок 1.20) на коэффициент 2,84 можно оценить численность потенциальных пользователей широкополосных услуг. На рисунке 1.20 показаны четыре кривые. Авторы этого прогноза считают, что наименьшим спросом на рынке широкополосных услуг будет пользоваться видеотелефония. Этот вид связи подразумевает, что корреспондирующие абоненты устанавливают соединение с помощью видеотелефонов, то есть специализированных терминалов. Вряд ли такой вид связи будет популярен среди относительно молодой части населения, ориентирующейся на общение (в том числе, и визуальное) посредством персональных компьютеров. Поэтому "скромный" прогноз потенциального рынка видеотелефонии представляется оправданным. Следующая кривая иллюстрирует тенденцию спроса на услуги "Видео по заказу". Поведение этой кривой отражает тот заметный спрос, который характерен для услуги "Видео по заказу". Можно отметить, что 80

очень похожие прогнозы относительно этой услуги приводятся в ряде статей, которые опубликованы в технической литературе последних лет. Интересен вид третьей кривой, названной "Плата за просмотр". В оригинале использована аббревиатура APPV (Advanced Pay Per View). Название услуги подчеркивает тот факт, что клиент платит за время, в течение которого он получает информацию. Оплачиваемое время может начисляться различными способами: только за период просмотра какого-либо фрагмента программы, за всю программу целиком после заранее оговоренной задержки или иным образом. Другая форма расчетов клиента с Оператором заключается в том, что устанавливается плата за канал вне зависимости от времени его использования. Этот вариант так и называется - "Плата за канал"; он известен по аббревиатуре РРС (Pay Per Channel). Третья кривая относится к улучшенному (Advanced) варианту услуги "Плата за просмотр"; это прилагательное на рисунке 1.20 опущено. В точке, лежащей где-то на рубеже XX и XXI веков, ожидается падение спроса на данную услугу. Эта тенденция имеет достаточно простое объяснение. Услуги типа "Видео по заказу" гораздо привлекательнее для абонентов; ради нее часть клиентов будет отказываться от услуги "Плата за просмотр". Наконец, четвертая кривая показывает бурный рост рынка видеоигр. Движущие силы этого вида услуг не нуждаются в комментариях. Они

81

особенно хорошо понятны родителям, чьи дети уже освоили данную сферу развлечений, не всегда благотворно влияющую на здоровье и успехи в учебе. Интересны приведенные в [96] данные, касающиеся ожидаемого рынка для различных скоростей передачи информации. Соответствующие кривые для ФРГ приведены на рисунке 1.21 в относительных единицах. За "единицу" принят 1997 год, но для 2004 года на каждой кривой приведены и абсолютные значения суммарного числа портов. Работа [96] содержит также данные, связанные со скоростью 155 Мбит/с, используемой в качестве стандарта для стыка пользовательсеть Ш-ЦСИО [97]. Но приведенные (в относительных единицах) данные полностью совпадают с прогностической кривой для 34 Мбит/ с. Если прогнозы, представленные кривыми на рисунке 1.21, достоверны, то вызывает интерес следующая тенденция: менее активный рост числа каналов, реализующих доступ на скорости 2,048 Мбит/с. Возможно, что рисунок 1.22, в какой-то мере, содержит одно из вероятных объяснений. Две кривые, приведенные в [71], пересекаются в точке 2,048 Мбит/с в 1995 году. Это может означать, что в дальнейшем: - обмен видеоинформацией для услуг, которые не относятся к пере-

82

даче изображений с высоким качеством, будет, в основном, осуществляться на скоростях, меньших 2,048 Мбит/с; - распределение телевизионных программ высокого качества и организация стыков пользователь-сеть в Ш-ЦСИО будут ориентированы на цифровые каналы с пропускной способностью выше 2,048 Мбит/ с. Вернемся к рисункам 1.20 и 1.21, чтобы рассмотреть важный аспект планирования сети доступа - деление абонентов на две группы: деловые (business) и квартирные (residential). Такой подход можно считать традиционным при проектировании местных телефонных сетей. Иногда в отдельную группу выделяют таксофоны [98], имеющие специфические параметры телефонной нагрузки. В отечественной телефонии эти группы чаще называются "секторами". Мне, при выполнении различных работ, попадались статистические данные, относящиеся к различным региональным телекоммуникационным системам. Примечательно то, что структурный состав абонентов и статистика телефонной нагрузки подчиняются закону Парето и правилу "20:80" [99]. Соотношение между квартирными и деловыми абонентами составляет, примерно, 80:20. Но 20% деловых абонентов создают около 80% междугородной и международной нагрузки. На рисунке 1.23 [100] показан прогноз роста абонентов "квартирного сектора", которые будут использовать новые телекоммуникационные услуги. К 2010 году, судя по характеру кривых, процесс введения новых

83

услуг еще не войдет в фазу "насыщения". Но уже к этому времени доля квартирных абонентов, усредненная по всем трем кривым, составит 15%. Можно только догадываться о дальнейшем характере изменения трех приведенных на рисунке 1.23 графиков. Одна из наиболее вероятных гипотез заключается в том, что и для новых телекоммуникационных технологий закон Парето и правило "20:80" будут справедливы. На этом основная часть первой главы монографии заканчивается. В заключение, вместо традиционного раздела "Выводы", я решил очень кратко прокомментировать ряд основных положений, ради которых эта глава была написана.

Истина не лежит на поверхности явлений (Антуан де Сент-Экзюпери) 1.6. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОММЕНТАРИИ КПЕРВОЙ ГЛАВЕ

Интересная особенность абонентской сети заключается в том, что на протяжении многих десятилетий она не претерпела столь глубоких изменений, какие коснулись других элементов телекоммуникационной системы - коммутационных станций, систем передачи и терминального оборудования. Но, судя по всему, этот этап в истории электросвязи заканчивается. Дальнейшее развитие телекоммуникационной системы связано с рядом существенных изменений в принципах построения абонентских сетей. Этот процесс повлиял даже на систему понятий и терминов, относящихся к этому элементу телекоммуникационной системы. В современной технической литературе принят термин "Access Network", который в монографии переводится тремя словами - "Сеть абонентского доступа". Иногда, впрочем, прилагательное "абонентский" опускается, что делает перевод более близким к оригиналу, но менее понятным читателю. В разделе 1.2 приведены некоторые термины, необходимые для изложения затронутых в монографии вопросов. Предложен и ряд моделей сети абонентского доступа, позволяющих проиллюстрировать используемую далее систему понятий. Сети абонентского доступа, как правило, не создаются на новом месте. В большинстве случаев основная задача Оператора заключается в модернизации всей системы линейно-кабельных сооружений, вследствие чего постепенно будет создаваться современная сеть абонентского доступа. Функции, которые в телекоммуникационной системе выполняет сеть абонентского доступа, начинают изменяться. Трансформация этих функций определяется главными тенденциями развития электросвязи: интеграция, интеллектуализация, персонализация и повышение пропускной способности. Нет необходимости перечислять все те соображения, которые сформулированы в параграфе 1.3.2; достаточно выделить три самых существенных момента: - сеть абонентского доступа становится единой вне зависимости от того, в какой степени процессы интеграции затрагивают телекоммуникационную систему в целом; - сеть абонентского доступа существенно усложняется в части используемых технических средств, функциональных возможностей и процедур управления; - сеть абонентского доступа должна обладать возможностью существенного (на несколько порядков!) повышения своей пропускной

85

способности по мере возникновения спроса на те услуги, введение которых подразумевает использование широкополосных каналов связи. Процессы повышения пропускной способности сети абонентского доступа связаны не только с введением услуг, ориентированных на применение широкополосных каналов связи. Некоторые тенденции, наблюдаемые, на первый взгляд, в далеких от электросвязи дисциплинах, стимулируют рост пропускной способности сети абонентского доступа. Первым примером может служить широкое использование в персональных компьютерах графической оболочки Windows и текстового процессора Word for Windows, что приводит к заметному росту длины файлов, которые могут передаваться через сеть электросвязи [101]. Второй пример - рост числа пользователей, желающих получить доступ к информационным ресурсам, не покидая своего дома [72]. Такая организация труда называется "работа дома" (workat-home); она приводит к росту обмена, в первую очередь, нетелефонной информацией. Для разработки принципов построения перспективной сети абонентского доступа и методов ее планирования необходимо проанализировать структурные характеристики существующих АЛ. Приведенные в разделе 1.4 оценки дают определенную информацию об абонентской сети в целом. Это, конечно, не исключает необходимость проведения подобного анализа для каждого конкретного пристанционного участка. Кроме того, было бы весьма полезно изучить влияние на структурные характеристики сетей абонентского доступа современных принципов градостроения, диверсифицированных показателей надежности (с точки зрения подключения терминала к коммутационной системе) и ряда других факторов. Основные аспекты эволюции абонентских сетей изложены в разделе 1.5. В качестве наиболее существенных тенденций, определяющих процесс дальнейшего развития абонентских линий, анализируются три направления: пропускная способность, структура сети доступа и среда распространения сигналов. Если воспользоваться краткими формулировкам, то соответствующие выводы сводятся к уже упоминавшимся выше положениям. Во-первых, перспективная сеть абонентского доступа должна - в каждом конкретном случае - обеспечивать такую полосу пропускания, которая необходима абоненту. Верхний предел скорости передачи вскоре будет, по всей видимости, измеряться сотнями Мбит/с. Вовторых, переход от существующей абонентской сети (совокупности АЛ) к перспективной сети доступа будет сопровождаться появлением новых топологий, среди которых предпочтение отдается кольцевой структуре. В-третьих, отчетливо проявляется диверсификация сред распространения сигналов, которые могут применяться для создания

86

и развития сетей абонентского доступа, но доминировать будет оптическое волокно. Последний тезис (об оптическом волокне) не следует возводить в абсолют. Прежде всего, необходимо помнить о том, что поддержка таких перспективных функциональных возможностей, как "Мобильность терминала" и "Персональная мобильность",опирается на беспроводные технологии. Кроме того, значительная часть вариантов по внедрению ОК подразумевает их совместное использование с уже проложенными кабелями с медными проводниками. Наконец, на телекоммуникационном рынке появилось оборудование семейства xDSL, которое способно обеспечить существенное расширение полосы пропускания традиционных АЛ. В разделе 1.5 значительная часть текста посвящена изложению системных аспектов применения различных технологий xDSL. Основное внимание уделено концепции ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия), которая, по мнению многих специалистов, в ближайшие годы будет основным направлением в повышении пропускной способности АЛ. Возможно, что технология U-ADSL также будет успешно применяться многими операторами. Приступая к разработке принципов построения перспективных сетей абонентского доступа, очень полезно ознакомиться с соответствующими прогнозами. Это позволяет проанализировать ряд показателей, прямо или косвенно определяющих общие контуры сети абонентского доступа. В конце раздела 1.5 приведен ряд прогностических оценок, заимствованных из научно-технической литературы. Эти сведения полезны для понимания требований к перспективным сетям абонентского доступа. Кроме того, эти результаты служат хорошей базой для решения конкретных задач прогнозирования.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 1

1. От мастерских до акционерного общества. АО "ЛЕНТЕЛЕФОНСТРОЙ", Концерн "СВЯЗЬСТРОЙ". - Санкт-Петербург, 1994, 39 с. 2. Развитие связи в СССР. Под ред. Н.Д. Псурцева. - М.: Связь, 1967, 479с. 3. "Пупинизация" - Большая Советская Энциклопедия, Том 21, М: "Советская Энциклопедия", 1975, с. 229. 4. "Крарупизация" - Большая Советская Энциклопедия, Том 13 , М: "Советская Энциклопедия", 1975, с. 323. 5. Ануфриева О.А. Из истории развития городской телефонной связи. - В кн.: Системы управления информационных сетей. М.: Наука, 1983. с. 5 - 18. 6. Городская телефонная связь: Справочник/ Б.З. Берлин, А.С. Брискер, Л.С. Васильева и др.; Под ред. А.С. Брискера и К.П. Мельникова М.: Радио и связь, 1987. 280 с. 7. Р.А. Allen, P.H. Lisle. Planning the Access Network in a Changing Environment. - British Telecommunications Engineering, Vol. 10, April 1991, pp. 8 -12. S.S.Davidsson, L.Johansson, E.Ohlsson.Subscriber Multiplexers in the Swedish Network. - Ericsson Review, No 2, 1988, pp. 2 - 6 . 9. И.В. Ситняковский, В.И. Мейкшан, Б.Н. Маглицкий. Цифровая сельская связь; Под ред. М.Д. Бенедиктова. М.: Радио и связь, 1994, 248 с. 10. Денисьева О.М. Цифровые системы передачи для абонентских линий. - Вестник связи, N9, 1995, с. 37 - 38. 11. I. Hawker, P. Cochrane. Future Scenarios for Telecommunications Networks. - European Transactions on Telecommunications, Vol. 4, No 6, November - December 1993, pp. 651 - 658. 12. Соколов Н.А. Эволюция местных телефонных сетей. - Издательство ТОО Типография "Книга", Пермь, 1994, 375 с. 13. Р.А. Caballero. Network planning in low density areas. - Electrical Communication - 1 st Quater, 1995, pp. 53 - 58. 14. A. D(az-Hern(ndez. Rural Communications: A Comparative Analysis of Radio Technologies. - Electrical Communication - 1 st Quater, 1993, pp. 91 - 96. 15. Зубовский Л.И., Мешков А.А., Садовский И.Б., Шварцман В.О. Передача цифровой информации по ТФОП. - Вестник связи, N6, 1993, с. 39 - 42. 16. Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи. М.: Радио и связь, 1995, 488 с. 17. CCITT. Blue Book, Volume III - Fascicle III.4 "General Aspects of Digital Transmission Systems; Terminal Equipment", Geneva, 1989. Recommendation G.702 "Digital Hierarchy Bit Rates", pp. 41 - 44.

88

18. L. Van Hauwermeiren, P. Spruyt, D. Mestdagh. Offering Video Services over Twisted Pair Cables to the Residential Subscriber by means of an ATM based ADSL Transmission System. - XV International Switching Symposium ISS'95, Berlin, April 23 - 28, 1995, Proceedings, Vol. 1, pp. -447 - 451. 19. E. Auer, D. Helmst(dt, C. Hoogendoom, G. Ohlendorf, L. Schmidt. A generic service access network platform. - Telcom report international, Vol. 18, April 1995, pp. 5 - 10. 20. ГОСТ Р50889-96 "Линейные сооружения местных телефонных сетей. Термины и определения", 1996. 21. CCITT. Manual "Local Network Planning", ITU, Geneva, 1979, 246 p. 22. Судовцев В.А., Судовцев А.В. Терминология по электросвязи. Μ.: Радио и связь, 1994, 160 с. 23. Т. Miki. Towards the Service-Rich Era. - IEEE Communications Magazine, February 1994, pp. 34 - 39. 24. Report of the Sixth Strategic Review Committee on European Information Infrastructure. Part B: Main Report and Annexes (ETSI/ TA22(95)5), 1995. 25. Булгак В.Б., Варакин Л.Ε., Ивашкевич Ю.К., Москвитин В.Д.^ Осипов В.Г.. Концепция развития связи Российской Федерации. - М.: Радио и связь, 1995, 224 с. 26. S.V. Ahamed., V.B. Lawrence. Design and Engineering of Intelligent Communication Systems. - Kluwer Academic Publisher, 1997, 675 p. 27. Мячев А.А. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993, 351 с. 28. ITU-TS. Handbook on Transmission Planning. - Geneva, 1993, 74p. 29. Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС). Книга И. - М.: Прейскурантиздат, 1988, 313 с. 30. Давыдов Г.Б., Рогинский В.Н., Толчан А.Я. Сети электросвязи. М.: Связь, 1977, 360 с. 31. Варакин Л.Е., Кучерявый А.Е., Соколов Н.А., Филюшин Ю.И. Интеллектуальная сеть: концепция и архитектура. - Электросвязь, 1992, N 1,с. 7- 10. 32. Варакин Л.Е., Соколов Н.А. Универсальная Персональная Связь. - Электросвязь, 1993, N 7, с. 4 - 6. 33. J. Gardiner, В. West. Personal Communications System and Technologies. - Artech House, Boston-London, 1995, 238 p. 34. J.P.Padjett, C.G. G(nther, T. Hattori. Overview of Wireless Personal Communications. - IEEE Communications Magazine, January 1995, pp. 28. - 40. 35. "Концепция использования в России транкинговых систем при 89

организации коммерческих сетей связи" - Информкурьер, N 2, 1995 (Приложение 2), с. 1 - 8. 36. Гугалов К.Г., Любомудров Д.Ю. Новые возможности транкинговой связи. - Вестник связи, N9, 1995, с. 27 - 28. 37. W.H. Chriss. Network of the Future. - In the Proceedings of the Seminar of AT&T, Moscow, 1995, 22 p. 38. A. Lahr. Multimedia applications and technologies. - Telcom Report International, Volume 18/July/August, N4, 1995, pp. 25 - 27. 39. K. Stordahl, E. Murphy. Forecasting Long-Term Demand for Services in the Residential Market. - IEEE Communications Magazine, February 1995, pp. 44 - 49. 40. H. Кристофидес. Теория графов: Алгоритмический подход. - Μ.: Мир, 1978, 432 с. 41. В. Snyder. DSL: coming soon? - Telephony/February 3,1997, pp. 28, 29, 32, 34, 36. 42. BOC Notes on the LEG Networks - 1990, Issue 1, March 1991: Chapter 4 "Network Design and Configuration", 47 p. 43. J. Koljonen. Closing the generation gap. - TE&M, November, 1/ 1992, pp. 80 - 84. 44. ITU-TS. Introduction of New Technologies in Local Networks. Geneva, 1993, 189 p. 45. S. Ahamed, P.L. Gruber, J-J. Werner. Digital Subscriber Line (HDSL and ADSL) Capacity of the Outside Loop Plant. - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 13, No. 9, December 1995, pp. 1540 1549. 46. Вемян Г.В. Передача речи по сетям электросвязи. - М.: Радио и связь, 1985, 272 с. 47. Жданов И.М., Кучерявый Е.И. Построение городских телефонных сетей. - М.: Связь, 1972, 136 с. 48. Лившиц Б.С., Новиков А.Г., Фарафонов Л.С. Сельские автоматические телефонные станции. - Связьиздат, 1958, 196 с. 49. Е.М Olsson. A System for Flexible Service-Independent Access Network Solution. - Ericsson Review, N 3, 1995, pp. 118 - 123. 50. Смолянский Μ.Ε. Проектирование линейных сооружений ГТС. - М.: Радио и связь, 1989, 176 с. 51. Дубровский Е.П. Канализационно-кабельные сооружения связи. -- М.: Высшая школа, 1991, 320 с. 52. Овсянников А.И., Колесников В.А., Цыбулин М.К. Основы проектирования сооружений связи: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1991, 232 с. 53. Владимиров В.В., Фомин И.А. Основы районной планировки. М.: Высшая школа, 1995, 224 с. 54. Engineering and Operations in the Bell System / Prepared by Member

90

of the Technical Staff and the Technical Publication Department AT&T Bell Laboratories; R.F. Rey, Technical Editor. - AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, N.J., 1983, 884 p. 55. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики. М.: Финансы и Статистика, 1996, 367 с. 56. Соколов Н.А., Крендзель А.В. Структурные характеристики абонентских сетей. - Электросвязь, 1997, N 11, с. 13 - 15. 57. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. - М.: Наука, 1969, 511 с. 58. Сборник справочных материалов по проектированию С.2.-02288. - Гипросвязь-2, Ленинград, 1988 г., 90 с. - 59. Хаусли Т. Системы передачи и телеобработки данных. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1994, 456 с. 60.F.M.Fenton, J.D. Sipes. Architectural and Technological Trends in Access: An Overview. - Bell Labs Technical Journal, Vol.1, No. 1, Summer 1996, pp. 3 - 10. 61. Мархай Е.В. Основы технико-экономического проектирования городских телефонных сетей. - М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1953, 424. 62. N. Sokplov. Digital Cross Connects Application for the Future Subscriber Network. - ITC Specialists Seminar/Cracow, Poland, 1991, April 22 - 27, Vol. 2, pp. 215 - 218. 63. H. Shinohara, I. Yamashima, T. Miki. Evolution Scenario for the Integrated Fibre-Optic Subscriber System. - Telecommunication Journal, N 3, 1993, pp. 109- 118. 64. I. Sakakibara, F. Higashiyama. Future Development of Optical Subscriber Network. - NTT Review, Vol. 3, No 6, 1991, pp. 21 - 26. 65. D. Carballal, G. Salamanca, D. Deloddere. Access Network Evolution. - Alcatel Telecommunications Review - 3rd Quarter 1996, pp. 167 - 175. 66. M.H. Дьячкова, В.И. Дьячков. VSAT в России, Вестник связи, N И, 1994, с. 11 - 13. . 67. N. Williams. Economics of Local Loop Competition by Radio Access. - Policy Symposium "Strategy for Expanding Telecommunications Infrastructure": Special Session of the World Telecommunication Forum, Part 1, Singapore, 17 -19 May, 1993. 68. Орлов С.Б. Англо-русский словарь по сетям и сетевым технологиям. - М.: "СОЛОН", 1997, 301 с. 69. A. Hadden. Personal Communications Networks: Practical Implementation. - Artech House, Boston-London, 1995, 294 p. 68. W.C.Y. Lee. Cellular has a future in PCS. - TE&M, February, 15/ 1992, pp. 41 - 43. 69. N. Williams. Economics of Local Loop Competition by Radio Access.

91

- Policy Symposium "Strategy for Expanding Telecommunications Infrastructure": Special Session of the World Telecommunication Forum, Part 1, Singapore, 17 -19 May, 1993. 70. B.O. Szuprovicz. Interactive Communications: New Technologies and Future Directions. - Computer Technology Research Corp., 1995,-223 p. 71. K. Englund, L. Larsson. Video-on-Demand - Telia to Start Field Test During 1994. - TELE, N2, 1994, pp. 6 - 9. 72. B. Gates. The Road Ahead (with N. Myhrvold and P. Rinearson) Viking - Penguin Books Ltd., 1995, 286 p. 73. G.T. Hawley. System Considerations for the Use of xDSL Technology for Data Access. - IEEE Communications Magazine, March 1997, pp. 56 60. 74. P. Meade. The year of ADSL: Business, consumers want faster connections. - America's Network, February 1, 1997, p. 18. 75. K. Lynch, P. Rubin, R. King, M. McGinity. Infinite Possibilities. tele.com, April Ϊ997, pp. 51 - 57. 76. K. Maxwell. Asymmetric Digital Subscriber Line: Interim Technology for the Next Forty Years. - IEEE Communications Magazine, October 1996, pp. 100 - 106. 77. Ермишин Д.А. Сети ATM: стандартизация и подходы к реализации. - Сети №7, 1994, с. 124 - 127. 78. New in brief: UMTS Forum Formed. - Telecommunications, February 1997, p. 26. 79. Даленбах Д., Мирошников Д. HDSL Watson - высокоскоростная цифровая передача для абонентских линий и межстанционных связей. - ТелеВестник, N2, 1996, с. 60 - 62. 80. A. Stewart, M. Warwick. Hot Technology or Just Hot Air. Communications International, February 1995, pp. 7, 8, 12. 81. G.V. der Pias. ADSL, a new technology for broadband services. "Forum of the International Telecommunication Academy", Proceedings, Moscow, 4 - 6 February 1997, pp. 2-1 - 2-5. 82. M. Barton, L. Chang, R. Hsing. Performance Study of High-Speed Asymmetric Digital Subscriber Line Technology. - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 44, No. 2, February 1996, pp. 156 - 157. 83. G. Yilmaz, G. Durusoy. Studies on Application Possibility of Local Telephone Cables for 2 Mbit/s ISDN Transmission. - ITC'96 Conference Record (Istanbul-T(rkiye, 14 - 17 April 1996) , Vol. 1, pp. 199 - 202. . 84. M.Sharpe, R. Guyon, P. Lisle. The Evolving Structure of the Access Network. - British Telecommunications Engineering, Issue 18, 1995, pp. 10.1.1 - 10.1.15. 85. M. Shariff. Worth more with a "V". - Telephony/October 21, 1996, pp. 20 - 22, 24. 86. Парфенов Ю.А. "Экология" Среды передачи сигналов. - Вест-

92

ник связи, N3, 1997, с. 34 - 37. 87. Report: "The Local Loop". - Telecommunications News, March 1st, 1994, Vol. 11, No. 5, p. 7. 88. Эссик К. ADSL будет жить до победы волоконно-оптических технологий. - Computerworld Россия, 29 апреля 1997, с. 26. 89. Бакаш Ф. Телеком-95 и несостоявшаяся октябрьская революция. - ТелеВестник N4, 1995, с. 14 - 23. 90. P. Jenkins. Internet. - British Telecommunications Engineering, Vol. 15, April 1996, pp. 39 -45. 91. Петров В. Internet - сегодня и навсегда. - ТелеВестник, N3, 1995, с. 44 - 46. 92. Булгак В.Б. Связь Российской Федерации - составная часть Глобальной информационной инфраструктуры XXI века. - "Forum of the International Telecommunication Academy", Proceedings, Moscow, 4 - 6 February 1997, pp. 1-1 - 1-4. 93. Варакин Л.Е. Развитие мира - развитие связи: основные тенденции роста. - "Forum of the International Telecommunication Academy", Proceedings, Moscow, 4 - 6 February 1997, pp. 2-1 - 2-25. 94. R. Franz, M. Scholz. Interactive Video - services, success factors and network solution. - XV International Switching Symposium ISS'95, Berlin, April 23 - 28, 1995, Proceedings, Vol. 1, pp. 257 - 260. 95. Россия в цифрах. Краткий статистический сборник. - М.: "Финансы и статистика", 1996, 400 с. 96. Network Evolution to Broadband. - Alcatel Telecommunications Review - Special Telecom 95 Issue, 1995, pp. 102 - 108. 97. G.C. Kessler, P. Southwick. ISDN: Concept, Facilities and Services (Third Edition). - McGraw-Hill, 1996, 672 p. 98. Попова AT. Проектирование квазиэлектронных АТС. - Μ.: Радио и связь, 1987. 168 с. 99. Варакин Л.Е. Закон Парето и правило 20/80: распределение доходов и услуг связи. - Труды Международной Академии Связи, 1/97, с. 3 - 10.

100. В.Т. Olsen, A.Zaganiaris, К. Stordahl, L.A. Ims, D. Myhre, Т. (verli, Μ. Tahkokorpi, I. Welling, M. Drieskens, J. Mononen, M. L(hteenoja, S. Markatos, M. de Bortoli, U. Ferrero, M. Ravera, S. Balzaretti, F. Fleuren, N. Gieschen, M. de Oliveira, E. de Gastro. Techno-Economic Evaluation of Narrowband and Broadband Access Network Alternatives and Evolution Scenario Assessment. - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 44, No. 6, August 1996, pp. 1184 - 1201. 101. Терлекчиев К.Р. Применение беспроводной связи. - Сети, 1995, N 7 (39), с. 38 - 42.

Добрые нравы имеют большее значение, чем хорошие законы (Тацит)

2. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУП А Festina lente (Не делай наспех) 2.1. ПОДКЛЮЧЕНИЕ АБОНЕНТОВ К ЦИФРОВЫМТЕЛЕФОННЫМаАНЦИЯМ

2.1.1. Несколько предварительных замечаний Все соображения, изложенные в разделе 2.1, основаны на том, что подключение абонентов к телекоммуникационной системе будет осуществляться через цифровую телефонную станцию. В этом плане для нас весьма существенны два обстоятельства: - тип телефонной станции, так как цифровое коммутационное оборудование диктует определенные принципы построения ГТС и СТС

[1-41;

- вид основной среды распространения сигналов (кабель с медными жилами или оптическими волокнами). Принципы цифровизации ГТС и СТС, строго говоря, не входят в круг вопросов, непосредственно связанных с сетями абонентского доступа. Тем не менее, некоторые аспекты применения цифрового коммутационного оборудования могут существенно влиять на принципы создания или модернизации сетей абонентского доступа. В параграфе 2.1.2 изложены те аспекты цифровизации ГТС и СТС, которые представляют практический интерес с точки зрения абонентского доступа. Использование цифровой (как, впрочем, и аналоговой) коммутационной станции подразумевает достаточно широкое использование кабелей связи для организации АЛ. Это, конечно, не исключает применения радиотехнических средств для подключения некоторой части абонентов к коммутационной станции. Но для оптимального сценария - при создании сети абонентского доступа или ее модернизации - необходимо проанализировать и другую возможность. Речь идет о том, чтобы отказаться от установки коммутационной станции. Такой подход рассматривается в разделе 2.5. Основная область практического применения подобного решения - сельская связь. Текст предыдущего абзаца постепенно ведет читателя к одному весьма важному выводу, который, на мой взгляд, очень сложно обосновать, даже используя современные экономико-математические

94

методы. Если бы я решился ввести эпиграф к дальнейшим рассуждениям, то рискнул бы перефразировать профессора Преображенского, героя романа Μ А. Булгакова "Собачье сердце". Слова Филиппа Филипповича можно трансформировать следующим образом: "Следовательно, разруха не в системе связи, а в головах".. Заранее приношу свои извинения тем специалистам по проектированию и построению сетей связи, которые понимают, что внедрение цифровой техники передачи и коммутации означает существенную качественную модернизацию всей телекоммуникационной системы. Но мне известны примеры, когда руководство местной телефонной сети принимало решение в пользу самых неудачных вариантов использования цифровой техники передачи и коммутации. К этому следует добавить неодолимое -желание некоторых Операторов сохранить возможность спаренного включения терминалов, соединить цифровые коммутационные станции трактами аналоговых систем передачи... Можно, к сожалению, привести и другие примеры подобных анахронизмов. Итак, резюмируем цель этого лирического отступления: создавая современную сеть абонентского доступа, необходимо понимать, что решается одна из важнейших задач создания телекоммуникационной системы XXI века. Коль скоро я стал ссылаться на источники, редко используемые для технико-экономического анализа, можно, еще раз вспомнив известные истины, сформулировать одно из ключевых правил создания или модернизации сети абонентского доступа в виде постулата: "Приносить пользу и не вредить". Возможно, этот принцип Гиппократ трактовал шире, чем одну из чисто профессиональных заповедей Врача. В любом случае, эти слова мне кажутся уместными. Следующее замечание относится к классификации возможных вариантов установки цифровой коммутационной станции. Прежде всего, необходимо отметить тот неприятный факт, что методика оптимального построения местной телефонной сети в условиях весьма широкого использования цифровой коммутационной техники еще не разработана. Следовательно, для выбора экономичной структуры сети абонентского доступа необходимо рассмотреть все возможные сценарии цифровизации ГТС и СТС. Эти сценарии могут быть объединены в три большие группы. Соответствующие решения изложены в параграфах 2.1.3 - 2.1.5. Последний комментарий определяет круг рассматриваемых ниже вопросов. В основном, мы будем разрабатывать структуру сети абонентского доступа. Эти результаты безусловно имеют самостоятельное значение, но они интересны и для постановки задач планирования сети абонентского доступа.

95

2.1.2. Некоторые особенности цифровизации местных телефонных сетей 2.1.2.1. Сетевые аспекты Стратегия развития местной телефонной сети может рассматриваться как долгосрочный план, который принят Оператором для поэтапной модернизации эксплуатируемой им телекоммуникационной системы. Подобный план включает в себя несколько важных положений, среди которых нам будут особо интересны два следующих: - ожидаемое изменение Операторской деятельности, касающееся перечня предлагаемых абонентам услуг; - выбранный Оператором сценарий цифровизации местной телефонной сети. Почему Оператору местной телефонной сети необходимо искать новые ниши на рынке телекоммуникационных услуг? Ответ на этот вопрос проясняет рисунок 2.1, заимствованный из [5]. Удельный вес доходов Операторов от услуг телефонной связи за период [ΤΙ, Τ2] снизится с 80% до 50%. Период [ΤΙ, Τ2] для местных сетей России будет колебаться в достаточно широких пределах. Мне представляется, что для некоторых ГТС время "Т1" уже наступило; такая гипотеза основана преимущественно на оценках ряда Операторов. Для местных телефонных сетей период [ΤΙ, Τ2] может оцениваться, в среднем, как 10 лет. Тенденция, иллюстрируемая рисунком 2.1, диктует изменения в •стратегии Операторской деятельности. Многие Операторы ТФОП в развитых странах активно расширяют сферу своего бизнеса. Во-первых, форсируется естественное (эволюционное) развитие ТФОП, заключающееся во введении услуг Интеллектуальной Сети и ЦСИО. А

96

I

во-вторых, происходит вторжение некоторых Операторов ТФОП на рынок широкополосных услуг. В основном, конкурентная борьба развернулась в сфере кабельного телевидения [6], Операторов которого, в свою очередь, давно привлекает рынок телефонной связи. Эти соображения, на первый взгляд, весьма далеки от практических задач оптимального построения сети абонентского доступа. И в ряде случаев решения Оператора по введению новых услуг практически не окажут влияния на принципы реализации сети абонентского доступа. Но вероятна и принципиально иная картина. Например, Оператор принимает решение заменить АТС всех уровней иерархии на коммутаторы ATM; такой сценарий рассматривается, в частности, в работах [7, 8]. В данном случае, принципы построения сети абонентского доступа могут кардинально отличаться от решений, типичных для ТФОП. Известные мне проекты модернизации местных телефонных сетей в развитых странах пока не предусматривают столь резкий качественный переход, каким является использование в качестве устройств распределения информации исключительно коммутаторов ATM. Поэтому далее мы будем предполагать, что, по крайней мере, все МС в перспективных местных телефонных сетях будут системами с коммутацией каналов. Но отличительной особенностью этих МС будет повышение емкости вплоть до 100000 номеров [9 - 12], что обеспечивает экономичное построение ГТС и СТС. Естественно, такое повышение емкости МС актуализирует разработку новых принципов построения сетей абонентского доступа. Два последних предложения вплотную приближают нас к весьма важному вопросу - выбору Оператором сценария цифровизации местной телефонной сети. Можно выделить три базовых сценария. Ниже будут рассмотрены их технические аспекты. А в параграфе 2.1.2.3 читатель сможет найти некоторые соображения, касающиеся экономических оценок каждого сценария. Первый сценарий - поэтапная модернизация местной телефонной сети. Существенная особенность этого сценария состоит в том, что на каждом этапе решается локальная задача. Например, происходит установка новой АТС в застраиваемом микрорайоне города, заменяется устаревшая коммутационная станция и так далее. В этом случае, практически невозможно определить структурные характеристики ГТС (или СТС) к тому времени, когда она превратится в полностью цифровую телефонную сеть, то есть, достаточно сложно оценить число коммутационных станций и топологию сети. Второй сценарий подразумевает разработку оптимальной структуры полностью цифровой местной телефонной сети. После этого составляется программа реализации выбранной Оператором структуры ? Заказ №2X4·.

97

ГТС или СТС. Таким образом, результаты цифровизации местной телефонной сети известны заранее. Кроме того, весь процесс модернизации расписан по этапам. Выполнению второго сценария будет препятствовать множество факторов, часть которых невозможно предвидеть при разработке соответствующей программы. Оператор, вероятно, будет вынужден искать компромиссное решение между первым и вторым сценариями. Таких решений может быть несколько. Их совокупность можно рассматривать как третий сценарий цифровизации местной телефонной сети. Рассмотрим гипотетическую ГТС малой емкости, состоящую из четырех электромеханических РАТС. Задача Оператора состоит в том, чтобы за десять лет заменить все электромеханические РАТС цифровыми коммутационными станциями. Будем считать, что каждая i-ая РАТС была введена в эксплуатацию раньше, чем РАТС с индексом Процесс модернизации ГТС иллюстрируется рисунком 2.2, состоящим из двух фрагментов. Левый фрагмент показывает процесс модернизации ГТС по первому сценарию, а правый - по второму. Введем для второго сценария гипотезу об оптимальной структуре цифровой ГТС. Будем полагать, что самое эффективное решение - установка одной цифровой коммутационной станции с концентраторами. Первый сценарий подразумевает поэтапную замену электромеханических АТС. Структура ГТС в таком случае не изменяется. Последнее предположение определяет число этапов в процессе модернизации местной телефонной сети. Если (согласно первому сценарию) шаг за шагом заменяются все четыре электромеханические станции, то логично рассматривать четыре этапа модернизации ГТС. Первый этап идентичен для обоих сценариев. Аналоговая РАТС1 заменяется цифровой коммутационной станцией. Используя терминологию, предложенную в первой главе, новые цифровые станции будем обозначать аббревиатурой МС (местная станция). Не исключено, что при введении МС1 произойдут определенные изменения соответствующей сети абонентского доступа. Но эти возможные изменения не приведут к ее существенной реконструкции. На втором этапе проявляется принципиальное различие между двумя сценариями. Первый сценарий подразумевает замену аналоговой РАТС2 на цифровую коммутационную станцию МС2. Во втором случае РАТС2 заменяется концентратором, обозначенным как К1. Это означает, что сеть абонентского доступа начинает существенно меняться. Забегая вперед, отметим, что все четыре пристанционных участка постепенно сольются в единую сеть абонентского доступа. Третий этап предусматривает замену электромеханической РАТСЗ.

98

Если Оператор выбрал первый сценарий, то сеть абонентского доступа Цифровой коммутационной станции МСЗ не претерпит существенных изменений. Выбор второго сценария подразумевает замену РАТСЗ конЦентратором К2, что приводит к дальнейшему расширению границ пристанционного участка МС1. Сеть абонентского доступа этой коммутационной станции содержит уже два концентратора. Четвертый этап завершает процесс цифровизации ГТС, выбранной в качестве модели местной телефонной сети. Если Оператор выбрал первый сценарий, он получит полностью цифровую ГТС, содер-

99

жащую четыре коммутационные станции, то есть структура местной сети не изменяется. Если Оператор продолжает реализацию второго сценария, то цифровая ГТС превращается в сеть, называемую нерайонированной [13]. Это происходит, когда вместо РАТС4 устанавливается концентратор КЗ. Итак, на примере цифровизации гипотетической ГТС рассмотрены два сценария модернизации местных телефонных сетей. Выше упоминался и третий сценарий, который был определен как компромиссное решение между первым и вторым сценариями. Компромиссных решений может быть несколько, но все они образуют некое множество - третий сценарий модернизации ГТС. На рисунке 2.3 показаны примеры компромиссных решений, которые принимаются на четвертом этапе модернизации ГТС.

Левая часть рисунка 2.3 иллюстрирует компромиссное решение, которое заключается в отказе от установки концентратора при замене РАТС4. Вместо демонтируемой АТС устанавливается вторая цифровая коммутационная станция - МС2. Подобное решение может возникнуть при каких-либо изменениях в организации местной телефонной связи. Простейший пример - строительство нового жилого микрорайона, что подразумевает заметный рост численности потенциальных абонентов. Если необходимо подключить большое число новых абонентов, то не исключена ситуация, когда установка новой МС2 станет экономически выгоднее, чем применение концентратора. Правая часть рисунка 2.3 показывает другое компромиссное решение. Вместо демонтируемой РАТС4 используются два концентратора. Один из концентраторов (КЗ) подключается к МС1 через концентратор К2. Такую структуру обычно называют двухступенчатой. Другой концентратор (К4) подключается к МС1 непосредственно. Данное компромиссное решение может оказаться эффективным, если РАТС4 демонтируется в два этапа. 100

Достоинства и недостатки каждого сценария необходимо оценивать комплексно. Обсуждение этого вопроса лучше провести в конце следующего параграфа, когда мы будем располагать некоторыми технико-экономическими оценками. 2.1.2.2. Экономические аспекты

Затраты на цифровизацию местной телефонной сети зависят от множества факторов. Безусловно, выбор сценария также влияет как на технические характеристики телекоммуникационной системы, так и на ее стоимость. В этом параграфе мы введем следующее условие: любой сценарий цифровизации ГТС (или СТС) приводит к созданию цифровой сети с заранее заданными и практически одними и теми же техническими характеристиками. Что это значит? Во-первых, цифровая местная телефонная сеть должна обеспечивать установленные для ТФОП показатели качества обслуживания вызовов и качества передачи речи. Во-вторых, абонентам местной телефонной сети должны быть доступны все обязательные для ТФОП услуги вне зависимости от места включения АЛ коммутационная станция, концентратор или иное устройство сети абонентского доступа. В-третьих, местная цифровая телефонная сеть должна обеспечить введение широкого спектра новых телекоммуникационных услуг, предусмотренных, например, концепциями ЦСИО и Интеллектуальной Сети. Конечно, цифровые телефонные сети, построенные на основе разных сценариев, будут различаться по своим техническим характеристикам. Но эти различия не столь существенны. Таким образом, возможные сценарии цифровизации местных телефонных сетей целесообразно сравнивать по экономическим показателям. Результаты соответствующего анализа можно использовать в качестве критерия оптимальности проектных решений. В первую очередь, рассмотрим эффективность использования цифровых коммутационных станций большой емкости. Исследуемую характеристику можно выразить функцией С = F(N),

(2.1)

где С - стоимость одного номера (порта) цифровой коммутационной станции, а N - емкость этой станции. Примерный характер интересующей нас функции может быть установлен следующим образом. Рассматривается ряд контрактов на покупку Операторами цифровых коммутационных станций емкостью N1> N 2 ,..., Nk. Статьи затрат, приходящиеся на коммутационное оборудование, позволяют для каждого контракта рассчитать стоимость одного номера - С1, С2,... , Ck соответственно. Эти результаты позво-

101

ляют построить дискретную функцию, характер которой на рисунке 2.3 показан заштрихованными столбиками. Функцию F(N) желательно представить непрерывной кривой. Это несложно сделать, используя, например, метод наименьших квадратов [14]. Проблема заключается в том, что стоимость оборудования, приобретаемого по контракту, либо составляет коммерческую тайну, либо не разглашается Оператором по иным причинам. Таким образом, накопить статистические данные, необходимые для достоверной оценки функции F(N), не так просто. Имевшиеся в моем распоряжении неофициальные сведения позволяют ввести гипотезу (ее необходимо тщательно проверить) о том, что стоимость одного номера цифровой коммутационной станции емкостью N номеров может оцениваться следующим соотношением:

(2.2) где С0 - стоимость одного номера коммутационной станции с "эталонной" емкостью N0. В качестве "эталона" целесообразно выбрать величину 10000 номеров, которая является типичной емкостью для электромеханических АТС. Для сравнения вариантов можно оперировать относительными единицами, которые позволяют найти самое экономичное решение, хотя и дают абсолютных стоимостных характеристик каждого из рассматриваемых решений. Величину С0 можно, в таком случае, принять за единицу. Вычисления по формуле (2.2) дают следующие любопытные оценки:

102

- при установке цифровой коммутационной станции для включения 5000 абонентов стоимость одного номера составит 1,26 от эталонного значения; - повышение емкости цифровой коммутационной станции в четыре раза (модель ГТС, введенная в предыдущем параграфе) обеспечивает уменьшение затрат на один номер до 0,63 от эталонного значения; - использование крупных цифровых коммутационных станций емкостью 100000 АЛ снижает стоимость одного номера до 0,46 от эталонного значения. Напомним, что результаты этих оценок получены по формуле (2.2), которая предложена после обработки небольшого числа проектов. Тем не менее, реальное соотношение цен на цифровое коммутационное оборудование разной емкости будет, по всей видимости, очень близким к приведенным выше оценкам. Вернемся к модели гипотетической ГТС, введенной в предыдущем параграфе. Рассмотрим инвестиционный цикл [15] для цифровизации этой ГТС. На рисунке 2.5 показан инвестиционный цикл, отражающий четыре этапа модернизации местной телефонной сети. Эти этапы показаны на рисунке 2.3 для первого и второго сценариев "цифровизации ГТС. На рисунке 2.5 начальные моменты каждого из четырех этапов обозначены латинскими буквами А, В, С и D соответственно. Использование коммутационной станции большой емкости не означает, что Оператор должен приобрести к моменту "А" оборудование в полном объеме. Принципы разработки современных цифровых коммутационных станций учитывают возможность постепенного наращивания функциональных блоков, предназначенных как для подключения новых абонентов, так и для повышения производительности устройств, обрабатывающих трафик. Тем не менее, стоимость цифровой коммутационной станции с максимальной емкостью Μ номеров, используемой для подключения N абонентов (Ν < М), всегда будет больше, чем стоимость аналогичного оборудования, для которого величина N является предельным значением числа подключаемых АЛ. Если обратиться к обозначениям, использованным на рисунке 2.5, то это утверждение выражается следующим неравенством: I2A > I1A. Суммарные инвестиции для реализации первого и второго сценариев обозначены на рисунке 2.5 как S1 и S2 соответственно. Понятно, что эти величины определяются суммой инвестиций на всех этапах модернизации телефонной сети: S1 = I1A+ I1B+ I1C + I1D ; S2 = I2A + I2B + I2C + I2D (2.3)

Ранее было установлено, что инвестиции на модернизацию теле103

фонной сети по второму сценарию будут меньше, чем в том случае, когда Оператор выберет первый сценарий, то есть, S1 > S2. Это означает, что существует некая точка "Т", принадлежащая отрезку [А, D], в которой суммарные инвестиции равны для первого и второго сценариев. С точки зрения инвестиционного цикла очень важно знать, где находится эта точка. Значение "Т" определяется множеством факторов. Практически, оно является случайной величиной с плотностью распределения f(t), которое задано на отрезке [A, D]. На рисунке 2.6 показаны три примера поведения функции f(t), определяющих наиболее вероятное нахождение точки "Т". Современные методы экономического анализа сценариев, по которым модернизируется телекоммуникационная система, учитывают

104

факторы, весьма существенные для Оператора связи [15, 16]: условия получения банковского кредита, инфляционные процессы, инвестиционный климат и другие. Но реальные условия, в которых Оператору приходится выбирать сценарий для модернизации своей телекоммуникационной системы, часто не укладываются в классические модели эконот мики. Даже широко известный двухтомник "Экономикс", Кэмпбелла Р. Макконнелла и Стэнли Л. Брю, не охватывает ситуации, могущие вызвать вопросы у Оператора.

Не умалял важности экономического анализа двух базовых сценариев цифровизации телефонных сетей, попробуем сформулировать рекомендации практического характера, которые, возможно, будут полезны на этапе принятия Оператором соответствующих административных решений: - во-первых, целесообразно оценить потенциальный выигрыш от использования цифровых коммутационных станций большой емкости, используя формулу (2.2) или иные соотношения; - во-вторых, полезно выполнить расчеты инвестиций, приходящиеся на каждый отдельный этап цифровизации телефонной сети, и. просуммировав их по формуле (2.3), вычислить суммарные затраты для каждого сценария; - в-третьих, определить наиболее вероятное положение точки "Т", в которой затраты по обоим сценариям становятся равными; - в-четвертых, соотнести полученные результаты с факторами, которые сложно учесть с помощью математических методов (в частности, возможность получения кредита от поставщика телекоммуни-

105

кационного оборудования, повышение шансов на лидерство на рынке новых услуг и тому подобное). Общий вывод из анализа двух сценариев цифровизации местной телефонной сети состоит в том, что каждое решение имеет свои достоинства и недостатки. Отличительные особенности первого сценария - минимальные затраты на первом этапе цифровизации сети при максимальной величине суммарных инвестиций. Второй сценарий гарантирует минимальные суммарные инвестиции, но он связан с эффектом, именуемым в экономической литературе [15, 16] "замораживание капитальных вложений". В предыдущем параграфе мы договорились о том, что после описания экономических аспектов цифровизации местной телефонной сети будут кратко изложены достоинства и недостатки рассмотренных выше сценариев. Результаты такого анализа - даже в ущерб ряду деталей, иногда весьма существенных, - удобно представлять в табличной форме. Приведенная ниже таблица 2.1 содержит четыре показателя, характеризующие три основных сценария цифровизации местной телефонной сети. Таблица 2.1 отражает субъективное мнение автора, который, кстати, никогда не работал в организациях, занимающихся эксплуатацией или проектированием сетей электросвязи. Таблица 2.1 Показатели

Первый сценарий

Второй сценарий

Третий сценарий

Сложность проектирования

Минимальная

Максимальная

Средняя

Возможность изменить проект

Минимальная

Минимальная

Максимальная

Стоимость цифровизации сети

Максимальная

Минимальная

Близка к максимальной

Начальные инвестиции

Минимальные

Максимальные

Близки к максимальным

Этой таблицей завершается описание основных особенностей цифровизации местных телефонных сетей. Изложенные выше соображения связаны с вопросами, которые рассматриваются в трех следующих параграфах. Начнем их анализ с задач, которые возникают в процессе подключения к ТФОП новой группы абонентов. 2.1.3. Подключение кТФОП новой группы абонентов Рассматриваемые ниже вопросы связаны со следующей ситуацией: появляется новая группа абонентов, подключение которой к ТФОП целесообразно осуществить за счет установки новой коммутационной станции. Такая задача, как правило, возникает в процессе прове-

106

дения районной планировки [17], если принимается решение о создании нового массива жилых домов, крупного промышленного центра или иных сооружений на большой территории. Очень важно отметить существенную особенность рассматриваемого варианта - в границах будущего пристанционного участка не существует никаких сооружений, необходимых для построения сети абонентского доступа. Возникающие в подобных ситуациях задачи достаточно просты с точки зрения проектирования сети абонентского доступа. Соответствующие методы оптимизации уже разработаны [18]. Как правило, легче найти оптимальные решения для сложной системы, которая проектируется, а не находится в эксплуатации. Сложные проблемы присущи, скорее, практическим аспектам создания сети абонентского доступа при установке новой коммутационной станции. Это объясняется отсутствием готовой инфрастуктуры (кабельной канализации, распределительных шкафов и других технических средств, которые могут быть использованы для подключения абонентов к новой коммутационной станции). Для дальнейших рассуждений нам понадобится модель гипотетического пристанционного участка. Она приведена на рисунке 2.7. В границах пристанционного участка показаны три проспекта и три улицы, которые находятся на территории новой застройки. Конечно, Оператор в большинстве случаев будет решать задачи, касающиеся модернизации эксплуатируемых сетей абонентского доступа. Тем не менее, многие города будут расширяться за счет застройки новых территорий [17]. Поэтому проблемы построения сети абонентского доступа для вновь вводимой МС также актуальны для Операторов ТФОП. Допустим, что проектировщику заранее известны основные исходные данные о сети абонентского доступа. Рассмотрим аспекты использования УПАТС, введя следующие предположения: - ряд зданий, в которых точно будут расположены УПАТС, заранее известны Оператору, располагающему также информацией о емкости этих станций и оценками трафика; - потенциальные места размещения новых УПАТС, равно как и их емкость, могут прогнозироваться по косвенным данным - документы районной планировки, тарифная политика, стимулирующая предприятия различных форм собственности к использованию собственных коммутационных станций, и тому подобное; - несколько УПАТС, места размещения которых и емкость практически невозможно предсказать в процессе проведения проектных работ, появятся после завершения строительства сети абонентского Доступа; - наконец, сеть абонентского доступа должна обеспечивать временное включение в МС беспроводных (Wireless) УПАТС [19], кото-

107

рые могут использоваться при проведении различных выставок, сезонных распродаж, когда необходимо организовать связь для абонентов, работающих в зоне действия МС не постоянно, и в ряде других случаев. Таким образом, определить все места размещения УПАТС не представляется возможным. Существенно проще решается задача оптимального расположения концентраторов. Естественно, при решении этой оптимизационной задачи необходимо найти структуру сети абонентского доступа с учетом размещения УПАТС, включая те, места размещения которых можно определить весьма достоверно. На территории пристанционного участка будут, в обозримой перспективе, установлены выносные модули других коммутируемых (вторичных) сетей. В первую очередь начнут монтироваться базовые станции (БС) системы персональной связи, работающей, например, по стандарту Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) [19]· Вероятно, выносные модули систем кабельного и интерактивного теле-

108

видения также будут размешаться на территории пристанционного участка. Таким образом, в границах сети абонентского доступа появятся дополнительные выносные модули, которые необходимо связать со своими коммутационными станциями или серверами более высокого уровня иерархии. Модель пристанционного участка, показанная на рисунке 2.8, состоит из МС, трех концентраторов (ΚΙ, Κ2 и КЗ), двух стационарных и одной беспроводной УПАТС. В границах пристанционного участка также размещаются БС системы персональной связи и центр распределения КТВ. Аббревиатуры БС, КТВ и WPABX написаны на рисунке 2.8 наклонными буквами. Это сделано для того, чтобы выделить два весьма важных обстоятельства: - во-первых, все три выносных модуля (БС, WPABX и КТВ) не

109

относятся к традиционным для ГТС и СТС техническим средствам; - во-вторых, коммерческая эксплуатация этих выносных модулей начнется позже, чем введение концентраторов и стационарных УПАТС. Сплошными линиями показан фрагмент коммутируемой (телефонной) сети, в границах которого будет осуществляться подключение трех концентраторов и двух УПАТС к МС по радиальной схеме. Пунктирные линии обозначают перемычки между теми площадками, где расположены выносные модули. Совокупность сплошных и пунктирных линий иллюстрирует структуру транспортной сети. Здесь целесообразно сделать еще одно замечание, касающееся проблемы разделения системы абонентского доступа на транспортную (первичную) и коммутируемые (вторичные) сети. На рисунке 2.9 показаны две плоскости. Транспортная сеть расположена в верхней плоскости. Она состоит из девяти сетевых узлов (СУ); этот термин вводится как перевод выражения "Network Node", часто используемого в англоязычной литературе по транспортным сетям. Все девять СУ пронумерованы. Нулевой СУ расположен в одном помещении с МС. Аналогично, другие СУ территориально совмещены с выносными модулями коммутируемых (вторичных) сетей. Транспортная сеть состоит из трех колец; один СУ (под шестым номером) не входит ни в одно из колец. Кольца II и III имеют общий элемент - трассу между нулевым и пятым СУ. Объединение ряда СУ в три кольца и подключение шестого СУ прямым пучком СЛ не следует рассматривать как результат решения задачи оптимального построения транспортной сети. Структура транспортной сети выбрана произвольно. Ресурсы транспортной сети предназначены для передачи различной информации. В модели показаны три коммутируемые (вторичные) сети, использующие ресурсы транспортной системы. Фрагмент местной телефонной сети образован МС, ее концентраторами и УПАТС. Сеть персональной связи (СПС) использует БС, находящуюся на территории пристанционного участка. Эта БС через нулевой СУ (кроссовое оборудование МС) подключается к коммутационной станции СПС. Таким образом, границы пристанционных участков МС и коммутационной станции СПС могут не совпадать. Их территории перекрываются только частично. Сеть КТВ - в нашей модели - имеет центр распределения программ, расположенный на территории пристанционного участка МС. Но этот центр через кроссовое оборудование МС должен быть соединен со студией КТВ широкополосными каналами. Сеть доступа для КТВ также имеет с пристанционным участком МС разные границы.

110

Итак, транспортная (первичная) сеть обслуживает трех основных потребителей. Все три коммутируемые (вторичные) сети различаются либо своей структурой, либо используемыми транспортными ресурсами. Теперь попробуем сформулировать задачи, которые должны быть решены в процессе планирования сети абонентского доступа при введении новой коммутационной станции. Эти задачи, как правило, связаны между собой. Тем не менее, их можно разделить условно, что позволяет выделить следующие аспекты планирования сети абонентского доступа: - во-первых, нахождение оптимального места (или ряда точек) размещения новой коммутационной станции; - во-вторых, поиск оптимальных мест размещения выносных модулей, включая вероятные места размещения подобного оборудования, для всех коммутируемых (вторичных) сетей; - в-третьих, оценка требований (для всех коммутируемых сетей) к ресурсам транспортной сети, необходимым на отдельных этапах прогнозируемого периода; - в-четвертых, нахождение оптимальной структуры транспортной сети и разработка эффективной стратегии ее развития. 2.1.4. Замена аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию Процесс замены аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию можно рассматривать с двух точек зрения. Во-первых, результатом этого процесса может стать просто замена старого коммутационного оборудования с определенными изменениями в сети абонентского доступа. Именно такой подход изложен в данном параграфе. Во-вто-

111

рых, этот процесс может стать первым этапом при замене нескольких аналоговых АТС одной цифровой коммутационной станцией. Этот сценарий рассматривается в следующем параграфе. Таким образом, материал, содержащийся в параграфе 2.1.4, имеет самостоятельное значение. Одновременно, предлагаемые решения представляют собой определенный фундамент для анализа следующего варианта (параграф 2.1.5) использования цифровой коммутационной станции - замены нескольких аналоговых АТС. Когда целесообразно заменять цифровой коммутационной станцией одну аналоговую АТС? Ответ на этот вопрос требует, прежде всего, выбрать тот критерий, который позволяет принимать соответствующее решение. В качестве такого критерия целесообразно использовать емкость устанавливаемой цифровой коммутационной станции (с учетом ее расширения при подключении новых абонентов). Но выбору критерия предшествует еще одна проблема, которую необходимо обсудить в первую очередь. С методологической точки зрения эта проблема служит хорошим примером "отрыва" теории планирования сети от практики ее создания. Рассмотрим модель ГТС, представленную на рисунке 2.10. Эта модель объясняет сформулированные в предыдущем абзаце положения. На рисунке показаны два этапа развития ГТС, состоящей из четырех коммутационных станций. Момент ввода первой цифровой коммутационной станции, именуемой далее МС1, соответствует началу модернизации ГТС. Время ввода МС1 обозначено на рисунке 2.10 как t=0. Продолжительность эксплуатации всех аналоговых станций к моменту t=0 указано для каждой АТС курсивом. . Особенность рассматриваемой модели состоит в том, что АТС1, которая уже проработала 25 лет, должна быть заменена. Три другие АТС были установлены недавно. Предполагается, что АТС2 и АТСЗ работают семь лет, а АТС4 - пять лет, то есть, три аналоговые АТС еще могут работать, как минимум, десять лет. В этой ситуации никакой критерий, формально определяющий оптимальную емкость цифровой коммутационной станции, не может быть использован в реальной практике планирования сети. Вернемся к критерию оптимальности рассматриваемого сценария. Прежде всего, целесообразно оценить емкость АТС, используемых в местных телефонных сетях. Необходимые для таких оценок данные содержатся в статистических отчетах, подготавливаемых Государственным Комитетом Российской Федерации по связи и информатизации. К началу 1996 года средняя емкость координатной АТС, используемой в ГТС, составила 2546 номеров. Эта же величина для цифровой коммутационной станции равна 4846 номеров. Для специалистов, занимающихся теоретическими аспектами планирования местных телефон-

112

ных сетей, такие величины, мягко говоря, вызывают удивление. Мы (мало сведущие в реальной практике построения местных телефонных сетей) привыкли считать, что типовая емкость городской АТС, как декадно-шаговой, так и координатной, составляет примерно 10000 номеров. Чем же вызвано такое расхождение теории и практики? Величина средней емкости координатных АТС рассчитана по всем городам. Следовательно, в разряд ГТС попали и сети маленьких городов, емкость которых и определяет столь малое, на первый взгляд, значение средней емкости городской АТС. Вероятно, при ранжировании ГТС по емкости можно ожидать большее значение средней емкости координатной АТС для крупных сетей. В отчете Санкт-Петербургской ГТС за 1996 год содержатся статистические данные, позволяющие оценить среднюю емкость координатной АТС величиной 8623 номера. Это подтверждает гипотезу об использовании в крупных городах коммутационных станций большей емкости, чем по России в целом. Итак, мы нашли логическое объяснение весьма низкой средней емкости городской координатной АТС. Иная картина складывается с величиной 4846 номеров, определяющей математическое ожидание Цифровой коммутационной станции. Для Санкт-Петербургской ГТС этот показатель несколько выше - 6668 номеров. Для окончательных выводов необходимо проанализировать ряд проектных решений. Тем не менее, возникает ощущение, что цифровое коммутационное оборудование на значительной части ГТС внедряется по весьма неэффективным сценариям. Средняя емкость координатной АТС, используемой в СТС, составила - также к началу 1996 года - 140 номеров. Для цифровой коммутационной станции эта величина заметно выше - 318 номеров. Первая вели8 Заказ № 2843

113

чина очень хорошо согласуется с той областью значений емкости сельских АТС, которой оперируют специалисты по планированию местных телефонных сетей. А вторая величина также внушает некоторые, но не столь обоснованные, как для ГТС, опасения. Конечно, окончательные выводы могут быть сделаны только после анализа соответствующих проектных решений. Если численные оценки, приведенные выше, достоверны, то замена одной аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию будет, как правило, очень плохим с экономической точки зрения решением. Об этом говорит приведенный на рисунке 2.4 график. Но в ситуациях, модель которых представлена рисунком 2.10, такое решение становится вынужденным. Как повысить эффективность цифровой коммутационной станции небольшой емкости? Если станция устанавливается в строгом соответствии с рекомендациями, утвержденными Администрацией связи [20], то пучки СЛ, связывающие ее с аналоговыми АТС, образуются по каналам ДСП. На рисунке 2.10 пучки СЛ от МС1 к АТС2, АТСЗ и АТС4 отмечены квадратиками; обычно таким способом маркируются цифровые каналы и тракты. В этом случае в кроссах аналоговых АТС можно подключать различные выносные модули к МС1 через цифровые тракты транспортной сети. Это означает, что к МС1 могут быть подключены цифровые УПАТС, мультиплексоры ЦСИО [21] и другие выносные модули, находящиеся в зоне обслуживания аналоговых АТС. На рисунке 2.11 показана соответствующая модель ГТС. В левой части рисунка 2.11 показаны зоны обслуживания трех аналоговых АТС. В границах этих зон обслуживания находятся три УПАТС и два мультиплексора ЦСИО. В кроссовом оборудовании аналоговых АТС осуществляется подключение этих пяти выносных модулей непосредственно к МС1. Структура полученной коммутируемой сети показана в правой части рисунка 2.11, иллюстрирующего предлагаемое решение. Подключение выносных модулей, расположенных в зонах обслуживания аналоговых АТС, к цифровой коммутационной станции - весьма эффективное решение с учетом следующих аргументов: - расширяется ТФОП за счет новых групп абонентов, которые ранее не могли включиться в аналоговые АТС по каким либо причинам (как правило, такая ситуация возникает из ограниченной емкости электромеханических коммутационных станций); - освобождается номерная емкость в зонах обслуживания аналогевых АТС, если УПАТС, подключенные ранее к этим типам коммутационных станций, переключаются в МС1;

- для абонентов УПАТС и выносных модулей, расположенных в 114

зонах обслуживания аналоговых АТС, становятся доступными практически все виды услуг, поддерживаемых аппаратно-программными средствами МС1. Итак, вариант замены аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию может оказаться вынужденным решением Оператора. Но его отличие от сценария, рассмотренного в следующем параграфе, заключается, пожалуй, только в длительности промежутка времени между заменой первой и второй аналоговых АТС. Это утверждение станет ясней для читателей, которые прочтут и следующий параграф раздела 2.1. 2.1.5. Замена нескольких АТС одной коммутационной станцией Этот сценарий использования цифрового коммутационного оборудования может служить весьма интересным примером перехода от районированной ГТС к нерайонированной сети. Развитие ГТС на базе аналоговых АТС подразумевало переход от нерайонированной сети к районированной. Такая трансформация ГТС происходила при ее емкости свыше 8000 номеров [13]. При замене аналоговых АТС на цифровые коммутационные станции ситуация существенно изменяется. Экономически выгодно использовать цифровые коммутационные станции большой емкости. Емкость сети, начиная с которой целесообразно проводить районирование сети, возрастает, практически, на порядок [9 - 12]. Таким образом, для некоторых ГТС история развития будет представлять пример известного постулата: "Все возвращается на круги своя". Попробуем пояснить это утверждение с помощью рисунка 2.12, отражающего процесс модернизации гипотетической ГТС. Точка tc соответствует дате ввода первой телефонной станции, когда на территории города была создана нерайонированная ГТС. В верхней части рисунка 2.12 этот факт отражен в виде скачкообразного роста монтированной емкости ГТС. В нижней части рисунка также изобра115

жена ступенчатая функция. Эта функция показывает, что на отрезке (t0, t,) в данной ГТС используется только одна телефонная станция. В момент t l происходит установка второй АТС, что, как известно [13], приводит к преобразованию нерайонированной ГТС в районированную сеть. В точке t2 устанавливается третья АТС, связанная с двумя другими телефонными станциями по принципу "каждая с каждой". Таким образом, до момента t3 функционируют три АТС, причем их суммарная емкость составляет около 50% от уровня насыщения ГТС основными телефонными аппаратами. Допустим, что к моменту t3 необходимо ввести новую АТС, но первая из установленных ранее станций уже должна демонтироваться из-за физического износа коммутационного оборудования. Итак, Оператор ТФОП заменяет аналоговую АТС на цифровую коммутационную станцию. Это означает, что общее число телефонных станций не изменяется, но увеличивается емкость ГТС. Предположим, что точка t4 определяет момент времени, когда Оператор должен решить две задачи. Во-первых, требуется заменять вторую из

116

введенных когда-то аналоговых станций. Во-вторых, к ТФОП необходимо подключить группу новых абонентов. Решить эти две задачи можно следующим образом: - в помещении демонтируемой АТС устанавливается выносной модуль (в частности, - концентратор), который включается в цифровую коммутационную станцию; - новые группы абонентов подключаются к концентраторам или иным выносным модулям цифровой коммутационной станции, устанавливаемым в любой точке ГТС. Таким образом, в точке t4 происходит расширение емкости ГТС при сокращении числа коммутационных станций, работающих в сети. До точки t5 ГТС остается районированной телефонной сетью. Но после этого момента демонтируется последняя аналоговая АТС, ее абоненты переключаются в выносные модули цифровой коммутационной станции, а ГТС становится нерайонированной. Дальнейшая судьба структуры ГТС зависит от соотношения между двумя величинами. Первая величина (Мsat) - прогнозируемый уровень насыщения данной ГТС основными телефонными аппаратами. Вторая величина (Nmax) - максимальная емкость цифровой коммутационной станции, используемой для развития данной ГТС. Если справедливо условие Nmax > Мsat, то ГТС останется нерайонированной сетью. В противном случае (возможно, что в отдаленной перспективе) в ГТС будет установлена еще одна цифровая коммутационная станция. Здесь необходимо сделать одно замечание. Когда монтированная емкость ГТС будет приближаться к уровню Nmax, могут появиться иные способы подключения абонентов к телекоммуникационной системе. В частности, один из весьма вероятных сценариев развития сетей электросвязи - применение технологии ATM [4, 22]. С точки зрения проблем, порожденных развитием сетей абонентского доступа, этот вопрос рассматривается в разделе 2.4. Рассмотрим процесс замены нескольких аналоговых АТС одной Цифровой коммутационной станцией на примере модели гипотетической ГТС. Структура, приведенная на рисунке 2.10, будет, по всей видимости, самой удачной моделью, так как позволит нам понять сходство и различие между сценариями цифровизации ГТС, которые рассматриваются в параграфах 2.1.4 и 2.1.5 соответственно. Сохраним Для модели все основные предположения, введенные ранее, за исключением одного, касающегося целесообразности длительной эксплуатации аналоговых АТС. Процесс цифровизации ГТС начинается с замены аналоговой АТС1 на цифровую МС1. Это означает, что рисунок 2.10 полностью соответствует первой фазе модернизации ГТС. Исключение составляют численные значения сроков эксплуатации аналоговых АТС. На рисунке 2.13, 117

который иллюстрирует процесс замены остальных аналоговых АТС выносными модулями МС1, "возраст" коммутационных станций не указывается. Рассматриваемый ниже сценарий основан на принципах, приведенных в [4, 23]. Этап I, как мы договорились ранее, определяет замену аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию. В дальнейшем эта цифровая станция (МС1) будет расширяться за счет подключения выносных модулей, размещаемых, как правило, в помещении демонтируемых аналоговых АТС. Следующий шаг (этап II) представляет собой замену АТСЗ на концентратор, которому присвоен номер "1". На этом и следующих этапах развития ГТС мы будем считать, что роль выносных модулей МС1 играют концентраторы. Подчеркнем одну существенную деталь второго этапа развития ГТС:

118

между концентратором и аналоговыми АТС нет прямых пучков СЛ. Но это не означает, что могут ухудшиться показатели качества обслуживания вызовов или надежность сети. Если в процессе проектирования транспортной сети не были допущены существенные просчеты, то основные показатели функционирования ГТС будут, по крайней мере, не хуже, чем те, которые были ей присущи до введения цифрового коммутационного оборудования. На этапе III аналоговая АТС2 заменяется концентратором К2. В результате, в сети остается только одна аналоговая АТС. Но ГТС еще принадлежит к классу районированных сетей. Наконец, демонтируется последняя аналоговая АТС - этап IV. На рисунке 2.13 показана ситуация, когда эта АТС заменяется двумя концентраторами - КЗ и К4. Теперь рассматриваемая ГТС становится нерайонированной. Географические границы сети абонентского доступа заметно расширяются. Это, конечно, стимулирует поиск новых сетевых решений, направленных на экономичное построение данного элемента телекоммуникационной системы. Строго говоря, такое утверждение справедливо и для всех других сценариев, объединенных разделом 2.1 "Подключение абонентов к цифровым телефонным станциям". Некая общность рассмотренных в разделе 2.1 вариантов позволяет разработать ряд рекомендаций, справедливых для сетей абонентского доступа при различных стратегиях внедрения цифрового коммутационного оборудования. В параграфе 2.1.6 рассматривается обобщенная модель сети абонентского доступа. 2.1.6. Несколько общих замечаний к разделу 2.1 В предыдущих параграфах раздела 2.1 были рассмотрены возможные сценарии построения сети абонентского доступа для различных вариантов цифровизации местной телефонной сети. Если опустить некоторые второстепенные детали, то можно ввести общую модель перспективной сети абонентского доступа. Рассмотрим две плоскости такой модели: транспортная сеть и телефонная сеть. Эти две плоскости показаны на рисунках 2.14 и 2.15 соответственно. Кроссовое оборудование МС может рассматриваться как центр транспортной сети, к которому подключаются все десять кроссов выносных концентраторов, мультиплексоров и УПАТС. На рисунке 2.14 представлены следующие варианты подключения кроссов пяти концентраторов, четырех УПАТС и одного мультиплексора: - кольцевая структура, в состав которой входит кросс МС (например, кроссы ΚΙ, Κ2 и МС); - кольцевая структура, элементы которой соединяются с кроссом МС через другое кольцо (кроссы УПАТС1 и УПАТС2, подключаемые к кроссу первого концентратора); - прямой пучок СЛ (например, к кроссу третьего концентратора),

119

который в перспективе "войдет" в состав кольца, что показано пунктирной линией; - прямой пучок СЛ (между кроссами МС и УПАТСЗ), который, в силу ряда причин, не может быть введен в состав какого-либо кольца. Методы выбора оптимальной структуры транспортной сети мы рассматривать не будем. В этом параграфе мне бы хотелось ограничиться только одним вопросом - как связаны между собой структуры транспортной и телефонной сетей? Обратимся к рисунку 2.15, который содержит те же десять выносных модулей. В границах зоны прямого питания все АЛ непосредственно включаются в абонентские комплекты МС. Аналогичная структура включения АЛ используется на участке терминал - абонентский комплект выносного модуля (концентратора, мультиплексора или УПАТС). Сами выносные модули могут соединяться с МС непосредственно (радиальная схема) или через транзитное оборудование (радиально-узловая схема). Все выносные модули, кроме УПАТС 1, включены в МС по радиальной схеме. Возможность реализации заданной структуры телефонной сети обеспечивается ЦКУ и МВК транспортной сети. Эти элементы транспортной сети выполняют ряд важных функций. В их перечень входит, в частности, сопряжение различных сред распространения сигналов. В точках перехода от ОК к кабелю с медными жилами может устанавливаться оборудование xDSL, позволяющее передавать информацию с высокой скоростью без замены всех эксплуатируемых линейных сооружений. Рисунок 2.16 иллюстрирует основные варианты организации тракта 120

передачи информации на участке между терминальным оборудованием и кроссом цифровой коммутационной станции. Вариант (а) может считаться оптимальным решением для подключения к кроссу коммутационной станции терминалов, расположенных в зоне прямого питания, то есть на расстоянии нескольких сотен метров. На рисунке 2.16 для

121

варианта (а) показано подключение телефонных аппаратов. Это не исключает использования соответствующих АЛ для передачи факсимильных сообщений и данных через модем. Варианты (б) и (в) иллюстрируют две возможности использования технологий FFTC, FTTR - доведение ОК до ШР или удаленного модуля. С точки зрения вариантов (б) и (в) обе технологии равнозначны. В обоих случаях выполняется преобразование оптического сигнала в электрический (обозначение о/е - аббревиатура от слов "optical/electrical"). На этом сходство вариантов (б) и (в) заканчивается. Вариант (б) предназначен для подключения телефонных аппаратов. Он очень похож на вариант (а), то есть также позволяет использовать АЛ для передачи факсимильных сообщений и данных через модем. Вариант (в) предназначен для решения двух задач. Во-первых, обеспечивается подключение телефонного аппарата к коммутационной станции. Во-вторых, создается тракт передачи цифровой информации за счет использования аппаратуры ADSL. На рисунке 2.16 показан только фрагмент тракта передачи цифровой информации от терминала до кросса. Через кроссовое оборудование может быть установлен тракт до встречного терминала или сервера. Варианты (г) и (д) иллюстрируют две возможности использования -технологий FTTO, FTTH - доведение ОК до помещения офиса или жилого дома. Варианты (б) и (г) очень схожи. Различие состоит в том, что та часть АЛ, которая организована по двухпроводной физической цепи, в варианте (г) будет, в среднем, существенно короче. Это справедливо и для варианта (д), что позволяет, при необходимости, использовать аппаратуру VDSL, которая обеспечивает очень высокую скорость передачи цифровой информации. Вариант (е) показывает возможность подключения абонентов с помощью беспроводных средств, в частности, оборудования многостанционного доступа. Подробнее аспекты применения различных беспроюдных технологий в сетях абонентского доступа изложены в разделе 2.5. Модели, показанные на рисунках 2.14, 2.15 и 2.16, универсальны для сетей абонентского доступа, создаваемых при различных сценариях цифровизации местных телефонных сетей. Принципы построения каждой конкретной сети абонентского доступа выбираются, в конечном счете, Оператором, который должен учитывать множество факторов. Мне бы хотелось обратить внимание специалистов, принимающих соответствующие решения, на технико-экономические особенности различных сценариев, которые могут использоваться при создании и модернизации сетей абонентского доступа. Для сравнения этих сценариев предлагается нечто подобное алгоритму, приведенному на рисунке 2.17. Давайте, для начала, вспомним рисунок 2.1, приведенный на пер-

122

вых страницах второй главы. Основное назначение этой иллюстрации состоит в том, чтобы предупредить Оператора ТФОП о вероятном снижении доли доходов, получаемых за счет услуг телефонной связи. Ромб "Расширение спектра услуг" на рисунке 2.17 возвращает нас к этой, весьма сложной для Оператора, задаче. Ее решение, во многом, определяется финансовыми возможностями Оператора и конкуренцией на рынке телекоммуникационных услуг. Если Оператор выбирает сценарий, связанный с введением новых услуг, он должен принимать решения, подразумевающие возможность существенного расширения пропускной способности сети абонентского доступа. В противном случае, Оператор может планировать сеть абонентского доступа без заметного увеличения ее пропускной способности. Следует отметить, что оба сценария приводят к одной и той же задаче: сохранять или изменять границы пристанционного участка? На рисунке 2.17 указаны вероятности соответствующих решений. Для левой ветки (решение, связанное с расширением пропускной способности сети доступа) с вероятностью р1 будут изменены границы пристанционного участка. С вероятностью р2 = 1 - р1 будет принято решение, которое не связано с изменением границ пристанционного участка. Это же решение, для правой ветки, принимается с вероятностью q2. Изменению границ пристанционного участка соответствует вероятность q1 = 1 - q2 Изменение границ пристанционного участка связано, более всего, с ростом емкости устанавливаемых цифровых коммутационных станций. Тенденция повышения емкости цифровых коммутационных станций производит сильное впечатление. Например, разработанная известной компанией Siemens AG система коммутации EWSD позволяет создавать МС емкостью до 600000 номеров [24]! Я бы очень хотел обратить внимание на эту величину тех Операторов и специалистов по планированию местных сетей, которые "видят" дальнейшее развитие ГТС как процесс замены аналоговых АТС на цифровые коммутационные станции такой же емкости, то есть порядка 10000 номеров. Заманчиво, конечно, оценить величины р. и qr Давайте исходить из того, что большинство Операторов примет решения, направленные на использование цифровых коммутационных станций большой емкости. Тогда: р1 > р2 и q1 > q2 Применение цифровых коммутационных станций большой емкости, по всей видимости, может рассматриваться как решающий фактор в вопросе о границах пристанционного участка. Это дает основание для следующей гипотезы: рi~qj В нижней части рисунка 2.17 перечислены основные технологические решения, касающиеся структуры сети абонентского доступа. Выделены три важных аспекта модернизации этой сети. Рассмотрим их, отталкива-

123

ясь от вышестоящего уровня. Если изменяются границы пристанционного участка, то могут - с разными вероятностями - разыгрываться три сценария: - создание системы кольцевых структур на базе ОК, что не исключает использование технологий типа FTTOpt для оптического волокна и xDSL для медных жил (вероятность такого решения обозначим через r1); - модернизация сети абонентского доступа с использованием технологий типа FTTOpt и xDSL, но без реализации кольцевых структур (вероятность такого решения обозначим через r2); - сохранение структуры существующей сети, основанной на кабелях с медными жилами (вероятность такого решения обозначим через r3). Эти же три сценария могут рассматриваться и в том случае, если Оператор решает сохранить границы пристанционного участка. Однако вероятность выбора каждого сценария будет иной. На рисунке 2.17 соответствующие вероятности обозначены через s1, s2 и s3 соответственно. Создание кольцевых структур на базе существующих линейно-кабельных сооружений - очень сложная задача. Вернемся к моделям, введенным в параграфе 2.1.3 "Подключение к ТФОП новой группы

124

абонентов". Образование колец, показанное, в частности, на рисунке 2.8 пунктирными линиями, подразумевает - применительно к существующим принципам проектирования абонентских сетей - образование линий межшкафной связи. Такие линии (соответствующий пример приведен на рисунке 1.2 в первой главе) могут быть созданы, чаще всего, в результате прокладки новой кабельной канализации. Подобные работы могут быть связаны с большими затратами. Кроме того, их проведение может оказаться просто невозможным из-за ограничений, отличных от финансовых проблем. В качестве характерного примера можно назвать запрет на строительные работы в исторической части города. Тем не менее, создание кольцевых структур может быть выполнено за счет использования линий межшкафной связи, реализуемых на базе беспроводных технологий. В разделе 2.5 эта возможность будет рассмотрена более подробно. Итак, создание кольцевых структур в сети абонентского доступа, в принципе, возможно. Однако этот процесс может начаться после проведения ряда этапов в общем цикле модернизации сети абонентского доступа. Это означает, что вероятности r1 и s1 не велики. Очевидно также, что r1 > s1. Технологии типа FTTOpt и, особенно, xDSL уже апробированы некоторыми Операторами. Модернизация сети абонентского доступа начнется, в большинстве случаев, именно на базе этих технологий. Поэтому вероятности r2 и S2 будут превосходить другие значения ri и si. Существующая структура абонентской сети может сохранится, по всей видимости, в том случае, если не меняются границы пристанционного участка. Таким образом, величина s3 может иметь тот же порядок, что и вероятность s2. При изменении границ пристанционного участка ситуация изменяется кардинально. Вероятность г3 близка к нулю, то есть r3 << s3 Конечно, все комментарии к рисунку 2.17, включая оценки вероятностей, относятся к некой гипотетической сети абонентского доступа. В каждом конкретном случае должна учитываться специфика не только модернизируемой сети абонентского доступа, но и той ГТС или СТС, в которой она находится. Раздел 2.1, в целом, содержит важные системные положения, на которых основаны результаты, изложенные в других разделах второй главы. Мне сложно оценить, насколько удалось решить поставленную задачу, но зато я хорошо понял фразу замечательного философа Мераба Мамардашвили: "Нет дела труднее и важнее, чем держать мысль".

Внутри каждой большой задачи сидит маленькая, пытающаяся пробиться наружу (Закон Хоара для больших задач) 2.2. ВАРИАНТЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕТИ ДОСТУПА В УЗКОПОЛОСНОЙ ЦСИО

2.2.1. Общие принципы интегрального обслуживания Прилагательное "узкополосная", применительно к ЦСИО, указывает на то, что скорость передачи информации ограничена величиной 2,048 Мбит/с. Как правило, для узкополосной ЦСИО [25] рассматриваются два интерфейса пользователь-сеть: 2B+D и 30B+D. Канал типа "В" обеспечивает передачу информации со скоростью 64 кбит/с. В отечественной технической литературе его иногда называют основным цифровым каналом (ОЦК). Канал типа "D" является служебным, используемым, в основном, для сигнализации. Для интерфейса 2B+D скорость передачи по D-каналу составляет 16 кбит/с. Интерфейс 30B+D предусматривает скорость обмена служебной информацией 64 кбит/с. Концепция ЦСИО, с момента своего возникновения и до наших дней, претерпела значительные изменения. Мне кажется, что наиболее интересные изменения" можно было наблюдать в трансформации тех суждений, которые высказывали специалисты на перспективы создания ЦСИО в России. Этот процесс начинался с явной переоценки возможности ЦСИО (к чему и я, без злого умысла, приложил определенные усилия), сменился невероятным пессимизмом, но в результате определил нишу, которую интегральное обслуживание может занять на рынке телекоммуникационных услуг. Рассмотрим рисунок 2.18, основанный на материалах монографии [26], который поможет определить наиболее вероятные приложения узкополосной ЦСИО с точки зрения скоростей обмена информацией, принятых для поддержки ряда телекоммуникационных услуг. Рисунок 2.18 позволяет сделать некоторые общие выводы относительно потенциальных возможностей ЦСИО: - видеоинформация представлена, в основном, факсимильными сообщениями, передаваемыми терминалами 4-ой группы в классификации МСЭ [27]; - практически все услуги по обмену речевой и звуковой информацией могут быть предложены пользователям ЦСИО; - услуги по обмену данными, как правило, удовлетворяют требованиям, которые характерны для небольших предприятий; - интерфейсы 2B+D и 30B+D могут обеспечить эффективный доступ в Internet большой группе пользователей. Итак, потенциальный рынок услуг, которые могут поддерживать-

126

ся узкополосной ЦСИО, достаточно обширен. С другой стороны, те же самые услуги могут быть предоставлены вне рамок ЦСИО. Но эта проблема, несомненно важная, не входит в круг вопросов, рассматриваемых в настоящей монографии. Вернемся к аспектам сети абонентского доступа. И постараемся не употреблять в данном параграфе это словосочетание, так как слово доступ (access) в контексте понятий, принятых в ЦСИО, имеет иное смысловое значение. Рекомендации МСЭ по узкополосной ЦСИО предусматривают возможность частичного использования существующих абонентских кабелей. Для того, чтобы определить область возможного применения существующих АЛ, рассмотрим рисунок 2.19 пример подключения пользовательских терминалов к коммутационной станции ЦСИО. До комментариев к рисунку 2.19 необходимо сделать одно существенное замечание относительно связи между ТФОП и ЦСИО. Введение услуг ЦСИО не значит, что Оператор должен создавать новую сеть связи. Задача Оператора заключается во введении ряда новых аппаратно-программных модулей в состав цифровой коммутационной станции и в оборудование пользователя. ЦСИО, в этот смысле, может рассматриваться как существенная модернизация некоторого Фрагмента ТФОП.

127

В помещении пользователя устанавливается оборудование, назначение которого лучше всего представляют функциональные блоки, показанные в верхней части рисунка 2.19. В рекомендациях МСЭ серии I принято выделять пять основных функциональных блоков и, соответственно, четыре интерфейса. Если читатель интересуется принципами работы ЦСИО, то лучше всего обратиться к рекомендациям МСЭ серии I или к монографиям и статьям, которые посвящены главным аспектам интегрального обслуживания. Смысл этой ремарки состоит в том, что далее будут введены только самые общие понятия, необходимые нам для изложения вопросов, рассматриваемых в монографии. В ЦСИО могут использоваться две основные группы оконечных устройств.Терминальное оборудование первого типа ТЕ1 (Terminal Equipment) отвечает всем требованиям ЦСИО по электрическим параметрам, протоколам сигнализации и иным характеристикам. Терминалы ТЕ1 подключаются к четырехпроводному S-интерфейсу, характеристики которого стандартизованы в рекомендациях МСЭ серии I. Все остальные виды терминалов, разработанных на основе других стандартов (или каких-либо специфических требований) образуют группу ТЕ2. Их подключение к S-интерфейсу осуществляется через терминальный адаптер ТА (Terminal Adapter). Интерфейс между ТЕ2 и ТА обозначается буквой R. Если в качестве ТЕ2 используется стандартное оконечное оборудование данных, то параметры R-интерфейса будут определяться рекомендациями МСЭ серий V и X. При подключении факсимильного аппарата, отвечающего международным стандартам, параметры R-интерфейса будут определяться рекомендациям МСЭ серии Т и так далее. 128

В ЦСИО границей между сетью и пользователем считается Т-интерфейс. Между точками S и Т размещается функциональный блок сетевого окончания NT2 (Network Termination), выполняющий, при необходимости, операции мультиплексирования и концентрации. Процедуры передачи цифрового сигнала по линии обеспечивает сетевое окончание NT1. Часто функциональные блоки NT1 и NT2 реализуются в составе одного модуля. В этом случае они могут именоваться как NT 12, а иногда просто NT. Через U-интерфейс сетевое окончание NT1 взаимодействует с линейным окончанием LT (Line Termination). Для интерфейса пользователь-сеть 2B+D (именно этот вариант показан на рисунке 2.19) обычно используется двухпроводная физическая цепь, то есть через U-интерфейс осуществляется двухсторонняя (дуплексная) передача цифровых сигналов. Для интерфейса пользователь-сеть 30B+D обычно используют тракт первичной ЦСП. Четырехпроводный V-интерфейс служит для сопряжения LT со станционным окончанием ЕТ (Exchange Termination). Приведенное выше описание функциональных блоков и интерфейсов не совсем удобно с практической точки зрения. Обратимся к нижней части рисунка 2.19, где показан один из возможных вариантов реализации функциональных блоков и интерфейсов в конкретном оборудовании. Цифровой телефонный аппарат (ЦТА) может, в частности, содержать: - терминал ТЕ1, обеспечивающий качественную передачу речи в цифровой форме; - терминальный адаптер ТА, поддерживающий R-интерфейс типа RS232 для подключения персонального компьютера (ПК); - сетевое окончание NT12 для реализации U-интерфейса с целью обмена цифровыми сигналами с линейным окончанием LT. В предложенной модели не используются четырехпроводные линии. Это не означает, что абонентская проводка, служившая ранее для подключения обычного телефона к ТФОП, может применяться в ЦСИО. Между розеткой и коробкой обычно используется однопарные телефонные распределительные провода типа ТРВ или ТРП [28], именуемые на связистском сленге "лапшой". Электрические характеристики этих проводов не гарантируют приемлемое качество при передаче цифровых сигналов, то есть необходимо заменить линейнокабельные сооружения между розеткой и коробкой. Этот факт, в общем случае, - верхушка айсберга, именуемого сетью в помещении пользователя. Для ЦСИО, но в еще большей степени для других целей, целесообразно строить структурированные кабельные системы (СКС). Принципы создания СКС не входят в перечень вопросов, рассматриваемых в данной монографии. Если чита9 Заказ №2843

129

тель захочет получить подробную информацию по СКС, он без особого труда найдет ряд публикаций в журналах по электросвязи. Мне показалось, что достаточно подробно основные проблемы создания СКС отражены в цикле из трех статей, написанных Джеффи Ньюманом [29-31]. Итак, между коробкой и кроссом коммутационной станции (для интерфейса пользователь-сеть со структурой доступа 2B+D) может быть использована существующая двухпроводная АЛ. В кабелях связи широко применяется скрутка отдельных пар и их групп [28]. По этой причине чаще всего в литературе, переведенной с английского языка, - АЛ называют витой парой (twisted pair). Между коробкой и кроссом АЛ может проходить через один или более ШР. Вводно-коммутационные устройства, входящие в состав ШР, могут ухудшать параметры АЛ с точки зрения ее использования в ЦСИО. Этот вопрос должен внимательно изучаться в каждом конкретном случае организации U-интерфейса. Рассмотрим рисунок 2.20, на котором показаны три варианта включения терминалов ЦСИО. Эти варианты, с некоторыми несущественными упрощениями, заимствованы из [26]. Вариант (а) иллюстрирует включение нескольких терминалов к объединенному блоку NT2 + NT1 по схеме "звезда". Типичный пример подобного решения - подключение терминалов к УПАТС, поддерживающей функции ЦСИО. В приведенной схеме отсутствует Тинтерфейс [26]. В некоторых публикациях, для подобных структур, вводят обозначение интерфейса в таком виде: S/T. Вариант (б) служит примером подключения к NT1 одного терминала по схеме "точка-точка". На практике такое решение может применяться, в частности, для включения в ЦСИО терминала Multimedia [32]. Вариант (в) показывает возможность подключения к S-интерфейсу до восьми терминалов за счет использования короткой пассивной шины (Short Passive Bus). Для всех вариантов подключения терминалов ЦСИО существует ряд проблем, которые не рассматриваются международными или национальными организациями в области телекоммуникационных стандартов. К таким проблемам относятся следующие три вопроса: - как организовать U-интерфейс, если характеристики существующей абонентской сети не позволяют передавать по физической цепи цифровые сигналы? - куда и как включить терминалы ЦСИО, расположенные в зоне обслуживания аналоговой АТС или цифровой коммутационной станции, которая не поддерживает услуги интегрального обслуживания? - как оптимально ввести услуги ЦСИО с учетом процесса цифровизации ТФОП? Разработка рекомендаций, способствующих решению этих трех проблем составляет главную задачу раздела 2.2. Это второе объяснение эпиг-

130

рафа "Внутри каждой большой задачи сидит маленькая, пытающаяся пробиться наружу" - три вопроса, весьма важных для Оператора, которые не сразу удается разглядеть за общими принципами ЦСИО, существенно отличающимися от классической телефонной сети. А первое объяснение выбранного эпиграфа состоит в том, что ЦСИО - в определенном

131

смысле - "сидела" в чреве ТФОП, но постепенно отвоевывает свое место на рынке телекоммуникационных технологий. 2.2.2. Рекомендации по созданию сети доступа в ЦСИО 2.2.2.1. Проблемы организации U-интерфейса Все возможные варианты реализация U-интерфейса целесообразно разделить на две группы. В первую группу входят решения, ориентированные на интерфейс пользователь-сеть со структурой доступа 2B+D. Вторую группу образуют те варианты, которые могут использоваться для структуры доступа 30B+D. Начнем анализ вероятных проблем и изложение путей их решения с интерфейса пользовательсеть со структурой доступа 2B+D. Прежде всего, рассмотрим показанную на рисунке 2.21 модель, которая иллюстрирует два варианта построения АЛ. Вариант (а) подразумевает использование жил кабеля одного диаметра (d1). В период строительства сети доступа обычно прокладываются абонентские кабели, имеющие жилы одного диаметра. При проведении ре-

монтных работ - в памятный, специалистам со стажем, период дефицита кабельной продукции - использовались те средства, которые можно было получить. В результате достаточно часто АЛ образовывались за счет сочленения жил кабеля разного диаметра (d1 и d2), что и показано на рисунке 2.1 как вариант (б). Из общих законов электродинамики направляющих систем [33] известно, что в линии, неоднородной по длине, возникает явление, именуемое отражением. Это, естественно, препятствует работе приемных и передающих устройств, формирующих U-интерфейс. Неоднородность, до определенного предела, может компенсироваться оборудованием NT1

132

иLТ. В рекомендации МСЭ G.961 [34] приведены конфигурации неоднородных АЛ, которые - в принципе - могут быть использованы в ЦСИО. Тем не менее, следует, по возможности, избегать использования неоднородных АЛ для U-интерфейса. Передаче информации между NT1 и LT могут также препятствовать взаимные влияния [33] между электрическими цепями. Для организации доступа в ЦСИО со структурой 2B+D практически всегда не могут быть использованы следующие типы АЛ: - построенные, полностью или частично, на воздушных линиях связи вне зависимости от диаметра проводников и типа используемого сплава; - включенные в комплекты спаренных АЛ или же образованные аналоговой аппаратурой высокочастотного уплотнения; - созданные любыми типами ЦСП, используемыми для уплотнения абонентского кабеля. Естественно, что для реализации U-интерфейса не должны использоваться пупинизированные АЛ, но они, насколько мне известно, практически не применяются ни в ГТС, ни в СТС. На рисунке 2.22 показаны примеры АЛ, которые не должны использоваться в ЦСИО.

133

Примеры на рисунке 2.22 расположены в том же порядке, в каком они перечислены в предыдущем абзаце. Доступ 30B+D чаще всего используется в цифровых УПАТС, которые поддерживают услуги ЦСИО. На рисунке 2.23 показано включение в ТФОП шести таких УПАТС. Причем, УПАТС с номерами "1" и "3" включены в УПАТС2, образуя, например, сеть производственной связи. УПАТС с номерами "2" и "4" включены в МС1, а УПАТС с номерами "5" и "6" - в МС2. Полноценное взаимодействие терминалов ЦСИО, включенных в разные МС, обеспечивается только в том случае, если между этими станциями реализована система общеканальной сигнализации, содержащая необходимые для интегрального обслуживания программные средства. На первый взгляд, задачи, возникающие при организации U-интерфейса для доступа 30B+D, должны быть более сложными. Однако проблемы, касающиеся этой ситуации, уже были тщательно проработаны

при внедрении первичных ДСП. Задача эксплуатационного персонала состоит в отборе пар абонентского кабеля, пригодных для работы первичной ЦСП [33]. Для создания тракта передачи цифровой информации для доступа 30B+D может быть также использовано оборудование, реализующее технологию HDSL [35]. Отбор пар в абонентском кабеле может потребоваться и для организации доступа в ЦСИО со структурой 2B+D. Необходимость такой процедуры определяется в процессе проведения измерений. Мне довелось участвовать в разработке методики таких измерений, выполненной для открытого акционерного общества (ОАО) "Уралсвязьинформ" (Оператор ТФОП Пермской области) и апробированной в Пермской ГГС. Прежде всего должны быть измерены низкочастотные электрические параметры АЛ, которая предназначена для организации U134

интерфейса, на постоянном и переменном токе. Если полученные результаты не соответствуют установленным нормам, то эксплуатационный персонал должен попытаться восстановить низкочастотные электрические параметры АЛ по постоянному и переменному току. АЛ, низкочастотные электрические параметры которых по постоянному и переменному току не подлежат восстановлению, бракуются с точки зрения возможности их использования в ЦСИО и других телекоммуникационных технологий, подразумевающих передачу цифровой информации. Для АЛ, низкочастотные электрические параметры которых по постоянному и переменному току - изначально или после проведения восстановительных работ - соответствуют установленным требованиям, должны быть проведены измерения высокочастотных электрических параметров по переменному току. Если полученные результаты не соответствуют заданным заранее нормам, то эксплуатационный персонал должен попытаться восстановить высокочастотные параметры АЛ по переменному току. АЛ, высокочастотные параметры которых по переменному току не подлежат восстановлению, бракуются с точки зрения возможности их использования для ЦСИО. К сожалению, ряд параметров АЛ может, со временем, меняться; как правило, эти изменения приводят к ухудшению эксплуатационных характеристик линейных сооружений. Целесообразно, по этой причине, отслеживать динамику изменения характеристик жил абонентского кабеля. Это удобно делать, внося отметки в-паспорта-АЛ, используемых для ЦСИО. Пример такого паспорта, предложенного в составе упомянутой выше методики, приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Паспорт АЛ, используемой в ЦСИО Дата Номер Номер Длина Параметры Параметры Примечание измерения кабеля по постоян- по переменАЛ АЛ и его тип ному току ному току

Профилактические измерения параметров АЛ целесообразно производить один раз в год. Номер кабеля должен соответствовать маркировке, принятой в проектных и эксплуатационных документах. Тип кабеля должен содержать все данные, позволяющие определить число жил в кабеле, их диаметр, вид скрутки и т.п. В графе "Примечание" целесообразно указывать основные особенности данной АЛ, если они существенны для эксплуатационного персонала. 135

Итак, ответ на поставленный вопрос (как организовать U-интерфейс, если характеристики существующей абонентской сети не позволяют передавать по физической цепи цифровые сигналы?) можно свести к совокупности следующих тезисов: - если потенциальный пользователь ЦСИО располагает АЛ, которая не представляет собой индивидуальную двухпроводную физическую цепь, то необходимо произвести замену этой линии на другую (при условии, что абонентские кабели позволяют провести такую операцию); - если характеристики АЛ, которую предполагается использовать в ЦСИО, не отвечают заданным нормам на низкочастотные электрические параметры АЛ по постоянному и переменному току, необходимо провести работы по восстановлению соответствующих характеристик, а в случае неудачи линия должна быть заменена. - если и высокочастотные электрические параметры АЛ по переменному току не отвечают заданным нормам, то необходимо провести работы по восстановлению соответствующих характеристик, а в случае неудачи линия должна быть заменена. Самая неприятная ситуация заключается в том, что возможен и такой вариант: характеристики АЛ, в принципе, не подлежат восстановлению, а возможность использования другой физической цепи отсутствует. Положение усугубляется тем, что прокладка нового абонентского кабеля может, в силу ряда причин, оказаться невозможной. В такой ситуации единственный выход - использование какихлибо беспроводных технологий, обеспечивающих подключение пользователей ЦСИО. Аспекты использования беспроводных технологий кратко изложены в последнем разделе второй главы монографии. 2.2.2.2. Концепция "наложенной" сети для ЦСИО Потенциальные пользователи ЦСИО будут находиться в зонах обслуживания декадно-шаговых, координатных и цифровых МС. Более того, только часть цифровых МС (те, которые имеют необходимые аппаратно-программные средства) может обеспечить подключение пользователей ЦСИО. Понятно, что Оператор не будет заменять все электромеханические МС на цифровые коммутационные станции только для введения услуг ЦСИО. Конечно, такое решение представляется единственно возможным для нерайонированной ГТС, которая по определению - состоит из одной МС. В некоторых случаях модернизация всех эксплуатируемых цифровых МС, которые не содержат необходимые для ЦСИО аппаратно-программные средства, также может оказаться не целесообразной. В общем случае перед Оператором возникает задача: как предоставить услуги ЦСИО группе пользователей, подключенных, в пределах одной местной сети, к разным (по типу коммутационного оборудования) МС? Поиск опти-

136

мального решения этого вопроса приводит к концепции "наложенной" сети интегрального обслуживания. Рассмотрим, в качестве примера, структуру, подобную приведенной на рисунке 2.23, но будем считать, что МС2 не способна поддерживать услуги ЦСИО. В предложенном варианте необходимо обеспечить включение в ЦСИО двух УПАТС с номерами "5" и "6", а также группы пользователей с интерфейсами доступа 2B+D. Эти интерфейсы обычно объединяются в устройстве, названном на рисунке 2.24 Мульдексом 2B+D (мультиплексор/демультиплексор для одноименного интерфейса). Задача Мульдекса состоит в том, чтобы "упаковать" информационные потоки от десяти-двенадцати интерфейсов 2B+D в первичный цифровой тракт 2,048 Мбит/с. В помещении МС1 может быть установлен такой же Мульдекс 2B+D, либо эта коммутационная станция должна обрабатывать информацию, содержащуюся в соответствующем цифровом тракте. Обработка должна осуществляться с учетом правил размещения В- и D-каналов в потоке 2,048 Мбит/с. На рисунке 2.24 показан второй вариант. Итак, все пользователи ЦСИО через ЦКУ2, расположенный в одном помещении с МС2, подключены к МС1, которая обеспечивает интегральное обслуживание. В нижней части рисунка 2.24 показана структура ЦСИО, образующая нерайонированную сеть. Если читатель не поленится вернуться к рисунку 1.6, он найдет любопытную аналогию с рассуждениями, приведенными в первой главе о границах сети абонентского доступа. Использование Мульдексов 2B+D нашло практическое применение при введении услуг ЦСИО многими Операторами. Примеры применения этих устройств опубликованы, в частности, в монографии П. Боккера [36]. В статье [37] отмечено интересное приложение Мульдексов для подключения пользователей ЦСИО, работающих в домашних условиях. Следует отметить, что кроме Мульдексов могут также использоваться и концентраторы ЦСИО, размещаемые в местах группирования пользователей, ориентирующихся на интерфейсы 2B+D. 2.2.2.3. Развитие ЦСИО в процессе цифровизации ТФОП Процесс цифровизации ТФОП подразумевает не только замену аналоговых АТС на цифровые коммутационные станции, но и существенное расширение функциональных возможностей этих новых систем распределения информации. Одна из таких возможностей поддержка услуг ЦСИО. В конечном счете все цифровые коммутационные станции будут обеспечивать обслуживание тех пользователей ЦСИО, которые расположены на территории соответствующего пристанционного участка. Этот процесс в определенном смысле можно рассматривать как переход от "наложенной" ЦСИО к структуре, полностью (или почти полностью) совпадающей с местной телефонной сетью.

137

Эволюция "наложенной" ЦСИО показана на рисунке 2.25 для ГТС, состоящей из четырех МС. Предполагается, что замена каждой аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию представляет собой отдельный этап развития ГТС. Будем считать, что к моменту установки первой цифровой МС уже появились четыре УПАТС, для которых должны быть введены услуги ЦСИО. На этапе I все УПАТС, поддерживающие услуги ЦСИО, включаются в МС1, которая является единственной цифровой коммутационной станцией. Допустим, что рассматриваемая ГТС имеет пятизначный план

138

Изменение структуры ЦСИО при цифровизации ТФОП

нумерации. Для удобства будем считать, что первый знак номера абонента ГТС, включенного в MCi (i = 1, 2, 3, 4) равен "i". В этом случае номер абонента, включенного в УПАТСл, имеет вид типа "ibxxx". Процесс переключения УПАТС2, УПАТСЗ и УПАТС4 в МС1 означает изменение плана нумерации их абонентов. Первая цифра (в нашем примере) будет "1", а значения "b" и "ххх" должны выбираться из резерва номерной емкости МС1. Фактически, МС1 "расширяет" свой пристанционный участок за счет подключения абонентов трех УПАТС, расположенных в зоне обслуживания трех других МС. На этапе II производится замена аналогового оборудования МС2 на цифровое. Теперь УПАТС2 может быть переключена в МС2 с изменением плана нумерации ее абонентов. Такое решение и показано на рисунке 2.25 для варианта (б). В принципе, можно и не переключать УПАТС. Такой вариант представлен для варианта (в) - этап III, когда устанавливается цифровая коммутационная станция МСЗ. УПАТСЗ остается выносным модулем МС1; план нумерации ее абонентов не изменяется. Выбор рационального варианта остается за Оператором, который должен учесть прогнозируемый рост числа абонентов ГТС и их распределение между МС. Наконец, на этапе IV осуществляется полная цифровизация ГТС. УПАТС4 может, при необходимости, переключиться в МС4, что под-

139

разумевает изменение плана нумерации для ее абонентов. Теперь в МС1 (кроме "своей" УПАТС1) включена только УПАТСЗ. Такое подключение влечет за собой использование ресурсов транспортной сети на двух уровнях иерархии: абонентский доступ и межстанционная связь. Эти соображения должны учитываться при решении вопроса о переключении УПАТС в близлежащую МС. Реальные процессы развития ЦСИО будут более сложными. Вопервых, будет расти доля УПАТС, в которых - для определенной группы пользователей - должны поддерживаться услуги ЦСИО. Вовторых, будет расширяться группа пользователей, ориентирующихся на интерфейс доступа 2B+D и не являющихся клиентами УПАТС. В третьих, для значительной доли пользователей ЦСИО более важным станет возможность выхода к информационным серверам (в частности, к тем, которые предоставляют услуги Internet), а не установление соединений между двумя стыками пользователь-сеть. 2.2.3. Нужна ли сегодня узкололосная ЦСИО? Читатель, по всей видимости, понимает, что я отвечу на поставленный вопрос положительно; иначе зачем параграф с таким названием помещен в конце раздела по узкополосной ЦСИО? Так и есть. Мне представляется, что узкополосная ЦСИО займет определенную нишу на рынке современных телекоммуникационных технологий. Тогда возникает ряд весьма важных и интересных вопросов, касающихся прогнозируемого числа пользователей ЦСИО, наиболее популярных услуг, характеристик трафика и тому подобное. Однако известна и совершенно иная точка зрения: "Сегодня появились новые технологии, способные предоставить существенно более широкий спектр услуг, чем узкополосная ЦСИО, реализация которой приведет к напрасным затратам." Чаще всего подобные высказывания мне доводилось слышать от представителей эксплуатационных компаний. В процессе дискуссии выкристаллизовывается основная причина такой точки зрения - хорошая реклама телекоммуникационного оборудования, основанного на принципах, отличных от принятых в узкополосной ЦСИО. В последнее время некоторые клиенты ТФОП, иногда мало знакомые с функциональными возможностями ЦСИО, обращаются к Операторам с заявками на выделение одного или двух ОЦК. Проблемы этих клиентов часто могут быть экономично решены именно за счет использования ресурсов узкополосной ЦСИО. Эту ситуацию хорошо поняли Операторы, создавшие современные цифровые сети. Если Вы обратите внимание на рекламу услуг этих Операторов, то обнаружите там предложения по организации интерфейсов 2B+D и 30B+D. Это означает, что узкополосная ЦСИО начала заполнять свою нишу на российском телекоммуникационном рынке.

140

Пока рано оценивать статистические данные, касающиеся роста числа пользователей ЦСИО в России, но любопытно посмотреть как протекают подобные процессы в других странах. В частности, в США и Канаде, которые не были пионерами в практической реализации концепции интегрального обслуживания, наблюдается заметный рост числа пользователей ЦСИО [38]. На рисунке 2.26, который основан изданных статьи [38], приведены две диаграммы, иллюстрирующие связанные между собой процессы: установка дополнительных АЛ и переход от использования нескольких линий доступа к интегральному обслуживанию. Верхний график показывает относительный рост числа жилищ (квартир или отдельных домов) в Северной Америке, где используются две или более АЛ. Вверху каждого столбика указана численность таких жилищ. За период с 1992 по 1996 год среди абонентов произошло удвоение числа клиентов ТФОП, использующих в своем жилище более одной АЛ. К сожалению, нет достоверных сведений о назначении дополнительных

141

АЛ. По всей видимости, сначала они использовались для включения факсимильных аппаратов, но в последние годы дополнительные АЛ часто предназначаются для подключения ПК. Эта тенденция обусловлена ростом численности населения, работающего в домашних условиях Такой способ организации труда известен в англоязычной технической литературе по термину "Work-at-home" [39]. Нижний график представляет динамику роста пользователей ЦСИО, ориентирующихся на интерфейс 2B+D. Если сравнить четырехлетние циклы (1992 - 1996 годы для первого графика и 1994 - 1998 годы для второго графика), то нельзя не заметить следующую тенденцию: средний клиент ТФОП в 2,5 раза чаще становится пользователем ЦСИО, чем заказывает установку дополнительных АЛ. Несомненно, что этот процесс стимулируется и разумной тарифной политикой Операторов [40]. Рост количества пользователей ЦСИО отмечают Операторы многих стран. И прогнозы на ближайшие годы также позволяют надеяться на расширение сферы применения узкополосной ЦСИО. Если читателю интересны статистические данные, касающиеся различных аспектов ЦСИО, то я бы посоветовал обратиться к журналу "ISDN User", в котором, почти в каждом номере, публикуются подобные сведения. В области телекоммуникаций Россия отстает от развитых стран. В этом малоприятном факте есть ряд небольших преимуществ, одно из которых заключается в возможности использования результатов, полученных идущими впереди. В контексте вопросов, рассмотренных в разделе 2.2, этот постулат означает что, узкополосная ЦСИО найдет применение на российском рынке телекоммуникационных услуг. Такое утверждение, в свою очередь, объясняет практический интерес к проблемам организации абонентского участка узкополосной ЦСИО.

Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать (Пословица) 2.3. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СЕТИ ДОСТУПА 2.3.1. Виды широкополосных сетей доступа Сети доступа, рассматриваемые в разделе 2.3, создаются в широкополосных системах связи. Основное применение подобных систем создание сетей КТВ. Однако в последние годы широкополосные сети доступа нашли применение и для решения других проблем. В частности, пассивные оптические сети (Passive Optical Network - PON), обладающие широкой полосой пропускания сигналов, используются для подключения выносных модулей к цифровой коммутационной станции. Такой вариант использования пассивных оптических сетей известен по аббревиатуре TPON (Telephony over Passive Optical Network), используемой в англоязычной технической литературе [4, 26]. Некоторые варианты создания широкополосных сетей доступа изложены в [4], но за пять лет, прошедших с момента публикации этой монографии, произошли существенные изменения. Новые сведения, прямо или косвенно касающиеся широкополосных сетей доступа, часто публикуются в технической литературе, в том числе, и в отечественных журналах. В [4] не были затронуты вопросы использования комбинированных сетей, состоящих из оптического волокна и коаксиального кабеля. В англоязычной технической литературе это решение известно по аббревиатуре HFC - Hybrid Fiber-Coax. Прямой перевод этих трех слов не проясняет смысл данной технологии. В разделе 2.3 термину HFC поставлено в соответствие такое сочетание слов: комбинированная среда "волокно-коаксиал". Использование в качестве среды распространения сигналов комбинации оптического волокна и коаксиальной трубки не рассматривалось Операторами ТФОП как удачное решение для создания транспортной сети. Идея использования такой среды распространения сигналов принадлежит Операторам КТВ. Телефония и телевидение считались принципиально разными видами связи. Начальная фаза интеграционных процессов в электросвязи не изменила эту точку зрения. Поэтому технология HFC не была воспринята Операторами ТФОП. Затем наступил перелом. Одно из направлений в развитии ТФОП заключается в постепенном повышении полосы пропускания сигналов, что позволяет - в обозримом будущем - ввести услуги распределения программ телевидения и интерактивного обмена видеоинформацией. Системы КТВ, в свою очередь, эволюционируют в направлении интерактивных систем, что создает хорошую основу для поддер143

жки услуг ТФОП, ЦСИО и ряда других функциональных возможностей. Началась конкурентная борьба между Операторами ТФОП и КТВ. Мы не будем касаться конкурентной борьбы между Операторами ТФОП и КТВ. Основное внимание следующих двух параграфов уделено комбинированной среде "волокно-коаксиал" и пассивной оптической сети. В разделе 2.3 не затрагиваются аспекты сетей доступа, специфичные для широкополосной ЦСИО, так как этой проблеме посвящен отдельный раздел второй главы. 2.3.2. Комбинированная среда "волокно-коаксиал" Многие Операторы КТВ активно модернизируют свои сети для введения интерактивных услуг. Можно выделить несколько сценариев, реализация которых приведет к построению широкополосной интерактивной системы. Основные различия между этими сценариями будут продиктованы перечнем услуг, которые собирается реализовать Оператор сети КТВ. Если, например, Оператор намерен ввести услугу "Видео по заказу", то модернизацию сети нельзя считать кардинальной. Иная картина складывает в том случае, когда Оператор собирается предложить своим клиентам услуги телефонной связи. Основная группа Операторов КТВ начинает модернизацию своей сети с введения услуг типа "Видео по заказу". Именно такое решение будет рассмотрено в данном параграфе. Мы начнем с рисунка 2.27, который иллюстрирует вероятное распределение частотных диапазонов при расширении функциональных возможностей КТВ до интерактивной системы [26]. Область, названная на рисунке 2.27 "Аналоговые каналы", используется в классической системе КТВ. Часть диапазона, обозначен-

144

ная буквой "А", предназначена для передачи управляющей информации от терминала к сетевому оборудованию. В диапазоне "В" расположены как аналоговые каналы КТВ, так и цифровые каналы, используемые для услуги "Видео по заказу". Для передачи цифровой видеоинформации по аналоговым каналам обычно используется квадратурная амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Традиционные системы КТВ используют коаксиальный кабель. На рисунке 2.28 показана модель распределительной сети КТВ, заимствованная из [41]. Заметим, что в традиционной сети КТВ используются только односторонние усилители, которые - для поддержки интерактивных услуг - подлежат замене на устройства, обеспечивающие компенсацию потерь мощности сигнала в направлениях приема и передачи.

Комбинированная среда "волокно-коаксиал" создается как дополнение к инфраструктуре КТВ. Использование этой технологии целесообразно пояснить на примере системы, создаваемой для реализации услуги "Видео по заказу". Фрагмент такой системы приведен на рисунке 2.29. Он содержит следующие основные элементы: - три видеосервера, хранящих видеоинформацию различного назначения (фильмы, обучающие программы и тому подобное); - устройства преобразования видеоинформации в цифровой поток, передаваемый через сеть ATM; - коммутатор ATM, через который пользователи обращаются к любому видеосерверу; - модулятор QAM, выполняющий преобразование цифровых сигналов для их распределения в аналоговой форме по коаксиальному кабелю; 10 Заказ №2843

145

- сумматор, осуществляющий объединение двух групп телевизионных каналов; - приставки (Set-top box), с помощью которых пользователь осуществляет функции управления системой.

Сразу отметим, что модель, показанная на рисунке 2.29, не может считаться универсальной. В частности, в [26] указана возможность установки преобразователя ATM в приставке к телевизору. Такое решение представляется весьма эффективным, если Оператор планирует расширять перечень интерактивных услуг, предоставляемых своим клиентам. Рассмотрим основные этапы установления соединения для услуги "Видео по заказу" при использовании комбинированной среды "волокно-коаксиал". Но сначала целесообразно ввести ряд комментариев, касающихся реализации структуры, показанной на рисунке 2.29. Видеосервер представляет собой специализированную базу данных, в которой хранится видеоинформация. Эти видеосерверы могут быть специализированными, то есть содержать видеоинформацию по определенным направлениям: художественные фильмы, мультфильмы, игровые программы и так далее. Возможен вариант, когда видеосерверы создаются конкурирующими поставщиками и содержат однотипную информацию. Получая запрос пользователя, видеосервер должен начать процесс передачи требуемой информации. Видеоинформация кодируется с использованием определенного способа сжатия изображения. Могут применяться устройства, отвеча-

146

ющие различным стандартам. Чаще всего Операторы ориентируются на стандарты MPEG1+ и MPEG2 [42]. Преобразованная видеоинформация переносится через сеть ATM в виде конвертов (этим словом, здесь и далее, переводится термин "Cell"). Такой перевод термина "Cell", предложенный моим коллегой В.А. Соколовым, мне представляется очень удачным, так как позволяет провести аналогию между процессом передачи информации в сети ATM и пересылкой письма по почте. В свою очередь, появляется возможность не только адекватно выполнить перевод технической литературы, касающейся технологии ATM, но и весьма просто объяснить некоторые принципы работы Ш-ЦСИО. Приставка обеспечивает сопряжение сети и терминалов, в качестве которых могут использоваться телевизионный приемник, стереофонический радиоприемник, видеомагнитофон, персональный компьютер, подключаемый через интерфейс RS232, игровая приставка и тому подобное оборудование. Управление может осуществляться с помощью инфракрасных лучей, посылаемых с пульта, аналогичного широко используемым устройствам для современных бытовых телевизоров. В состав приставки могут также входить специальные средства, позволяющие исключить или ограничить просмотр каких-либо каналов, например, транслирующих программы, которые не должны смотреть дети. Итак, вернемся к процессу установления соединения с видеосервером. Мне в 1997 году довелось присутствовать в исследовательской лаборатории фирмы Nortel в городе Оттава, где демонстрируется один из вариантов реализации услуги "Видео по Заказу". Хотя представленная там конфигурация немного отличается от структуры, представленной на рисунке 2.29, процедуры, выполняемые абонентом, остаются неизменными. Первый этап установления соединения - ознакомление с меню, которое выводится на экран телевизионного приемника или персонального компьютера в зависимости от используемого абонентом терминала. В исследовательском центре Nortel можно было выбрать один из трех серверов, специализированных по виду информации. Первый этап заканчивается выбором сервера, но к нему можно вернуться, если следующие шаги не приведут к нахождению нужной программы. Следующий этап состоит в выборе необходимой программы. Допустим, что абонент решил посмотреть художественный фильм, поиск которого осуществлялся с помощью персонального компьютера. Подведя курсор к выбранному названию и щелкнув кнопкой "мышки", абонент автоматически выбирает самый простой способ просмотра фильма - от начала до конца. Можно использовать более сложные процедуры. В частности, абонент имеет возможность заказать услугу на конкретное время.

147

Третий этап представляет собой процесс управления режимом получения информации. Отличительная особенность услуги "Видео по заказу" состоит в том, что абонент может просматривать информацию в таком режиме, какой обеспечивает современный видеомагнитофон. Например, часть фильма, мало интересная абоненту, может быть пропущена, а какой-то фрагмент просмотрен несколько раз. Допускается использование команды "Стоп кадр" и другие операции. Таким образом, сочетание существующей сети КТВ на базе коаксиального кабеля и оборудования ATM, работающего по ОК, позволяет существенно расширить спектр предоставляемых абонентам услуг. Такое решение, с точки зрения сети абонентского доступа, связано с использованием комбинированной среды распространения сигналов, названной в параграфе 2.3.2 "волокно-коаксиал". Тем не менее, возможна ситуация, когда ОК используется за пределами сети абонентского доступа. На рисунке 2.30 приведены два варианта сети абонентского доступа, в которых используется комбинированная среда "волокно-коаксиал". Вариант (а) подразумевает, что МС включается в коммутатор ATM, представляющий собой верхний уровень иерархии коммутируемой сети.

Тогда комбинированная среда "волокно-коаксиал" образует вместе с оборудованием, используемым для телефонии, общую сеть абонентского доступа. Вариант (б) иллюстрирует ситуацию, когда новая сеть КТВ развивается как самостоятельная система. В этом случае соединения между МС и коммутатором ATM могут осуществляться через транзитные узлы

148

ΤΦΟΠ. Скорее всего, надобности в такого рода связи не будет; поэтому на рисунке 2.30 соединение ТФОП с коммутатором ATM показано пунктирной линией. Модель, приведенная на рисунке 2.30, используется также для качественного анализа информационных потоков, передаваемых комбинированной средой "волокно-коаксиал". Наша модель содержит один коммутатор ATM, но, в принципе, их может быть два и более. Итак, между видеосерверами и коммутатором ATM проложено К трактов с пропускной способностью В1, В2 ... Вк. Между коммутатором ATM и центрами КТВ проложено L трактов с пропускной способностью С1, С2... CL. Очевидно, что В1+ В2 +...+ BK ~ C1+ C2 +...+ CL. В каждом центре КТВ частотный диапазон, который может использоваться для новых услуг, ограничен и примерно одинаков, то есть F1 ~ F2 ~ ... ~ FL. Доля абонентов, использующих интерактивные услуги, будет несомненно расти, что приведет к "перегрузке" коаксиальных линий, которые станут сдерживать дальнейшее развитие всей системы. Вероятный выход из такой ситуации - максимальное расширение той части сети, которая построена на ОК. Пассивная оптическая сеть, принципам создания которой посвящен следующий параграф, может рассматриваться как один из возможных вариантов решения такой проблемы, хотя данная технология имеет более широкую область применения. До изложения принципов реализации пассивной оптической сети необходимо упомянуть об одном специфическом приложении комбинированной среды "волокно-коаксиал" - создание систем видеонаблюдения [43]. Подобные системы можно рассматривать как изолированные широкополосные сети. Их взаимодействие с правоохранительными органами осуществляется, как правило, за счет передачи низкоскоростной информации (сигналы тревоги) или речи. Передача информации от датчиков, расположенных на контролируемых объектах, до центра наблюдения может осуществляться за счет ресурсов сетей, построенных на комбинированной среде "волокно-коаксиал". 2.3.3. Пассивная оптическая сеть Заметный интерес к пассивным оптическим сетям заключается, по всей видимости, в том, что они могут эффективно использоваться До возникновения рынка услуг, ориентированных на применение широкополосных каналов. В частности, упоминавшаяся в параграфе 2.3.1 концепция TPON была разработана для экономичного подключения абонентов к ТФОП. Вместе с тем, пассивные оптические сети служат хорошей основой для введения широкополосных услуг вне зависимости от вида телекоммуникационных технологий. Модель пассивной оптической сети, которая предложена МСЭ [44], показана на рисунке 2.31 в виде трех функциональных блоков. Опти-

149

ческий линейный терминал (Optical Line Terminal - OLT) обеспечивает сопряжение оптической распределительной сети (Optical Distribution Network - ODN) и МС. Этот терминал, как правило, размешается в кроссе МС. Оптические сетевые модули (Optical Network Unit - ONU) обычно располагаются в местах концентрации пользователей обслуживаемой сети. Они выполняют функции сопряжения оптической распределительной сети и выносных модулей коммутируемой сети. Линейный терминал и сетевой модуль содержат активные электронные и оптические элементы, формирующие тракты передачи и приема сигналов. Оптическая распределительная сеть содержит только пассивные компоненты (ОВ, разветвители, разъемы и им подобные элементы), что и способствовало появлению термина "Пассивная оптическая сеть". Модель, предложенная МСЭ в [44], может быть использована для объяснения принципов работы значительного числа сетей абоненте-

кого доступа. Она инвариантна к типу используемого оборудования. В качестве примера на рисунке 2.32 показана пассивная оптическая сеть, используемая в качестве элемента сетей доступа к услугам ТФОП и КТВ. В левой верхней части рисунка 2.32 расположена цифровая МС, включенная по стандартным трактам 2,048 Мбит/с в мультиплексор с временным разделением каналов. Этот мультиплексор, в совокупности с устройством преобразования электрических сигналов в оптические, образует оптический линейный терминал. В рассматриваемом примере на выходе устройства преобразования осуществляется передача сигнала на волне 1300 нм. Цифровые телевизионные кодеры также подключаются к мультиплексору с временным разделением каналов, который, в свою очередь, связан с устройством преобразования электрических сигналов в оптические. Это устройство осуществляет передачу сигнала на волне 1550 150

ЦТК - цифровой телевизионный кодер ЦТД - цифровой телевизионный декодер Mt - мультиплексор с временным разделением каналов М,. - мультиплексор с разделением каналов по длинам волн е/о - преобразование электрических сигналов в оптические о/е - преобразование оптических сигналов в электрические нм.

Групповой сигнал распределяется по пассивной оптической сети через разветвители. Эти разветвители размещаются в местах установки оптических сетевых модулей. Сразу после разветвителя групповой сигнал попадает в мультиплексор с разделением каналов по длинам волн. Сигнал, передаваемый на волне 1300 нм, после прохождения устройства преобразования оптических сигналов в электрические, направляется к выносному модулю ТФОП. Сигнал, передаваемый на волне 1550 нм, после прохождения устройства преобразования оптических сигналов в электрические и декодера, попадает в систему КТВ. Приведенный пример, составленный из моделей, заимствованных из [26] и [44], иллюстрирует только один из возможных вариантов применения пассивной оптической сети, когда используется два вида мультиплексоров - с разделением каналов по времени (Time Division Multiplex - TDM) и по длинам волн (Wavelength Division Multiplex- WDM).В[44] рассматривается также возможность использования мультиплексоров с разделением каналов по .частоте (Frequency Division Multiplex- FDM). Ceти могут различаться обслуживаемой терри-

151

торией и числом разветвителей. А применяемые разветвители могут иметь разное число направлений; в приведенных в [44] примерах фигурируют разветвители с восемью и шестнадцатью направлениями. Использование спектрального уплотнения (разделение каналов по длинам волн) позволяет резервировать - для перспективных приложений - пропускную способность транспортной сети без выделения запасных ОВ. В частности, длина волны 1300 нм рекомендуется для ТФОП и узкополосной ЦСИО, а окно 1550 нм предлагается зарезервировать для широкополосных услуг [44]. Такой подход позволяет рассматривать пассивные оптические сети как универсальное решение для всех телекоммуникационных систем. На рисунке 2.33 показан пример использования ресурсов пассивной оптической сети как общей базы для ТФОП, сети арендованных каналов, системы КТВ и ШЦСИО. В модель введены некоторые ограничения. Во-первых, показан вариант использования только одного ОК с N волокнами. Во-вторых, спек-

тральное уплотнение осуществляется только по двум длинам волн λ1 и λ2. В-третьих, не показано распределение ресурсов для ОВ с номерами от "2" до "Ν-1". Тем не менее, возможность использования пассивной оптической сети для самых разных телекоммуникационных систем очевидна даже при ограничениях, введенных в модель. Дальнейшее совершенствование пассивных оптических сетей будет осуществляться в трех основных направлениях. Первое направление связано с необходимостью снижения себестоимости основных элементов

152

пассивной оптической сети, что, в основном, определяется технологическими успехами в области оптоэлектроники. Вторая задача - разработка технических решений для экономичного использования пассивных оптических сетей на территориях, которые могут существенно различаться поверхностной плотностью размещения потенциальных-клиентов, и в условиях, когда такая сеть обслуживает существенно разные по размеру группы абонентов. Третье направление касается эффективного использования пассивных оптических сетей в Ш-ЦСИО, все требования которой учесть заранее не представляется возможным.

Ищите и найдете, стучите и отворят вам (Евангелие от Матфея) 2.4. ВАРИАНТЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕТИ ДОСТУПА В ШИРОКОПОЛОСНОЙ ЦСИО 2.4.1. Некоторые особенности Ш-ЦСИО Попробуем рассмотреть особенности Ш-ЦСИО с двух точек зрения. Сначала оценим эти особенности извне, а затем коснемся некоторых аспектов "внутреннего" устройства Ш-ЦСИО. Когда я читал студентам лекции по основным принципам построения современных телекоммуникационных сетей, мне показалось удобным объяснять ряд вопросов в системе понятий "участники (игроки) и роли". Этот подход, предложенный экономистами Гарвардской школы, начал использоваться и в электросвязи. В частности, в материалах МСЭ, относящихся к Глобальной Информационной Инфраструктуре [45], для пояснения ряда деталей вводятся упомянутые понятия. Обратимся к рисунку 2.34, состоящему из двух частей - левой и правой. В левой части рисунка названы три основных участника (игрока) телекоммуникационного рынка: - абоненты, заинтересованные в услугах электросвязи, для получения которых они обращаются к Операторам;

154

- Операторы, создающие сети связи на базе оборудования, которое приобретается у его производителей; - производители оборудования, разрабатывающие технические средства, которые отвечают требованиям Оператора и потенциальных абонентов. Теперь обратимся к правой части рисунка 2.34, представляющей собой кубик, трем граням которого присвоены названия. Каждая из этих граней связана с эллипсом, содержащим имя одного из трех участников телекоммуникационного рынка. Основные требования к УСЛУГАМ связи формируют, в конечном счете, абоненты. Безусловно, в этот процесс вовлечены не только абоненты. В частности, многие идеи, касающиеся перспективных услуг, обычно рождаются в научно-исследовательских центрах. Однако именно абоненты определяют спрос на предлагаемые возможности, "голосуя" за них своими деньгами. Естественно, абоненты не специфицируют свои требования до такого уровня, когда можно сформулировать техническое задание на разработку соответствующих аппаратно-программных средств. Эти требования удобно представить в самом общем виде: передача речи, обмен данными, выход в Internet и подобные услуги. Создаваемые Операторами СЕТИ СВЯЗИ предоставляют своим абонентам услуги. Как правило, необходимая совокупность сетей связи создается несколькими Операторами. Более того, используя различное оборудование, можно решить конкретную задачу за счет построения разного числа сетей. На рисунке 2.34 показан случай, когда одним Оператором создается транспортная сеть, сеть с коммутацией каналов (для введения услуг ТФОП и ЦСИО) и сеть с коммутацией пакетов (для услуг по передаче дискретной информации). Для построения телекоммуникационных сетей Операторы приобретают ОБОРУДОВАНИЕ СВЯЗИ - коммутаторы, системы передачи, линейные сооружения и иные технические средства. Разработка этих технических средств осуществляется производителями оборудования, которые учитывают требования абонентов и Операторов. Предложенная модель не включает в себя ряд других, весьма активных, участников телекоммуникационного рынка. Она не отражает и пути прохождения финансовых потоков, хотя это очень важно для установления четких правил игры на телекоммуникационном рынке. Однако данная модель отражает те особенности Ш-ЦСИО, которые существенны с точки зрения рассматриваемых в разделе 2.4 вопросов. При анализе интересных для нас особенностей Ш-ЦСИО можно использовать модель, также представляющую собой кубик (рисунок 2.35).

155

Большой интерес для потенциальных абонентов представляют следующие возможности Ш-ЦСИО: - доступ практически ко всем телекоммуникационным услугам через один интерфейс пользователь-сеть, что подразумевает вероятное снижение затрат на терминальное оборудование; - взаимодействие с одним Оператором, что позволяет надеяться на снижение суммарных затрат на телекоммуникационные услуги; - услуги обмена видеоинформацией, предоставляемые, в том числе, в интерактивном режиме, что существенно изменяет роль телекоммуникационной системы как составной части информационной инфраструктуры. Оператор, анализирующий целесообразность создания Ш-ЦСИО, должен рассматривать все ее достоинства и недостатки. Целесообразно подчеркнуть два момента, определяемых процессами развития электросвязи: - во-первых, оборудование, реализующее функции интегрального обслуживания, должно быть дешевле, чем совокупность технических средств, решающих аналогичные задачи за счет создания нескольких сетей ;

156

- во-вторых, заметно растет рынок услуг, подразумевающих различные формы обработки информации, а не только установление соединения по определенному номеру. Концепция Ш-ЦСИО для производителей оборудования "приготовила" ряд сюрпризов, основным из которых можно считать технологию ATM. Вторая особенность Ш-ЦСИО, существенная для производителей оборудования, состоит в том, что высокие скорости обмена информацией стимулируют разработку новых технологических решений при создании систем передачи и коммутации. Если все перечисленные выше особенности Ш-ЦСИО рассматривать с чисто технической точки зрения, то, пожалуй, наиболее интересным новшеством можно считать технологию ATM. В следующем параграфе кратко изложены самые общие принципы технологии ATM, необходимые для описания ряда решений, предлагаемых для сети доступа в Ш-ЦСИО. 2.4.2. Технология ATM

Существующие телекоммуникационные сети используют, в основном, два метода распределения информации: коммутация каналов и коммутация пакетов. Каждый из этих методов обладает своими достоинствами и недостатками. В зависимости от основного назначения телекоммуникационной сети выбирается подходящий метод распределения информации. В ТФОП используется только коммутация каналов. В современных сетях ПД применяется метод коммутации пакетов. В процессе разработки рекомендаций МСЭ по Ш-ЦСИО возникла необходимость выбрать единый метод распределения информации, свободный, по возможности, от недостатков принципов коммутации каналов и пакетов. В результате длительных обсуждений возникла идея асинхронного режима переноса информации [46] - технологии ATM. В Ш-ЦСИО технология ATM используется для всех услуг, то есть как для широкополосных, так и для узкополосных. Основные идеи, составляющие основу технологии ATM, заключаются в следующем: - поток передаваемых битов разделяется на блоки фиксированной Длины по 48 байтов (аналог размера почтового конверта); - каждый блок дополняется заголовком длиной 5 байтов (подобие адреса, который должен быть указан для правильной доставки письма), образуя конверт ATM (ATM-cell) длиной 53 байта; - последовательность конвертов передается через совокупность транзитных коммутаторов ATM (как письмо через промежуточные почтовые отделения), в которых анализируется только содержимое заголовков (как в процессе обработки почтовой корреспонденции); - принимаемые на стороне пользователя сообщения "освобожда-

157

ются" от заголовка (процедура, подобная вскрытию конверта для извлечения письма) и собираются в общий поток битов. Благодаря фиксированному размеру конвертов, их заголовки в непрерывном потоке конвертов находятся в строго определенных - по временной оси - позициях, что дает возможность использовать простые процедуры выделения конвертов. Обработка конвертов в транзитных коммутаторах ATM осуществляется исключительно аппаратными средствами, что обеспечивает минимальную задержку передаваемых сообщений между корреспондирующими интерфейсами пользователь-сеть. Пример формирования конвертов показан на рисунке 2.36 для потока битов, образованных в результате дискретизации аналогового сигнала. Обычно исходный сигнал содержит паузы, то есть отрезки времени в течение которых информация не передается. Наличие пауз используется для статистического уплотнения трактов передачи информации. Технологическая основа для реализации изложенных выше принципов ATM формируется совокупностью следующих факторов: - ОВ и цифровые РРЛ обеспечивают высокую достоверность передаваемой информации, что позволяет отказаться от классических принципов исправления ошибок за счет повторной передачи искаженных сообщений между смежными коммутаторами [47], а исполь-

158

зовать (при необходимости) подобные процедуры только в терминалах пользователей; - последние достижения в разработке коммутаторов ATM, включая необходимую элементную базу, обеспечивают возможность создания средств распределения информации с пропускной способно-' стью в десятки и сотни Гбит/с. Приведенное в данном параграфе описание технологии ATM нацелено на изложение ряда вопросов, касающихся сети абонентского доступа. Читателям, которые хотели бы познакомиться с технологией ATM, я бы рекомендовал монографию Мартина Кларка [22] и рекомендации МСЭ серии I. Кроме того, можно найти и ряд других интересных материалов, прямо или косвенно связанных с технологией ATM, но эти работы написаны на английском языке. Читателям, испытывающим трудности с чтением технической литературы на английском языке, целесообразно просмотреть журнал "Сети и системы связи", в котором публикуются интересные статьи по технологии ATM, и монографию "ATM технология высокоскоростных сетей", написанную АН. Назаровым и М.В. Симоновым (издана ЭКО-ТРЕНДЗ в 1998 году). 2.4.3. Интерфейс пользователь-сеть Ш-ЦСИО Технология ATM, безусловно, занимает важное место в общей концепции Ш-ЦСИО. С другой стороны, весьма радикальные изменения (по сравнению с концепцией обычной ЦСИО) претерпевают и другие компоненты сети. На рисунке 2.37 приведена модель -IIIЦСИО, заимствованная из монографии [22]. В данном параграфе мы рассмотрим только интерфейс пользователь-сеть, что позволит пе-

159

рейти к основному вопросу раздела 2.4 - принципы организации сети доступа в Ш-ЦСИО. Рекомендации для интерфейса пользователь-сеть в Ш-ЦСИО сначала разрабатывались в МСЭ. Позднее консорциум ATM Forum в сжатые сроки разработал свою версию стандартов для интерфейса пользователь-сеть в Ш-ЦСИО. Существенных противоречий между документами МСЭ и ATM Forum практически нет, но в спецификациях, предложенных обеими организациями, используются разные скорости обмена информацией через интерфейс пользователь-сеть. МСЭ сначала определил два интерфейса со скоростями 155 Мбит/с и 622 Мбит/ с. Затем была изучена возможность введения ряда услуг Ш-ЦСИО через интерфейс пользователь сеть на скоростях первичной ЦСП, составляющей для европейских стран 2,048 Мбит/с. Специалисты, участвующие под эгидой МСЭ в разработке рекомендаций для Ш-ЦСИО, пришли к выводу, что на начальном этапе внедрения технологии ATM можно использовать скорость 2,048 Мбит/ с. Это объясняется рядом соображений. Во-первых, во многих случаях не надо будет заменять абонентские кабели с медными жилами на ОК. Во-вторых, успехи в области сжатия видеоинформации вселяют определенный оптимизм относительно использования трактов 2,048 Мбит/с для многих приложений. В частности, в работе [48] приводятся такие оценки: сигналы в системах интерактивного телевидения могут передаваться на скоростях от 1,5 до 15 Мбит/с, профессиональная видеоконференция требует полосу пропускания от 56 кбит/с до 2,048 Мбит/с, "настольная" видеоконференция (Desk Top Video) может осуществляться в диапазоне от 56 кбит/с до 128 кбит/с. С другой стороны, в той же работе указано, что для телевидения высокой четкости (ТВЧ) необходим диапазон от 15 Мбит/с до 25 Мбит/с, то есть интерфейс пользователь-сеть на скорости 2,048 Мбит/с способен поддерживать только часть услуг Ш-ЦСИО. Консорциум ATM Forum специфицировал, в частности, интерфейс пользователь-сеть на скорости 25,6 Мбит/с [49], что можно рассматривать как компромиссное решение для номиналов 2,048 Мбит/ с и 155 Мбит/с, предложенных МСЭ. По всей видимости, решения консорциума ATM Forum найдут отражение и в соответствующих рекомендациях МСЭ. Стандартизация интерфейсов пользователь-сеть, работающих на относительно низких скоростях, имеет большое практическое значение, так как появляется реальная возможность использовать некоторые фрагменты существующих линейных сооружений. Конфигурация интерфейса пользователь-сеть в Ш-ЦСИО инвариантна к скорости передачи битов. Функциональные блоки, используемые для описания возможных конфигураций интерфейса в Ш-ЦСИО, 160

Ч Заказ №2843

161

аналогичны тем, что введены для узкополосной ЦСИО (рисунок 2.19). Название функционального блока предваряет символ "В" - первая буква в слове "Broadband" (широкополосный). На рисунке 2.38 показаны два примера конфигурации интерфейса пользователь-сеть в Ш-ЦСИО. Вариант (а) иллюстрирует конфигурацию с централизованным (общим) сетевым окончанием B-NT2. Примером подобной конфигурации может служить сеть в пределах предприятия, в которой сетевое окончание B-NT1 выполняет функции физического сопряжения с телекоммуникационной системой общего пользования. Вариант (б) представляет конфигурацию кольцевого типа, в которой присутствует новый интерфейс, обозначенный буквой "W". Рекомендация МСЭ I.413 [50] определяет этот интерфейс для промежуточного адаптера (MA - Medium Adaptor). Эти адаптеры (в совокупности) выполняют функции сетевого окончания B-NT2, обеспечивая подключение нескольких терминалов к одному интерфейсу пользователь-сеть. Допускается произвольная реализация интерфейса W, так он используется только между адаптерами МА. Простейшим аналогом конфигурации кольцевого типа считается локальная вычислительная сеть (ЛВС) типа Token Ring [22]. Возможны, безусловно, и другие конфигурации интерфейсов. Некоторые новые предложения уже обсуждаются специалистами, работающими над рекомендациями МСЭ и стандартами ETSI. Консорциум ATM Forum также изучает перспективные конфигурации для интерфейсов пользователь-сеть в Ш-ЦСИО. 2.4.4. Сеть доступа в широкополосной ЦСИО 2.4.4.1. Общие соображения Несомненно, реализация сети доступа в Ш-ЦСИО должна осуществляться с учетом множества факторов. С точки зрения вопросов, рассматриваемых в монографии, целесообразно выделить два таких фактора. Во-первых, принципы доступа к ресурсам Ш-ЦСИО будут зависеть от выбранного сценария ее построения. Во-вторых, реализация сети доступа для поддержки услуг Ш-ЦСИО должна осуществляться как часть общей программы поэтапного развития всей телекоммуникационной системы. Эти два фактора не могут рассматриваться раздельно; они достаточно сильно связаны между собой. Рассмотрим, для начала, те возможности, которые открываются для Ш-ЦСИО в процессе развития сети абонентского доступа цифровой коммутационной станции. Будем полагать, что - прямо или косвенно - этот процесс связан с тем, каковы у Оператора планы введения новых услуг электросвязи. Рисунок 2.39 иллюстрирует возможную схему долгосрочных действий Оператора при поэтапном введении перспективных услуг связи.

162

Точка t0 определяет момент, когда начинается процесс модернизации существующей сети абонентского доступа. Первый этап этого процесса должен закончиться к моменту t1, когда ОК будет проложен до удаленных модулей (помещений концентраторов и УПАТС). Для организации цифровых трактов до терминалов пользователей, которым это необходимо, может использоваться оборудование на базе технологии ADSL. Результат первого этапа модернизации сети абонентского доступа, с учетом введенных ранее аббревиатур, обозначен суммой "FTTR+ADSL". Такая фаза развития сети абонентского доступа позволит организовать интерфейсы Ш-ЦСИО, ориентированные на низкую - относительно номинала 155 Мбит/с - скорость передачи информации. Технология ADSL, кроме того, ориентирована на асимметричный (по скорости обмена сообщениями в обоих направлениях) интерфейс пользователь-сеть. Следует учесть, что некоторым пользователям могут быть предоставлены интерфейсы и на достаточно высоких скоростях. Такая возможность становится реальной для пользователей, расположенных недалеко от места, где осуществляется переход от ОВ к витым парам. В интервале [t1, t2] осуществляется второй этап модернизации сети абонентского доступа. В этот период времени ОК доводится до зданий, что позволяет широко использовать оборудование, реализованное на базе технологии VDSL. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективное использование физических пар для передачи информации с высокой скоростью. Рассматриваемая фаза развития сети абонентского

163

доступа, по аналогии с предыдущим этапом, названа "FTTB+VDSL". На данном этапе развития сети абонентского доступа неизбежно будут существовать некоторые ограничения на используемые интерфейсы, которые касаются скорости и/или места подключения потенциальных клиентов Ш-ЦСИО. Момент времени t2 знаменует начало третьего этапа модернизации сети абонентского доступа. Этот этап закончится в точке t3, названной на рисунке "Оптимальное решение". Под оптимальным решением здесь понимается такая ситуация, когда Оператор может подключить к Ш-ЦСИО любого клиента вне зависимости от его расположения в пределах пристанционного участка и требуемого (из множества стандартизованных) интерфейса пользователь-сеть. В интервале [t3, t4], с точки зрения характеристик сети абонентского доступа, не существует никаких ограничений на подключение к Ш-ЦСИО. Логично предположить, что подобных ограничений не будет и после момента времени t4, когда начнется новый этап развития системы абонентского доступа. Вы, вероятно, уже заметили, что рассмотренная схема представляет процесс модернизации сети абонентского доступа весьма упрощенно. В частности, этапы не перекрываются во времени, чего на практике быть не может, не представлены многие важные телекоммуникационные технологии, без которых невозможно себе представить перспективную сеть доступа, и так далее. Поэтому рисунок 2.39 не следует рассматривать как программу развития сети абонентского доступа. Назначение рисунка - показать важность координации планов введения новых телекоммуникационных услуг и процессов модернизации сети абонентского доступа. Приведенные выше качественные рассуждения могут быть подкреплены технико-экономическими расчетами. Итак, мы рассмотрели те возможности, которые предоставляются Оператору в процессе развития сети абонентского доступа с учетом требований Ш-ЦСИО. Это позволяет подойти вплотную к разработке стратегии создания Ш-ЦСИО. В параграфе 2.4.4.2 изложены общие соображения по созданию Ш-ЦСИО, но до этого целесообразно рассмотреть фрагмент архитектуры широкополосной ЦСИО (рисунок 2.40), который заимствован из монографии [51]. Термины, относящиеся Ш-ЦСИО, достаточно сложно изложить без подробных комментариев. На рисунке 2.40, в дополнение к терминам на русском языке, указаны также названия, принятые в тех версиях рекомендаций МСЭ, которые написаны на английском языке. Для перевода терминов, приведенных на рисунке 2.40, воспользуемся определениями из рекомендаций МСЭ G.701 [52] и I.113 [53]. Начнем с середины, то есть с термина цифровая секция (Digital section).

164

Цифровая секция (или цифровой участок) - совокупность средств обмена цифровыми сигналами, с установленной скоростью передачи, между двумя смежными цифровыми устройствами переключения. В качестве цифровых устройств переключения используются ЦКУ или МВК, обеспечивающие основную функцию, определенную рекомендацией МСЭ G.701 как гибкость (flexibility) при организации полупостоянных соединений цифровых каналов. Часть цифровой секции между двумя смежными регенераторами называется регенерационной секцией. Как правило, в сети абонентского доступа регенераторы не используются, но некоторые варианты построения Ш-ЦСИО подразумевают их применение. Тракт передачи - это вся совокупность средств обмена цифровыми сигналами, с установленной скоростью передачи, между двумя цифровыми устройствами переключения (или их аналогами), в которых осуществляется подключение терминального или коммутационного оборудования. Тракт передачи, таким образом, может содержать несколько цифровых секций. Стратегия поэтапного формирования Ш-ЦСИО, в несколько упрощенном виде, может рассматриваться как экономичное создание трактов передачи между интерфейсами пользователь-сеть Ш-ЦСИО, расположенными на территории пристанционного участка, и ATM коммутатором. Совокупность этих трактов образует некоторую сеть.

165

Структура этой сети может (а на начальном этапе формирования ШЦСИО, как правило, будет) отличаться от структуры сети доступа к цифровой коммутационной станции. 2.4.4.2. Вероятные сценарии создания Ш-ЦСИО 2.4.4.2.1. Небольшое предисловие Параграф 2.4.4.2 сначала назывался "Общие рекомендации...", но мне показалось, что излагаемый материал не "тянет" на такой, достаточно ответственный, заголовок. Иными словами, все рассматриваемые ниже сценарии формирования Ш-ЦСИО нуждаются в тщательной доработке. Они, тем не менее, представляются мне любопытными как "пробный шар". Данный параграф, строго говоря, посвящен проблемам, которые не входят в круг вопросов, рассматриваемых в монографии. Но изложение общей стратегии формирования Ш-ЦСИО необходимо для того, чтобы перейти к аспектам сети доступа. Принципы построения Ш-ЦСИО, в определенном смысле, служат введением к параграфу 2.4.4.3 "Варианты реализации сети доступа в Ш-ЦСИО". Настоящий параграф состоит из восьми небольших фрагментов. Каждый фрагмент содержит материал, касающийся определенного сценария или этапа в процессе формирования Ш-ЦСИО. Как уже оговаривалось выше, основное внимание уделяется внедрению технологии ATM. Этот процесс в [7, 8] назван "ATMization", что на русский язык можно перевести как АТМизация сети. 2.4.4.2.2. Технология ATM в корпоративных сетях Использование технологии ATM обычно начинается в корпоративных (ведомственных или коммерческих) сетях. Такая ситуация хорошо прослеживается в ряде российских городов. Операторы корпоративных сетей заинтересованы в таких процедурах взаимодействия своих абонентов, которые обеспечивают установление соединений между интерфейсами пользователей по стандартам, принятым для широкополосной ЦСИО. Для установления соединений между пользователями разных корпоративных сетей должна быть реализована система транзитной связи. Простейшее решение такой задачи заключается в том, что через ЦКУ транспортной сети организуется связь всех корпоративных сетей по принципу "каждая с каждой". На рисунке 2.41 показано соединение четырех корпоративных сетей (А, В, С и D) через ЦКУ. Стык между корпоративной и транзитной сетями обозначен буквой Nk. Между этими стыками образуется транзитная сеть ATM, соединения в которой осуществляются на принципах полупостоянной коммутации. Такой вариант построения транзитной сети ATM становится малоэффективным, когда число интерфейсов Nk превышает 3, а интенсив-

166

ность обмена между корпоративными сетями не представляется существенной. Оператор, эксплуатирующий транспортную сеть, может ввести подоб-

ный вариант взаимодействия корпоративных сетей ATM в течение достаточно короткого промежутка времени по трем основным причинам: - во-первых, ресурсы транспортной сети, включая возможности коммутационного поля ЦКУ, будут быстро исчерпаны пользователями корпоративных сетей; - во-вторых, доходы от продажи услуг, как правило, существенно выше, чем прибыль от передачи в аренду ресурсов транспортной сети; - В-третьих, в телекоммуникационной системе общего пользования постепенно формируются требования к созданию собственной сети ATM. В результате, Оператору выгоднее установить АТМ-коммутатор, обеспечивающий в первое время взаимодействие корпоративных сетей. Это решение показано на рисунке 2.42 также для четырех корпоративных сетей ATM. ATM-коммутатор можно рассматривать как первый элемент сети ATM общего пользования. Он, кроме функций объединения корпоративных сетей, может использоваться для взаимодействия последних с ТФОП и другими сетями. ATM-коммутатор способен выполнять функции объединения ЛВС и сопряжения сетей ПД, работающих по различным стандартам. 2.4.4.2.3. Технология ATM в сети общего пользования Итак, установка первого ATM-коммутатора обеспечивает эффективное объединение корпоративных сетей и, одновременно, служит "первым кирпичиком" в здании перспективной телекоммуникационной системы общего пользования. Развитие сети ATM общего пользования заключается в установке новых ATM-коммутаторов и расширении вы-

167

полняемых ими функций. Первый ATM-коммутатор выполняет роль транзитного узла. Принципы включения второго и следующих АТМ-коммутаторов определяют стратегию создания сети ATM общего пользования. Можно выделить три основные варианта введения следующих АТМкоммутаторов: - на уровне автоматической междугородной телефонной станции (АМТС), что означает формирование междугородной сети ATM общего пользования; - на уровне первого ATM-коммутатора, что приводит к развитию транзитной сети на местном уровне телекоммуникационной системы; - на нижнем уровне иерархии телекоммуникационной системы, что ведет к организации сети ATM на участке абонентского доступа. Выбор одного из этих вариантов либо реализация двух или даже всех трех сценариев одновременно определяется условиями каждого конкретного проекта. Для разработки наиболее вероятного сценария развития сети ATM общего пользования необходимо учитывать следующие соображения: - основной трафик, использующий технологию ATM, замыкается в пределах местной сети; - магистральная транспортная сеть России, в целом, не имеет в обозримой перспективе свободных ресурсов для передачи трафика широкополосной ЦСИО, которая использует технологию ATM; - эксплуатируемые цифровые УПАТС, ЛВС и другие средства абонентского доступа, как правило, не используют технологию ATM. С учетом этих положений оптимальной стратегией формирования сети ATM общего пользования будет, в большинстве случаев, построение транзитной сети. Такая стратегия может рассматриваться как создание ядра сети ATM, которое расширяется в двух основных направлени-

168

ях: междугородная сеть и участок абонентского доступа. 2.4.4.2.4. Создание ядра сети ATM Общая идея ядра сети ATM, показанная на рисунке 2.43, состоит в построении транзитной сети, которая может создаваться как новый элемент телекоммуникационной системы или заменять одноименный уровень ТФОП. На этом и ряде следующих рисунков показано меньшее (чем в предыдущем параграфе) число корпоративных сетей, но это сделано исключительно для того, чтобы иллюстрации были компактнее. В принципе, число корпоративных сетей ATM может расти или оставаться неизменным. С другой стороны, по мере развития сети ATM общего пользования не исключено и снижение числа эксплуатируемых корпоративных сетей. Модель состоит из восьми АТС, соединенных с тремя АТМ-коммутаторами. Каждая АТС должна опираться на один или (что лучше) два

ATM-коммутатора. Для связи АТС между собой могут использоваться пучки СЛ, имевшиеся между станциями до введения АТМ-коммутаторов (на рисунке 2.43 эти пучки не показаны). Существенно то, что основная роль ATM-коммутаторов состоит в обслуживании нетелефонного трафика. Все АТС должны соединяться с АМТС пучками заказно-соединительных линий (ЗСЛ) и междугородных соединительных линий (СЛМ); на рисунке такие пучки показаны только для АТС с номерами "1", "2" и "8". Наша модель предполагает, что в качестве АМТС используется станция с коммутацией каналов. В этом случае выход к АМТС через коммутаторы ATM не представляется Целесообразным. Тем не менее, для коммутатора ATM под номером 169

"I" пунктирной линией показан пучок ЗСЛ/СЛМ, который может рассматриваться как резервное направление для связи ряда АТС с АМТС. Телефонная связь, таким образом, может и далее осуществляться по алгоритмам, свойственным классической ТФОП. Это справедливо для местных сетей любой конфигурации. В развитии ядра сети ATM можно выделить два основных этапа, различающихся функциями, которые выполняют ATM-коммутаторы. На первом этапе местная телефонная сеть не претерпевает кардинальных изменений. Ядро сети ATM используется, преимущественно, для обслуживания нетелефонного трафика. В первую очередь, технология ATM применяется в сетях обмена данными. На втором этапе ядро сети ATM берет на себя обработку телефонного трафика, что требует выполнения всех показателей качества обслуживания соединений, установленных соответствующими рекомендациями МСЭ [54 -56]. Такие решения, насколько мне известно, еще не апробированы в мировой практике. Возможность и целесообразность полного "поглощения" функций цифровых коммутационных станций ATM-коммутаторами должна быть тщательно изучена. В настоящее время целесообразно рассматривать ядро ATM как телекоммуникационную сеть, создаваемую параллельно ТФОП, но предназначенную, в основном, для обслуживания трафика в различных системах обмена данными. Существенно то, что развитие ТФОП и сети ATM необходимо осуществлять на базе общей транспортной сети. Это не исключает возможность использования для сети ATM ресурсов физической среды (оптических волокон) без организации трактов STM. 2.4.4.2.5. Расширение ядра сети ATM: размещение концентраторов Термин "ATM-концентратор" , здесь и далее, используется для того, чтобы указать на место размещения соответствующего оборудования в телекоммуникационной сети. Такой концентратор, с точки зрения технологии ATM, будет отличаться от коммутатора, в основном, производительностью и, возможно, перечнем поддерживаемых интерфейсов. Основное назначение АТМконцентраторов состоит в том, чтобы экономично подключить к ядру пользователей, ориентированных на технологию ATM. Места размещения ATM-концентраторов будут определяться географическим расположением пользователей, которые образуют две большие группы: - предприятия, имеющие современные телекоммуникационные сети (в частности, некоторые владельцы цифровых УПАТС); - абоненты квартирного сектора, использующие ресурсы сети ATM для услуг типа "Видео по заказу". Потенциальными местами размещения ATM-концентраторов мо170

гут быть, таким образом, здания АТС и некоторые площадки, на которых в настоящее время установлены современные цифровые УПАТС. В результате установки ATM-концентраторов образуется сеть, показанная на рисунке 2.44. Рисунок иллюстрирует возможный сценарий включения четырех АТМконцентраторов. Первая (латинская) цифра определяет номер АТМ-коммутатора, к которому подключается концентратор. Вторая (арабская) цифра соответствует порядковому номеру концентратора. Кривые линии от-

носятся к трактам, соединяющим коммутаторы и концентраторы. Пунктиром изображены СП между концентраторами и АТС. Эти СЛ целесообразно использовать для установления коммутируемых соединений между абонентами АТС и АТМ-концентраторов. 2.4.4.2.6. Расширение ядра сети ATM: замена коммутационных станций По мере роста услуг, поддерживаемых ядром сети ATM, необходимо заменить или модернизировать коммутационные станции ТФОП. Краткий анализ возможных сценариев - замена или модернизация станций ТФОП - приведен чуть ниже. Это обусловлено тем, что сначала целесообразно рассмотреть вероятные изменения в структуре коммутируемой сети общего пользования. Находящиеся в эксплуатации АТС заменяются комбинированными коммутационными станциями (ККС). Термин "ККС" использован для обозначения коммутационного оборудования, которое способно выполнять функции АТС и ATM-коммутатора. На рисунке 2.45 показан вариант замены АТС на ККС, который не предусматривает изменение структуры существующей коммутируемой сети. Реализация данного варианта может осуществляться за счет введе-

171

ния коммутационного поля, основанного на технологии ATM, в состав цифровой АТС. Возможность подобного решения определяется рядом факторов, из которых определяющим является наличие такого модуля в номенклатуре новых аппаратно-программных средств эксплуатируемой цифровой АТС. В процессе реализации рассматриваемого варианта не изменяются структуры ни транспортной, ни телефонной сетей. Подобное решение может оказаться неоптимальным, так как введение функций обработки трафика ATM повышает производительность ККС. С другой стороны, повышение производительности ККС позволит сократить общее число используемых станций, то есть пересмотреть структуру коммутируемой, а в ряде случаев - и транспортной, сетей. Пример системного решения, связанного с изменением структуры коммутируемой сети, показан на рисунке 2.46. Этот вариант подразумевает, что восемь цифровых АТС постепенно заменяются четырьмя ККС, в которые включаются ATM-концентраторы (первая цифра их номера определяет опорную ККС, а вторая - номер концентратора). Для рассматриваемого варианта замены цифровых АТС показано также введение нового концентратора под номером 1-3. Выбор оптимального варианта введения ККС, равно как и распределение долей трафика, обрабатываемого по технологиям коммутации каналов и ATM, определяется множеством факторов, среди которых следует выделить: - прогноз трафика, который целесообразно обрабатывать именно в сети ATM; - прогноз трафика, который целесообразно обрабатывать вне технологии ATM; 172

- ресурсы транспортной сети, которые могут быть задействованы для переноса трафика ATM; - возможность включения в цифровые коммутационные станции, эксплуатируемые в модернизируемой телефонной сети, модулей, которые выполняют обработку трафика по технологии ATM; - технико-экономические показатели оборудования, которое может быть использовано на модернизируемой телефонной сети. Естественно, что для решения поставленной задачи должна быть разработана методика анализа коммутируемой сети с точки зрения ее преобразования в сеть ATM и оптимизации структуры новой сети. 2.4.4.2.7. Расширение ядра сети ATM: иерархические аспекты Ядро сети ATM будет расширяться в двух направлениях. Направление "сверху вниз" подразумевает развитие сети абонентского доступа, то есть появление новых ATM-концентраторов и другого оборудования, используемого для экономичного построения телекоммуникационной системы. Направление "снизу вверх" означает формирование междугородной сети ATM. На рисунке 2.47 показан пример расширения ядра сети ATM в направлении "снизу вверх". Магистральные коммутаторы ATM могут работать параллельно АМТС зоны, обслуживая определенные виды трафика, или заменяя АМТС, то есть переводя всю междугородную (и международную) нагрузку в сеть ATM. В настоящее время практическое применение может найти только первый вариант. Тем не менее, в проектных решениях должна быть учтена возможность полного перевода междугородной сети на технологию ATM. 173

2.4.4.2.8. Сосуществование разных видов распределения информации Концепции обычной (узкополосной) и широкополосной ЦСИО не подразумевают полное вытеснение других телекоммуникационных технологий. Однако концепция ATM рассматривается некоторыми авторами как универсальное решение, которое должно заменить все существующие технологии распределения информации - коммутацию каналов и пакетов. Такие утверждения основаны скорее всего, на механическом переносе решений, оптимальных для корпоративной сети, на телекоммуникационную систему общего пользования. На рисунке 2.48 показаны вероятные сценарии по использованию транзитной сети ATM для обслуживания трафика, создаваемого четырьмя сетями: ТФОП, передачи данных по стандартам Frame Relay, Х.25 и SMDS (Switched Multimegabit Data Services). Сплошными линиями обозначены обязательные, а пунктирными - возможные связи. На рисунке 2.48 показано также устройство IWF (Interworking Functions), выполняющее функции сопряжения сетей ПД, расположенных на рисунке слева от транзитной сети ATM. Примером подобных решений можно считать сети типа MAN (Metropolitan Area Network) и WAN (Wide Area Network), если они построены на базе современных технологий. Прав, по всей видимости, автор статьи [57], рассматривая новую технологию Gigabit Ethernet как сильного конкурента ATM на рынке обмена данными. Несомненно, что успешное продвижение всех этих технологий на телекоммуникационном рынке будет в значительной мере определяться их способностью гибко реагировать на быстро изменяющиеся требования со стороны информационных систем, среди которых свою доминирующую роль - в обозримой перспективе - сохранит Internet. Для телефонных сетей (сплошная линия в верхней части рисунка)

174

остаются непосредственные связи в пределах ТФОП. Это объясняется тем, что для столь крупной системы, как ТФОП, использование ресурсов новой сети, ориентированной на перспективные услуги, не представляется целесообразным. Обязательными считаются и связи ТФОП с транзитной сетью ATM, что обусловлено необходимостью взаимодействия с другими телекоммуникационными сетями. Для сети ПД, построенной на базе стандарта Frame Relay, транзитная сеть ATM служит средством сопряжения с ЛВС и SMDS. На рисунке 2.48 кружки с номерами "1" и "2" отмечают (слева и справа от транзитной сети) возможные типы соединений. Для сети передачи данных, работающей по стандарту SMDS, показан также возможный вариант взаимодействия без использования ресурсов транзитной сети ATM. Это обусловлено тем, что сеть SMDS работает на высоких скоростях, соизмеримых со скоростями в сети ATM. Следовательно, существенный эффект от использования сети ATM для услуг SMDS вряд ли возможен. Основной вывод, вытекающий из рассмотренного примера, состоит в том, что транзитная ATM-сеть - в обозримой перспективе - не будет единственным транспортным средством для существующих и создаваемых вновь телекоммуникационных сетей. Другой важный аспект транспортной сети состоит в том, что ATM-технология может не использовать цифровые тракты, создаваемые системами передачи синхронной иерархии (SDH). На рисунке 2.4.9 приведены два варианта использования оптического кабеля (среды распространения сигналов) при 175

введении технологии ATM. Ресурсы оптического кабеля условно разделены на две группы волокон - S и М. Волокна первой группы уплотняются системами передачи SDH, что осуществляется в процессе создания традиционной транспорт-

ной сети. Ресурсы этой сети могут использоваться всеми коммутируемыми (вторичными) сетями: ATM, телефонной, передачи данных, телевизионного и звукового вещания. Волокна группы Μ могут быть сданы в аренду и/или использованы для создания сети ATM, коммутаторы которой могут обмениваться информацией непосредственно по оптическому волокну. Выбор способа организации транспортной сети при введении технологии ATM должен осуществляться с учетом общих принципов реализации всей телекоммуникационной системы и функциональных возможностей АТМ-коммутаторов. Аналогичный вывод можно сделать и относительно других видов электросвязи. В частности, видеоинформация будет передаваться через широкополосные сети, основанные на различных телекоммуникационных технологиях. Можно, в таком контексте, ввести термин "частичная ATM-сеть", который будет указывать на использование одноименной технологии в своей (оптимальной) "нише". Эта "ниша", скорее всего, будет занята сетями обмена данными и им подобными системами, мало чувствительными к перегрузкам, которые приводят к большим задержкам и потерям конвертов. Частичная ATM-сеть может использоваться для обмена всеми видами информации в корпоративных сетях, для услуг типа "Видео по заказу", предоставляемых вне широкополосной ЦСИО, а также в большинстве сетей ПД. Вне технологии ATM могут остаться ТФОП, включая систему сотовой связи, а также сети телевизионного и звукового вещания. Если имеет право на существование термин "частичная АТМ176

сеть", то следует ввести определение и для альтернативного решения. "Полной ATM-сетью" будем называть сеть, основанную только на одноименной технологии. Такое решение может быть реализовано в пределах корпоративной сети. Для телекоммуникационной системы общего пользования создание полной ATM-сети пока не представляется возможным и даже целесообразным. Тем не менее, по мере снижения цен на оборудование ATM оно будет постепенно расширять сферу своего применения во многих телекоммуникационных сетях. 2.4.4.3. Варианты реализации сети доступа в Ш-ЦСИО

Соображения, изложенные в предыдущих параграфах раздела 2.4, приводят нас к ряду достаточно важных, с практической точки зрения, выводов. Во-первых, интерфейсы пользовательсеть могут существенно различаться по пропускной способности, что, в свою очередь, допускает применение весьма широкой гаммы средств для построения сети доступа. Во-вторых, пользователям Ш-ЦСИО могут потребоваться как симметричные (по пропускной способности в обоих направлениях обмена информацией), так и асимметричные интерфейсы. В-третьих, средняя длина линии между интерфейсом пользователь-сеть и оборудованием ATM, в план нумерации которого входит этот интерфейс, будет заметно меняться по мере цифровизации и АТМизации телекоммуникационной системы общего пользования. Эти три аспекта весьма важны для выбора принципов создания сети доступа к ресурсам Ш-ЦСИО. Необходимо также понять соответствующие тенденции в развитии Ш-ЦСИО, что позволит принимать перспективные системные решения. Естественно, детальный анализ вероятных сценариев эволюции Ш-ЦСИО в настоящее время выполнить невозможно. Но некоторые основные тенденции, существенные с точки зрения сети доступа, предугадать не так уж и сложно. Три очевидных (и интересных для нас в контексте данного параграфа) направления в развитии Ш-ЦСИО приведены на рисунке 2.50. Первая тенденция заключается в постепенном росте доли симметричных (по пропускной способности) интерфейсов пользователь-сеть. Асимметричность интерфейса пользователь-сеть в Ш-ЦСИО относится к широкополосным каналам. Для передачи речи и данных на скоростях порядка 64 кбит/с интерфейс всегда будет симметричным. Видеоинформация - на начальном этапе создания Ш-ЦСИО - передается, в основном, от центра распределения сигналов к терминалу. В противоположном направлении передаются сообщения типа "запрос", Для которых высокая пропускная способность в интерфейсе пользователь-сеть не нужна. 12 Заказ №2843

177

Ситуация будет постепенно изменяться. В частности, услуги Ш-ЦСИО типа "видеоконференция" ориентированы на симметричные широкополосные каналы. Расширение области применения подобных услуг приведет к заметному повышению доли симметричных интерфейсов пользователь-сеть. С другой стороны, можно уверенно утверждать, что в ШЦСИО даже в далекой перспективе не потребуется реализация 100% симметричных интерфейсов. Вторая тенденция - следствие двух,- отчасти противоположных, процессов. Первый процесс, в свою очередь, порождается несколькими-факторами, из которых следует выделить два основных: повышение качества передачи видеоинформации и предстоящее использование телекоммуникационных сетей для передачи информации, связанной со всеми органами чувств человека. В результате, требуемая скорость передачи сигналов растет. Второй процесс отражает успехи в области сжатия видеоинформации и позволяет использовать все более низкие скорости передачи сигналов. Тем не менее, общая тенденция заключается в постепенном повышении скорости передачи информации через интерфейс пользователь-сеть. На рисунке 2.50, в названии третьей тенденции, использованы слова "средняя длина линии". В данном случае речь идет об индивидуальной линии, расположенной между терминалом пользователя (или группой оконечных устройств) и неким устройством (например, концентратором или мультиплексором), соединенной с коммутационной станцией общим для нескольких абонентов пучком каналов. Как правило, индивидуальная линия представляет собой двухпроводную физическую цепь. На рисунке 1.1, в нижней его половинке, эта часть сети доступа трактуется как совокупность абонентских линий, что является переводом слов "Loop Network". Попробуем уточнить место и роль индивидуальной линии в сети абонентского доступа, для чего воспользуемся приведенной на рисунке 2.51 моделью.

178

В левой части рассматриваемой модели показана аналоговая РАТС, к которой ТА подключаются двухпроводными физическими линиями. Будем считать, что нам известны число АЛ (N) и длина каждой из них (1k). Тогда среднее значение длины индивидуальной линии для такой схемы подключения ТА (L1) определяется очевидным соотношением, приведенным на рисунке 2.51, левый верхний угол. В процессе замены аналоговой РАТС на цифровую МС, по всей видимости, расширятся границы пристанционного участка. Это объясняется тем, что Оператору, при цифровизации местных сетей, выгодно устанавливать коммутационные станции большой емкости. Среднее расстояние между терминалом и коммутационной станцией (Ц), в этом случае, возрастет, то есть L2 > L1. Величина L2, в свою очередь, состоит из двух слагаемых - Li и Lg, которые определяют средние значения длин для индивидуальной линии (от ТА до концентратора - К) и группового тракта (от концентратора до МС) соответственно. Если еще раз вернуться к рисунку 1.1, то групповому тракту - с определенными допущениями - я бы поставил в соответствие "Сеть переноса" (Transfer Network). Важной особенностью современных сетей абонентского доступа можно считать тот факт, что существенно сокращается длина индивидуальной линии, то есть Lg << L1. Это означает, что физическая цепь становится очень короткой. Можно отметить две важные особенности, присущие коротким АЛ: - возможность использования технологии типа xDSL для организации цифровых трактов с высокой пропускной способностью; - сравнительно небольшие затраты при замене абонентских кабелей с медными жилами на ОК.

179

Оба этих фактора весьма важны с точки зрения эффективной организации сети доступа к ресурсам Ш-ЦСИО. Теперь можно перейти к основным вариантам подключения терминального оборудования к Ш-ЦСИО. На. рисунке 2.52 показаны четыре способа создания сети доступа к АТМ-коммутатору. Вариант I представляет наиболее простой случай - непосредственное включение терминального оборудования Ш-ЦСИО в АТМ-коммутатор. Если воспользоваться аналогией из классической телефонии, то данное

решение можно рассматривать как создание "зоны прямого питания" в сети абонентского доступа. Более того, область целесообразного применения варианта I практически совпадает с окружностью, радиус которой определяет границы "зоны прямого питания". Различие между рассматриваемым вариантом и его аналогом заключается в том, что в "зоне прямого питания" используются однородные физические АЛ, а среда распространения сигналов в сети доступа для Ш-ЦСИО будет выбираться с учетом ряда факторов. Мы вернемся к этому вопросу, воспользовавшись рисунком 2.53, но сначала необходимо завершить анализ оставшихся вариантов подключения терминального оборудования в ШЦСИО. Подключение терминального оборудования Ш-ЦСИО посредством выносного концентратора иллюстрирует вариант II. Концентратор, в принципе, может находиться в любой точке той местной сети, где расположен ATM-коммутатор. Теоретически, концентратор и коммутатор не обязательно должны находиться в одной местной сети. Передача информации между концентратором и ATM-коммутатором будет осуще-

180

ствляться по цифровым трактам. Скорость в соответствующем интерфейсе должна выбираться из номиналов, которые стандартны для технологии ATM. Выбор конкретного значения зависит от требований, диктуемых пользователями, которые подключаются к выносному концентратору. Принципы построения фрагмента сети доступа между терминальным оборудованием и концентратором будут практически те же, что и для варианта I. Такая ситуация характерна и для всех следующих схем подключения терминального оборудования к АТМ-коммутатору. По этой причине анализ фрагмента сети доступа между терминальным оборудованием и промежуточным устройством, которое подключается к ATM-коммутатору, приводится после рассмотрения всех четырех вариантов создания сети доступа в Ш-ЦСИО. Вариант III иллюстрирует подключение широкополосных терминалов к ATM-коммутатору через транспортную сеть. Если читатель на минуточку вернется к рисунку 1.6 (фрагмент, показывающий подключение мультиплексора передачи данных к центру коммутации пакетов), то он найдет хорошую аналогию, позволяющую сделать следующие комментарии: - некоторые потенциальные пользователи Ш-ЦСИО будут включаться в коммутационные станции, которые не содержат никаких технических средств, способных обрабатывать конверты ATM; - формирование спроса на подключение к Ш-ЦСИО начнется на той фазе развития телекоммуникационной системы, когда уже будет создана.цифровая транспортная сеть с большой пропускной способностью; - потенциальные пользователи Ш-ЦСИО могут, через оборудование ЦКУ или МВК, включаться в ATM-коммутатор подобно тому, как мультиплексор передачи данных (рисунок 1.6) выходит к центру коммутации пакетов. Итак, функциональные возможности ЦКУ и МВК позволяют "приблизить" определенную группу потенциальных пользователей к тому ATM-коммутатору, который обслуживает трафик Ш-ЦСИО в телекоммуникационной системе общего пользования. Вариант IV показывает весьма важное, с практической точки зрения, включение в ATM-коммутатор пользователей Ш-ЦСИО, работающих в корпоративной сети. Строго говоря, необходимо рассматривать два аспекта подключения пользователей корпоративной сети к ATM-коммутатору, находящемуся в телекоммуникационной системе общего пользования. Если корпоративная сеть содержит средства обработки конвертов ATM, то необходимо рассматривать межсетевой стык, обозначенный на рисунках 2.41 и 2.42 буквой Nk. Если же такой возможности корпоративная сеть не

181

имеет, то включение ее пользователей Ш-ЦСИО в АТМ-коммутатор может осуществляться за счет ресурсов двух транспортных сетей. Перейдем к уже упомянутому выше рисунку 2.53. На этом рисунке можно подробно рассмотреть фрагмент сети доступа Ш-ЦСИО, который относится к участку между интерфейсом пользователь-сеть и средствами подключения терминального оборудования к АТМ-коммутатору. В качестве таких средств могут, как показано на рисунке 2.52, использоваться концентраторы ATM или кроссовое оборудование транспортной сети. Три варианта реализации рассматриваемого фрагмента сети доступа различаются используемой средой распространения сигналов. В частности, вариант "А" не подразумевает замены абонентского кабеля с медными жилами. Естественно, что такое решение накладывает определен-

ные ограничения на скорость обмена информацией. В ряде случаев эксплуатируемые линейные сооружения будут способны поддерживать только асимметричные интерфейсы пользователь-сеть. Принимая решение о реализации варианта "А" (или ему подобного) и Оператор, и пользователь должны отдавать себе отчет, как о его преимуществах (низкие затраты и возможность быстро ввести некоторые услуги Ш-ЦСИО), так и о недостатках (в перспективе, скорее всего, все равно придется прокладывать ОК). Вариант "В" представляет собой пример практического воплощения стратегии использования ОК, названной ранее FTTOpt. Оборудование преобразования оптических сигналов в электрические (о/е) устанавливается в точке сопряжения соответствующих кабелей. Местом размещения этого оборудования может, например, стать распре-

182

делительный шкаф. Чем ближе место установки оборудования преобразования к интерфейсу пользователь-сеть, тем полнее могут быть реализованы функциональные возможности Ш-ЦСИО. Вполне очевидно, что рассматриваемый вариант допускает более высокие скорости обмена информацией между корреспондирующими терминалами. Однородный тракт передачи сигналов, построенный на ОВ, показан - для рассматриваемого фрагмента сети доступа - как вариант "С". Конечно, подобный сценарий весьма перспективен с точки зрения пропускной способности интерфейса и качества передачи информации. Несомненно, что это решение будет самым дорогим из всех возможных сценариев, касающихся модернизации сети абонентского доступа; Мне кажется, что все три варианта будут сосуществовать в течение весьма длительного периода, отсчет которого можно вести с первых дней коммерческой эксплуатации Ш-ЦСИО. При этом, основная часть пользователей Ш-ЦСИО остановится - по своему выбору или из-за невозможности быстрой прокладки ОК. - на варианте "А". Далее начнется процесс экспансии ОК, в котором можно выделить две составляющие: - спрос определенной группы пользователей Ш-ЦСИО на высокие скорости обмена информацией; - реализация планов модернизации сети доступа, вызванных необходимостью замены старых абонентских кабелей, что только косвенно связано с введением услуг Ш-ЦСИО. Завершая этот раздел, я хотел бы подчеркнуть весьма существенное, для эффективного развития Ш-ЦСИО, положение. Оно заключается в том, что используемые Операторами и их клиентами технические средства должны отвечать требованиям, сформулированным в стандартах ETSI, рекомендациях МСЭ и документах ATM Forum. Системно-сетевые решения целесообразно принимать на основе того опыта, который накоплен Операторами в развитых странах.

Audiatur et altera pars (Надо выслушать и другую сторону) 2.5. ДОСТУП К ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ ПО ЭФИРУ

2.5.1. Несколько предварительных замечаний Хочу сразу предупредить читателей (разумеется, речь идет о тех, кто еще не утратил интерес к монографии), что в разделе 2.5 будут рассматриваться только сетевые вопросы доступа к телекоммуникационной системе по эфиру. Более того, основное внимание уделяется технологии Wireless Local Loop (WLL), то есть принципы построения таких интересных телекоммуникационных систем, как, например, сотовые сети для связи с подвижными объектами, в разделе 2.5 представлены не будут. Здесь нам необходимо немного отвлечься для того, чтобы уточнить значение слов "сотовая сеть". У весьма значительной части специалистов эти слова ассоциируются с сетями связи, обслуживающими мобильных абонентов. Такая ассоциация справедлива для большинства современных сетей связи с подвижными объектами. Но сам принцип построения сот, предназначенный для многократного использования выделенных Оператору частот [2], используется и в стационарных сетях связи. А в некоторых перспективных сетях связи с подвижными объектами, находящимися, в частности, на борту самолета или теплохода, будут использоваться топологии, отличные от сотовой структуры. В разделе 2.5 слова "сотовая сеть" будут употребляться для того, чтобы акцентировать внимание на принципах использования частотных ресурсов в пределах телекоммуникационной системы . В последнее время в отечественных журналах по электросвязи появилось много работ, посвященных технологии WLL. В этих публикациях можно найти несколько различных переводов выражения "Wireless Local Loop". В данном разделе эти три слова переводятся как "беспроводная АЛ", но чаще используется аббревиатура WLL, уже ставшая для многих специалистов привычной. Кроме аббревиатуры WLL - применительно к большинству радиотехнических средств, используемых в стационарных сетях связи, - в технической литературе можно встретить также акронимы FWA (Fixed Wireless Access) и RLL (Radio Local Loop). Вопросы, которые излагаются в следующих параграфах раздела 2.5, можно разделить на три взаимосвязанных направления. На рисунке 2.54 эти направления указаны на трех гранях кубика. Верхняя грань кубика, получившая название "Экономичное развитие стационарных сетей электросвязи", иллюстрирует тот аспект использования радиотехнических средств, который наиболее интере184

сен Оператору. Конечно, в этом, прямо или косвенно, заинтересованы и все остальные участники телекоммуникационного рынка. Технологии WLL присущи, при определенных условиях применения радиотехнического оборудования, преимущества чисто экономического характера (мы еще вернемся к этому вопросу, когда будем рассматривать следующий рисунок). Итак, одним из стимулов использования технологии WLL можно считать поиск наиболее эффективных путей при создании новых или модернизации существующих сетей абонентского доступа. В таком контексте никакие аспекты мобильности (терминала или абонента), как правило, не играют существенной роли. Абонентам, при соблюдении приемлемых качественных показателей, не важен способ доступа в стационарную сеть связи - посредством кабельных линий или радиотехнических средств. Иная картина складывается в том случае, когда абонент заинтересован в функциональных возможностях мобильности терминала или персональной мобильности Фронтальная грань кубика. Строго говоря, поддержка функций мобильности может быть привлекательной и для Операторов (с финансовой точки зрения). Тем не менее, реализация подобных услуг обусловлена именно спросом потенциальных абонентов. В интеграции стационарных и мобильных сетей связи (последняя грань кубика) заинтересованы и абоненты, и Операторы, хотя мотива185

ция у каждого участника телекоммуникационного рынка будет своя. Абонент более всего заинтересован в услуге типа "Персональный номер" [58, 59] и использовании минимального числа терминалов. Оператор вправе ожидать весьма существенного снижения как удельных (в расчете на один порт) капитальных затрат, так и эксплуатационных расходов. Подобная тенденция характерна для процессов интеграции в системе электросвязи. 2.5.2. Оценка экономической эффективности технологии WLL Давайте начнем этот параграф с того, что обратимся к анонсированному выше рисунку 2.55, который поможет в обсуждении некоторых экономических преимуществ технологии WLL перед проводными (стационарными) средствами абонентского доступа. Подобные иллюстрации приводятся в ряде работ, касающихся тех или иных аспектов экономической эффективности технологии WLL; из отечественных публикаций можно назвать статью [60]. На рисунке 2.55 используется общепринятая 'модель, но вводится ряд обозначений, которые позволяют уточнить наиболее существенные, с точки зрения сетей абонентского доступа, моменты. Используемая модель основана на предположениях, весьма близких к реальным задачам, с которыми приходится сталкиваться Операторам: - требуется подключить к действующей АТС новую группу абонентов, численность которой обозначена величиной N; - работы по реализации этой задачи, начинающиеся в момент време-.

186

ни t0, могут выполняться по двум сценариям, которые основаны на использовании проводных или радиотехнических средств; - для сценария, подразумевающего применение проводных средств, процесс создания сети абонентского доступа может быть представлен кривой IS, которая, в определенной мере, отражает инвестиционный цикл (значение IS0 определяет величину начальных затрат); - для сценария, основанного на применении технологии WLL, процесс создания сети абонентского доступа представим кривой Iw, a значение lW0 также определяет величину начальных затрат; - процесс создания сети абонентского доступа на базе проводных средств полностью завершится к моменту t2, а использование технологии WLL позволит подключить абонентов в АТС к моменту t,; - оборудование включается в коммерческую эксплуатацию только после завершения всех работ, то есть на отрезке времени [t1, t2] доходы могут быть получены только при использовании технологии WLL (соответствующий процесс представлен кривой Dw). Последние два утверждения не следует понимать буквально. Речь идет о законченном фрагменте в пределах сети абонентского доступа. Несомненно, при использовании проводных средств может осуществляться поэтапное подключение абонентов по мере готовности отдельных направлений. Практически все функции и величины, показанные на рисунке 2.55, выбраны произвольно. Это замечание касается моментов времени t1 и t2, характера кривых Is ,Iw и Dw, значений IS0 и Iwo. Несомненно то, что t1
187

ветить на очень важный вопрос: "Будет ли сеть абонентского доступа, построенная на базе выбранного мною оборудования, отвечать перспективным требованиям пользователей к телекоммуникационной системе?" Продолжая рассуждения, связанные с экономической эффективностью технологии WLL, целесообразно обратить внимание на рисунок 2.56, заимствованный из [62], но дополненный некоторыми деталями. На этой картинке показаны две кривые, отражающие качественную зависимость удельной (в расчете на один порт) стоимости сети абонентского доступа от поверхностной плотности размещения обслуживаемых абонентов. Точка Q0 соответствует такому значению поверхностной плотности, при котором затраты в обоих вариантах одинаковы. Поведение кривых не требует каких-либо комментариев. Следует отметить тот факт, что тех-

нология WLL в [62] рассматривалась применительно к разработанному японскими специалистами стандарту PHS (Personal Handy-phone System). Тем не менее, можно утверждать, что поведение кривых, показанных на рисунке 2.56, инвариантно к конкретной реализации системы WLL. В нижней части рисунка 2.56 указаны наиболее вероятные сферы использования различных вариантов построения сети абонентского доступа. Технология WLL весьма эффективна в сельской местности, что под-

188

тверждается рядом публикаций (63,64]. В пригородной зоне технология WLL также может считаться конкурентоспособной. В городских условиях более привлекательным вариантом создания сети доступа остается использование абонентского кабеля. Естественно, что такие утверждения справедливы только в отношении ситуаций, типичных для сельской местности, пригородной зоны и города. Мне известны экономичные решения, связанные с использованием технологии WLL в крупных городах с высокой поверхностной плотностью размещения абонентов. Могут, вероятно, встречаться и противоположные ситуации, когда в сельской местности с достаточно низкой поверхностной плотностью размещения абонентов целесообразно прокладывать кабельные линии. Иными словами, в каждом конкретном случае необходимо просчитывать возможные варианты. Если рисунок 2.56 отражает только качественные аспекты экономической эффективности технологии WLL, то следующая иллюстрация [60] позволяет обсудить некоторые численные оценки. Во-первых, любопытна структура затрат на создание сети за счет использования проводных средств (абонентский кабель) и радиотехнического оборудования (технология CDMA). Будем считать, что диаграммы, приведенные на рисунке 2.57, достоверны, то есть технология WLL, в большинстве случаев, обеспечивает снижение затрат на создание сети доступа примерно на 25%. Во-вторых, интересен тот факт, что комбинированное решение (проводные и радиотехнические средства) также позволяет экономично строить сети абонентского доступа. В-третьих, полезны оценки, касающиеся распределения затрат между основными элементами беспроводной системы связи - базовыми станциями и абонентским оборудованием. В [65] приводится график, из которого следует, что при расстоянии между помещением абонента и МС более 1 км технология WLL становится более выгодной с точки зрения затрат на сеть доступа. В этом примере, к сожалению, не упоминается поверхностная плотность размещения потенциальных абонентов, а рисунок 2.56 не содержит информации, касающейся расстояния между МС и включаемыми в нее терминалами. В [66] приведен интересный график, показанный на рисунке 2.58. Кривая, соответствующая 1996 году, дает иную - по сравнению с данными статьи [65] - оценку преимущества технологии WLL по критерию стоимости. Судя по ряду других публикаций, данные, опубликованные в [66], более достоверны. Многие специалисты с оптимизмом смотрят на перспективы расширения рынка технологии WLL [67, 68]. Ожидается, в частности, что к 2000 году порядка 20% вновь устанавливаемых АЛ будут основаны на технологии WLL. Широкое использование беспроводных систем связи 189

прогнозируется как в развитых, так и в развивающихся странах. Такие прогнозы, в первую очередь, стимулируются экономичностью технологии WLL. Очень смелые, на мой взгляд, оценки прозвучали на уже упоминавшемся в параграфе 1.5.5 семинаре "Лаборатории Белла - Прошлое. Настоящее. Будущее". Авторы этих оценок считают, что к 2010 году только 50% абонентов будут использовать проводные средства абонентского доступа. Следовательно, 50% всех абонентов предпочтут беспроводные технологии. Правда, во вторую группу входят также абоненты сотовых сетей и СПС. Очень интересный и достаточно подробный анализ экономических аспектов технологии WLL приведен в уже упоминавшемся ранее материале фирмы QUALCOMM [61]. Хотя этот анализ направлен на то, чтобы подчеркнуть преимущества метода CDMA, приведенные в [61] результаты носят более общий характер. Мне показалась целесообраз-

190

ным, опуская графический материал, которым изобилует материал QUALCOMM, привести некоторые выдержки из раздела "Заключение": - оборудование WLL (здесь и далее рассматривается только вариант CDMA) монтируется примерно в двадцать раз быстрее, чем создается сеть абонентского доступа на базе линейно-кабельных сооружений; - сеть доступа, построенная на оборудовании WLL, в среднем на 55% дешевле по сравнению с традиционным вариантом, когда используются абонентские кабели; - эксплуатационные затраты для беспроводной сети абонентского доступа примерно на 38% меньше, чем для варианта, подразумевающего применение линейно-кабельных сооружений. Подобные оценки представляются мне весьма интересными и полезными, так как позволяют уяснить место беспроводных технологий как в телефонной, так и в других сетях электросвязи [69]. С другой стороны, я бы хотел обратить внимание читателя на то, что результаты, приведенные в параграфе 2.5.2, нельзя принимать безоговорочно. В каждом конкретном случае необходим детальный анализ, включающий расчеты технико-экономических показателей на весь "цикл жизни" создаваемой сети абонентского доступа. 2.5.3. Основные сценарий построения сети абонентского доступа В этом параграфе будут рассмотрены три сценария, предусматривающие использование технологии WLL при построении (или модернизации) сети абонентского доступа. Хочу сразу же оговориться, что эти три сценария не охватывают все возможные варианты примене-

191

ния технологии WLL в современной и перспективной телекоммуникационных системах. С другой стороны, рассматриваемые ниже сценарии иллюстрируют возможные решения наиболее актуальных (на мой взгляд) задач, стоящих перед Операторами российской ТФОП. Первый сценарий, показанный на рисунке 2.59, касается сельской связи. В параграфе 2.5.3 все иллюстрации состоят из двух частей. Слева приводится рассматриваемый фрагмент сети, а справа - предлагаемое решение задачи. Фрагмент СТС, изображенный в левой части рисунка 2.59, образован шестью аналоговыми АТС. Все эти станции (ЦС, УС и четыре ОС) подлежат замене. Будем считать, что проектировщик нашел оптимальное решение, заключающееся в следующем: - модернизация СТС начинается с замены старой аналоговой ЦС на современную цифровую коммутационную станцию; - узловой район ликвидируется за счет замены УС на цифровую ОС, в которую включаются концентраторы (К1 и К2), устанавливаемые вместо демонтируемых аналоговых ОСЗ и ОС4; - аналоговые ОС1 и ОС2 демонтируются, а их абоненты обслуживаются радиотехническим оборудованием, использующим технологию WLL. В правой части рисунка 2.59 показаны три БС; а для первой из них обозначена обслуживаемая территория. Число "3" выбрано произвольно. В зависимости от конкретных условий и выбранного типа оборудования может потребоваться установка одной, двух или более БС. Существенно то, что в результате такой модернизации СТС образуются зоны или анклавы, в пределах которых абоненты ТФОП обслуживаются без использования какого-либо стационарного оборудования.

192

Следующий сценарий использования технологии WLL иллюстрирует возможность включения в местную телефонную сеть абонентских групп, которые в силу каких-либо причин не могут обслуживаться ближайшими к ним коммутационными станциями. На рисунке 2.60 этот сценарий показан для ГТС, состоящей из четырех МС. На территории пристанционного участка каждой МС есть некая зона, обозначенная как Zi, в границах которой расположены потенциальные абоненты ТФОП. Подключение новых абонентов может осуществляться за счет использования технологии WLL по сценарию, который направлен на создание "распре. деленной" сети абонентского доступа. Прилагательное "распределенная" в данном случае использовано для того, чтобы подчеркнуть специфическое размещение абонентов, подключаемых к местной телефонной сети. Мы опять будем считать, что проектировщик нашел оптимальное решение, изображенное в правой части рассматриваемой модели. Это решение заключается в реализации следующего плана:

- для обслуживания всех групп потенциальных абонентов достаточно Установить две БС; - эти БС целесообразно включить в новую коммутационную станцию (МС5), специально устанавливаемую для обслуживания новых абонентов. Такое решение может быть оправданным, если эксплуатируемые МС не имеют свободной номерной емкости, достаточной для включения новых абонентов ТФОП. Заметим, что МС5 может (и, как пра-

193

вило, будет) обслуживать и абонентов, присоединяемых к ней стационарными средствами связи. Третий сценарий показывает возможность создания сети абонентского доступа за счет использования технологии WLL. На рисунке 2.61 (левая часть) изображена гипотетическая сеть абонентского доступа, состоящая из шести МВК. Данная сеть абонентского доступа создается на базе существующей кабельной канализации. Прокладке кабеля между тремя парами смежных МВК препятствуют естественные причины. В предложенной модели примерами таких препятствий служат овраг, парк и водная преграда. Предлагаемое решение (правая часть рисунка 2.61) состоит в том, что вместе с каждым МВК устанавливается и БС, контроллер которой расположен в одном помещении с МС. В результате можно образовать три кольца. Тракты, выполняющие эту задачу, образованы на базе технологии WLL; на рисунке 2.61 они показаны пунктирными линиями. Напомним, что в отсутствие отказов и перегрузок надобность в

кольцевой структуре отпадает. Иными словами, поперечные связи, формирующие кольцо, нужны на определенное время - в период ликвидации последствий отказа или до окончания периода перегрузки пучка СЛ. Для сети абонентского доступа необходимо создать несколько кольцевых структур (в рассматриваемой модели - три). При использовании абонентских кабелей или РРЛ резерв пропускной способности в одном кольце не может быть использован в другом кольце. Иная ситуация складывается при использовании технологии WLL. Контроллер БС, получая информацию из системы управления МС, может выделить практически все имеющиеся ресурсы на одно на-

194

правление. Это означает, что оборудование, использующее технологию WLL, способно поддерживать максимально высокое качество обслуживания вызовов в сети абонентского доступа, когда в ней происходят отказы каких-либо элементов или возникают перегрузки отдельных пучков СП. Три сценария применения технологии WLL в сетях абонентского доступа, кратко рассмотренные в этом параграфе, свидетельствуют о перспективности использования радиотехнического оборудования для ГТС и СТС. Конечно, приведенные рассуждения носят качественный характер. Их необходимо подтвердить (или опровергнуть) соответствующими расчетами. Я надеюсь решить эту задачу в следующей книге, посвященной методам расчета сетей абонентского доступа. 2.5.4. Сеть абонентского доступа, основанная на технологии LMDS Совсем недавно в технической литературе появились публикации [70, 71] ,в которых рассматриваются различные аспекты применения двух технологий - MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Services) и LMDS (Local Multipoint Distribution Services).Систему MMDS иногда называют беспроводным КТВ (Wireless Cable). Это название мне представляется более удачным, чем перевод словосочетания "Multichannel Multipoint Distribution Services" - услуги многоканального распределения (информации) для множества терминалов. Технологию LMDS часто именуют сотовым телевидением. Такая трактовка, отражающая одну из основных идей LMDS, также лучше, чем перевод слов Local Multipoint Distribution Services - услуги распределения (информации) для группы терминалов в границах местной сети. Оборудование MMDS поддерживает 33 аналоговых канала телевидения. Радиус покрытия обычно составляет 35 миль (порядка 56 км). Диапазон вещания лежит в области 2,5 ГГц. Приемная антенна имеет диаметр 24 дюйма (примерно 61 см) и располагается у абонента. Система MMDS не предназначена для поддержки интерактивных услуг. Поэтому параграф 2.5.4 посвящен только технологии LMDS. Структура сети, основанной на оборудовании LMDS, действительно напоминает топологию сотовой сети, используемой для связи с подвижными объектами. Радиус покрытия в системе LMDS (размеры одного сота) составляет 3 мили, то есть примерно 4,8 км. Для обслуживания территории большего размера необходимо организовывать несколько сот. Принципы частотного планирования схожи с правилами, принятыми для сотовых сетей. Система LMDS имеет пропускную способность в четыре раза больше, чем MMDS. Кроме того, в системе LMDS обеспечиваются двухсторонние каналы для телефонной связи, обмена данными и получения (в том числе, по заказу) видеоинформации. Для работы LMDS определен диапазон 28 ГГц. Приемная антенна, расположенная в помещении абонента, имеет размеры 6,5 x 6,5 дюймов (16,51 x 16,51 см).

195

Система LMDS, подобно классической сотовой сети, состоит из следующих основных элементов: - БС (базовая станция), обеспечивающая обмен информацией в пределах одного сота; - коммутационное оборудование, предназначенное для доступа к серверам LMDS и взаимодействия с другими сетями электросвязи; - комплекс терминального оборудования, который обеспечивает доступ пользователей к услугам электросвязи; - система технической эксплуатации для поддержки работоспособности оборудования. На рисунке 2.62 показана упрощенная структура системы LMDS, отражающая в основном принципы связи между БС и терминальным оборудованием пользователя. Эта модель основана на материалах статьи специалистов Alcatel, опубликованной в журнале Electrical Communication - 3rd Quater 1994. Трансивер обеспечивает прием и передачу сигналов в пределах сота, который делится на сектора. Каждый сектор "обслуживает" определенную группу абонентов. С антенны сигнал поступает на преобразователь, где происходит разделение информации на два потока, которые условно можно назвать узкополосным и широкополосным. Узкополосные сигналы относятся к трафику, обслуживаемому ТФОП и ЦСИО. Широкополосная информация представлена в рассматриваемой модели телевизионными сигналами. Эти сигналы мо-

196

гут приниматься на бытовой телевизор, но для этого они пропускаются через специальную приставку. На рисунке 2.62 показаны соединения трансивера, расположенного на БС, с двумя видами серверов через узкополосный и широкополосный коммутаторы. В системе LMDS такие соединения могут реализовываться различными способами, что зависит от ряда факторов: - размеров и географических особенностей обслуживаемой территории; - численности потенциальных абонентов и характера их распределения в границах обслуживаемой территории; - технических и экономических характеристик оборудования, используемого для построения системы LMDS. В самом общем виде структура фрагмента системы LMDS на участке между БС и серверами приведена на рисунке 2.63. Эта модель является универсальной с точки зрения создаваемой системы. Оставляя один пункт распределения информации (коммутационное оборудование) и одну БС, можно получить структуру системы LMDS минимальной конфигурации. Выбор оптимальной структуры системы LMDS осуществляется на этапе ее проектирования. Затемненная часть в коммутационном оборудовании "1" и "2" обозначает широкополосный коммутатор, дополняющий традиционное для телефонных станций ТФОП цифровое коммутационное поле. В модели показано N серверов, которые могут быть распределены произвольным образом по территории, обслуживаемой сетью LMDS. Система технической эксплуатации и информационной поддержки обеспечивает заданные показатели работы как средств электросвязи, так и специализиро-

197

ванного программного обеспечения серверов LMDS. Система LMDS позволяет ввести ряд дополнительных функциональных возможностей, которые очень сложно реализовать в существующих средствах абонентского доступа. Можно назвать два характерных примера - канал ТВЧ и система охранной сигнализации, которую невозможно блокировать, находясь вне контролируемого помещения. Технология LMDS может использоваться как для построения сети абонентского доступа, так и для создания более крупных фрагментов телекоммуникационной системы. На рисунке 2.64 показаны три основных варианта сопряжения системы LMDS с ТФОП, позволяющие ввести ряд комментариев к этому утверждению. Первый вариант подразумевает включение сети LMDS на правах УПАТС. Это означает, что коммутационное оборудование LMDS включается в ТФОП как выносной модуль. Необходимо, чтобы это подключение осуществлялось через цифровую коммутационную станцию местной телефонной сети. Если сеть LMDS будет поддерживать услуги ЦСИО, необходимо также, чтобы цифровые коммутационные станции выполняли все требования системы интегрального обслуживания. Очевидно, что такое решение будет эффективным для небольших городов с относительно малым числом абонентов. Второй вариант основан на том, что коммутационное оборудование LMDS выполняет функции РАТС. Такое включение означает, что номера абонентов сети LMDS входят в общий план нумерации данной местной телефонной сети. Подобное решение будет эффективным для большинства городов России. Третий вариант ориентирован на включение сети LMDS непосредственно в АМТС. Это означает, что фактически создается "наложенная" местная сеть, обслуживающая большую территорию. Воз-

198

можно, что такое решение может найти практическое применение в крупных городах России. Выбор оптимального сценария для построения телекоммуникационной системы, основанной на технологии LMDS, должен быть выполнен отдельно для каждой конкретной местной сети. При этом могут использоваться различные, оговоренные лицензией, решения, касающиеся структуры сети LMDS, перечня вводимых услуг и принципов взаимодействия с ТФОП. Скорее всего, наиболее вероятные сценарии состоят в том, чтобы выбрать последовательность введения услуг и этапность развития системы в целом. Эти сценарии можно объединить в рамках общего подхода, называемого далее "принцип развивающейся системы". Слово "развитие" относится - в данном случае - к трем аспектам: рост числа абонентов, расширение границ зоны обслуживания, дополнение перечня поддерживаемых услуг. Подобный подход иллюстрирует рисунок 2.65. Несомненно, что технология LMDS может считаться перспективным направлением в Операторской деятельности. Практическая реализация услуг LMDS связана с решением ряда серьезных технических, экономических и организационных проблем. Для их решения целесообразно провести комплекс соответствующих работ. 2.5.5. Поддержка функций мобильности сетью абонентского доступа В этом параграфе, как и ранее, мы будем рассматривать "мобиль-

199

ность терминала" и "персональную мобильность". Аспекты мобильности, в контексте монографии, изложены в параграфе 2.5.5 с точки зрения тех дополнительных функциональных возможностей, которые свойственны технологии WLL. Еще раз напомню, что принципов построения сотовых сетей мы касаться не будем. Основная причина, побудившая меня включить этот параграф в состав второй главы, заключается в следующем: - затраты на модернизацию сети абонентского доступа, как правило, будут соизмеримы при использовании проводных и радиотехнических средств; - основное потенциальное преимущество проводных средств (речь идет о технологиях FTTOpt) заключается в возможности существенного повышения полосы пропускания сети абонентского доступа; - главным достоинством радиотехнических средств можно считать возможность поддержки функций мобильности; - при выборе (Оператором, а в условиях конкуренции - и абонентами) средств абонентского доступа целесообразно определить уровень мобильности, который способно обеспечить то или иное решение, используемое в технологии WLL. Итак в этом параграфе будут изложены функциональные возможности ряда сценариев, которые могут использоваться в технологии WLL. Эти соображения могут оказаться весьма полезными и при выборе средств для модернизации сети абонентского доступа (проводные или радиотехнические), и в процессе поиска оптимального решения, на основе которого будет воплощена технология WLL. Мы будем рассматривать сценарии использования технологии WLL в самом общем виде. В частности, объединены методы доступа с временным (TDMA) и кодовым (CDMA) разделением каналов. Их характеристики определены различными стандартами, но с точки зрения структуры сети абонентского доступа оба метода (TDMA и CDMA) практически идентичны. Аналогично, на рисунке 2.66 объединены разные стандарты сотовых сетей - GSM, NMT, AMPS, DCS-1800. Это сделано по одной причине: применительно к структуре сети абонентского доступа важно лишь то, что использование оборудования любого типа (GSM, NMT, AMPS или DCS-1800) подразумевает сотовую структуру, присущую современной системе мобильной связи. Рисунок 2.66 представляет четыре сценария, на основе которых могут создаваться сети абонентского доступа, обеспечивающие - в дополнение к заранее заданным требованиям стационарной телекоммуникационной системы - некоторые функции мобильности. Эти сценарии не охватывают все решения (так же, как и все возможные стандарты), на которых может остановить свой выбор Оператор. Четыре сценария, показанных на рисунке 2.66, позволяют нам рассмотреть наиболее ха200

рактерные направления, по которым может развиваться сеть абонентского доступа. Для каждого возможного решения приведены чисто субъективные оценки уровня мобильности в сети абонентского доступа и степени сложности используемого оборудования, косвенно определяющего затраты Оператора. Чем темнее соответствующая стрелка, тем выше уровень мобильности или степень сложности. Начнем краткий анализ рисунка 2.66 с систем многостанционного (или множественного) доступа с временным и кодовым разделением каналов. В принципе, можно включить в этот перечень и систему с частотным разделением каналов - FDMA (Frequency Division Multiple Access), но она уже не считается перспективной. Системы TDMA и CDMA непрерывно совершенствуются.

В технической литературе последних лет активно обсуждают преимущества и недостатки этих методов разделения каналов. Мы не будем участвовать в этой полемике, так как с точки зрения сети абонентского Доступа оба метода приводят к реализации одной и той же структуры. Мне показалось целесообразным привести некоторые характеристики какой-либо современной системы многостанционного доступа. Выбор пал на стандарт ETSI [72], который специфицирует систему TDMA в диапазоне частот от 1 до 3 ГГц.

201

Рассматриваемая система TDMA предназначена для использования как в ТФОП, так в других сетях электросвязи. Ее абоненты могут обмениваться речевой информацией и данными на скоростях, не превышающих 64 кбит/с. Кроме того, в [72] акцентируется внимание на возможности организации интерфейса ЦСИО со структурой доступа 2B+D. Предыдущими поколениями систем TDMA услуги ЦСИО не поддерживались. Ресурсы пропускной способности, которыми располагает система, определяются формулой пх2048 кбит/с; величина "п" может принимать значения 1, 2 или 4, что подразумевает организацию 30, 60 или 120 ОЦК соответственно. Для создания таких пучков СЛ могут использоваться пять частотных планов в диапазоне от 1,5 ГГц до 2,6 ГГц. Основные характеристики системы TDMA, специфицированной в [72], заимствованы из рекомендаций МСЭ и стандартов ETSI. Структура сети абонентского доступа, основанная на оборудовании TDMA или CDMA, приведена на рисунке 2.67 как вариант (а). Это решение предусматривает установку одной БС. Зона обслуживания БС, как правило, не будет совпадать с границами пристанционного участка той МС, которая будет обслуживать мобильные терминалы. На рисунке 2.67 показана ситуация, когда зона действия БС, помимо МС1, охваты-

202

вает небольшой фрагмент пристанционного участка другой коммутационной станции. Таким образом, БС обслуживает некоторую территорию, представляющую собой один сот, в пределах которого микросоты не создаются. Оборудование, используемое при реализации такого сценария, будет более простым, чем аппаратно-программные средства, ориентированные на классическую сотовую технологию [73]. Но мобильность терминала ограничена зоной обслуживания БС. Следует подчеркнуть, что иногда мобильность терминала будет ограничена еще меньшей территорией. В качестве примера можно привести ситуацию, характерную для сельской связи: двухпроводные АЛ подключаются к концентратору, который через системы TDMA или CDMA соединяется с МС. Учитывая все эти соображения, на рисунке 2.66 рассматриваемому варианту приписаны минимальные уровни мобильности и сложности. Вариант (б) на рисунке 2.67 иллюстрирует принципы создания сотовой структуры в пределах пристанционного участка МС. Такое решение характерно для стандарта DECT, разработанного ETSI [74]. В нашем примере показаны пять БС, создающие микросоты [75]. Для того, чтобы подчеркнуть этот факт, каждая БС отмечена буквой "т" - сокращение от слов "Micro cell". Для территории, обслуживаемой БС5, приведен пример организации четырех пикосот [75]. Соответствующие БС обозначены буквой "р" как сокращения слов "Pico cell". Из этих рассуждений становится очевидным, что стандарт DECT основан на сотовых структурах. Размеры макро-, микро- и пикосот определяются несколькими факторами: мощностью соответствующих БС, поверхностной плотностью размещения потенциальных абонентов и рядом других показателей. В технической литературе приводятся разные оценки для среднего радиуса сота каждого вида. Авторы уже упомянутой статьи [75] считают, что макросоты в настоящее время имеют радиус более 0,6 километра, микросоты рассчитаны на площадки радиусом от 60 до 600 метров, а для пикосот радиус обслуживания лежит в диапазоне от 6 до 60 метров. В других работах размеры пикосот определяются радиусом от 10 до 100 метров, а для микросот - от 0,1 до 1 километра; макросоты покрывают территорию радиусом от 1 до 35 километров. Конечно, такая сеть абонентского доступа поддерживает весьма высокий уровень мобильности терминала, но она сложнее, чем структура, рассмотренная ранее (системы ТDМА или CDMA). Это отражено на рисунке 2.66 при окраске стрелок, характеризующих уровни мобильности и сложности, присущие системе DECT и подобным стандартам. Спецификации DECT [74] содержат подробную информацию, касающуюся различных аспектов этой системы беспроводного доступа. В контексте раздела 2.5 мне представляется целесообразным привести

203

ряд сведений, прямо или косвенно определяющих сетевые аспекты применения стандарта DECT. Приведенная ниже информация заимствована из уже упомянутого стандарта ETSI [74] и отчета [76], определившего общие принципы реализации DECT. Разработку стандарта DECT стимулировала ситуация, сложившаяся на телекоммуникационном рынке развитых европейских стран. В [76] перечислены пять основных систем, используемых в качестве технологий WLL. Все эти системы основаны на разных принципах, а их частотные планы не были согласованы. Назрела необходимость унификации радиотехнических средств, используемых в национальных сетях стран Европы, что было выгодно всем участникам телекоммуникационного рынка. Преимущества DECT заключаются, по мнению разработчиков этого стандарта, в следующем: - эффективное решение многих проблем Оператора за счет использования унифицированных технических средств; - возможность организации беспроводной связи на территории с очень высокой поверхностной плотностью размещения абонентов, на два порядка (и даже более) превышающую величины, свойственные сотовым сетям; - гибкая адаптация системы к различным требованиям, возникающим у абонентов; - возможность введения новых услуг и/или организации альтернативной сети абонентского доступа. Для стандарта DECT выделен спектр частот в диапазоне 1880 МГц - 1900 МГц; число несущих равно 10. Максимальная мощность передачи составляет 250 мВт. Передача речи осуществляется со скоростью 32 кбит/с в соответствии с принципами, изложенными в рекомендации МСЭ G.726. Для пользователей ЦСИО выделяются ресурсы, необходимые для интерфейса со структурой доступа 2B+D. Идеология DECT может использоваться во многих видах оборудования электросвязи. Она может эффективно применяться и в простых бесшнуровых (cordless) терминалах, и в более сложных системах распределения информации, примером которых могут служить беспроводные УПАТС (Wireless PABX). Вернемся к рисунку 2.66, чтобы кратко рассмотреть два следующих сценария. Использование какого-либо стандарта сотовой сети можно считать очевидным решением. Уровень мобильности для третьего сценария можно считать весьма высоким. Для включения стационарных терминалов такое решение из-за высоких затрат, как правило, не будет оптимальным. На рисунке 2.66 это обстоятельство отмечено более темным, чем для предшествующих сценариев, заполнением соответствующей стрелки. Четвертый сценарий, поддерживающий технологию WLL, связан с уже

204

упоминавшимися в первой главе монографии концепциями IMT-2000 [77] и UMTS [78], предложенными МСЭ и ETSI соответственно. Различия между этими двумя концепциями не считаются существенными, а для рассматриваемых в этом параграфе вопросов они совершенно не принципиальны. Это обстоятельство позволяет мне очень кратко изложить главные особенности четвертого сценария на примере концепции UMTS. Данная концепция посвящена основным принципам построения третьего поколения сотовых сетей связи с подвижными объектами. Можно говорить о том, что концепция UMTS предусматривает ряд очень существенных новшеств, из которых - в контексте вопросов, изложенных в монографии, - целесообразно выделить три аспекта. Во-первых, сама идея мобильной связи претерпевает радикальные изменения (заметим, что в UMTS используются не только сотовые технологии). Во-вторых, появляется возможность поддержки "персональной мобильности" в полном смысле этого словосочетания. В-третьих, создаются условия максимальной интеграции стационарных и мобильных сетей связи (к этому вопросу мы вернемся в следующем параграфе). В UMTS должна поддерживаться глобальная мобильность терминала (Global terminal mobility), что подразумевает использование не только наземных, но спутниковых систем связи. Качество передачи речевой и иной информации должно соответствовать тому уровню, который пока характерен только для стационарных сетей электросвязи. Для построения UMTS выделены частоты в диапазонах 1885 - 2025 МГц и 2110 - 2200 МГц. В этих же диапазонах выделяются частоты для системы спутниковой связи, используемой в UMTS.. UMTS, на начальном этапе своего создания, будет поддерживать широкий спектр телекоммуникационных услуг, ориентированных на скорость обмена информацией вплоть до 2,048 Мбит/с. В перспективе станут доступными и более высокие скорости. Существенные изменения ожидаются в отношении функциональных возможностей терминалов. Будут уменьшаться габариты терминалов и их масса. Весьма важно, чтобы мобильные терминалы потребляли минимум энергии. Принципы "Персональной мобильности" в UMTS определяются, в основном, концепцией УПС [4, 58]. Безусловно, что UMTS (равно как и IMT-2000) обеспечивает самый высокий уровень мобильности по сравнению со всеми другими системными решениями, рассмотренными ранее. Также очевидно, что практическая реализация UMTS или IMT-2000 на порядок сложнее, чем построение предшествующих поколений телекоммуникационного оборудования. Поэтому обе стрелки на рисунке 2.66, относящиеся к четвертому сценарию, имеют самую интенсивную окраску. 2.5.6. Интеграция стационарных и мобильных сетей связи Процесс, рассматриваемый в этом параграфе, в последнее время все чаще называют конвергенцией сетей. Можно выделить ряд очень 205

важных аспектов в интеграции стационарных и мобильных сетей связи. Но мы ограничимся лишь теми, которые существенны с точки зрения построения сетей абонентского доступа. Такая постановка проблемы позволяет акцентировать основное внимание на двух задачах. Разработку наиболее вероятных сценариев, по которым будут протекать интеграционные процессы, можно уверенно назвать первой задачей. Для начала необходимо уяснить конечную цель, к которой ведет интеграция стационарных и мобильных сетей связи. Несомненно то, что радиотехнические средства будут способны, в обозримой перспективе, поддерживать высокие скорости передачи информации - на уровне сотен Мбит/с [79] и даже нескольких Гбит/с [80]. Также очевидно, что только радиотехнические средства обеспечат функции, касающиеся мобильности терминала и, совместно со стационарным оборудованием, персональной мобильности. Но беспроводные технологии никогда не вытеснят полностью стационарное оборудование, хотя заметно сократят сферу его использования, особенно в сетях абонентского доступа. Мне представляется, что наиболее вероятный сценарий интеграции стационарных и мобильных средств в границах сети абонентского доступа будет заключаться в следующем. Во-первых, установится разумный оптимум между проводными и радиотехническиии средствами, используемыми в этой сети (безусловно, оптимум не будет одинаковым для разных сетей абонентского доступа). Во-вторых, аппаратные и - что более существенно - программные средства, используемые в стационарных и мобильных сетях, будут максимально унифицированы. Иными словами интеграционный процесс будет осуществлен на интеллектуальной платформе. И, в-третьих, техническая эксплуатация оборудования, используемого в сетях абонентского доступа, вне зависимости от среды распространения сигналов, будет осуществляться единой системой. В качестве второй задачи я бы назвал разработку методики планирования сети абонентского доступа. Такое утверждение может показаться наивным из-за того, что еще не до конца понятны требования абонентов, которые будут предъявлены к перспективным стационарным и мобильным сетям. Тем не менее, в подобных ситуациях есть определенные преимущества. В частности, разработку двух методик планирования, ориентированных на стационарные и мобильные сети, можно проводить так, чтобы учесть основные, уже очевидные, решения, обусловленные процессом конвергенции в телекоммуникационной системе XXI века.

Хотя и сладостен азарт По сразу двум идти дорогам, Нельзя одной колодой карт Играть и с дьяволом, и с Богом (И. Губерман. Гарики на каждый день) . 2.6. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОММЕНТАРИИ КО ВТОРОЙ ГЛАВЕ

Процессы модернизации существующих сетей абонентского доступа в самое ближайшее время изменят этот элемент телекоммуникационной системы до неузнаваемости. Такова логика развития электросвязи на пороге XXI века. Одна из примечательных особенностей перспективных сетей абонентского доступа заключается в появлении новых технических средств, позволяющих эффективно поддерживать современные телекоммуникационные услуги. Операторам электросвязи следует обратить самое серьезное внимание на сети абонентского доступа. Использованные ранее принципы их создания и развития могут стать серьезнейшим тормозом дальнейшей модернизации всей телекоммуникационной системы. Ориентация на новые услуги электросвязи, как правило, требует существенных вложений в развитие сетей абонентского доступа. Паллиативные решения не могут стать долговременными. Этот тезис определил выбор эпиграфа к разделу 2.6. Бурное развитие новых-видов связи на какое-то время затмило проблемы телефонии. Это видно из содержания публикаций в журналах, имеющих прямое или косвенное отношение к электросвязи. Я придерживаюсь той точки зрения, что ТФОП в обозримой перспективе будет доминирующей телекоммуникационной сетью. Это положение объясняется и той ролью, которую играет речь в общем информационном обмене, и тем, что именно ТФОП стала базой для создания ЦСИО и ряда других сетей. По этой причине вторая глава монографии начинается анализом тех проблем построения сетей абонентского доступа, которые возникают при модернизации ТФОП. Изложению этих вопросов посвящена почти треть второй главы. Я надеюсь, что в разделе 2.1 затронуты все основные (касающиеся, разумеется, сетей абонентского доступа) вопросы, которые могут возникнуть у Оператора при решении задач цифровизации ГТС и СТС. В предыдущем предложении использован глагол "затронуты", потому что "решением" представленные в разделе 2.1 соображения можно назвать только с очень большой натяжкой. В разделе 2.2 рассмотрены основные варианты организации сети доступа для обычной (узкополосной) ЦСИО. Безусловно, ЦСИО будет формироваться на базе различных сценариев, что обусловлено многими объективными и субъективными факторами. Мне кажется, 207

что доминировать все-таки будет сценарий, подразумевающий создание "наложенной" ЦСИО. Конечно, в процессе цифровизации ТФОП будет осуществляться и трансформация "наложенной" ЦСИО. В результате, структуры ТФОП и ЦСИО совпадут, то есть "наложенная" сеть интегрального обслуживания будет, существовать только до завершения процесса замены аналоговых АТС местной сети на современные цифровые коммутационные станции. К современным телекоммуникационным сетям все чаще предъявляются требования, касающиеся обмена видеоинформацией. Это объясняется тем, что львиную долю знаний об окружающем мире человек получает благодаря органам зрения. Роль катализатора в интенсивном развитии систем обмена видеоинформацией сыграли персональные компьютеры и Internet. Видеоинформация, как правило, требует существенного расширения пропускной способности сетей абонентского доступа. С другой стороны, некоторые виды систем передачи видеоинформации ориентированы на построение специализированных сетей доступа. Характерный пример - сети КТВ. В разделе 2.3 рассмотрены подобные сети доступа, имеющие, как правило, специализированное применение. Характерная особенность некоторых широкополосных сетей состоит в том, что они обладают потенциальной возможностью передачи большого объема информации, включая, в частности, и речевой трафик. Но для решения подобных задач в этих сетях необходимо установить устройства распределения информации, подобные - по уровню "интеллекта" - современным цифровым коммутационным станциям. Когда такой шаг уже сделан, Оператор широкополосной сети становится серьезным конкурентом на рынке услуг телефонной связи. Такие сценарии нашли практическое воплощение на рынке телекоммуникационных услуг в ряде стран. Правда, и Операторы ТФОП, чьи коммутационные станции обладают мощным "интеллектом", также успешно вторгаются на рынок услуг видеоинформации. Раздел 2.4 также посвящен широкополосным сетям абонентского доступа. Отличие от предыдущего раздела состоит в том, что рассматриваемые вопросы лежат в русле концепции широкополосной ЦСИО. Изложению достаточно сложного материала предшествует объяснение ряда важных принципов в системе понятий "игроки и роли", введенной экономистами Гарвардской школы. Этот подход мне показался очень плодотворным и был апробирован в курсе лекций, посвященных основам построения сетей связи. Кубик, который впервые появился на рисунке 2.34, позволяет эффектно иллюстрировать многие сложные процессы, свойственные современной телекоммуникационной системе. В разделе 2.4 изложены некоторые вопросы, не имеющие, на первый взгляд, прямого отношения к сетям абонентского доступа. В ка-

208

честве наиболее характерного примера можно назвать параграф 2.4.2, посвященный технологии ATM. Безусловно, технология ATM заслуживает отдельного анализа. Этому вопросу посвящен ряд монографий и статей. В разделе 2.4 приведены только некоторые особенности ATM, существенные с точки зрения сетей абонентского доступа. Это замечание относится и к другим параграфам раздела 2.4, имеющим косвенное отношение к основной теме монографии. Широкополосная ЦСИО может (и будет) создаваться различными способами. Мне представляется, что наиболее вероятное направление - это сценарий, названный расширяющимся ядром. Конечно, этот вариант не исключает возможность использования Оператором других сценариев построения широкополосной ЦСИО. Завершается вторая глава монографии анализом вариантов создания сети абонентского доступа на базе радиотехнического оборудования. Современный этап развития сетей абонентского доступа отмечен весьма интенсивным проникновением различных беспроводных (Wireless) технологий в тот компонент телекоммуникационной системы, который много лет создавался за счет прокладки кабелей связи. Ряд специалистов (людей, видимо, очень эмоциональных) стали утверждать о предстоящем полном отказе от использования любых кабелей связи в сетях абонентского доступа. Будучи, как большинство научных работников, прагматиком, я разделяю ту точку зрения, что Veritas in medio (истина в середине). Очень интересно проследить экспансию двух конкурирующих и одновременно дополняющих друг друга сред распространения сигналов - оптического волокна и эфира. Можно считать, что сфера применения ОК расширяется, постепенно двигаясь с уровня международной и междугородной сетей в направлении МС. Этот процесс, если оперировать длинами кабельных трасс, можно "измерить" тысячами, сотнями или десятками километров. Если говорить о времени замены старых кабелей с металлическими жилами, то результаты "измерений" будут исчисляться годами, реже - десятилетиями. Территория сети абонентского доступа не велика. Если представить ее форму в виде круга, в центре которого расположена МС, то радиус окружности будет ограничен несколькими километрами. Тем не менее, ОК - в пределах сети абонентского доступа - будет "отвоевывать" жизненное пространство в течение нескольких десятилетий. Экспансия радиотехнических средств осуществляется по совершенно противоположному сценарию. Она "стартовала" в помещении пользователя, когда он заменил обычный ТА на бесшнуровой (Cordless) терминал. Желание абонентов пользоваться услугами связи, перемещаясь в широких географических пределах, стимулирует поэтапное создание соответствующих сетей на местном, междугородном и, наконец, международном уровнях. Η Заказ N. 2843

209

В разделе 2.5 основное внимание уделяется технологии WLL. Оборудование WLL используется в стационарных сетях связи как альтернатива линейно-кабельным сооружениям, привычным для ТФОП. Несомненно, что в ряде случаев, особенно применительно к сельской связи, технология WLL будет очень эффективным средством создания всей сети абонентского доступа или ее фрагментов. Как очень перспективный я бы отметил вариант использования технологии WLL для образования колец в сети абонентского доступа. Рисунок 2.61 приведен как пример такого решения. Технологию LMDS, рассмотренную в параграфе 2.5.4, можно считать альтернативным решением для создания сети абонентского доступа, которая не использует линейно-кабельные сооружения Оператора ТФОП. Примечательная особенность технологии LMDS заключается в том, что сеть абонентского доступа, построенная на ее основе, поддерживает широкий спектр услуг. В частности, технология LMDS, в дополнение к телефонной связи и обмену данными, может экономично предоставлять услуги типа "Видео по заказу". Мне кажется, что оборудование LMDS может стать весьма эффективным средством построения сети абонентского доступа для тех новых Операторов, кому придется конкурировать с участниками телекоммуникационного рынка, опирающимися на проводные средства связи. Выше внимание читателей было обращено на столь важный аспект сети абонентского доступа как возможность обмена видеоинформацией. Не менее существенным требованием, предъявляемым к перспективным сетям абонентского доступа, можно считать "мобильность терминала" и, особенно, "персональную" мобильность. Такие функциональные возможности просто немыслимы без широкого использования радиотехнического оборудования. Эти вопросы рассмотрены в параграфе 2.5.5. А заканчивается раздел 2.5 небольшим параграфом "Интеграция стационарных и мобильных сетей связи", в котором кратко изложены некоторые аспекты конвергенции, свойственные современной телекоммуникационной системе. Монография завершается Приложением "Анализ документов МСЭ и ETSI, относящихся к сетям абонентского доступа". В этом Приложении читатель может найти некоторые полезные сведения и ознакомиться с перечнем публикаций, необходимых ему в теоретической или практической деятельности. Ряд новых вопросов затронут и в разделе "Послесловие". Завершая на этом вторую главу, я хотел бы напомнить читателю, что существенный прогресс в области связи приводит к быстрому "старению" статей и монографий. С этой точки зрения основную цель данной книги я вижу в побуждении специалистов к системному (профессиональному) подходу к проведению любых работ, касающихся сетей абонентского доступа.

210

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 2

1. Квазиэлектронные и электронные АТС / М.Ф. Лугов, М.А. Жарков, П.А. Юнаков - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988, 264 с. 2. Engineering and Operations in the Bell System / Prepared by Member of the Technical Staff and the Technical Publication Department AT&T Bell Laboratories; R.F. Rey, Technical Editor. - AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, N.J., 1983, 884 p. 3. O. Hilz, H. Klein. Application Strategy for Digital Switching in the Telephone Network of the Deutsche Bundespost (DBP) - the Presentation Procedure/The Deutsche Bundespost on its Way towards the ISDN, 1984, pp. 45 - 123. 4. Соколов Н.А. Эволюция местных телефонных сетей. - Издательство ТОО Типография "Книга", Пермь, 1994, 375 с. 5. R.Janowiak, J. Sheth, M. Saghafi. Communications in the Next Millennium. - Telecommunications International, March 1997, pp. 47, 48, 50, 53, 54. 6. Competition With and From PTOs. Report of the DATAPRO International "Cable Telephony: Overview", July 1994, pp. 9 - 10. 7. Y. Inoue, M. Kawarasaki. Networking toward B-ISDN. - NTT Review, 1991, Vol. 3, No3, pp. 34-43. 8. Y. Inoue. Networking Evolution toward B-ISDN - Granulated Broadband Network Feature. - Technical Symposium "Technical Challenge: Interfacing Regional Needs": Special Session of the World Telecommunication Forum, Part 2, Singapore, 17 - 19 May, 1993, pp. 97 - 101. 9. ITU-T. Introduction of New Technologies in Local Networks. - Geneva, 1993, 189 p. 10. S.D. Personick. The Evolving Role of Telecommunications Switching. - IEEE Communications Magazine, January 1993, pp. 20 - 24. 11. R.J. Chapuis. Present status and trends in digital switching. Telecommunication Journal, Vol. 60 - IV, 1993, pp. 161 - 167. 12. K. Hoffmann. Digital Switching in the Telephone Network of the Deutsche Bundespost (DBP) - the Presentation Procedure/The Deutsche Bundespost on its Way towards the ISDN, 1984, pp. 5 - 4 4 . 13. Жданов И.М., Кучерявый Е.И. Построение городских телефонных сетей. - М.: Связь, 1972, 136 с. 14. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984, 831 с. 15. Основы экономики телекоммуникаций (связи): Учебник для вузов под ред. М.А. Горелик и Е.А. Голубицкой. - М.: Радио и связь, 1997, 224 с. 16. Экономика: Учебник / Под ред. доц. А.С. Булатова. - М.: Изда-

211

тельство БЕК, 1994, 632 с. 17. Владимиров В.В., Фомин И.А. Основы районной планировки. М.: Высшая школа, 1995, 224 с. 18. Исследование операций: в 2-х томах. Пер. С англ. / Под ред. Дж. '· Моудера, С. 'Элмаграби. - М.: Мир, 1981, Том 1, 712 с. 19. V. Werbus, A. Veloso, A. Villanueva. DECT - Cordless Functionality in New Generation Alcatel PABXs. - Electrical Communication, 2nd Quarter 1993, pp. 172 - 180. 20. Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС). Книга I. - М.: Прейскурантиздат, 1988, 448 с. 21. D. Clark. ISDN PABX Applications. - Telecommunications, May 1993, Vol. 27, pp. 25 - 26. 22.M.P.Clark.ATM Networks.Principles and Use.- Wiley and Teubner, 1996, 232 p. 23. V.A. Sokolov, N.A. Sokolov. Application of the digital transmission and switching systems at the metropolitan area networks. Proceedings of the International Conference TELEKOMUNIKACE- 88, Czechoslovakia, 1988, pp. 91- 100. 24. J. Weber. EWSD innovations - the driving force. - Telecom report, N 1, 1997, pp. 12 - 15. 25. ITU-T. ISDN user-network interfaces - Reference configurations. Recommendation 1.411. - Geneva, 1993, 7 p. 26. N. Burd. The ISDN Subscriber Loop. - Chapman & Hall, London, 1997 (First Edition), 475 p. 27. ITU-T. Operational provisions for the international public facsimile service between subscriber stations with group 4 facsimile machines (telefax 4). Recommendation F.184. - Geneva, 1993, 9 p. 28. Брискер А.С., Руга А.Д., Шарле Д.Л. Городские телефонные кабели. - М.: Радио и связь, 1991, 208 с. 29. Ньюман Д. Основы построения структурированной кабельной системы. Часть I. - Сети и системы связи, №7, 1996, с. 22 - 29. 30. Ньюман Д. Основы построения структурированной кабельной системы. Часть II. - Сети и системы связи, №10, 1996, с. 22 - 28. - 31. Ньюман Д. Основы построения структурированной кабельной системы. Часть III. - Сети и системы связи, №2, 1997, с. 28 - 35. 32. R. Walters. Computer-Mediated Communications: Multimedia . Applications. - Artech House, Inc., Boston-London, 1995, 420 p. 33. Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи. М.: Радио и связь, 1995, 488 с. 34. ITU-T. Digital transmission system on metallic local lines for ISDN basic rate access. Recommendation G.961. - Geneva, 1994, 134 p. 35. Даленбах Д., Мирошников Д. HDSL Watson - высокоскоростная

212

цифровая передача для абонентских линий и межстанционных связей. ТелеВестник, N2, 1996, с. 60 - 62. 36. Боккер П. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы: Пер. с нем. - М.: Радио и связь, 1991, 304 с. 37. P.O. Moore. ISDN for the masses. - Telephony, February 19, 1996, pp. 34 - 36. 38. A. Lindstorm. Pulling bandwidth out of a copper hat. - America's Network, July 15, 1997, pp. 59 - 61. 39. C.E. "Bud" Kocher. Pinpointing the work-at-home market. - Telephony, February 8, 1993, pp. 26, 30, 32, 36. 40. Э. Шредер. Bell Atlantic и GTE снижают цены на ISDN-услуги.PC Week, 29 апреля 1996, с. 37. 41. Витиевский В.Б., Коновалов А.П., Кубанов В.П., Лиманский Н.С., Некрасов Л.Ф. Кабельное телевидение. - М.: Радио и связь, 1994, 197 с. 42. R. Hiedemann. The IVOD Berlin Project: Access Technology for Service Provisioning. - Alcatel Telecommunications Review - 3rd Quater 1996, pp. 196 - 200. 43. N. Thouvenot. Urban Video Surveillance System. - Electrical Communication - 2nd Quater 1994, pp. 144 - 147. 44. ITU-TS. Introduction of New Technologies in Local Networks. Geneva, 1993, 189 p. 45. ITU-T, Study Group 13. Information Industry Enterprise Model, Reference Model And Items To Be Standardized And How. - Working Document 02-E (Gil). - Geneva, 1996, 114 p. 46. ITU-T. B-ISDN asynchronous transfer mode functional characteristics. Recommendation 1.150. - Geneva, 1993, 8 p. 47. ITU-T. Interface between Data Terminal Equipment (DTE) and DataCircuit-terminating Equipment (DCE) for terminals operating in the packet mode and connected to public data networks by dedicated circuit. Recommendation X.25. - Geneva, 1993, 156 p. 48. W.H. Chen. Compressd digital video: A new world of broadcast potential - International Cable, February 1996, pp. 42 - 48. 49. The ATM Forum Technical Committee: af-phy-0040.000 "Physical Interface Specification for 25,6 Mb/s over Twisted Pair Cable". - November, 1995, 37 p. 50. ITU-T. B-ISDN user-network interface. Recommendation 1.413 Geneva, 1993, 9 p. 51. K. Asatani et al. Introduction to ATM Networks and B-ISDN. - John Willey & Sons, 1997, 259 p. 52.ITU-T.Vocabulary of digital transmission and multiplexing, and pulse code modulation (PCM) terms. - Recommendation G.701 - Geneva, 1994, 37 p. 213

53. ITU-T. Vocabulary of terms for broadband aspects of ISDN. Recommendation 1.113 - Geneva, 1994, 24 p. 54. ITU-T. Digital exchange performance design objectives. Recommendation Q.543 - Geneva, 1994, 36 p. 55. ITU-T. Service quality assessment for connection set-up and release delays. Recommendation E.431 - Geneva, 1992, 3 p. 56. ITU-T. B-ISDN ATM layer cell transfer performance. Recommendation 1.356 - Geneva, 1995, 19 p. 57. Д. Коновер. Теряет ли ATM свою привлекательность. - Сети и системы связи, №1, 1998, с. 56 - 61. 58. Варакин Л.Е., Соколов Н.А. Универсальная Персональная Связь. - Электросвязь, 1993, № 7, с. 4 - 6. 59: Соколов Н.А. План нумерации для ГТС большой емкости. - Вестник связи, 1998, № 5, с. 43 - 46. 60. Постников А.К., Макаров И.В. DECT и СТ-2 на сети связи общего пользования. - Вестник связи, 1997, №6, с. 46 - 50. 61. Экономический анализ: Стационарные радиотелефонные сети. - QUALCOMM, 1998, 77 с. 62. J. Segava, К. Endo. The PHS Wireless Local Loop (WLL). - NTT Review, 1996, Vol. 8, No 5, pp. 92 - 95. 63. P.A. Caballero. Network planning in low density areas. - Electrical Communication - 1st Quarter 1995, pp. 53 - 58. 64. W. Kiesewetter, J. Panait. Point-to-muitipoint as an economical alternative to other types of telecommunication services. Telecommunication Journal, Vol. 60 - XII, 1993, pp. 461 - 470. 65. C. F. Mason. A Niche Market in the U.S. - Telephony, June 20,1994, pp. 24 - 29. 66. G. Litinsky. Wireless Local Loop solutions for Local Access Network. - Fourth International Conference and Exhibition "Telecommunication in the Russian Federation", Vienna, 1997, 32 p. 67. J. Meyers. Conspiracy theory. - Telephony, November 10, 1997, pp. 22, 24, 26, 28, 30. 68. Э. Вайс. В каком типе WLL нуждаются Операторы? - Вестник связи, 1998, №2, с. 97 - 99. 69. S. Dravida, Η. Jiang, M. Kodialam, Β. Damadi. Y. Wang. Narrowband and Broadband Infrastructure Design for Wireless Networks. - IEEE Communications Magazine, May 1998, pp. 72 - 78. 70. T.J. Aprille, L.M. Schwerin, J.D. Sipes, N.S. Stevens. Interactive Broadband Service and PCS Network Architecture. - Bell Labs Technical Journal, Vol.1, No. 1, Summer 1996, pp. 11 - 27. 71.S.Y. Seidel, H.W.Arnold. 28 GHz Local Multipoint Distribution Services (LMDS): Strengths and Challenges. - Wireless Personal Communications "The Evolution of Personal Communications Systems",

214

edited by T.S. Rappoport, B.D. Woerner, J.H. Reed. - Kluwer Academic Publishers, 1996, pp. 7 - 1 7 . 72. ETS 300 636. Transmission and Multiplexing (TM); Time Division Multiple Access (TDMA) point to multipoint digital radio systems in the frequency range 1 to 3 GHz - ETSI, 1996, 17 p. 73. A. Hadden. Pejrsonal Communications Networks: Practical Implementation. - Artech House, Boston-London, 1995, 294 p. 74. ETS 300 175-1. Radio Equipment and Systems (RES); Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 1: Overview - ETSI, 1996, 26 p. 75. G.I. Zysman, R. Thorkildsen, D.Y. Lee. Two-Way Wireless Broadband Access. - Bell Labs Technical Journal, Vol.1, No. 1, Summer 1996, pp. 115 - 129. 76.ETR 015.Radio Equipment and Systems; Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT);Reference document - ETSI, 1991, 47 p. 77. Μ.Ή. Callendar. IMT-2000: the next challenge. - ITU News, N1, 1997, pp. 13 - 16. 78. ETR 271. Special Mobile Group; Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Objectives and overview (UMTS 01.01) - ETSI, 1996, 16 p. 79. C-K. Toh. Wireless ATM and Ad-Hoc Networks. - Kluwer Academic Publisher, 1997, 313 p. 80. P.P. Driessen. Gigabit/s Indoor Wireless Systems with Directional Antennas. - IEEE Transactions on Telecommunications, Vol. 44, N 8, 1996, pp. 1034 - 1043.

Вы знаете все. Но что пользы, если на носу у вас по-прежнему очки, а в душе осень?.. (И. Э. Бабель. Как это делалось в Одессе)

ПОСЛЕСЛОВИЕ За несколько минут до того, как приступить к составлению этого раздела я получил книгу О.М. Денисьевой и Д.Г. Мирошникова "Средства связи для последней мили" [1]. Поневоле вспомнился один из законов Мерфи: "Стоит запечатать письмо, как в голову приходят свежие мысли". Появление нескольких монографий по одному вопросу представляется мне очень полезным. Тем более, что в книге "Средства связи для последней мили" авторы, как мне показалось, сумели перевести сложные проблемы в практическую плоскость, что необходимо Операторам и разработчикам оборудования для сетей абонентского доступа. В отличие от [1], в монографии "Сети абонентского доступа. Принципы построения" практически не рассматриваются проблемы, касающиеся технических характеристик телекоммуникационного оборудования. Основной акцент сделан на системно-сетевые вопросы. Теперь, когда работа над монографией закончена, проявились "белые пятна", которые не позволяют читателю найти ответы на ряд существенных вопросов. Вернемся на минуту к рисунку 1.1 в первой главе. Самый левый эллипс - оборудование в помещении абонента (Customer Premises Equipment) - остался для многих читателей загадкой. Конечно, эта часть телекоммуникационной системы не входит в сеть абонентского доступа, а значит и соответствующие вопросы не относятся к теме монографии. Это хорошее оправдание для автора, но слабое утешение для читателя. Образовавшийся пробел, в значительной мере, восполняет монография "Структурированные кабельные системы" И.Г. Смирнова [2], а также ряд интересных публикаций на эту тему, появившихся во многих журналах. Второе "белое пятно" - варианты создания сети абонентского доступа на базе систем спутниковой связи. Этот вопрос практически не рассмотрен в монографии; читатель может найти лишь несколько фраз, касающихся систем VSAT и USAT. Несомненно, что применение систем спутниковой связи в сетях абонентского доступа для районов Крайнего Севера, как и для ряда других территорий, представляется весьма актуальным. В некоторых случаях системы спутниковой связи станут просто единственно возможным техническим решением для реализации сетей абонентского доступа.

216

Отсутствие в монографии результатов, касающихся принципов построения сетей абонентского доступа на базе систем спутниковой связи, объясняется двумя причинами. Первая причина состоит в том, что мне почти не знакома эта тематика, а переписывать в свою книгу целый раздел, заимствованный у других авторов, вряд ли уместно. Кстати, в 1998 году вышла из печати монография "Персональная спутниковая связь" Л.М. Невдяева и А.А. Смирнова [3]. В этой книге, на мой взгляд, содержится достаточно подробная информация, позволяющая читателю уяснить возможность использования различных систем спутниковой связи в существующих и перспективных сетях абонентского доступа. Вторая причина связана совсем с другими обстоятельствами. Так получилось, что основные исследовательские центры в области электросвязи размещены в Москве и Санкт-Петербурге. Когда речь заходит о каких-либо аспектах телекоммуникационной системы, в умах специалистов возникает ассоциация с соответствующей моделью московской или петербургской сетей. Мне кажется, что некоторые решения, предлагаемые моими коллегами, оптимальны для Москвы и Санкт-Петербурга, но далеко не всегда эффективны для других регионов России. Ситуация с системами спутниковой связи - иллюстрация того, как анализ сложных проблем, имеющих региональную специфику, был, в какой-то мере, искусственно ограничен автором теми моделями, которые, в основном, характерны для крупных городов России. Еще одно интересное направление, которое можно отнести к беспроводным технологиям, не нашло отражение в монографии. Речь идет о лазерной системе связи [4] - третьем "белом пятне" в монографии. Возможно, что в ближайшие годы эта технология станет весьма популярной, но сначала предстоит решить ряд достаточно сложных технических и организационных проблем. В первую очередь, необходимо тщательно разработать основные принципы использования лазерных систем связи в сетях абонентского доступа. Не так просто "уложить" эту технологию в "прокрустово ложе" существующей инфраструктуры сетей абонентского доступа. Безусловно, можно предложить ряд частных решений. Мне кажется, что лазерные лучи могут эффективно использоваться для образования колец в сети абонентского доступа. Вернемся к рисунку 1.2. В левой верхней части этого рисунка показана линия межшкафной связи, которая позволяет формировать кольцевую структуру сети абонентского доступа. В российских городах линии межшкафной связи, как правило, не строятся. Но они могут быть организованы за счет использования лазерных систем связи при установке соответствующего оборудования в ШР. Четвертое "белое пятно" образуют те аспекты технической эксплуатации сети абонентского доступа, которые должны рассматриваться в 217

процессе ее планирования. Модернизация сетей абонентского доступа, связанная с использованием широкого спектра самого разного оборудования, заметно усложняет задачи технической эксплуатации. Это предмет отдельной работы для специалистов в данной области. Видимо, некоторые читатели найдут и другие пробелы в тексте обеих глав монографии. Хуже, если где-то допущены серьезные ошибки (опечатки не в счет). Если Вы найдете их, сообщите, пожалуйста, мне. Но и ошибки не так уж страшны, если вспомнить слова Рабиндраната Тагора: "Река истины протекает через каналы заблуждений". ЛИТЕРАТУРА К ПОСЛЕСЛОВИЮ

1. Денисьева О. Μ и Мирошников Д.Г. Средства связи для последней мили. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998, 146 с. 2. Смирнов И.Г. Структурированные кабельные системы. - М.: ЭКОТРЕНДЗ, 1998, 178 с. 3. Нев,цяев Л.М., Смирнов А.А. Персональная спутниковая связь. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998, 215 с. 4. Чепусов Е.Н., Шаронин С.Г. Лазерная связь - новый экономичный способ беспроводной связи. - Сети и системы связи, №2, 1997, с. 46 - 50.

Что значат законы без нравов, что значат нравы без веры? (Гораций)

ПРИЛОЖЕНИЕ АНАЛИЗ ДОКУМЕНТОВ МО И ETSI, ОТНОСЯЩИХСЯ К СЕТЯМ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА Пока покаянного слова не выдохнет впалая грудь, придется нам снова и снова холопскую лямку тянуть (Булат Окуджава) П.1. ВОПРОСЫ, РАССМАТРИВАЕМЫЕ В ПРИЛОЖЕНИИ Возможно, что с позиций "классической науки" мне следовало бы начать эту монографию с анализа документов МСЭ и ETSI, прямо или косвенно, относящихся к сетям абонентского доступа. Подобная практика имеет, на мой взгляд, весьма существенный недостаток. Рекомендации МСЭ и стандарты ETSI, в отличие, кстати, от ряда других документов этих международных организаций, написаны в системе понятий, которая, мягко говоря, не совсем удобна для специалистов-практиков. Разумеется, речь идет не о том, что оригиналы рекомендаций МСЭ и стандартов ETSI написаны на английском языке. Даже хороший перевод не устраняет объективно существующие различия между "языками" теории и практики. Это ни в коей мере не умаляет той большой роли, которую играют рекомендации МСЭ и стандарты ETSI в создании современной телекоммуникационной системы. Надо отдавать себе отчет в том, что имевшая место практика, когда некоторые рекомендации МСЭ игнорировались, нанесла большой вред развитию электросвязи в России. В [1] можно найти ряд соответствующих примеров в части систем сигнализации. Несомненно, что важнейшим условием дальнейшего развития телекоммуникационной системы в России становится соблюдение международных стандартов норм. Любая самодеятельность в этой сфере чревата самыми серьезными последствиями. Системные решения, принятые двадцать и более лет назад, в наши дни иногда становятся тормозом для внедрения новых технологий. Не исключено, что с подобными процессами мы будем сталкиваться очень долго, что обусловлено спецификой сетей связи как консервативных сложных технических систем [2]. Этим, на мой взгляд - важнейшим, положением объясняется выбор, в качестве

219

эпиграфа к первому разделу Приложения, четырех строк одного из лучших поэтов уходящего века. Мне бы не хотелось показаться маргиналом, отрицающим любые нововведения, если они не подкреплены международным опытом. Более того, я думаю, что российские специалисты вполне в состоянии разработать новые пути решения сложных проблем, возникающих в процессе развития электросвязи. Однако авторы новых идей должны начинать внедрение своих предложений путем подготовки рекомендаций МСЭ и/или стандартов ETSI. Прецедентом такой практики можно считать разработку рекомендации МСЭ I.525 [3], выполненную на основе предложений российских специалистов и при их активном участии. МСЭ и ETSI, помимо рекомендаций и стандартов, публикуют документы (справочники, отчеты, инструкции), отражающие еще одну сторону их деятельности. По своей сути и МСЭ, и ETSI представляют распределенные - по разным странам - исследовательские центры. Плоды работы такого "коллективного разума" необходимо изучать и эффективно использовать. Это особенно важно в настоящее время, когда существуют объективные трудности проведения самостоятельных исследовательских работ. Итак, читатель уже понял, что в Приложении будут рассмотрены два вида документов. В первую очередь, мы проведем краткий анализ основных рекомендаций МСЭ, Имеющих прямое или косвенное отношение к тематике "Сети абонентского доступа". Затем будут обсуждаться отчеты ETSI, которые - только с точки зрения затронутых в монографии вопросов - зачастую более интересны, чем общеевропейские стандарты. Естественно, что мы остановимся на тех отчетах ETSI, которые полезны для специалистов, занимающихся сетями абонентского доступа. Рекомендации МСЭ, интересные с точки зрения сетей абонентского доступа, разработаны несколькими Исследовательскими Комиссиями. Различные аспекты сетей абонентского доступа изложены, например, в рекомендациях МСЭ серий G, I, Q, и Y. Только небольшая часть этих рекомендаций, а точнее - их фрагментов, будет рассмотрена в Приложении к монографии. На мой взгляд, наиболее интересна рекомендация МСЭ G.902 [4], которая кратко рассматривается в следующем разделе.

Вполне владеть своей женой И управлять своим семейством -

Куда труднее, чем страной, Хотя и мельче по злодействам (И. Губерман. Гарики на каждый день) П.2. Рекомендация МО G.902

Дословный перевод названия этой рекомендации - Framework recommendation on functional access networks (AN). Architecture and functions, access types, management and service node aspects - выполнить достаточно сложно. К сожалению, утверждения такого рода можно также распространить на многие термины и определения, принятые в рекомендациях МСЭ и стандартах ETSI. Поэтому далее я даже не буду пытаться дословно переводить необходимые фрагменты текста. В ущерб лингвистическим принципам - здесь и далее - используется система понятий, принятая среди связистов. Мы, при таком подходе, можем считать, что рекомендация МСЭ G.902 посвящена пяти вопросам: архитектура сети доступа, выполняемые ею функции, виды доступа, техническое обслуживание и назначение узла, обеспечивающего обслуживание. Рассмотрим, прежде всего, самый первый рисунок из текста рекомендации G.902, ссылаясь на ее редакцию от ноября 1995 года [4], действовавшую к моменту работы над Приложением. В данном разделе этот рисунок также имеет первый номер. Он воспроизводит оригинал, но, в дополнение, содержит также текст на русском языке, который следует рассматривать как один из вариантов перевода англоязычных терминов.

Давайте попробуем, двигаясь слева направо, разобраться с этим простым, на первый взгляд, рисунком. Точка UNI (user-network interface) показывает место размещения интерфейса пользователь-сеть. Рекоменда-

221

ция МСЭ I.112 [5] определяет UNI как интерфейс между терминальным оборудованием пользователя и сетевым окончанием, где используются протоколы доступа. Доступ пользователя, в свою очередь, трактуется этой же рекомендацией как средства, с помощью которых пользователь соединяется с сетью, чтобы пользоваться услугами и/или технико-эксплуатационными возможностями этой сети. Далее на рисунке П. 1 следует собственно сеть доступа. В тексте рекомендации G.902 содержится соответствующее определение, которое, для дальнейших рассуждений, приводится полностью на языке оригинала: "An implementation comprising those entities (such as cable plant, transmission facilities, etc.) which provide the required transport bearer capabilities for the provision of telecommunications services between a Service Node Interface (SNI) and each of the associated User-Network Interfaces (UNIs). An Access Network can be configured and managed through aQ3 interface.In principle there is no restriction on the types and the number of UNIs and SNIs which an Access Network may implement. The access network does not interpret (user) signalling". Для того, чтобы дать более-менее приемлемую трактовку этим словам (об адекватном переводе речь не идет), нам придется ввести несколько определений. Во-первых, появился новый термин - Service Node, который переводится в Приложении как "Узел, обеспечивающий обслуживание". Такое название выбрано в результате анализа определения, данного для Service Node (SN) в рекомендации G.902: "A network element that provides access to various switched and/or permanent telecommunication services. In case of switched services, the SN is providing access call and connection control signalling, and access connection and resource handling." Теперь становятся понятным назначение точки SNI - интерфейса между узлом, обеспечивающим обслуживание, и стыками UNI, которые он поддерживает в сети абонентского доступа. Последний фрагмент рисунка П.1 - сеть технической эксплуатации средств электросвязи (Telecommunications Management Network - TMN). Эта сеть через интерфейсы Q3 [6] выполняет присущие ей функции [7] в отношении оборудования абонентского доступа и узла, обеспечивающего обслуживание. Вернемся к определению сети абонентского доступа, приведенному выше на английском языке. Выделим основные моменты, интересные с точки зрения вопросов, рассматриваемых в монографии. Итак, сеть абонентского доступа - это некая совокупность технических средств, включающая в себя кабели связи, системы передачи и тому подобное. Эти технические средства обеспечивают требуемые ресурсы доставки информации между интерфейсами UNI и SNI. В принципе, не существует ограничений по числу и видам обоих интер222

фейсов. Конфигурация сети абонентского доступа и ее техническое обслуживание могут осуществляться через интерфейс Q3. Существенно также и то, что сеть абонентского доступа не обрабатывает информацию пользователя, передаваемую в системе сигнализации. Надо честно признаться, что все изложенное выше не самым лучшим образом определяет место и роль сети абонентского доступа в общей системе электросвязи. Особенно туманным представляется мне узел, поддерживающий обслуживание. Скорее всего, введение этого термина вызвано теми же причинами, что и появление рисунка 1.6 в первой главе монографии. Иными словами, заманчивая трактовка слов "Service Node" как местной коммутационной станции не всегда будет правильной. Определение, которое предложено в рекомендации G.902 для сети абонентского доступа, и соответствующий рисунок показались не совсем удачными не только мне и моим коллегам, с которыми мы вместе пытались найти приемлемые варианты перевода. В проектах ряда новых рекомендаций МСЭ предприняты попытки более точного объяснения места и роли сети абонентского доступа. Примером такого решения можно считать модель телекоммуникационной сети, которая используется в рекомендации МСЭ Y.120, посвященной Глобальной Информационной Инфраструктуре [8]. Рисунок П.2 воспроизводит эту модель по документу МСЭ [9], в котором уточняется ряд

223

положений рекомендации МСЭ Y.120. На рисунке П.2 даны переводы названий только тех функциональных блоков и интерфейсов, которые необходимы для уточнения места и роли сети абонентского доступа. В предложенной структуре сети все становится на свои места. Местная сеть (Local Network) состоит из двух элементов. Первый элемент - сеть абонентского доступа (Access Network). Второй элемент - устройства коммутации (Local Switching), расположенные в границах местной сети. Устройства коммутации междугородной связи (Backbone Switching) отнесены к уровню магистральной сети. Если сравнить два приведенных выше рисунка, то можно сделать такой вывод: - функции узла, обеспечивающего обслуживание (Service Node), как правило, выполняет местная коммутационная станция (Local Switch); - интерфейс этого узла (SNI), именуемый также как ANI [9], представляет собой стык с местной коммутационной станцией и будет, чаще всего, реализовываться на базе спецификаций V5 [10, И]. Модель, подобная изображенной на рисунке П.2, предложена в документе МСЭ [12] как пример организации доступа абонентов ТФОП и пользователей ЦСИО к общесетевым ресурсам. В этой модели - она показана на рисунке П.3 - сеть абонентского доступа также расположена между терминалами пользователей и местной коммутационной станцией. Интерфейс "А" обеспечивает традиционный (аналоговый) доступ в ТФОП, что не исключает использование ЦСП в сети абонентского доступа. Интерфейс "В" предназначен для подключения пользователей ЦСИО. Латинскими буквами "С" и "D" обозначены интерфейсы между коммутационными станциями. Следует обратить внимание читателя на то, что использование в названиях интерфейсов, которые были перечислены выше, букв "А", "В", "С" и "D" принято только для

224

введенной в [12] модели. Рекомендации МСЭ серий I и Q оперируют другими названиями этих четырех интерфейсов. А вот интерфейс "V, о котором мы говорили выше [10, 11], сохранил свое традиционное обозначение. Вернемся к рекомендации G.902 и рассмотрим еще один аспект, интересный для нас с точки зрения модернизации сетей абонентского доступа. Речь идет о примерах практической реализации того элемента сети доступа, который был назван узлом, обеспечивающим обслуживание. В современной телекоммуникационной системе должны предоставляться различные виды доступа, определяемые, в основном, принципами построения сетей электросвязи. Эти принципы, в свою очередь, выбираются с учетом двух соображений - перечень поддерживаемых услуг и уровень технологии, определяющий функциональные возможности телекоммуникационной системы. Обычно выделяют два основных класса услуг, ранжируемых по виду доступа: - услуги, предоставляемые по заказу (on-demand), в состав которых входят и те, что основаны на полупостоянных (semi-permanent) соединениях; - услуги, базирующиеся на постоянных (permanent) соединениях, которые поддерживаются выделенным узлом, обеспечивающим обслуживание. Характерными примерами услуг первого класса можно считать практически все виды обслуживания в телефонной и других коммутируемых (вторичных) сетях. Сеть проводного звукового вещания является классическим примером услуг второго класса. Узел, обеспечивающий обслуживание, может выполнять различные, с точки зрения видов доступа, функции. В частности, такой узел может быть выделенным и поддерживать только один вид доступа. Технические средства, формирующие программы звукового вещания, представляют пример данного варианта. Другое решение состоит в том, что узел, обеспечивающий обслуживание, поддерживает все виды доступа, но выделяет для них одинаковые ресурсы. С такой ситуацией сталкиваются абоненты ТФОП. Каждому установленному соединению гарантируется канал ТЧ, имеющий стандартную полосу пропускания 0,3 - 3.4 кГц. Абоненты могут обмениваться данными и факсимильными сообщениями, передавать сигналы, относящиеся к телеметрической информации, но должны понимать, что их возможности ограничены полосой пропускания канала ТЧ. Конечно же, узел, обеспечивающий обслуживание, может быть воплощен и как универсальный элемент сети связи, способный поддерживать все находящиеся в разумных пределах требования пользовате15 Заказ №2843

225

лей. Такой подход наиболее полно реализуется в концепции широкополосной ЦСИО. Итак, можно считать, что узел, обеспечивающий обслуживание, в большинстве случаев представляет собой "первую" коммутационную станцию, посредством которой пользователям предоставляется, возможность: - установления соединений в пределах сети (или сетей) связи, что свойственно диалоговым системам; - получения доступа к информационным услугам (соответствующие функции, до настоящего времени, преимущественно возлагались на системы связи, использующие некоммутируемые соединения). Такое определение узла, обеспечивающего обслуживание, обращено скорее в настоящее, чем в будущее. Но с практической точки зрения оно представляется мне весьма уместным. На этом заканчивается более чем краткий экскурс в текст рекомендации МСЭ G.902. Рассматривая эту рекомендацию, я не упоминал о двух важных для сетей абонентского доступа вопросах: сигнализация и техническое обслуживание. Такой подход объясняется только тем обстоятельством, что системы сигнализации и принципы технического обслуживания не входят в круг вопросов, рассматриваемых в монографии. В следующих разделах приложения читатель также не найдет никакой существенной информации о сигнализации и техническом обслуживании. Тем, кто интересуется именно этими аспектами создания сетей доступа, я бы посоветовал обратиться к тексту упомянутых документов МСЭ.

В любой организации работа тяготеет к самому низкому уровню иерархии (Аксиома Вэйля; цитируемая по книге "Законы Мерфи") П.З. СРЕДаВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА В этом разделе будет рассмотрен только один документ МСЭ [13], который был подготовлен Исследовательской Комиссией 15. Название документа, на английском языке, состоит из трех слов "Access Network Transport". Перевод этого словосочетания предлагается в такой редакции: "Транспортные средства сети абонентского доступа". Следует отметить, что выражения, содержащие прилагательное "транспортный", не имеют, в данном разделе, никакого отношения к одноименному уровню модели взаимодействия открытых систем [14]. Модель, формализующая процессы работы транспортных средств в сети абонентского доступа и соответствующие функции управления, приведена на рисунке П.4, который заимствован из [13] с сохранением принятых в оригинале обозначений. К сожалению, эти обозначения в ряде случаев отличаются от тех, что используются в документах других Исследовательских Комиссий МСЭ. В частности, интерфейс SNI в [4] и [13] имеет одно и то же название. Интерфейс пользователь-сеть в [4] обозначается аббревиатурой UNI (первая буква взята из слова User - пользователь). В [13] для такого же интерфейса использовано сокращение XNI.

227

Модель, предложенная в [13], основана на рекомендации МСЭ G.902 [4] и отчете ETSI под номером ETR 306 [15], некоторые аспекты которого рассмотрены в следующем разделе. Все элементы модели, расположенные между интерфейсами XNI и SNI, отражают функции, выполняемые в процессе передачи информации (включая техническую эксплуатацию) через сеть абонентского доступа. Это означает, что в сети абонентского доступа должно использоваться оборудование, которое реализует приведенные на рисунке П.4 функциональные блоки. Интерфейсы XNI, практически в любой сети доступа, будут отличаться друг от друга. Весьма редкие исключения могут быть представлены ситуацией, когда все абоненты УПАТС включены как пользователи ЦСИО с интерфейсом 2B+D. Логика развития электросвязи подсказывает, что в сети доступа будет преобладать многообразие XNI. Это, в свою очередь, означает, что для нормальной работы транспортных средств и системы управления могут потребоваться некие процедуры согласования. Процедуры согласования выполняются техническими средствами, которые в рассматриваемой модели обозначены как функциональный блок "Порт пользователя". Это название выбрано как дословный перевод термина "User port". В рекомендации МСЭ G.902 [4] приводятся примеры процедур, которые могут "выполняться рассматриваемым функциональным блоком. Целесообразно акцентировать внимание на трех характерных примерах: аналого-цифровое преобразование сигналов, тестирование интерфейса XNI и преобразование сигнальной информации. Транспортные функции ориентированы на создание общего тракта передачи информации между теми точками, в которых расположено оборудование пользователя. При необходимости эти функции включают в себя процедуры адаптации к среде распространения сигналов. Характерными примерами транспортных функций могут считаться мультиплексирование, установление и реконфигурация полупостоянных соединений, сопряжение разных сред распространения сигналов. Функциональный блок "Порт обслуживания" представляет совокупность процедур, связанных, в основном, с двумя задачами. Вопервых, необходимо согласовать характеристики конкретных интерфейсов SNI с теми возможностями, которыми располагает базовая сеть (Core Network). Во-вторых, надо выделить информацию, необходимую для технической эксплуатации соответствующего фрагмента сети абонентского доступа. Преобразование протоколов для специфических интерфейсов SNI и соответствующие процедуры управления - типичные примеры задач, возложенных на аппаратно-программные средства, работу которых моделирует блок "Порт обслуживания". Техническая эксплуатация, в предложенной в [13] модели, представ-

228

лена как двухуровневая система. Эксплуатационные задачи выполняются для отдельных элементов телекоммуникационной сети. Кроме того, общая система обеспечивает заданные показатели качества функционирования всей сети. На рисунке П.4 показаны интерфейсы QANT-L1 и QANT-L2 Аббревиатура "ANT" образована от приведенного выше названия "Access Network Transport", буква "L" - сокращение слова "Level", то есть уровень. В [13] указано, что реализация этих интерфейсов - в общем виде они обозначены как Qx - определяется конкретными условиями. Во многих случаях речь идет об интерфейсе Q3 Еще раз отметим, что рисунок П.4 представляет собой модель, состоящую из функциональных блоков, то есть не следует искать в оборудовании конкретной сети абонентского доступа одноименные аппаратнопрограммные средства. С практической точки зрения большой интерес представляет набор сценариев, разработанных в [13] для иллюстрации того, какие технические средства могут быть использованы в современных сетях абонентского доступа. Упомянутые сценарии представлены двумя способами, что позволяет уяснить как логические функции (Logical representation), так и вероятную практическую реализацию (Physical representation) сети абонентского доступа. На'рисунке П.5 воспроизводится логическое представление для сценария, иллюстрирующего вариант построения сети абонентского доступа на базе радиотехнических средств.

Рассмотрим этот рисунок, помня, что следующая иллюстрация переведет" данный сценарий в плоскость физического представления. В левой части рисунка показаны два основных класса терминального оборудования - стационарные и мобильные устройства. Первый класс устройств представлен тремя терминалами: телефонным аппаратом, бытовым телевизором и персональным компьютером. Беспроводной телефон-

229

ный аппарат служит примером мобильного терминала. Все стационарные терминалы подключаются к устройству доступа, в совокупности с которым они образуют так называемую "Сеть в помещении пользователя". Интерфейсы между устройством доступа и беспроводным телефонным аппаратом, с одной стороны, и сетью доступа, с другой стороны, обозначены стандартной аббревиатурой XNI с добавлением индексов W11 и W12. Буква "W" образована от слова "Wireless", то есть беспроводный, а обозначения " 11" и " 12" вводятся для того, чтобы подчеркнуть различие между этими двумя интерфейсами. Аналогичные обозначения использованы и для интерфейсов SNI. Сеть абонентского доступа, будучи беспроводной системой, может быть реализована различными способами. В настоящее время основным решением можно считать классическую технологию WLL, но в перспективе будут доминировать сети, основанные на сотовых структурах. Задача беспроводной сети абонентского доступа заключается в том, чтобы обеспечить пользователям уровень обслуживания, близкий (а по ряду показателей - более высокий) к стационарным системам. Обязательными условиями можно считать выход в базовую сеть, в качестве которой на рисунке П.5 показана ЦСИО, а в комментариях к модели [13] упомянута и Ш-ЦСИО. Кроме того, сеть абонентского доступа должна обеспечивать выход к специализированным сервисным узлам; на рисунке П.5, в качестве примера, указаны функции предоставления видеоуслуги. Обратимся теперь к рисунку П.6, который даст нам физическое представление о сети абонентского доступа, реализованной на базе беспроводных технологий. Благодаря тому, что на этом рисунке сохранены обозначения интерфейсов, указанных на предыдущей иллюстрации, несложно "связать" два способа описания того сценария, который касается использования радиотехнических средств в сети абонентского доступа. Рассмотрим для начала, помещение пользователя, изображенное на рисунке П.6 в виде жилого дома. В качестве стационарных терминалов показаны телефонный аппарат, бытовой телевизор и персональный компьютер. В принципе, можно было бы добавить и другие устройства. Электрические сигналы от всех терминалов, после преобразования в устройстве доступа, попадают в эфир через общую антенну. Мобильный телефонный аппарат использует собственную антенну - встроенную или расположенную в автомашине. Базовые станции, которые, в перспективе, будут общими для стационарных и мобильных терминалов, обеспечивают обмен данными (информация пользователей, сигнализация и служебные сообщения) с базовой сетью и выход к различным сервисным центрам. На рисунке П.6 показан в качестве примера, сервер, обеспечивающий видеоуслуги. Ба-

230

зовые станции контролируются блоком управления, который обычно устанавливается в одном помещении с коммутационным оборудованием базовой сети. Рассмотренный выше сценарий создания сети абонентского доступа ориентирован, в основном, на радиотехнические средства связи. В оригинале, то есть в документе МСЭ [13], представлены также и другие сценарии, подразумевающие создание и развитие сетей абонентского доступа на базе стационарных средств, систем спутниковой связи и комбинированных решений.

Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря (Иосиф Бродский. Письма к римскому другу) П.4. РЕКОМЕНДАЦИЯ МО Q..512

В этой рекомендации [16] приводятся общие характеристики абонентских (пользовательских) интерфейсов, которые должны поддерживаться цифровыми коммутационными станциями. Если материал, изложенный в разделе П.4, представляет для читателя практический интерес, то я бы посоветовал просмотреть еще четыре рекомендации МСЭ. В [17, 18] содержатся соображения, относящиеся к качеству обслуживания вызовов, а в [19, 20] изложены требования к качеству передачи информации. В тексте рекомендации МСЭ Q.512 подчеркивается, что сформулированные требования относятся, большей частью, к коммутационным станциям интегральной цифровой сети, известной специалистам по англоязычной аббревиатуре IDN (Integrated Digital Network), и ЦСИО. Тем не менее, требования, сформулированные в рекомендации МСЭ Q.512, касаются и цифровых коммутационных станций, которые устанавливаются в местных телефонных сетях, еще использующих аналоговые АТС. На рисунке П.7 представлены возможные конфигурации доступа, которые должны поддерживаться цифровой коммутационной станцией. Все интерфейсы, подразумевающие подключение цифровых каналов и трактов, обозначены буквой "V" с добавлением индекса. Интерфейс аналоговой двухпроводной АЛ назван стыком "Z". Рисунок П.7 взят, с несущественными изменениями, из рекомендации Q.512. В тексте этой рекомендации содержится ряд примечаний, уточняющих иллюстративный материал. Все эти примечания, отмеченные на рисунке П.7 латинскими буквами от "а" до "е", сводятся к следующим пяти пунктам: a) Характеристики интерфейса "Т" определены в рекомендации МСЭ I.411. b) Характеристики цифровой системы передачи по кабелю с металлическими жилами, используемой для ЦСИО, специфицированы в рекомендации МСЭ G.961. c) Различие между интерфейсами V2, V3, V4 и V5 заключается, в основном, в принципах мультиплексирования и сигнализации, а требования, касающиеся аспектов передачи (они определяются рекомендациями МСЭ G.703 и G.704), идентичны. d) Интерфейс V4 не стандартизован МСЭ, но некоторые его характеристики могут быть заимствованы из спецификации стыка V5, который предусматривает возможность статического мультиплексирования.

232

е) В данном случае могут использоваться оба доступа ЦСИО (2B+D и 30B+D), но последний поддерживается только интерфейсом V5.2 Рассмотрим, двигаясь сверху вниз, самые общие характеристики интерфейсов, представленных на рисунке П.7. До описания этих характеристик заметим, что не все интерфейсы должны быть реализованы в конкретной сети электросвязи. С другой стороны, надо отметить, что в ряде случаев могут понадобиться и другие интерфейсы, которые не приводятся в рекомендациях МСЭ. Начнем с интерфейса V1, предназначенного для включения обо233

рудования тех пользователей ЦСИО, которые выбрали конфигурацию доступа 2B+D. Основные характеристики физического уровня для интерфейса V1 приведены в рекомендациях МСЭ G.960 и G.961. Принципы технического обслуживания в ЦСИО, существенные для интерфейса V1, содержатся в рекомендации МСЭ М3603. Интерфейс V1 должен поддерживать взаимодействие между стыками пользователь-сеть ЦСИО и цифровой коммутационной станцией. Слово "взаимодействие" в данном случае означает не только корректность процедур, касающихся передачи информации, но и затрагивает аспекты сигнализации, синхронизации и технической эксплуатации. Интерфейс V 2 может рассматриваться как наиболее общий цифровой стык, используемый для подключения удаленных модулей к цифровой коммутационной станции. Характерным примером удаленного модуля служат концентраторы, широко используемые в ГТС и СТС для экономичного построения сети абонентского доступа. Цифровой тракт между коммутационной станцией и удаленным модулем может состоять из одной или более цифровых секций (этот термин был введен во второй главе; открыв рисунок 2.40, можно найти соответствующие пояснения). Основные характеристики физического уровня для интерфейса V2 приведены в рекомендациях МСЭ G.703 и G.704. Рассматриваемый интерфейс имеет определенную специфику в том смысле, что он ориентирован на конкретный тип цифровой коммутационной станции. По этой причине принципы технического обслуживания для интерфейса V 2 рекомендациями МСЭ не нормируются. Назначение интерфейса V3 - подключение оборудования ЦСИО, использующего структуру доступа 30B+D, к коммутационной станции. Следует отметить, что рассматриваемый вариант ориентирован на обслуживание одного интерфейса пользователь-сеть ЦСИО. Это не значит, что мультиплексирование интерфейсов со структурой доступа 30B+D не может использоваться в пределах транспортной сети. Просто обработка информации для каждого интерфейса ЦСИО на первичной скорости будет осуществляться отдельно. Основные характеристики физического уровня для интерфейса V3 могут быть найдены в рекомендациях МСЭ G.703, G.704, G.706, G.962 и G.963. Принципы технического обслуживания для интерфейса V3 изложены в рекомендации МСЭ М3604. Относительно интерфейса V4 в рекомендации Q.512 сказано, что его характеристики не будут специфицированы МСЭ. Иными словами, Операторы могут использовать любые процедуры статического мультиплексирования. Сложившаяся ситуация отражает нынешнюю точку зрения МСЭ на использование данного

234

интерфейса. В предыдущей версии рекомендации Q.512 основные характеристики интерфейса V4 были представлены весьма подробно. В частности, версия 1988 года содержала таблицу, определяющую правила распределения сигналов с нескольких интерфейсов пользователь-сеть по канальным интервалам цифрового тракта с пропускной способностью 2,048 Мбит/с. Тот факт, что новая редакция рекомендации Q.512, казалось бы, не содержит хорошо проработанный материал, апробированный на практике, можно объяснить двумя соображениями. Во-первых, использование разных процедур мультиплексирования не влияет на возможность совместной работы терминалов ЦСИО между собой и с оконечным оборудованием других сетей электросвязи. Стандартизация интерфейса V4, с этой точки зрения, не имеет практического смысла. Во-вторых, использование интерфейса V5 позволяет решить рассматриваемую задачу более эффективно, что, скорее всего, и нашло свое отражение в новой версии рекомендации МСЭ Q.512. Интерфейс V5 трактуется рекомендацией Q.512 как цифровой стык с пропускной способностью 2,048 Мбит/с, который предназначен для подключения к цифровой коммутационной станции: - аналоговых телефонных аппаратов или подобных оконечных устройств, обменивающихся информацией в полосе пропускания канала ТЧ; - терминалов ЦСИО с конфигурацией доступа 2B+D при условии, что выполняются требования рекомендации G.960, а сетевое окончание NT1 не входит в оборудование сети абонентского доступа; - терминалов ЦСИО с конфигурацией доступа 2B+D, когда граница между сетью абонентского доступа и стыком пользователь-сеть соответствует эталонной точке "Т"; - оборудования ЦСИО с конфигурацией доступа 30B+D при условии, что выполняются требования, изложенные в рекомендации G.962, а сетевое окончание NT1 не входит в оборудование сети абонентского доступа (только для интерфейса V5.2); - оборудования ЦСИО с конфигурацией доступа 30B+D, когда граница между сетью абонентского доступа и стыком пользовательсеть соответствует эталонной точке "Т" (только для интерфейса V5.2); - аналогового или цифрового оконечного оборудования, для работы которого устанавливаются полупостоянные соединения, в том случае, когда не требуется обмен сигнальной информацией вне полосы пропускания арендованных каналов или трактов. Такой перечень позволяет, с небольшими допущениями, назвать интерфейс V5 универсальным стыком сети абонентского доступа с цифровой коммутационной станцией. В рекомендации Q.512, равно как и в других документах МСЭ и ETSI, выделяют два вида этого 235

интерфейса - V5.1 и V5.2 различающихся между собой возможностью выполнения функций концентрации нагрузки. Интерфейс V5.1 не обладает такой возможностью. Он, по этой причине, более прост, чем интерфейс V5.2 Интерфейс V5.1 рассчитан на использование стандартного цифрового тракта 2,048 Мбит/с. Функции технической эксплуатации для обоих вариантов реализации интерфейса V5 выполняются на основе требований, изложенных в рекомендациях МСЭ серии Q.570. Интерфейс V5.2 позволяет осуществлять концентрацию нагрузки, что обеспечивает эффективное распределение канальных ресурсов в сети абонентского доступа. В отличие от своего "младшего брата", рассчитанного на один цифровой тракт с пропускной способностью 2,048 Мбит/с, интерфейс V5.2 может поддерживать до 16 первичных трактов, что соответствует ресурсам ЦСП типа ИКМ-480. В рекомендации МСЭ Q.512 приводится ряд положений, касающихся назначения канальных интервалов для передачи информации, необходимой системе сигнализации, характеристик физического уровня и тому подобное. Эти вопросы, имеющие для некоторых специалистов большое практическое значение, не входят в круг проблем, составляющих предмет данной монографии. По этой причине мне остается только дать ссылки на две группы рекомендаций МСЭ, определяющих требования к физическому уровню (G.703, G.704, G.706, G.964, G.965) и системе технической эксплуатации (М3603 и М3604).. Цепочку примеров в рассматриваемой модели завершает интерфейс Z. Он предназначен для включения в местную коммутационную станцию абонентского терминала посредством двухпроводной физической цепи. Такое решение чаще всего, используется для включения в МС той группы терминалов, которая находится в зоне прямого питания. В редких случаях посредством стыка Ζ могут подключаться УΠАТС малой емкости.

Всякое решение плодит новые проблемы (Следствие закона Мерфи) П.5.ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ETR 248 (ETSI)

Использование ОВ в сети абонентского доступа по праву считается одним из основных направлений в том сложном процессе, каковым является модернизация телекоммуникационной системы. Нерациональные принципы применения (Ж могут не только не принести желаемого эффекта, но даже ухудшить качество передачи информации на участке между коммутационной станцией и терминалом пользователя. Технический отчет ETR 248 [21], подготовленный Техническим Комитетом ETSI "Передача и Мультиплексирование", посвящен аспектам применения одномодовых ОВ. Задача, поставленная перед авторами отчета, состояла в разработке экономичных принципов использования ОВ в процессе эволюции сети абонентского доступа. Оптическая сеть абонентского доступа должна поддерживать практически все виды стационарных коммутируемых (вторичных) сетей. В [21] приводятся соответствующие примеры, которые не должны рассматриваться как полный перечень возможных применений оптических сетей абонентского доступа. В частности, упоминаются сети телефонной связи и передачи данных в режиме коммутации пакетов, ЦСИО (обычная и широкополосная), арендованные каналы и тракты, системы телевещания. Подобный перечень говорит о том, что оптическая сеть абонентского доступа, на стороне пользователя, должна поддерживать большое число интерфейсов. А вот на станционной стороне в [21] предлагается использовать, в основном, два интерфейса - V5.1 и V5.2, хотя допускается реализация и других стыков с коммутируемыми сетями. Структура оптической сети абонентского доступа приведена на рисунке П.8, который заимствован из [21]. Рассматриваемый документ ETSI оперирует рядом терминов, которые не входят в систему понятий, принятых в практике МСЭ. В ряде случаев такое расхождение в терминологии мешает четкому пониманию излагаемых решений. Иногда же определения, предлагаемые в материалах ETSI, выглядят более удачной трактовкой некоторых терминов, относящихся к сетям абонентского доступа. До описания структуры оптической сети целесообразно привести определение термина "Звено доступа"; в оригинале - Access Link. Под звеном доступа в [21] понимается совокупность средств передачи между интерфейсом сети и конкретным (единственным) интерфейсом пользователя. Оптическая система передачи в сети абонентского дос-. тупа - это та часть звена доступа, в пределах которого используется ОВ. 237

Оптическая сеть абонентского доступа представляет собой совокупность звеньев доступа, совместно использующих ресурсы сетевого интерфейса за счет обмена информацией по ОВ. Следует отметить, что интерфейсы сети и пользователя не идентичны, а звено доступа не симметрично. Элементы оптической сети, приведенные на рисунке П.8, выполняют следующие функции: - Оптическое линейное окончание (OLT) обеспечивает сопряжение на стороне сети; - Оптическая распределительная сеть (ODN) отвечает за перенос информации между оптическим линейным окончанием и интерфейсами пользователей; - Оптический сетевой модуль (ONU) формирует интерфейс пользователя в оптической сети абонентского доступа; - Адаптер (AU) выполняет, при необходимости, процедуры сопряжения между оптическим сетевым модулем и оборудованием на стороне пользователя. К оптическому линейному окончанию (OLT) могут подключать несколько оптических распределительных сетей (ODN). Оптический сетевой модуль (ONU) располагается: - в непосредственной близости от помещения пользователя, вариант (а) на рисунке П.8; - на некотором расстоянии от помещения пользователя, вариант (b) на том же рисунке. Вариант (а) служит хорошей иллюстрацией к рассмотренным в

238

первой и второй главах монографии концепциям использования ОК в сети абонентского доступа FTTH и FTTB. Кстати, в [21] вводится еще одна аббревиатура - FTTA, в которой "А" - первая буква в слове "Apartment" (квартира). Речь идет о доведении ОВ до квартиры потенциального пользователя. Вариант (Ь), в свою очередь, иллюстрирует концепции использования ОК, известные по аббревиатурам FTTR и FTTC. На рисунке П.8 показан ряд обозначений (букв с подстрочными индексами), обрамляющих функциональные блоки оптической сети абонентского доступа. Эти обозначения, в зависимости от конкретной реализации оптической сети абонентского доступа, могут указывать на стандартизованные интерфейсы. В [21] приводится один пример, когда точки, отмеченные буквами Ru и Rz, совпадают с местами размещения известных интерфейсов Т и V5 соответственно. В целом же, не всем точкам, из показанных на рисунке П.8, обязательно соответствует какой-либо реальный интерфейс. Оптические сети абонентского доступа предназначены для передачи различного рода информации на скоростях 64 кбит/с и выше. Для полупостоянных соединений допускается использование каналов с пропускной способностью менее 64 кбит/с. К оптическому сетевому модулю (ONU), со стороны пользователя, могут подключаться ОВ или кабели с медными жилами. Терминалы пользователей, помимо кабелей связи, могут подключаться через оборудование бесшнурового (Cordless) доступа. Структура оптической сети абонентского доступа может быть основана на различных топологиях - дерево, шина, кольцо или их комбинация. Могут устанавливаться соединения с различной конфигурацией - "точка-точка" (point-to-point) и "точка-множество точек" (point-to-multipoint). В дополнение к уже используемым на практике оптическим компонентам, в рассматриваемой сети найдут применение мультиплексоры с разделением каналов по длинам волн (WDM). Характеристики эксплуатируемых одномодовых ОВ (на рисунке П.8 они обозначены буквой "Г) должны соответствовать требованиям, изложенным в рекомендации МСЭ G.652. На рисунке П.8 указан интерфейс Q,.который предназначен для выполнения задач, касающихся технической эксплуатации оптической сети абонентского доступа. Системные решения, связанные с интерфейсом Q для этой сети, будут уточняться в работах ETSI, которые относятся к концепции TMN. Модель, представленная на рисунке П.8, иллюстрирует общую архитектуру оптической сети абонентского доступа. Ее реализация в полном соответствии с изложенными в [21] требованиями в ряде случаев либо технически невозможна, либо экономически не оправдана.

239

На ближайшую перспективу в [21] предлагается несколько более простых сценариев, ориентированных на использование одного или двух ОВ. Следует отметить, что в случае применения одного ОВ может использоваться либо спектральное уплотнение, либо метод передачи типа "пинг-понг", знакомый специалистам по U-интерфейсу в ЦСИО. В [21] рассмотрены варианты сети абонентского доступа с двумя и даже тремя ОВ, которые могут разделяться не только по направлениям приема и передачи. В работах ETSI анализируются структуры сети абонентского доступа с использованием различных ОВ для двух основных классов услуг - интерактивных и распределительных. В [21], особенно для системных решений, рекомендуемых на ближайшую перспективу, допускается использование - в единой оптической сети абонентского доступа - как цифровых, так и аналоговых методов передачи информации. Аналоговая технология предусмотрена, в основном, для системы кабельного телевидения - одного из важнейших компонентов сети абонентского доступа.

Ad narrandum, поп ad peobandum (Для рассказывания, но не для доказывания) П.6.ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ETR 306 (ET5I)

П.6.1. Структура Технического отчета ETR 306 Название этого отчета ETSI - "Access network for residential customers" - формально ограничивает круг рассматриваемых вопросов, выделяя среди всех потенциальных абонентов только одну группу пользователей. В терминах ТФОП эта группа пользователей обычно называется "квартирным сектором". В последнее время специалисты в области градостроения, статистики и в других областях знаний стали чаще оперировать термином "жилище". Это слово более точно отражает совокупность возможных мест проживания людей - квартира, дом, кондоминиум. С другой стороны, результаты, изложенные в Техническом отчете ETR 306 [15], могут быть использованы, полностью или частично, и для другой группы пользователей телекоммуникационной системы абонентов, именуемых в телефонии "производственным сектором". Такое утверждение объясняется тем, что множество небольших (по численности персонала) предприятий располагается в жилых домах, используя для своей системы связи существующие линейно-кабельные сооружения. Основное внимание в Техническом отчете ETR 306 уделяется интерфейсам UNI и SNI. Изложенный материал структурирован как по времени использования различных телекоммуникационных технологий, так и по среде распространения сигналов. Мне такой подход показался удачным с методологической точки зрения. Поэтому в следующих параграфах раздела П.6 мы будем придерживаться, с несущественными изменениями, классификации интерфейсов, введенной в [15]. В параграфе П.6.2. рассматривается та группа интерфейсов сети абонентского доступа, которая использует кабельные линии. Дополнительно вводится классификация по времени их применения в сети абонентского доступа - существующие и перспективные. Параграф П.6.3 посвящен интерфейсам, ориентированным на беспроводные, технологии. Желательно, исходя из многих соображений, стандартизовать (и использовать) минимальное число интерфейсов в сети абонентского доступа. Этому препятствуют как технические, так и экономические факторы. Существенно также и то, что для потенциальных абонентов важно не только найти компромисс между начальными и конечными затратами; во многих случаях необходимо уменьшить первоначальные инвестиции. Это обстоятельство, в сочетании с весьма различ16 Заказ I* 2843

241

ными требованиями в отношении поддерживаемых услуг, приводит к появлению множества интерфейсов. Данный факт в какой-то мере стимулировал разработку рассматриваемого отчета ETSI. П.6.2. Интерфейсы, использующие проводные средства связи П.6.2.1. Существующие технологии Чаще всего в телекоммуникационной системе используется интерфейс, разработанный для подключения ТА к аналоговой или цифровой МС по двухпроводной АЛ. Строго говоря, этот интерфейс специфицирован для стыка SNI. Однако в узкополосной ЦСИО двухпроводная АЛ (витая пара) используется для U-интерфейса, который относится к стыкам UNI. Общие требования к оборудованию, которое может подключаться к двухпроводному интерфейсу, содержит документ [22]. Детализированные требования специфичны для каждой национальной ТФОП. Никакими международными стандартами эти требования не регламентируются. Для сетей ПД, как следует из рекомендаций МСЭ серии V, используются интерфейсы пользователь-сеть ТФОП (с установкой модема) или ЦСИО (с включением адаптера между эталонными точками R и S). Напомним, что речь в данном разделе идет о "квартирном секторе". По этой причине рекомендации МСЭ серии X в [15] не рассматриваются. В сетях абонентского доступа будут использоваться аналоговые и цифровые арендованные линии. Аналоговые линии могут быть как двух-, так и четырехпроводными. Их характеристики определены в стандартах [23 - 26]. Цифровые арендованные линии предназначены для организации полупостоянных соединений на скоростях 64 кбит/с [27], кратных этой величине, обозначаемых обычно как пх64 кбит/с [28], и 2,048 Мбит/с [29]. Потенциальные интерфейсы пользователь-сеть обычной ЦСИО представлены, для "квартирного сектора", стыками со структурой доступа 2B+D и 30B+D, то есть всеми вариантами, предусмотренными МСЭ и ETSI. Эталонная точка "U" (для доступа 2B+D) европейскими странами не рассматривается в составе интерфейса пользователь-сеть. Это означает, что U-интерфейс не стандартизуется. Тем не менее, исследование технических и экономических аспектов этого вопроса было проведено в работах ETSI. Соответствующие результаты отражены в отчете ETR 119 [30]. Для широкополосной ЦСИО в [15] упомянуты три интерфейса пользователь-сеть на скоростях 2,048 Мбит/с, 155,520 Мбит/с и 622,080 Мбит/с. Относительно двух последних величин сделано замечание, что такие скорости в настоящее время еще не актуальны для "квартирного сектора". В разделе 2.4 монографии упомянуты и другие ско-

242

роста, номиналы которых были определены после публикации отчета [15]. Несомненно, что при выборе новых номиналов скоростей были учтены требования и возможности потенциальных пользователей, относящихся к "квартирному сектору". П.6.2.2. Перспективные технологии В последние годы период времени между возникновением идеи и ее практическим воплощением заметно сократился. Технологии, которые к моменту составления рассматриваемого отчета (1996 год) считались перспективными, уже реализованы в телекоммуникационном оборудовании, работающем в отечественных сетях связи. В отчете [15], при изложении ряда вопросов, часто упоминаются материалы комитета DAVIC. Это название образовано от слов "Digital Audio Visual Council", которые определяют круг интересов комитета DAVIC методами цифрового преобразования звуковой и видеоинформации. Одним из привлекательных системных решений, позволяющих полностью или частично - использовать существующие физические АЛ, считаются технологии ADSL и VDSL, уже упоминавшиеся в обеих главах монографии. Изучение этих технологий проведено ETSI вместе с американским национальным институтом стандартов ANSI (American National Standards Institute). Требования к оборудованию ADSL сформулированы ETSI в отчете ETR 328 [31]. Пропускная способность в направлении от терминала к сети может достигать 6 Мбит/с. В обратном направлении верхний предел для скорости передачи составляет 640 кбит/с. Для оборудования VDSL в материалах DAVIC [32] выделены четыре интерфейса, различающихся между собой пропускной способностью в обоих направлениях обмена информацией. Соответствующие величины приведены в таблице П.1. Таблица П.1 Тип интерфейса VDSL

Скорость передачи от сети к терминалу

А В С D

51,84 Мбит/с 51,84 Мбит/с 25,92 Мбит/с 12,96 Мбит/с

Скорость передачи от терминала к сети 19,44 1,62 1,62 1,62

Мбит/с Мбит/с Мбит/с Мбит/с

DAVIC рассматривает оборудование VDSL как эффективное решение для реализации концепции FTTC. В этом случае ОК прокладывается в сети абонентского доступа на магистральном участке, а физическая цепь, простирающаяся вплоть до точки подключения терминального оборудования, уплотняется оборудованием VDSL. 243

В качестве перспективной технологии в [15] обсуждаются также системы аналогового и цифрового телевизионного вещания. Основное внимание уделяется, естественно, цифровому телевещанию. Решение, предложенное в рекомендации МСЭ J.83 [33], основано на том, что сигналы цифрового телевизионного и звукового вещания передаются в существующей сети КТВ. Методы кодирования цифрового телевизионного сигнала были предметом изучения нескольких международных организаций. За основу большинством производителей телевизионного оборудования были взяты решения, предложенные экспертной группой по движущимся изображениям, которая образована международной организацией по стандартам и международной электротехнической комиссией. Эти организации известны по аббревиатурам ISO и IEC. Экспертная группа получила название MPEG (Moving Pictures Experts Group). Предложенные ею спецификации, начинаются с этих же четырех букв, к которым добавляется цифра, конкретизирующая метод кодирования сигналов. В сети доступа для телевизионных сигналов обычно используется метод MPEG2. Транспортный поток (Transport Stream - TS) имеет структуру цикла в 204 байта, которая образуется после преобразования сигнала с использованием кода РидаСоломона [34]. Для передачи телевизионного сигнала с полосой 6 МГц могут использоваться транспортные потоки различной скорости, что определяется видом модуляции. Обычно применяется квадратурная амплитудная модуляция QAM, оперирующая различным числом возможных значений сигнала. Стандарт ETS 300 429 [35] определяет три вида модуляции: 16-QAM, 32-QAM и 64-QAM. В материалах DAVIC [32] этот ряд выглядит иначе: 16-QAM, 64-QAM и 256-QAM. В таблице П.2 приведены три номинала скоростей для транспортного потока, используемого при передаче телевизионного сигнала с полосой пропускания 6 МГц. Таблица П.2 Используемая модуляция

Скорость передачи для стандарта MPEG2

16-QAM 64-QAM 256-QAM

25491 МГц 38236 МГц 50981 МГц

DAVIC разработал еще одну спецификацию интерфейса, которая обеспечивает перенос конвертов ATM через сеть КТВ. Это решение может оказаться весьма перспективным с точки зрения быстрого введения новых телекоммуникационных услуг. В качестве примера можно назвать услугу "Видео по заказу". 244

Первым шагом для поддержки подобных услуг стало введение двухстороннего канала взаимодействия в сеть КТВ. Подобные решения разрабатываются как для телевизионного, так и для звукового вещания. Экспансия Internet стимулировала поиск экономичных решений для работы с этой информационной системой на высоких скоростях. Одно из возможных решений - использование новых интерфейсов Ethernet [36]. Эти интерфейсы могут использовать выделенную для них витую пару (физическую АЛ в сочетании с оборудованием xDSL) или линии сети КТВ, что подразумевает применение кабельных модемов. П.6.3. Интерфейсы, использующие радиотехнические средства Беспроводные (wireless) интерфейсы играют очень важную роль в современных сетях абонентского доступа. Основные направления в использовании радиотехнических средств для построения сетей абонентского доступа будут рассмотрены в разделе П.7, который представляет Технический отчет ETSI ETR 139 [37]. В этом параграфе затронуты только аспекты интерфейсов при беспроводном доступе. ETSI выделяет два перспективных направления среди множества беспроводных технологий. Первое направление связано со стандартом DECT, который принят ETSI [38] и одобрен всеми европейскими странами. Для оборудования DECT выделен спектр в диапазоне частот между 1880 МГц и 1900 МГц. Этот стандарт хорошо адаптирован к требованиям, которые диктуются разным видам обслуживания. Для преобразования речевых сигналов используется адаптивная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ), позволяющая обеспечить высокое качество телефонной связи при скорости передачи 32 кбит/с. Существенно то, что используемый вид модуляции позволяет "прозрачно" передавать в канале 32 кбит/с сигналы многочастотного набора с небольшой задержкой. При двухсторонней передаче информации оборудование DECT обеспечивает максимальную скорость обмена данными около 352 кбит/ с. При односторонней (симплексной) передаче информации эта величина составляет 736 кбит/с. Стандарт DECT поддерживает также функциональные возможности обычной (узкополосной) ЦСИО с конфигурацией доступа 2B+D. Второе перспективное направление, среди беспроводных технологий, определяется концепцией UMTS, упоминавшейся в разделе 2.5 монографии. Интерфейсы, предусмотренные концепцией UMTS, позволят максимально сблизить показатели качества передачи информации и функциональные возможности, предоставляемым абонентам, в стационарных и мобильных сетей связи.

Ubi concordia, ibi victoria (Где согласие, там и победа) ПЛДЕХНИЧЕСКИЙОТЧЕТЕТШЗЭ (ETSI)

Отчет ETR 139, составленный в 1994 году [37], отражает мнение ETSI о применении радиотехнического оборудования в.абонентских сетях. За четыре года, прошедшие между публикацией отчета [37] и завершением работы над этой монографией, произошли определенные изменения в теории и практике использования радиотехнических средств в сетях абонентского доступа. Последние достижения в этой области я попытался отразить в разделе 2.5, но читателю, желающему получить более полную информацию, целесообразно обратить внимание на список литературы, приведенный в конце второй главы монографии. Основные положения, сформулированные в [37], не потеряли своей актуальности. Это объясняется рядом причин. Во-первых, ряд вопросов касается фундаментальных положений развития сетей абонентского доступа с использованием различных радиотехнических средств. Во-вторых, российская телекоммуникационная система на определенное время "опаздывает" с внедрением последних достижений науки и техники. С этой точки зрения решения, принятые в Европе в 1994 году, нельзя считать "устаревшими" для российских Операторов связи. Концептуальные положения, разработанные ETSI в отчете [37], объединены общим названием RLL (Radio in the Local Loop). В разделе П.7 будет использоваться именно эта аббревиатура. Эталонная модель, используемая авторами концепции RLL, представлена на рисунке П.9, который иллюстрирует самые общие принципы применения радиотехнических средств в сети абонентского доступа. МС, в контексте данной модели, следует рассматривать как коммутационную станцию стационарной сети электросвязи, которая выполняет функции сопряжения с радиотехническим оборудованием сети абонентского доступа. Следовательно, МС может быть оконечной станцией ТФОП, узлом сети ПД, устройством для установления полупостоянных соединений (арендованных каналов и трактов) и тому подобное. Контроллер обеспечивает подключение системы RLL к МС, что необходимо для решения технологической задачи - обслуживания вызовов. Для выполнения задач, касающихся функций технической эксплуатации, контроллер использует соответствующие средства, обозначенные на рисунке П.9 блоком NMA. Этот блок связан с системой технической эксплуатации (О&М). Базовая станция BS содержит радиотехническое оборудование, обеспечивающее прием и передачу информации, включая сообще-

246

LE - Local Exchange (Местная станция), BS - Base Station (Базовая станция) NMA - Network Management Agent (Средства эксплуатационного контроля и управления), С - Controller (Контроллер), RT - Radio Termination (Радийное окончание), СТ - Customer Terminal (Терминал пользователя), О&М - Operation and Maintenance (Система технической эксплуатации)

ния для системы сигнализации, по эфиру. В состав BS входят также средства, необходимые для измерений и технического обслуживания системы RLL. Радийное окончание выполняет функции, касающиеся поддержки терминалов ТФОП, ЦСИО и арендованных линий. Оно может использоваться для включения нескольких терминалов. Если необходимо подключить всего один терминал, то функции радийного окончания существенно упрощаются. Интерфейс I/F1 определяет принципы сопряжения системы RLL со стационарной сетью электросвязи. Через этот интерфейс осуществляется обмен информацией между МС и контроллером. Последний "общается" со средствами эксплуатационного контроля и управления через интерфейс I/F2. Интерфейс I/F3 используется для подключения BS (одной или нескольких) к контроллеру системы RLL. Через данный интерфейс передается информация, связанная с обработкой вызова, управлением частотными ресурсами, техническим обслуживанием оборудования и, при необходимости, поддержкой функции мобильности терминалов. Подключение радийного окончания (одного или нескольких) к одной или более BS осуществляется через интерфейс I/F4. Передаваемая через данный интерфейс информация подобна той, что была указана в предыдущем абзаце. Интерфейс I/F4, кроме того, предусматривает передачу сообщений, формируемых в процессе наблюдения за оборудованием радийного окончания. Интерфейс I/F5 определяет характеристики в точке подключения

247

терминалов к системе RLL. В качестве используемых терминалов в [37] акцентируется внимание на стандартные ТА, оконечное оборудование ЦСИО и устройства, работающие по арендованным каналам и трактам. Это означает, что интерфейс I/F5 будет, как правило, совпадать с одним из стандартных стыков, специфицированных в рекомендациях МСЭ серий I, Q и V. Информация, необходимая системе технической эксплуатации, передается через интерфейс I/F6. Активное использование оборудования, соответствующего системе RLL, объясняется рядом факторов, среди которых экономические соображения играют для Оператора важнейшую роль. В [37] указано, что перед авторами отчета не ставилась задача расчета экономически выгодных вариантов применения системы RLL. Тем не менее, некоторые весьма полезные, с точки зрения экономики, оценки приводятся при анализе основных вариантов развития сетей связи на базе радиотехнического оборудования. Один из таких вариантов (рисунок П. 10) иллюстрирует принципы организации связи в пригородной зоне, в пределах которой ведется новое строительство. Площадь новой застройки, которая удалена от города на расстояние от одного до пяти километров, ограничена радиусом 500 метров. Подключение терминального оборудования потенциальных абонентов ГТС осуществляется через ближайшую МС. Структура, показанная на рисунке П. 10, считается авторами отчета [37] одной из характерных моделей, представляющих как одно из направлений в развитии ТФОП, так и возможную сферу применения системы RLL. Мне представляется полезным привести еще несколько чисел, использованных в [37] для расчета сети: - поверхностная плотность размещения потенциальных абонентов находится в диапазоне от 500 до 2000 на один квадратный километр; - средняя интенсивность трафика составляет порядка 0,07 Эрл; 248

- доля пользователей ЦСИО (включая оба вида доступа) может достигать 5% от общего числа абонентов; - время полного завершения работ по созданию сети связи (до телефонизации последнего дома) равно одному году. Все перечисленные выше оценки могут быть полезны Оператору для решения подобных задач. Если исходные данные аналогичны приведенным выше, то можно, в качестве отправной точки, воспользоваться результатами отчета [37]. Если же какие-либо величины существенно различаются между собой (характерный пример для многих регионов России - более широкий разброс возможных значений поверхностной плотности размещения абонентов), то результатами отчета [37] необходимо пользоваться очень осторожно. Одним из самых главных рынков для системы RLL считается сельская связь. Соответствующая модель показана на рисунке П.11, который без изменений взят из [37]. В качестве характерной сельской местности в отчете ETSI названа область с холмами и лесами, жители которой распределены по территории очень неравномерно. Примерно 90% потенциальных абонентов находятся в радиусе 4 км от МС, которая, естественно, установлена в главном населенном пункте данной местности. Остальные 10% потенциальных абонентов живут в лределах кластеров, распределенных так, как это показано для рассматриваемой модели. Характеристики телекоммуникационных услуг, которые необходимы абонентам в сельской местности, могут быть представлены следующим образом: - телефонная связь с таким качеством, которое свойственно стационарной ТФОП; - дополнительные услуги ТФОП, обеспечиваемые при использовании терминалов с частотным набором номера, которые включены в цифровые коммутационные станции; - передача и прием факсимильных со-

249

общений с использованием терминалов третьей группы (со скоростью до 9,6 кбит/с); - обмен данными с использованием модемов на скоростях до 9,6 кбит/с включительно; - отсутствие спроса на услуги ЦСИО в течение 10 лет с момента ввода системы в коммерческую эксплуатацию. Параметры трафика для абонентов, проживающих в сельской местности, аналогичны тем, что определены для предыдущей модели. Вероятность отказа в обслуживании, определяемая, в основном, вероятностью занятости всех радиоканалов, составляет 1%, что превышает допустимые потери для абонентов стационарной телефонной сети. Одно из характерных направлений в развитии систем RLL состоит в максимально возможном сближении их сервисных возможностей с тем уровнем, который свойственен стационарным сетям электросвязи. Такая идея прослеживается в концепциях DECT и UMTS, кратко рассмотренных в последнем разделе второй главы монографии. В [37] приводятся примеры поддержки современных услуг в сетях связи, использующих радиотехническое оборудование. На рисунке П.12 воспроизведен вариант подключения терминалов ЦСИО, основанный на технологии DECT.

По сравнению с традиционными моделями, представляющими эталонную конфигурацию ЦСИО, рисунок П.12 содержит два новых элемента - Адаптер и Систему управления. Адаптер преобразует последовательность битов на входе (выходе) УПАТС в сигнал, который соответствует параметрам, предусмотренным стандартом DECT. Обратное преобразование плюс ряд процедур, выполняемых Системой управления, обеспечивают на входе МС такое представление потока битов, которое определено для интерфейса V в концепции ЦСИО.

Дорога к истине заказана Не понимающим того, Что суть не просто глубже разума, Но вне возможностей его (И. Губерман. Гарики на каждый день) П.8. НЕСКОЛЬКО СЛОВ ВМЕСТО РАЗДЕЛА "ВЫВОДЫ"

Вряд ли мне удалось нарисовать полную картину той работы, которую проводят МСЭ и ETSI по составлению рекомендаций и стандартов, прямо или косвенно относящихся к сетям абонентского доступа. Откровенно говоря, я бы не взялся за решение такой задачи, подразумевающей создание авторского коллектива, результаты работы которого могли бы найти отражение в нескольких томах. Многие авторы, особенно занятые преподавательской работой, руководствуются старинным афоризмом: "Студент - не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь". Составляя Приложение, я думал о несколько иной трактовке этого постулата. Мне представляется, что обзор рекомендаций МСЭ и отчетов ETSI сыграет две роли. Во-первых, совокупность знаний заинтересованного читателя необходимо дополнить определенной информацией. Во-вторых, эта информация, достигнув "критической массы", породит необратимый процесс постоянной работы с материалами МСЭ, ETSI и других международных организаций. Иными словами, все семь разделов Приложения преследуют две главные цели: - представить точку зрения МСЭ и ETSI по основным аспектам модернизации сетей абонентского доступа; - постараться убедить читателя в необходимости тщательного изучения материалов, публикуемых этими двумя международными организациями. Насколько мне это удалось? Вряд ли можно ответить на такой вопрос. Но есть одно наблюдение, внушающее мне оптимизм. Растет круг специалистов, проявляющих интерес к рекомендациям МСЭ и стандартам ETSI. Это дает мне повод завершить последний раздел Приложения на мажорной ноте, подкрепленной замечательным изречением Цицерона: "Предвидение будущего должно опираться не на предсказания и приметы, а на мудрость".

ЛИТЕРАТУРА К ПРИЛОЖЕНИЮ

1. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. - М.: Радио и связь, 1997, 423 с. 2. Булгак В.Б., Варакин Л.Е., Ивашкевич Ю.К., Москвитин В.Д., Осипов В.Г.. Концепция развития связи Российской Федерации. - М.:· Радио и связь, 1995, 224 с. 3. ITU-T. Interworking between networks operating at bit rates less than 64 kbit/s with 64 kbit/s-based ISDN and B-ISDN. Recommendation 1.525 - Geneva, 1996, 10 p. 4. ITU-T. Framework Recommendation on functional access networks Architecture and functions, access types, management and service node aspects. Recommendation G.902 - Geneva, 1995, 44 p. 5. ITU-T. Vocabulary of terms for ISDNs. Recommendation 1.112 Geneva, 1993, 16 p. 6. ITU-T. Principles for a telecommunications management network. Recommendation Μ.3Ό10 - Geneva, 1993, 64 p. 7. ITU-T. TMN management services: overview. Recommendation M.3200 - Geneva, 1993, 28 p. 8. Булгак В.Б. Связь Российской Федерации - составная часть Глобальной Информационной Инфраструктуры XXI века. - Труды Международной Академии Связи, №2/97, с. 3 - 5. 9. ITU-T. Study Group 13. Temporary Document 1-Е (PLEN), Geneva, 1998, 4 p. 10. ITU-T. V-Interfaces at the digital local exchange (LE) - V5.1-interface (based on 2048 kbit/s) for the support of access network (AN). Recommendation G.964 - Geneva, 1995, 165 p. 11. ITU-T. V-Interfaces at the digital local exchange (LE) - V5.2 Interface (based on 2048 kbit/s) for the support of access network (AN). Recommendation G.965 - Geneva, 1995, 152 p. 12. ITU-T. Study Group 13. Temporary Document 36-E (PLEN), Geneva, 1998, 107 p. 13. ITU-T. Study Group 13. Temporary Document 1- (GEN), Geneva, 1998, 133 p. 14. ITU-T. Information technology - Open Systems Interconnection Basic reference model: The basic model. Recommendation X.200 - Geneva, 1994, 59 p. 15.ETR 306.Transmission and Multiplexing (TM); Access network for residential customers - ETSI, 1996, 38 p. 16. ITU-T. Digital exchange interfaces for subscriber access. Recommendation Q.512 - Geneva, 1995, 10 p. 17. ITU-T. Digital exchange design objectives - Operations and maintenance. Recommendation Q.542 - Geneva, 1993, 21 p. 18. ITU-T. Digital exchange performance design objectives. 252

Recommendation Q.543 - Geneva, 1994, 36 p. 19. ITU-T. Transmission characteristics at 2-wire analogue interfaces of digital exchanges. Recommendation Q.552 - Geneva, 1995, 25 p. 20. ITU-T. Transmission characteristics at digital interfaces of digital exchanges. Recommendation Q.554 - Geneva, 1994, 3 p. 21.ETR 248,Transmission and Multiplexing (TM); Use of single-mode fibre in the access network - ETSI, 1996, 36 p. 22. NET 4: "Attachment to Public Switched Telephone Network (PSTN); General technical requirements for equipment to be connected to an analogue subscriber interface in the PSTN". 23. ETS 300 448 "Business telecommunications (BTS); Ordinary quality voice bandwidth 2-wire analogue leased line (A2O) Connection characteristics and network interface presentation". - ETSI, 1996, 33 p. 24. ETS 300 449 "Business telecommunications (BTS); Special quality voice bandwidth 2-wire analogue leased line (A2S) Connection characteristics and network interface presentation". - ETSI, 1996, 38 p. 25. ETS 300 451 "Business telecommunications (BTS); Ordinary quality voice bandwidth 4-wire analogue leased line (A4O) Connection characteristics and network interface presentation". - ETSI, 1996, 32 p. 26. ETS 300 452 "Business telecommunications (BTS); Special quality voice bandwidth 4-wire analogue leased line (A4S) Connection characteristics and network interface presentation". - ETSI, 1996, 38 p. 27. ETS 300 288 "Business telecommunications (BTS); 64 kbit/s digital unrestricted leased line with octet integrity (D64U); Network interface presentation". - ETSI, 1995, 7 p. 28.ETS 300 766 "Business telecommunications (BTS); Multiple 64 kbit/ s digital leased line with octet integrity presented at a structured 2048 kbit/ s interface at either or both ends (D64M); Connection characteristics and network interface presentation". - ETSI, 1996, 22 p. 29. ETS 300 418 "Business telecommunications (BTS); 2048 kbit/s digital unrestricted leased line with octet integrity (D2 048U and D2 048S); Network interface presentation". - ETSI, 1956, 25 p. 30. ETR 119: "Open Network Provision (ONP) study on possible new interfaces at the network side of NT1". - ETSI, 1993, 37 p. 31. ETR 328. "Transmission and Multiplexing (TM); Study and investigation of Asymmetrical Digital Subscriber Lines (ADSL)". - ETSI, 1996, 23 p. 32. DAVIC 1.0 Part 08: "Lower layer protocols and physical interfaces". 33. ITU-T. Digital multi-programme systems for television, sound and data services for cable distribution. Recommendation J.83 - Geneva, 1995, 61 p. 34. P. Галлагер. Теория информации и надежная связь. - М.: "Советское Радио", 1974, 720 с. 253

35. ETS 300 429 "Digital Broadcasting Systems for Television, Sound and Data Services; Framing structure, channel coding and modulation for cable systems". - ETSI, 1994, 21 p. 36. ISO/IEC 8802-3 "Information technology; Local and metropolitan areanetworks; Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications". 37.ETR 139. Radio Equipment and System (RES); Radio in the Local Loop (RLL) - ETSI, 1994, 89 p. 38.ETS 300 175-l.Radio Equipment and System (RES); Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 1: Overview - ETSI, 1996, 26 p.

Подписано в печать 20.07.99. Формат 60х90/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Усл. п. л. 16,0. Тираж 2000 экз. Заказ № 2843. Иэдательско-полиграфический комплекс «Звезда»·. 614600, г. Пермь, ГСП-131, ул. Дружбы, 34.