Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра автоматической электросвязи

СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА И ISDN

Конспект лекций

для студентов всех форм обучения специальности

050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2007

СОСТАВИТЕЛИ: Ю.М. Гармашова. Сети абонентского доступа и ISDN. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АИЭС, 2007.- 57 с.

Изложены конспекты тринадцати лекций по дисциплине "Сети абонентского доступа и ISDN". В них представлены основы построения и функционирования сетей абонентского доступа и ISDN.

Ил.43, табл.5, библиогр.- 8 назв.

Рецензент: канд.техн.наук, доц. К.Х. Туманбаева

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества "Алматинский институт энергетики и связи" на 2007 г.

Введение

Целью преподавания дисциплины является изучение основ построения и функционирования сетей абонентского доступа и ISDN.

Дисциплина рассматривает принципы построения и функционирования проводных и беспроводных сетей абонентского доступа и ISDN, протоколы, методы коммутации, способы передачи, применяемые в сетях. Также в дисциплине отражены все технологии, применяемые в сетях абонентского доступа и все особенности функционирования ISDN.

Изучив основные принципы построения и функционирования сетей абонентского доступа и ISDN, студент сможет анализировать, проектировать и эксплуатировать сети абонентского доступа и ISDN, а также предложить оптимальные с точки зрения эксплуатации технические решения при проектировании новых сетей.

Целью преподавания дисциплины является подготовка студентов, владеющих основными принципами построения и функционирования сетей абонентского доступа и ISDN, необходимых для решения задач телекоммуникационных сетей связи и их квалифицированной эксплуатации.

Задачами преподавания дисциплины являются овладение студентами принципами построения и функционирования сетей абонентского доступа и ISDN, расчета параметров сетей.

Учебным планом для данной дисциплины отводится 3 кредита, всего 135 часов, из них для аудиторных занятий - 59, для самостоятельной работы – 76 час.

Кредиты

Курс

Семестр

Аудиторные занятия

Лекции

Практические

занятия

Лаборат.

работы

КР

Экзамен

2

4

7 59 час.

1,5 (25 час.)

1 (17 час.)

0,5 (17час.)

1

7

1 Лекция 1. Основные понятия сети абонентского доступа

Цель лекции: изучение студентами основных понятий сетей абонентского доступа: определения, АЛ, структуры сети доступа, вариантов организации подключения абонентов.

Содержание:

- основные определения сети абонентского доступа (САД);

- понятие абонентской линии (АЛ);

- разновидности и параметры абонентских линий;

- структура абонентской распределительной сети;

- способы построения абонентской распределительной сети: спаренное включение, применение каналообразующего оборудования.

Основные определения сети абонентского доступа (САД).

Термин "сеть доступа" (СД) происходит от английского выражения access network, иногда используется расширенный русский перевод "сеть абонентского доступа" для подчеркивания расположения СД в общей структуре телекоммуникационной сети.

Сеть доступа располагается между абонентским терминалом (телефонной розеткой) и оконечным устройством транзитной сети, в случае телефонной сети оконечной телефонной станцией.

Сеть абонентского доступа - относится к участку сети от телефонной розетки до оконечного оборудования транзитной сети (коммутатора), только к абонентской линии (АЛ).

Рисунок 1.1 - Элементарная структура САД

Концепция модернизации АЛ заключается, прежде всего, в различных способах повышения их пропускной способности (или уплотнения) без изменения топологии сети. При уплотнении АЛ производится простое наращивание числа линий, уплотненные АЛ с функциональной точки зрения не отличаются от традиционных медных [1].

Концепция современной сети доступа означает - сеть доступа это единая структура, имеющая свою идеологию построения, топологию, систему управления. Такая сеть должна использовать любой тип оборудования, передавать любой вид информации, использовать любую среду передачи и подключать абонента по цифровым интерфейсам.

Понятие абонентской линии (АЛ).

АЛ - это медная пара, состоящая из двух жил (жила "а" и жила "в"), т.е. АЛ двухпроводная. Она подключает с одной стороны терминал абонента, а с другой подключается к станции, рисунок 1.2.

Рисунок 1.2 – Абонентская линия

Разновидности АЛ

1. АЛ квартирного сектора, удельная нагрузка на линию 0,15 Эрл.

2. АЛ делового сектора (предприятия или учреждения), по ним допускается удельная нагрузка до 0,2 Эрл.

3. Линии универсальных таксофонов – картафонов.

4. Линии таксофонов местной связи (только исходящие соединения).

5. Линии таксофонов междугородней телефонной связи.

6. Линии таксофонов для связи с платными сервисными службами (например, справочными).

7. Линии переговорных пунктов.

Возможна и другая градация разновидностей АЛ.

Параметры АЛ:

- двухпроводная медная пара (жила а и в);

- полярность: «-» на проводе а, «+» проводе в;

- напряжение питания: 60 В или 48 В постоянного тока;

- сопротивление шлейфа (короткозамкнутой цепи проводов a и b абонентской линии) не более 1000 Ом, для удаленных абонентов не более 2000 Ом (для некоторых типов учрежденческих АТС допускается увеличенное предельное значение сопротивления – 3000 Ом);

- сопротивление шлейфа АЛ, включая сопротивление телефонного аппарата (ТА), не более 1800 Ом;

- емкость между проводами и по отношению к земле не более 0,5 мкФ (для линий удаленных абонентов допускается предельное значение емкости до 1,0 мкФ);

- сопротивление изоляции между проводами или между каждым проводом и землей (сопротивление утечки) не менее 20 кОм (для некоторых типов АТС, например, для АТСК, не менее 80 кОм);

- собственное затухание не должно превышать 4,5 дБ (для кабелей с диаметром жил 0,5 мм) или не более 3,5 дБ (для кабелей с диаметром жил 0,32 мм);

- переходное затухание на ближайшем конце (к АТС) между цепями двух соседних АЛ не должно превышать 69,5 дБ [1, 2].

Структура абонентской распределительной сети

На рисунке 1.3 приведена схема организации абонентского доступа на городской телефонной сети, которая используется в настоящее время. Для организации доступа к АТС применяются многопарные кабели связи, которые, как правило, прокладываются в специальной кабельной канализации. Данный способ организации САД является классическим доступом – по медной (металлической) паре, рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 – Структура абонентской распределительной сети

САД состоит из АЛ имеющей разный диаметр жил по участкам, распределительного шкафа, распределительной коробки. Недостатки: высокие расходы на содержание.

Способы построения абонентской распределительной сети.

Кроме исключительно удобного индивидуального подключения абонента по одной АЛ, существуют способы позволяющие экономить затраты и увеличить эффективность использования АЛ, эти способы так же называют способами повышения эффективности использования АЛ:

- спаренное включение телефонных аппаратов;

- применение всевозможного каналообразующего оборудования;

- организация станционного выноса оборудования в места концентрации абонентов;

- беспроводное подключение (радио доступ).

Спаренное включение. При спаренном включении двух близко расположенных телефонных аппаратов (ТА), каждому из которых присвоен свой абонентский номер, оба подключены к одной АЛ. На рисунке 1.4 показано такое подключение к АТС через комплекты спаренных аппаратов (КСА), при этом ТА подключаются к блокиратору или в корпусах спаренных ТА вмонтированы разделительные диодные цепи, позволяющие переключать ТА при поступлении соответствующего вызова. При разговоре по одному ТА, второй отключается от общей линии запертыми диодами. Как показывают расчеты, применение спаренного включения оказывается выгодным по затратам, начиная с расстояния 0,3-0,5 км от АТС. Данный способ снижает расход кабеля, но является крайне неудобным и нежелательным для абонентов.

Рисунок 1.4 – Спаренное включение телефонных аппаратов

Применение каналообразующего оборудования. Существуют аналоговые и цифровые системы передачи устанавливаемые на АЛ.

Система абонентского высокочастотного уплотнения (АВУ) - аналоговая система, позволяет подключить на одну АЛ двух абонентов, одному выделяется низкочастотный канал НЧ передающий немодулированный исходный сигнал с частотами 0,3-3,4 кГц (эффективный спектр речи), другому абоненту выделяется один дополнительный высокочастотный канал. Этот канал получается с помощью модуляторов и несущих частот однократным преобразованием исходного сигнала. Для передачи по высокочастотному каналу от ТА к АТС используется частота 28 кГц, а от АТС к ТА – частота 64 кГц. С помощью этих несущих формируются сигналы, спектры которых занимают взаимно непересекающиеся диапазоны частот (рисунок 1.5), таким образом в ВЧ канале организуется дуплекс [1]. В линию передаются несущая частота и две боковые частоты, получившиеся при преобразовании исходного сигнала. Такой способ передачи является нерациональным, так как ширина спектра передаваемого по линии сигнала более чем в 2 раза больше, чем ширина спектра исходного сигнала. Обе боковые полосы несут одинаковую информацию об исходном сигнале, а несущая не содержит полезной информации, при этом её мощность значительно (примерно в 100 раз) превосходит мощность боковых полос. При таком способе большая часть мощности линейного сигнала расходуется бесполезно, однако, построение системы максимально упрощается и удешевляется.

Рисунок 1.5 - Спектр передаваемых АВУ сигналов

2 Лекция 2. Варианты организации и проблемы подключения абонентов. Цифровые системы передачи абонентских линий

Цель лекции: изучение студентами вариантов организации подключения абонентов, проблем сети абонентского доступа; цифровых систем передачи абонентских линий: структуры и принципов функционирования.

Содержание:

- способы построения абонентской распределительной сети: организация станционного выноса оборудования в места концентрации абонентов, беспроводное подключение;

- способы решения проблем сети абонентского доступа;

- цифровые системы передачи АЛ. Назначение;

- структурная схема ЦСПАЛ, технические характеристики, принцип работы.

Организация станционного выноса оборудования в места концентрации абонентов. К станционному выносу оборудования относятся: подстанции и мультиплексоры. Подстанции бывают аналоговые и цифровые. При внедрении цифровых АТС построение сети с помощью цифровых выносных подстанций ПС, иногда называемых концентраторами, являются весьма эффективным уже при расстоянии 500-700 метров до оконечных абонентских устройств. Таким образом, вместо АЛ, имеющих сравнительно небольшое использование, от подстанции до опорной АТС идет пучок уплотненных СЛ (рисунок 2.1). Потребность в магистральных кабелях для абонентской сети при этом резко уменьшается [1].

Рисунок 2.1 – Применение подстанций

Беспроводное подключение (радио доступ). Беспроводный доступ организуется по всей длине АЛ или на её участках с помощью радиоканала.

Причины применения беспроводного доступа:

а) невозможность прокладки АЛ:

1) из-за состояния почвы – каменистая, болотистая;

2) из-за погодных условий – ветра, туман, снег;

3) из-за рельефа местности – водные бассейны;

б) сдача помещения в аренду;

в) монолитные стены зданий.

Преимущества:

- высокая скорость развертывания;

- отсутствие ограничений на тип и рельеф местности;

- простота и быстрота наращивания;

- эффективность в условиях низкой плотности абонентов;

- малые начальные инвестиции.

Способы решения проблем сети абонентского доступа. Основная проблема у телекоммуникационных операторов на САД заключается в выборе способа подключения абонентов с предоставлением всего возможного спектра услуг и с малыми затратами [1].

Для экономии средств на развитие абонентской сети и одновременного подключения новых абонентов существует три способа решения проблем:

- уплотнение АЛ (Цифровые системы передачи абонентских линий - ЦСПАЛ);

- применение беспроводного доступа;

- применение оптических систем доступа.

Цифровые системы передачи абонентских линий. Назначение.

Цифровые системы передачи абонентских линий (ЦСПАЛ) применяются для уплотнения АЛ, они универсальны (подключаются к любому типу АТС), по внутренней структуре практически идентичны, они отличаются количеством абонентов, скоростью работы, количеством цифровых каналов, способом линейного кодирования. Рассмотрим принцип подключения ЦСПАЛ, рисунок 2.2.

Рисунок 2.2 – Принцип подключения ЦСПАЛ

Преимущества: несколько абонентов на одной АЛ; экономия кабеля; экономия затрат. Недостатки: многократное преобразование речевого сигнала.

Структурная схема ЦСПАЛ, технические характеристики, принцип работы

Рассмотрим структурную схему построения 2-канального оборудования РСМ2А, рисунок 2.3.

Технические характеристики:

- напряжение питания – 48В/60В;

- количество каналов – 2;

- полезная скорость –144 кбит/с;

- линейный код – 2B1Q;

- скорость информационного канала – 64 кбит/с.

Аналоговый сигнал от АК АТС через схему согласования РСМ2А и далее поступает на кодер-декодер (кодек), реализующий алгоритм кодирования ИКМ. Схема согласования предназначена для гальванической развязки с линий и согласования уровней поступающего и передаваемого сигналов. Таким образом физическая АЛ от станционных портов заканчивается на входе станционного блока. Далее кодек ИКМ преобразует аналоговые сигналы в цифровой поток со скоростью 64 кбит/с на каждый канал. Затем цифровые потоки мультиплексируются микросхемой, реализующей так называемый U-chip. Если необходимо, цифровые потоки сжимаются с применением алгоритма АДИКМ специальной микросхемой транскодера до скорости 32 кбит/с или 16 кбит/с в зависимости от числа каналов в системе. Транскодер устанавливается по мере надобности.

В ЦСПАЛ два канала В используются для передачи цифровых потоков, кодирующих речь. При этом каждый В канал содержит один оцифрованный речевой канал 64 кбит/с, На микросхему U-chip подаются также управляющие и линейные сигналы (различные зуммеры, вызов и т.д.), а также служебные сигналы, используемые ЦСПАЛ для самодиагностики и диагностики цифровой АЛ. То есть мультиплексор (U-chip) объединяет в единый групповой цифровой поток два речевых канала и служебный канал от процессора. Линейная часть мультиплексора преобразует групповой сигнал в линейный с помощью линейного кодирования кодом 2B1Q. Обеспечивается также эхокомпенсация, что позволяет одновременно вести и прием и передачу по одной паре.

На выходе станционного блока ЦСПАЛ сигнал от мультиплексора проходит через схему согласования с линией, которая обеспечивает подачу в линию дистанционного питания от источника дистанционного питания, защитное отключение дистанционного питания в случае обрыва или замыкания АЛ, а также грозозащиту. Вся работа станционного блока ЦСПАЛ проходит под управлением микропроцессора и микропрограммы. В свою очередь, микропроцессор станционного блока обменивается информацией с центральным процессором модуля диагностики и управления (MCU), последний же через систему централизованного сетевого управления связан с центральным управляющим компьютером. Для РСМ2А скорость передачи по АЛ составляет 160 кбит/с (2B+D+16кбит/с).

Цифровой сигнал с АЛ поступает в абонентский блок, сигнал восстанавливается, убираются помехи и искажения, и затем сигнал проходит обратную обработку в мультиплексоре, транскодере ИКМ, кодеке ИКМ.

3 Лекция 3. Интерфейсы ЦСПАЛ. Технологии хDSL

Цель лекции: изучение студентами интерфейсов ЦСПАЛ и технологий хDSL.

Содержание:

- интерфейсы ЦСПАЛ, дальность работы, регенераторы;

- специальные интерфейсы ЦСПАЛ. Эксплуатация и управление ЦСПАЛ;

- классификация технологий xDSL: симметричные и асимметричные;

- технологии линейного кодирования: технология 2B1Q, технология САР.

Интерфейсы ЦСПАЛ, дальность работы, регенераторы

Наиболее часто ЦСПАЛ применяются для уплотнения АЛ городских и сельских телефонных сетей. Если длина абонентских линий не превышает значений, представленных в таблице 3.1, подключение абонентского блока не представляет трудностей. Необходимо отметить, что приведенные в таблице значения являются ориентировочными. На самом деле, число параметров, которые необходимо учитывать при оценке работоспособности оборудования на той или иной линии, существенно больше (переходное затухание, уровень шума, сопротивление изоляции и т.д.).

Т а б л и ц а 3.1 - Допустимая длина АЛ

Диаметр жилы, мм	Допустимая длина линии, км
	PCM-2A
	Без регенератора
0.4	5.0
0.6	9.0

Аппаратура ЦСПАЛ спроектирована таким образом, чтобы на подавляющем большинстве абонентских линий (с сопротивлением шлейфа до 1300 Ом) абонентский блок мог быть подключен к станционному без применения линейных регенераторов. Тем не менее, в ряде случаев длина АЛ превышает допустимые для безрегенераторного подключения значения. В этих случаях применяются линейные регенераторы. Регенератор может устанавливаться по трассе уплотняемой АЛ, каждый регенератор обеспечивает увеличение максимальной дальности работы аппаратуры на 95-100%. Размещаются регенераторы, как правило, в помещениях кроссов или в распределительных шкафах. Электропитание к регенераторам может быть подведено дистанционно по АЛ или локально от 60 В постоянного тока или 220 В переменного (через адаптер).

Специальные интерфейсы ЦСПАЛ. Эксплуатация и управление ЦСПАЛ

Подключение ЦСПАЛ к АТС декадно-шаговой системы, до сих пор эксплуатируемые рядом операторов связи, часто подают в абонентские цепи повышенные напряжения и токи. Так как ЦСПАЛ полностью реализованы на полупроводниковых приборах, превышение входного тока в несколько раз от номинала может вызвать выход из строя входных цепей. Для предотвращения такой ситуации необходимо использовать дополнительный защитный кросс, который можно заказывать в комплекте к оборудованию ЦСПАЛ или изготовить самостоятельно, согласно приведенной на рисунке 3.1 схемы. Система технической эксплуатации не требует технического обслуживания так как в систему встроена самодиагностика и аварийная сигнализация, но в случае выхода из строя плат их замену осуществит технический персонал. Для ЦСПАЛ возможно создание централизованной системы технической эксплуатации и дистанционного управления.

Рисунок 3.1 - Схема оборудования дополнительного кросса для защиты ЦСПАЛ при эксплуатации с АТСДШ

Технологии xDSL - Digital Subscriber Line - технологии цифровой абонентской линии

Данные технологии можно разделить на две подгруппы – технологии симметричного и асимметричного DSL-доступа, рисунок 3.2.

Технологии симметричного DSL-доступа:

- IDSL (ISDN DSL) - нестандартизованная технология передачи данных по одной медной паре со скоростью до 128 кбит/с по информационным каналам. Используются метод линейного кодирования 2B1Q с эхокомпенсацией, а также те же модемы или терминальные адаптеры, что и в сетях ISDN. Может применяться для организации одновременной передачи речи и данных по одной витой паре на большие расстояния (до 40 км);

- HDSL (High-Bit-Rate DSL) - технология передачи потоков Т1 (1544 кбит/с) по двум «витым» парам (стандарт ANSI - T1.TR.28) или потоков Е1 (2048 кбит/с) по трем «витым» парам (стандарт ETSI -TS 101 135). В технологии используется метод линейного кодирования 2B1Q или модуляция QAM (QAM-B-QAM-256). Системы передачи на базе технологии HDSL имеют большую длину регенерационного участка. (Рекомендации G.991.1);

- SDSL (Symmetrical/Single Pair DSL) - вариант HDSL, рассматриваемый как самостоятельная технология, в которой для передачи используется одна «витая» пара. Реализуемая скорость - от 128 до 2320 кбит/с, метод линейного кодирования - 2B1Q. Оборудование SDSL используется, в частности, для связи локальных сетей по телефонным линиям;

Рисунок 3.2 – Классификация технологий xDSL

- MDSL (Moderate Speed DSL) - среднескоростной вариант SDSL (от 384 до 1168 кбит/с). Реализуется код 2B1Q с адаптацией скорости передачи к условиям связи;

- MSDSL (Multirate Symmetrical/Single Pair DSL) - вариант SDSL со скоростью передачи от 144 до 2320 кбит/с. Используется технология линейного кодирования САР с адаптацией скорости передачи к условиям связи;

- SHDSL (Single-Pair High-speed DSL) - стандартизованная ITU-технология (Рекомендация 0.991.2) передачи цифровых потоков со скоростью от 192 до 2320 кбит/с по одной «витой» паре. Предусмотрена возможность работы по двум «витым» парам со скоростью от 384 до 4640 кбит/с. Способ модуляции ТС-РАМ;

- HDSL2/4 - стандартизованная ANSI (TLTRQ.06-2001) технология передачи потока Т1 по одной или двум «витым» парам - аналог SHDSL для скоростей передачи до 1,5 Мбит/с. Способ модуляции - ТС-РАМ;

- VDSL (Very High Speed DSL) - симметричный режим работы VDSL-систем, предусмотренной стандартом TS 101 270 организации ETSI. Скорость передачи цифровых потоков по обычной «медной» паре достигает 13 Мбит/с.

Технологии асимметричного DSL-дocтyna:

- ADSL (Asymmetrical DSL) - технология передачи цифровых потоков со скоростями (Рекомендация 0.992.1 ITU-T) не менее 6,144 Мбит/с в сторону пользователя и 640 кбит/с в обратном направлении на расстояние до 2,7 км. Использование метода кодирования DMT позволяет обеспечить одновременную высокоскоростную передачу данных и речевых сигналов по одной «витой» паре;

- RADSL (Rate Adaptive DSL) - нестандартизованный в ITU-T вариант ADSL, позволяющий изменять скорость передачи в линии по желанию оператора либо по такому критерию, как качество линии. В настоящее время адаптация скорости передачи к параметрам линии реализуется во всем выпускаемом ADSL-оборудовании;

- G.Lite (Universal ADSL) - технология передачи цифровых потоков по обычной «медной» паре со скоростями (Рекомендация 6.992.2 ITU-T) не более 1,536 Мбит/с в сторону пользователя и 512 кбит/с в обратном направлении на расстояние до 3,5 км. Используется метод передачи DMT;

- ADSL2 - технология передачи цифровых потоков по «медной» паре со скоростями (Рекомендация 0992.3 3 ITU-T) не менее 8 Мбит/с в сторону пользователя и 800 кбит/с в обратном направлении. Планируется, что скорость передачи в оборудовании ADSL2 будет достигать 12 Мбит/с на расстоянии до 1,5 км, а при использовании технологии инверсного мультиплексирования для АТМ IMA скорость потока, направленного в сторону абонента по четырем «витым» парам, - 40 Мбит/с;

- G.Lite2 (второе поколение G.Lite). Требования к технологии определены в Рекомендации 6.992.4 ITU-T;

- ADSL2+. Требования к технологии определены в Рекомендации 0.992.5 ITU-T. Увеличенная полоса используемых частот (до 2,2 МГц) позволит передавать данные со скоростью до 25 Мбит/с на расстояние около 1 км;

- ADSL2++ -ширина полосы частот в сравнении с ADSL увеличена в четыре раза (до 4,4 МГц), а также и максимальная скорость ПД при удлинении линии передачи составляет до 6,5 –7 км;

- VDSL - технология передачи цифровых потоков по медной паре со скоростью до 52 Мбит/с в сторону пользователя на расстояние до 300 м.

Технология 2B1Q. Код 2B1Q представляет собой модулированный сигнал, имеющий 4 уровня, то есть в каждый момент времени передается 2 бита информации (4 кодовых состояния). Спектр линейного сигнала симметричный и достаточно высокочастотный [1].

Технология САР (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) –амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей – это технология линейного кодирования, не чувствительная к большинству внешних помех.

Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями. При этом перед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая большую энергию, вырезается из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника. Соответственно 64-позиционной модуляционной диаграмме. Сигнал САР-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2B1Q. Модуляция САР-128 - 128-позиционную модуляционную диаграмму и соответственно передает 7 бит за один такт [1].

4 Лекция 4. Технологии НDSL, ADSL, VDSL

Цель лекции: изучение студентами технологий НDSL, ADSL, VDSL.

Содержание:

- основы технологии НDSL. Примеры применения и построения оборудования HDSL;

- основы технологии ADSL. Потоки, скорости работы. Структурные схемы подключения ADSL. Способы разделения потоков. Структурная схема модема ADSL. Интерфейсы абонентской сети ADSL. Структура сети ADSL. Примеры оборудования ADSL. Разновидности асимметричной технологии, примеры применения;

- основы технологии VDSL. Потоки, скорости работы. Структурные схемы подключения VDSL.

Технология НDSL - высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Loop). Технология HDSL обеспечивает полный дуплексный обмен на скорости 2048 кбит/с [1].

Основу оборудования HDSL составляет линейный тракт, то есть способ кодирования (или модуляции) цифрового потока для его передачи по медной линии. Технология HDSL предусматривает использование адаптивной эхокомпенсации. Суть её состоит в том, что прием и передача ведутся в одном спектральном диапазоне, разделение сигналов осуществляет микропроцессор. Приемник модема HDSL как бы вычитает из линейного сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо (сигнал, отраженный от дальнего конца кабеля или от места сочленения составного кабеля).

Области применения HDSL-оборудования:

- расширение возможностей УАТС, ГТС и т. п. по обеспечению связи, по увеличению пропускной способности каналов связи при доставке голосового потока от УАТС, ГТС и т. д. к абоненту при помощи DSL-устройств;

- обеспечение связи между сегментами ЛВС с пропускной способностью не менее 2 Мбит/с. Возможно использование DSL для соединения сегментов сети, удаленных на большие расстояния, а также для соединения удаленных рабочих станций в пределах отдельной сети. Идеально подходит для организации высокоскоростного доступа к Internet, базам данных и других аналогичных целей;

- организация переходов ВОЛС-ВОЛС или ВОЛС-оконечное оборудование по медному кабелю;

- передача сигналов систем замкнутого телевидения и видеонаблюдения;

- создание систем резервной и аварийной связи параллельно ВОЛС.

В качестве примера можно рассмотреть применение оборудования HDSL для соединительных линий (СЛ) (рисунок 4.1).

Основы технологии ADSL.

Технология ADSL предусматривает для связи абонентов со станцией организацию трех каналов на одной АЛ [3]:

Рисунок 4.1 - Межстанционная связь между цифровыми АТС

- дуплексный канал ТЧ;

- дуплексный служебный канал со скорость. 15-640 кбит/с;

- входящий высокоскоростной поток (канал) со скоростью 1,5-6,1 Мбит/с.

У абонента устанавливается модем ADSL, а на станции устанавливается модемный пул (стойка модемов), который называется DSLAM - Digital Subscriber Line Access Module – модуль доступа цифровых АЛ, рисунок 4.2.

Рисунок 4.2 - Функциональная архитектура для технологии ADSL

ADSL-технология может использоваться не только для доступа в Интернет и не только по парам абонентских кабелей. Технология обеспечивает высокоскоростную передачу в цифровом виде любой информации: видео, голоса, данных. Зависимость скорости работы модемов от числа каналов приведены в таблице 4.1. Модемы создают несколько каналов, используя доступный диапазон частот линии, с помощью частотного мультиплексирования (Frequency Division Multiplexing, FDM) или эхо-подавителей. FDM разделяет диапазон на два: один - для доставки, а другой - для доступа.

Т а б л и ц а 4.1- Скорость модемов ADSL в зависимости от числа каналов

Базовая скорость	Количество каналов	Скорость
2,048 Мбит/с	1	2,048 Мбит/с
2,048 Мбит/с	2	4,096 Мбит/с
2,048 Мбит/с	3	6,144 Мбит/с

Методы модуляции ADSL

1.

DMT - "дискретная многотональная модуляция" (Discrete Multitone), рисунок 4.3. ADSL использует частоты в диапазоне от 0 до 1,1 МГц. Диапазон от 0 до 4 кГц зарезервирован для аналоговых телефонных линий. Если трафик передается только от станции к абоненту, то DMT разделяет диапазон между 26 кГц и 1,1 МГц на 249 каналов по 4 кГц, каждый из которых можно рассматривать как эквивалент модема. DMT выделяет также 25 дуплексных каналов для трафика в обоих направлениях. Технология ADSL должна использовать кодирование DMT либо с FDM, либо с эхо-

Рисунок 4.3 - Способ разделения потоков в DMT

подавлением. Следует заметить, что FDM является более простым методом для реализации. На рисунке 4.3 отображена ситуация, когда в ADSL не применяется эхо-подавление. Эта асимметричная структура и прямое применение FDM избавляют оконечные устройства ADSL от схем эхо-подавления.

2. Метод эхо компенсации, рисунок 4.4. На рисунке показан более эффективный подход, когда (в действительности) перекрываются полосы пропускания исходящего и входящего потока. Теперь даже при частичном перекрытии потребуются схемы эхо-подавления в устройствах ADSL. Устройства ADSL на основе САР обычно используют FDM-подход, в то время как устройства ADSL с DMT обычно применяют эхо-подавление, хотя и существует несколько исключений. Вариант с эхо-подавлением называется эхо-FDM в силу асимметричности устройства. В общем существуют системы и оборудование "FDM ADSL" и "эхо-подавления в ADSL".

VDSL (Very High bit-rate Digital Subscriber Line) - наиболее высокоскоростная технология DSL. В таблице 4.2 приведены скорости VDSL.

Рисунок 4.4 - Способ разделения потоков - эхо компенсации

Т а б л и ц а 4.2 – Скорости VDSL

Тип VDSL	«Нисходящая» скорость, Мбит/с	«Восходящая» скорость, Мбит/с
Асимметричная	51,84	6,48
	38,88
	29,16
	25,92	3,24
	22,68
	19,44
	12,96	3,24
Симметричная	25,92	-
Симметричная	12,96	-

Асимметричная VDSL разработана для применения в самых разных областях: цифровое телевещание, видео по требованию (VoD), дистанционное обучение, телемедицина. Система имеет необходимую для телевидения высокой четкости (HDTV) полосу пропускания сигнала 18 Мбит/с. Симметричная технология VDSL применяется в корпоративной среде, где необходимы высокоскоростная передача данных, видеоконференцсвязь и телеконсалтинг. На рисунке 4.5 отражена базовая архитектура VDSL.

Рисунок 4.5 - Архитектура VDSL

5 Лекция 5. Беспроводные САД

Цель лекции: изучение студентами технологий беспроводных САД.

Содержание:

- технологии организации множественного доступа;

- стандарты беспроводного доступа;

- пример построения системы фиксированного радиодоступа.

Технологии организации множественного доступа.

- FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением, при этом выделенный для определенной системы спектр делится на полосы частот, в которых осуществляется передача канальной информации от разных абонентов, рисунок 5.1.а;

- TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с временным разделением, при этом выделенная полоса частот представляется для передачи канальной информации на определенный короткий промежуток времени, в следующий промежуток времени осуществляется передача информации от другого абонента, рисунок 5.1.б;

-

CDMA (Code Division Multiple Access) – множественный доступ с кодовым разделением, сообщения от абонентов шифруются и передаются одновременно, этот способ имеет определенное достоинство – скрытность информации, но при этом для передачи требуется довольно широкая полоса частот, что может быть недостатком при ограниченности частотного ресурса, рисунок 5.1.в.

Рисунок 5.1 - Организация множественного доступа в различных системах

Стандарты беспроводного доступа.

Существует множество стандартов радиодоступа СТ-2, DECT, CDMA, D-AMPS (их модификации) и другие.

1. Технология СТ-2 использует метод множественного доступа с частотным разделением каналов, совмещенный с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема TDD, при котором в одном временном интервале осуществляется передача сообщения от абонента, а в следующий момент – прием сообщения от базовой станции. Таким образом используется только одна несущая частота для передачи и приема информации. Спектр частот 839-843, 864-868.2, 910-914 МГц.

Рисунок 5.2 – Стандарт СТ-2

2. Стандарт DECT – используется комбинированный способ множественного доступа с временным и частотным разделением каналов в сочетании с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема. В терминологии международных рекомендаций эта технология обозначается как – MC/TDMA/TDD.

Диапазон частот 1880-1900 МГц. Предусматривается возможность подключения к сетям ISDN. Данная технология может применяться как для построения оборудования абонентского радиодоступа, так и радиотелефонной бесшнуровой связи.

Системы стандарта DECT работают в диапазоне частот 1880-1900 МГц. Этот диапазон подразделяется на 10 несущих частот - частотных каналов (множественная связь или МС - Mu1ti Carrier).

Каждый речевой канал использует одну пару временных интервалов (а-а, или б-б), это означает, что для трафика являются доступными 120 речевых каналов (10 несущих 12 временных интервалов).

Рисунок 5.3 – Временные кадры

Пример построения системы фиксированного радиодоступа.

Система TANGARA Wireless цифровая радиосистема для абонентского доступа. Технические характеристики системы приведены в таблице 5.1. Структура системы приведена на рисунке 5.4.

Т а б л и ц а 5.1 – Техническая характеристика

Максимальная абонентская емкость системы	512 абонентов двухпровод. 960 абонентов Е1
Тип системы	Цифровая
Поддерживаемый стандарт радиосвязи	СТ-2
Тип многостанционного доступа	FDMA
Диапазоны рабочих частот МГц	864 - 868,2 МГц
Ширина полосы канала	100 кГц
Способ реализации дуплекса	Bременной (TDD)
Тип и скорость кодирования речи	32 кбит/с ADPCM
Максимальная скорость передачи пользовательских данных, Кбит/с	Факс 9,6 кбит/с, модем не более 16,8 кБит/сек
Максимальное число базовых станций, подключаемых к одному контроллеру*	36 шт. 6-ти канальных станций 108шт. 2-х канальных 54 шт. 4-х канальных или любые комбинации
Минимальное и максимальное число разговорных каналов, поддерживаемых одной базовой станцией	От 2 до 6
Максимальная дальность радиосвязи между базовой станцией и абонентским терминалом или радиус соты, км	12 км при многосекторной антенне на базовой станции (волновой канал 8-14 дБ) и направленной антенне на абонентской стороне (волновой канал 8-14 дБ), имеется до 8 типов антенн для радиуса “сот” от 0.3 до 10- 12 км
Выходная мощность передатчика базовой станции, Вт	0.01 ВТ на канал (для компенсации затухания в кабеле может поставляться усилитель до 0.5 Вт)
Максимальное удаление базовой станции от контроллера базовых станций, км (указать тип соединяющего их канала связи)	11 км по 3-м парам 0.9мм, либо по тракту E1 на неограниченное расстояние (по оптоволокну или РРЛ)
Интерфейсы контроллера базовых станций для стыковки с коммутатором АТС ТфОП	Вариант 1. G.703 с сигнализацией R.2 MFC / R1.5 MFS или V5.1 Вариант 2. Двухпроводные абонентские линии
Максимальное удаление контроллера базовых станций от коммутатора ТфОП, км	При включении по абонентским линиям сопротивление шлейфа не должно превышать 240 Ом (около 1,8 км по кабелю ТПП 0,5) При включении по цифровому стыку затухание в линии не хуже 6 дБ ( около 800 м)

Рисунок 5.4 – Структура системы TANGARA Wireless

Контроллер Базовых Станций (BSC), управляющий базовыми станциями и абонентскими терминалами, устанавливается обычно в помещениях АТС и подключается к ТфОП через различные типы интерфейсов – по 2-х проводным аналоговым линиям с сигнализацией по шлейфу, либо по трактам 2 Мбит/с G.703 с сигнализациями R2/R1.5 или V5.1.

Базовая станция (BS), обладает модульной структурой и поддерживает от 2-х до 6-ти радиоканалов. В зависимости от нагрузки в сети и допустимой вероятности отказов, каждая базовая станция обслуживает от 6-и (выделенные каналы постоянного соединения) до 80-и абонентов. Рекомендуемое число – 60 абонентов на одну БС.

Абонентский терминал (RNT), представляет собой блок малых размеров, спроектированный специально для легкого настенного монтажа в помещениях абонента или в общественных телефонах автоматах. К нему может присоединяться компактная направленная или штыревая антенна.

Интерфейс RNT с ТА аналогичен интерфейсу телефонной станции. К RNT могут подключаться телефонные аппараты любых конструкций, автоответчики, факсимильные аппараты, модемы и т.д. Интерфейс предусматривает сигналы переполюсовки и 12/16 кГц метрические сигналы для телефонов автоматов.

6 Лекция 6. Спутниковая система доступа

Цель лекции: изучение студентами спутниковой системы доступа.

Содержание:

- понятия спутниковых систем доступа;

- пример спутниковой системы доступа. Назначение, услуги;

- структура сети. Назначение элементов сети;

- принципы функционирования. Процесс установления соединения.

VSAT – Very Small Aperture Terminal – спутниковые системы связи на базе малогабаритных земных абонентских спутниковых станций. Станции работают в диапазонах С и Ku.

Т а б л и ц а 6.1- Диапазоны частот спутниковых систем связи

Наименование диапазона	Полоса частот, ГГц
С	3,40 - 5,25 и 5,725 -7,075
Ku	10,70-12,75 и 12,75-14,80

Сеть Fara Way VSAT разработанная компанией Gilat, - это система электросвязи и коммутации, которая предоставляет услуги связи, осуществляет соединения по магистральным и абонентским каналам между АТС и абонентами через спутник связи. Данная сеть предназначена для обслуживания отдаленных и широко разбросанных пунктов в регионах.

Услуги телефонной связи на базе FaraWay:

- телефонная связь внутри спутниковой сети - VSAT-VSAT;

- VSAT - междугородная (международная) телефонная связь;

- междугородная (международная) телефонная связь - VSAT;

- VSAT - абоненты сотовой связи GSM;

- абоненты сотовой связи GSM - VSAT.

Сеть Fara Way VSAT состоит из центра управления сетью NCC, терминала нагрузки и удаленных станций, рисунок 6.1.

Центр управления сетью - NCC управляет всем доступом к спутниковой системе и фактически выполняет роль коммутатора для пользователей на удаленных терминалах. NCC обеспечивает автоматическую работу сети, функции контроля и управления; предоставляет оператору сети отчеты об использовании мощностей, собирает статистические данные о нагрузке и управляет распределением спутниковых ресурсов. NCC выполняет также функции маршрутизации и коммутации, такие, как выбор адресата на основе неограниченного плана нумерации, автоматическое изменение маршрутизации цепи и преобразования протокола коммутации. Центр NCC может находиться в любом месте сети и не должен быть привязан к какому-либо другому ее компоненту, включая станции нагрузки.

NCC содержит: стандартное РЧ оборудование, антенну и РЧ приемопередатчик для связи со спутником; оборудование для управления сетью.

Рисунок 6.1 – Сеть Fara Way VSAT

Оборудование для управления сетью состоит из:

- модулей канала управления (ССМ), которые обеспечивают спутниковую связь между оборудованием управления сетью и удаленными станциями по каналам управления;

- рабочей станции DAMA и обработки вызовов (DCS), которая содержит все программное обеспечение для управления в реальном времени;

- станции управления сетью (NMS), которая используется для просмотра состояния сети, изменения конфигурации сети и хранения записей данных разговоров.

Терминал нагрузки - это станция, на которой концентрируется трафик, направленный к узлу. Этот терминал может быть расположен как вблизи Центра управления сетью, так и в любом другом месте сети. В сети могут быть несколько терминалов нагрузки, например, для концентрации трафика, направленного к региональным центрам.

Удаленная станция. Главной функцией оборудования удаленной станции является соединение спутниковых цепей с наземным оборудованием. Для выполнения этих функций оборудование удаленной станции предоставляет линейные интерфейсы и сигнализацию, а также интерфейсы для оборудования абонентов; имеется постоянная связь с оборудованием управления сетью для распределения спутниковых цепей, контроля событий и управления ресурсами станции.

Схема доступа FTDMA

В схеме FTDMA используются несколько несущих, каждая из которых представляет собой канал TDMA с N временными интервалами (фрейм). Все фреймы синхронизированы по единой эталонной частоте сети, транслируемой по каналу исходящих сообщений. Массив (пул) каналов сети представляет собой двумерную частотнo-временную матрицу, каждый элемент которой - это временной интервал на одной из несущих, содержащий половину дуплексной цепи. Модемы станции пересылают пакеты данных на скорости одиночной несущей. Каждый модем ведет N каналов. В каждом временном интервале модем получает доступ к иной несущей на время пересылки пакета, и поэтому возможно быстрое переключение частоты (скачки) между смежными временными интервалами. Каналы управления мультиплексируются на несущие FTDMA, занимая фиксированный набор временных интервалов. Для реализации FTDMA на станции требуется единственный модем с пакетным режимом. Распределение спутниковых ресурсов на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Архитектура несущих/временных интервалов FTDMA

Типы каналов. Каналы исходящих сообщений управления (ОСС) передаются NCC с использованием фиксированных, заранее назначенных несущих и временных интервалов. Пакеты этих каналов пересылаются в каждом фрейме вне зависимости от того, несут ли они сообщения. Передачи ОСС взаимно синхронизированы и служат опорным сигналом синхронизации сети для временных интервалов, фреймов и суперфреймов. Каждая станция, кроме NCC, постоянно настроена на один из ОСС, по которому она получает синхронизацию фреймов и временных интервалов, а также поправки частоты символов в канале. По каналам ОСС передаются также данные с целью управления разговорами и пересылки программного обеспечения. Для маршрутизации таких сообщений существует фиксированная связь между ОСС и группой удаленных станций. Каждый из каналов входящих сообщений управления (ICC) совместно используется группой удаленных станций по бесконфликтной схеме доступа TDMA с заранее назначенными и фиксированными несущими и временными интервалами спутникового ретранслятора. Передачи синхронизированы по фреймам и временным интервалам. Фреймы в каждом суперфрейме делятся между станциями, совместно использующими ICC, так что каждая станция должна передавать только во временном интервале канала управления и во фрейме, предназначенном исключительно ей. Эти передачи должны производиться станцией в каждом суперфрейме независимо от наличия информации для передачи. Центр NCC (и только он) передает и принимает опорный канал, используемый для слежения за перемещениями спутника и для поправок частоты, вызванных дрейфом ретранслятора. Этот канал также является частью схемы доступа FTDMA и занимает один фиксированный временной интервал где-либо в сети, согласно решению оператора. Скорость передачи данных в одиночном канале системы FTDMA определяется степенью сжатия в сети, и типовые ее значения - 8 или 16 кб/с. Несущие FTDMA модулируются по методу квадратичной фазовой манипуляции (QPSK).

Пример установления разговора DAMA между двумя абонентами (рисунок 6.2).

1. Пользователь А поднимает трубку и получает "Ответ станции" от Внутреннего Устройства FaraWay IDU.

2. Пользователь А набирает номер адресата - пользователя В.

3. FaraWay IDU пользователя А передает запрашиваемый номер в NCC по каналу ICC, назначенному станции А.

4. По получению входящего сообщения NCC отыскивает доступный канал и назначает его для разговора. Каналом является любой доступный временной интервал на паре несущих. Например выберем временной интервал 2 на несущей 1 и несущей 2, рисунок 6.2.

5.NCC посылает команду (по ОСС) модему станции А настроиться на частоту 1 во временном интервале 2 для передачи и на частоту 2 во временном интервале 2 для приема. Одновременно NCC посылает станции В в точности противоположную команду: принимать на частоте 1 во временной интервал 2 и передавать на частоте 2 во временной интервал 2. Таким образом устанавливается полностью дуплексный разговор. Этот разговор является прямым соединением между пользователями А и В, одношагового типа - NCC не участвует в разговоре.

6. Станция В посылает звонок. Пользователь В поднимает трубку.

7. FaraWay IDU на станции В посылает сигнал NCC по своему ICC, что пользователь В ответил.

8.NCC запускает процесс бухгалтерского учета.

9. Установки разговора поддерживаются до тех пор, пока одна из сторон не разъединится. Тогда NCC снимает назначения частот 1 и 2 во ВИ2, и этот ресурс (канал) свободен для нового назначения любому из IDU в сети.

7 Лекция 7. Протокол V.5. Технологии FTTx

Цель лекции: изучение студентами протокола V.5 и технологии FTTx.

Содержание:

- аналоговая и цифровая структуры сети абонентского доступа;

- протокол V.5. Интерфейсы V.5.1 и V.5.2., их особенности. Протокол назначения несущих каналов;

- технологии FTTx. Их разновидности, особенности, примеры.

Аналоговая и цифровая структуры сети абонентского доступа.

Несмотря на цифровизацию транспортной сети, подключаемая к ней сеть доступа, разделяется на аналоговую и цифровую.

На рисунке 7.1 представлен пример аналоговой САД, состоящей из двух сетевых элементов, представляющих собой оборудование сети доступа (ОСД) и линии связи между ними [1].

Рисунок 7.1 - Аналоговая сеть абонентского доступа

Для передачи линейного сигнала в САД все более широко используются оптические кабели и радиоканалы. Как правило, современное оборудование для построения сети доступа является универсальным с точки зрения использования различных сред передачи. Оптический кабель обладает наилучшими показателями с точки зрения цены и пропускной способности при телефонизации новых районов застройки. При развертывании сети в регионах со сложившейся кабельной инфраструктурой большое значение имеет организация цифровых трактов на медных парах по технологии HDSL. Наконец, в сельских и труднодоступных районах большое значение имеют радиорелейные линии и спутниковые каналы связи.

Рисунок 7.1 представляет аналоговую САД, т.к. коммутационная станция имеет аналоговые абонентские окончания. САД является как бы продолжением аналоговых линий, идущих от АТС к станционному блоку ОСД, и оканчивающихся местом подключения абонентских телефонов к абонентскому блоку. Такая схема включения чаще всего называется аналоговой схемой подключения ОСД.

Преимущества данной схемы: простота согласования интерфейсов (абонентский интерфейс с сигнализацией по шлейфу в высшей степени прост и стандартизирован); универсальность к типу коммутационной станции, ОСД может быть подключено по аналоговым интерфейсам к АТС любых систем - электронной, квазиэлектронной, электромеханической.

Главный недостаток наличие “лишнего” аналого-цифрового преобразования в станционном блоке. Действительно, если коммутационное оборудование является цифровым, то цифровые потоки сначала преобразуются в аналоговые сигналы абонентскими комплектами АТС, а затем опять преобразуются в цифровую форму станционным блоком ОСД.

Цифровая САД позволяет подключить станционный блок ОСД с коммутационным полем цифровым трактом, рисунок 7.2. Такое решение все шире применяется и оно более прогрессивное по сравнению с аналоговым включением.

Преимущества

1. С точки зрения качества услуг связи, цифровое включение обеспечивает максимальное приближение цифровой сети к абоненту и, соответственно, минимум помех, возникающих в аналоговом тракте.

2. С точки зрения экономической эффективности и снижения затрат на ОСД, цифровое включение также имеет ключевые преимущества, так как для построения сети не требуются абонентские модули АТС, реализующие аналоговый 2-проводный интерфейс, равно как и не требуется аналоговые модули станционного блока ОСД.

Рисунок 7.2 - Цифровая сеть абонентского доступа

Протокол V.5. Интерфейсы V.5.1 и V.5.2, их особенности. Протокол назначения несущих каналов.

Для сети абонентского доступа были разработаны новый цифровой стандарт, названный V.5, который имеет два типа интерфейсов. Спецификации ETSI и ITU-T определяют две разновидности интерфейса V5 — V5.1 и V5.2, различающиеся способом объединения каналов [1, 2].

Стандарт (протокол, интерфейс) V5.1 обеспечивает пропускную способность 2048 кбит/с (один Е1) без возможности динамической концентрации каналов (допускается только статическое мультиплексирование). Технически его можно реализовать с помощью каналов СТОП или ISDN BRI. Стандарт определяет, что кроме каналов передачи данных должен быть предусмотрен и канал, обеспечивающий передачу управляющей информации между сетью доступа и узлом обслуживания опорной сети. С помощью этого канала, в частности, выделяются и освобождаются порты ISDN BRI (под портом в данном случае понимается совокупность ресурсов узла обслуживания, поддерживающих один UNI-интерфейс), а также осуществляется их блокировка.

Cтандарт (протокол, интерфейс) V5.2 предусматривает возможность динамической концентрации каналов. В нем описан составной интерфейс, допускающий применение до 16 потоков с пропускной способностью 2048 кбит/с каждый (16 Е1). Кроме того, стандарт V5.2 разрешает выделение не только портов СТОП и ISDN BRI, но и ISDN PRI. Спецификации этого стандарта, касающиеся сигнализации и управления, не отличаются от таковых для V5.1. Однако V5.2 оговаривает также и выделение специального канала управления соединением, с помощью которого узел доступа может сам инициализировать подключение к необходимому UNI.

Протокол назначения несущих каналов (ВСС – Bearer Channel Connection protocol).

Возможности этого протокола определяют основные преимущества интерфейса V5.2 и позволяют революционизировать структуру современного узла коммутации. Именно благодаря протоколу ВСС можно резко уменьшить физические размеры абонентского оборудования АТС за счет его замены несколькими интерфейсами V5.2, что в значительной степени преобразует всю телекоммуникационную систему, состоящую из небольшого числа таких узлов [2].

Несущие каналы интерфейса V5.1 жестко закреплены за цифровыми каналами пользовательских трактов, т.е. между каждым используемым несущим каналом интерфейса и существующим каналом пользовательского порта существует постоянное соединение. С интерфейсом V5.2 жесткое закрепление несущих каналов за каналами пользовательских портов отсутствует. Несущий канал интерфейса V5.2 предоставляется только тому каналу пользовательского порта, для которого запрашивается услуга связи, только на время пользования этой услугой. Таким образом, соединение любого несущего канала интерфейса с каналом пользовательского порта является оперативно коммутируемым. В дальнейшем, такие оперативно коммутируемые соединения будем называть В-соединениями.

Технологии FTTx. Их разновидности, особенности, примеры.

Перспективным направлением развития широкополосного доступа является использование волоконно-оптических линий для предоставления услуг частным и корпоративным пользователям. Такое направление реализуется в концепции оптика до х (Fiber-То-The-х, FTTx).

Однако широкое внедрение этой концепции в сетях абонентского доступа сдерживается из-за медленного становления новых широкополосных мультимедийных приложений и услуг, а также неготовности рынка к их потреблению. Когда оптические сети доступа получат достаточное развитие и распространение, востребованность услуг приобретет массовый характер и абоненты (как частные, так и корпоративные) смогут пользоваться широкополосными мультисервисными услугами за умеренную плату.

В настоящее время для предоставления пользователям широкополосных услуг используются смешанные медно-оптические сети доступа. Существует несколько концепций организации сети доступа смешанного типа. Одна из них - HFC (Hybrid Fiber Соаxiаl) – предполагает доведение оптики до точки концентрации. При этом распределительная абонентская сеть строится на основе коаксиальных кабелей. Данная архитектура не получила широкого распространения и используется только операторами кабельного телевидения.

Другая концепция, представляющая собой разновидность концепции FTTx, именуемая FTTB (Fiber То The Building «волокно к зданию»), т.е. доведение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) до офиса. Согласно концепции FTTB распределение сигналов между абонентами внутри здания осуществляется по витым медным парам с использованием преимущественно VDSL.

Перечислим некоторые варианты концепции FTTx:

- FTTH (Fiber То The Ноmе) - доведение ВОЛС до жилого дома;

- FTTP (Fiber То The Premises) - обобщенное понятие, объединяющее по сути варианты FTTH и FTTB;

- FTTO (Fiber То The Office) - понятие, аналогичное FTTB;

- FTTC (Fiber То The Curb) - доведение ВОЛС до места, в котором установлен распределительный шкаф;

- FTTCab (Fiber То The Cabinet) - понятие, аналогичное FTTC;

- FTTR (Fiber То The Remote) - доведение ВОЛС до удаленного модуля, концентратора;

- FTTOpt (Fiber То The Optimum) - доведение ВОЛС до оптимального, с точки зрения оператора, пункта.

Следует отметить, что варианты доступа FTTH и FTTB пока не получили широкого распространения, на практике реализуя более приемлемые в современных условиях концепции FTTC, FTTCab, FTTR, FTTOpt.

8 Лекция 8. Оптическая система доступа. Основные понятия ISDN

Цель лекции: изучение студентами оптической системы доступа, её характеристик, структуры; причин и этапов построения ISDN, её концепции и задач.

Содержание:

- оптическая система доступа;

- причины создания сетей ISDN;

- основные этапы построения ISDN;

- концепция ISDN;

- определения ISDN, её задачи и проблемы.

Система абонентского доступа BroadAccess.

Характеристика системы

1. Система модульная.

2. Емкость 240, 480, 960, 1920.

3. Передающая среда: медь, оптика, радиоканал.

4. Интерфейс к АТС: V.5.1, V5.2, 2W (двухпроводные), E1, STM1-SDH (UNI).

5. Технология передающей среды: STM1-SDH – оптика, STM4-SDH – оптика, PDH-34Мбит/с – оптика (радиоканал), Е1 (G703) – медь, HDSL- 2Мбит/с – медь.

6. Топология: точка-точка, звезда, кольцо (самовосстанавливающееся).

Структура

1. Блок CU- центральный терминал (станционный блок). Назначение подключение системы к коммутатору.

2. Блок RU – удаленный блок (абонентский блок). Назначение подключение по различным типам интерфейсов.

Примеры подключения приведены на рисунке 8.1.

Услуги: POTS (Аналоговые), таксофоны, U-ISDN, 2B1Q/4B3T, 64 кбит/с 2W, N x 64 кбит/с (V.35/36, G.703), PLAR, магнето, связывающая линия, удалённая УАТС, 2/4W+E&M, LLSI выделенные(арендованные) линии, DDI, DDO, 10BaseT (по ADSL), E1(G.703), ADSL

Сеть абонентского доступа BroadAccess использующая протокол V5 предоставляет законченное решение служб передачи голоса и данных. Как сеть, система абонентского доступа разработана согласно подходу открытых систем, основанному на стандартах ITU интерфейса сети доступа V5.1 и V5.2, что позволяет интегрировать систему с АТС, оборудованными интерфейсом V5.

К основным свойствам системы можно отнести:

- открытый интерфейс: V5.1, V5.2, или двухпроводной аналоговый интерфейс, позволяющий без стыка подключаться к любой АТС;

- высокую плотность: до 240 абонентских линий в одной «кассете»;

- модульную архитектуру: масштабирование от 16 до 1920 абонентских линий на один шкаф и неограниченное количество линий в любой конкретной сети позволяет сервис-провайдерам построить сеть досту-

Рисунок 8.1 – Различные типы подключения BroadAccess

па экономно и с учетом требований заказчика;

- мультисервисную платформу: поддержка множества служб, включая PSTN, таксофон, офисную мини – АТС (PABX), аналоговые арендованные каналы, доступ цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN) и передачу высокоскоростных цифровых данных (ADSL);

- возможность различного размещения: система поставляется в погодоустойчивых корпусах или без них для установки в городских и пригородных условиях;

- гибкую топологию: «точка-точка», «звезда», «добавление/выделение каналов» и «самовосстанавливающееся кольцо»;

- мультиплексирование согласно V5.x: возможность распределения группового тракта V5.2 по нескольким удаленным терминалам различных емкостей, что увеличивает коэффициент использования ресурса V5.2 в АТС;

- централизованное управление сетью: обеспечивается возможность управления всей сетью из одного или нескольких центральных узлов.

Шкаф CU представляет собой корпус высотой 2600 или 2200 мм, шириной 600 мм и глубиной 650 мм, в котором могут помещаться до 6 полок системы. Он компонуется из: «корзин» системы, устройства управления сопровождением (MCU), панели распределения электропитания (PDP). Каждый шкаф работает от внешнего источника постоянного напряжения в 48 В, которое распределяется по шине к каждой «корзине». Внутри каждой «кассеты» один или два модуля энергоснабжения (PSM), содержащих конверторы типа DC – DC, обеспечивают, необходимое модулям напряжение 5 В.

Уличный шкаф RU может вмещать 240, 480, 960, 1920 абонентов. Оснащение шкафа может включать следующее оборудование: блок кабельной защиты, панель распределения электропитания (PDP), блок управления окружающей средой (ECB), до пяти кассет BroadAccess, одно устройство управления сопровождением (MCU), одну полку энергоснабжения, батареи (50 или 100 А/час).

Причины создания сетей ISDN.

1. Расширение во многих странах сферы информационных услуг как по объему, так и по видам сервиса [6].

2. Рынок услуг предоставляемых электросвязью пользователям потребовал интеграцию различных видов информации и услуг на основе единой сети.

3. Проблема подключения различных терминальных устройств к единой сети.

4. При создании отдельных специализированных сетей для подключения к ним терминальных устройств использовалось соответствующее число абонентских линий.

5. Создание неудобств абоненту из-за наличия нескольких абонентских номеров у одного абонентского пункта.

6. Все специализированные сети практически основаны на одних и тех же (аналогичных) технических средствах, которые имеют одну и ту же элементную базу и часто такие сети выполнены на одних и тех же принципах создания и функционирования узлов коммутации, линий связи и самих сетей.

7. Возникновение новых средств передачи и приёма различной информации, изменение с течением времени требований абонента к представляемым услугам, применение цикла замены оборудования – все перечисленные причины привели к созданию единой сети обеспечивающей интеграцию различной информации – такую сеть назвали ЦСИС (ISDN).

Основные этапы построения ISDN

Первый этап. Переход к цифровой коммутации и цифровой передаче привёл к созданию интегральной цифровой сети (IDN), использующей аналоговые телефонные аппараты и аналоговую абонентскую линию, при этом сеть передачи данных осталась обособленной [5, 6].

Второй этап. Характеризуется созданием ISDN, использующей только цифровую коммутацию и передачу с цифровыми абонентскими линиями и цифровым терминалом.

Третий этап. Означает переход к новому поколению обслуживания ISDN, а именно к широкополосной ISDN (B-ISDN). На этих сетях используются широкополосные каналы по которым передаётся любой тип информации включая кабельные, телевидение, высокоскоростную передачу данных, видеоконференцию (TV высокой четкости).

Концепция ISDN.

В 1984 г. МСЭ-Т дал определение ISDN во вновь введённых рекомендациях серии I. МСЭ-Т развил данные серии для применения их к B-ISDN. Согласно рекомендациям МСЭ-Т серии I ISDN являются эволюционным развитием IDN, и предусматривают использование цифрового тракта из конца в конец для поддержки широкого спектра видов сервиса, включая сервис на передачу речевого и неречевого графика с применением ограниченного числа многофункциональных стандартных интерфейсов "пользователь – сеть" и ограниченного числа типов соединений.

Определение 1: Под ISDN понимается такая сеть связи, в которой одни и теже устройства цифровой коммутации и цифровой передачи используется для установления любых видов связи.

Определение 2: Под ISDN понимается совокупность архитектурно-технологических методов и аппаратно программных средств доставки информации территориально удаленным пользователям, которые обеспечивают передачу информации на единой цифровой основе с использованием различных видов услуг по требованию пользователей.

Задачи ISDN:

а) добиться совместимости оконечных пунктов и центров различной информации (согласование и сопряжение протоколов сети);

б) добиться сопряжения различных служб;

в) обеспечить возможность накопления, обработки и коммутации сообщений в сети;

г) предоставление сетью гибких управляемых абонентом функций.

Интеграция различных видов информационного обслуживания в рамках одной сети ставит перед ISDN ряд проблем:

а) переход от аналоговой сети к цифровой;

б) стандартизация и унификация доступа к ISDN;

в) полное управление;

г) планирование развития сети требует решения вопросов:

1) расширения обслуживания территорий;

2) расширение состава абонентов;

3) распространение обслуживания на подвижные объекты.

9 Лекция 9. Достоинства, типы доступа, методы коммутации и службы в ISDN

Цель лекции: изучение студентами достоинств, типов доступа, методов коммутации и служб ISDN.

Содержание:

- основные понятия ISDN: виды ISDN, типы доступа ISDN;

- методы коммутации в ISDN: КК, КП, СККП (адаптивная, гибридная, смешенная), БПК (мультиплексорная, маркировочная);

- модель системы взаимодействия удаленных объектов;

- виды информации в N-ISDN;

- понятие сервиса в ISDN. Службы и услуги в ISDN;

- типичные услуги ISDN.

ISDN –Integrated Services Digital Network делиться на два вида:

а) узкополостная ЦСИС – N-ISDN – Narrowband;

б) широкополостная ЦСИС – В- ISDN- Broadband.

B N-ISDN используются скорости передачи до 2,048 Мбит/с.

В В-ISDN используются широкополосные каналы со скоростью выше 2,048 Мбит/с.

В ISDN существует два типа стандартных цифровых канала: Первый - информационный; Второй - сигнализации.

Информационный канал (базовый) и называется В-каналом для передачи информации пользователей.

Канал сигнализации - D-канал передает сигналы сигнализации и данные в пакетизированном виде.

В ISDN существует два типа доступа (интерфейса):

- базовый (основной);

- первичный.

Базовый (основной) доступ включает в себя 2 информационных дуплексных В-канала для передачи голосовых сигналов и данных со скоростью 64 кбит/с, и один дуплексный D-канал сигнализации со скоростью 16 кбит/с. То есть на одного абонента ISDN приходится 2В+D и добавляется кадровая синхронизация со скоростью 16 или 48 кбит/с в зависимости от участка сети.

Первичный доступ включает в себя 30 дуплексных информационных В-каналов для передачи речи и данных со скоростью 64 кбит/с и один дуплексный D-канал сигнализации со скоростью 64 кбит/с. Общая скорость 1984 кбит/с и добавляется синхронизация со скоростью 64 кбит/с. Поэтому общая скорость первичного доступа - 2048 кбит/с.

Методы коммутации в ISDN.

В ISDN существует 4 основных метода коммутации:

а) коммутация каналов (КК);

б) коммутация пакетов (КП);

в) совместная коммутация каналов и пакетов (СККП);

г) быстрая коммутация пакетов (БКП).

КК – соединение устанавливается заранее по переданному адресу и разрушается только после поступления отбоя.

Недостатки метода КК:

- непроизводительное занятие оборудования;

- невозможность контроля верности передачи данных на транзитных узлах коммутации;

- плохое совмещение сетей КК и КП.

КП – сообщение разбиваются на пакеты и каждый пакет одного сообщения может пройти по разному пути. Как только пакет передан, соединение разрушается, т.е. соединение заранее не устанавливается.

Недостатки метода КП:

- большая задержка при передачи речи;

- перегрузки на сети.

В СККП входят: гибридная коммутация; адаптивная коммутация; смешанная коммутация.

При гибридной коммутации вся информация передается в виде кадров. Весь кадр делится на две области: область КК, область КП, пример кадра приведен на рисунке 9.1. Каждая область делится на окна, окно это временной интервал (канал). В область КК заносится речь, в область КП - пакеты данных. Граница между областями подвижная для изменения пропускной способности кадра.

Рисунок 9.1 – Кадр, передающийся при гибридной коммутации

При адаптивной коммутации информация передаётся кадром, также как и в гибридной коммутации. Но пакеты передаются не только в области КП, но и по свободным временным каналам области КК, а также во время паузы передачи информации по занятым временным каналам.

При смешанной коммутации нет кадра и никакие области коммутации не выделяются. Для любого типа соединения выделяется временной канал, как для пакета так и для канала. Если на узел коммутации приходит вызов на установление канала, то временной канал устанавливается на всё время сеанса связи и освобождается только после пришествия специального сигнала освобождения. Если передаётся пакет то временной канал устанавливается только на передачу, как только пакет передан канал освобождается.

Метод быстрой коммутации пакетов (БКП). При БКП ячейка (пакет) информации с линии поступает на вход коммутационной системы и характеризуется номером входного демультиплексора. Пакет с присвоенным ему заголовком называется быстрым пакетом БП. Номер ВК в заголовке называется путевым номером. При БКП выполняется два вида коммутации:

а) мультиплексорная коммутация - передаётся БП с входного демультиплексора на выходной мультиплексор и называется коммутацией типа М;

б) маркировочная коммутация - изменяет номер виртуального канала во входящей линии на новый номер ВК в исходящей линии называется коммутацией типа L.

Мультиплексорная коммутация является пространственной коммутацией между входным демультиплексором и выходным мультиплексором, т.е. она осуществляется в пространственном коммутаторе, но в отличии от простой пространственной коммутации на вход демультиплексора ставится буферное запоминающее устройство (БЗУ) [6].

Модель системы взаимодействия удаленных объектов (ВУО).

В узкополосной ISDN существует система, позволяющая организовать обмен служебной информацией для установления, поддержания и разъединения соединений, а также для передачи информации пользователей. Такая система называется моделью взаимодействия удаленных объектов, она семиуровневая. Уровни: прикладной уровень – уровень управления процессами, представительный уровень, сеансовый уровень, транспортный уровень, сетевой уровень, канальный уровень, физический уровень.

Виды информации в ISDN.

Информация в узкополосной ISDN делится на три группы.

1. Информация группы V – информация пользователя.

2. Информация группы С – информация управления.

3. Информация группы М – информация административного управления.

Термин: услуги, предоставляемые пользователям ЦСИО, называются в документах МСЭ-Т сервисом электросвязи (Telecommunication Service, Service). Под сервисом понимают весь диапазон услуг, который обеспечивает администрация сети пользователям для удовлетворения их требований к электросвязи.

Службы и услуги в ISDN.

В понятие сервис электросвязи входят такие услуги:

а) обеспечение телефонной, телеграфной, факсимильной связи, передачи данных и др.;

б) обеспечение передачи информации с использованием различных методов коммутации (каналов, сообщений, пакетов, адаптивной, гибридной);

в) предоставление каналов с различными скоростями передачи;

г) предоставление различных сред передачи (проводных, волоконных, радио, космических);

д) предоставление каналов в аренду, на время передачи сообщения или сеанса связи;

е) дополнительные виды обслуживания (рекомендации серии Х.. ITU-Т).

Все виды услуг в У-ЦСИО делят на: основные (basic services); дополнительные (supplementary services) - ДВО.

Различают две основных разновидности услуг (сервиса) электросвязи: опорный сервис и телесервис.

Термин «опорный сервис» - это услуги доставки информации.

Под телесервисом понимают всю совокупность услуг, предоставляемых пользователям администрацией сети электросвязи.

Каждый вид услуг описывается специфическими характеристиками (в терминологии ITU-T - атрибутами).

Атрибуты:

- способ коммутации;

- скорость передачи информации;

- способ установления связи;

- конфигурация связи;

- вид доступа к сетевым ресурсам.

В У-ЦСИО используются два способа коммутации - КК и КП. Характеристика «скорость передачи» используется при КК, а при КП говорит о пропускной способности между двумя точками доступа.

Cпocoб установления связи характеризуется тремя атрибутами: по запросу, предварительным резервированием pecypcoв сети на определенное время, постоянной связью.

Конфигурация связи характеризуется тоже тремя атрибутами: точка-точка, многоточечная, широковещательная.

Вид доступа характеризуется тремя атрибутами: типом канала доступа, скоростью передачи информации по каналу, типом протокола достyпа.

ITU-Т подразделил различные виды служб на три скоростных класса: низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные службы.

Типичные услуги ISDN.

Основные услуги, предоставляемые сетью ISDN делятся на:

а) услуги то передаче информации: 3.1 кГц Аудио (3.1 kHz Audio), Речь (Speech), передача цифровой информации без ограничений (Unrestricted Digital Info), пакетный режим (Packet Mode);

б) услуги телесервиса: телефакс гр. 2/3 (Telefax Grp. 2/3), ISDN телефония 3.1 кГц (Telephony ISDN 3.1 kHz), ISDN телефония 7 кГц (Telephony ISDN 7 kHz), Телефакс гр. 4 (Telefax Grp. 4), телетекс 64 кбит/с (Teletex 64 kbit/s), видеотекс (Videotex), видеотелефония (Videotelephony).

10 Лекция 10. Построение ISDN

Цель лекции: изучение студентами принципов построения ISDN.

Содержание:

- архитектура N-ISDN. Структура сети N-ISDN;

- стратегии внедрения ISDN;

- нумерация в ISDN;

- сеть абонентского доступа в ISDN. Типы терминалов, сетевые интерфейсы (точки доступа), гибридная АЛ. Функции NT;

- организация доступов в ISDN (BRI, PRI).

Архитектура N-ISDN. Структура сети ISDN.

Рисунок 10.1 – Архитектура ISDN

Рисунок 10.2 - Структура сети N-ISDN

Преобразование аналоговой сети в сеть ISDN может осуществляться в соответствии с двумя стратегиями внедрения ISDN:

- с помощью наложенной сети;

- с помощью островов.

Стратегия внедрения с помощью наложенной сети заключается в том, что новая техника размещается так, чтобы охватить всю территорию аналоговой сети. Цифровые станции ISDN соединяются между собой только цифровыми системами передачи и обмениваются сигнальной информацией с помощью протоколов системы сигнализации N7. При этом новая цифровая сеть получается как бы наложенной на старую аналоговую. Сопряжение сети ISDN с существующей сетью обеспечивается минимально возможным числом специальных станций - шлюзов, выполняющих функции согласования систем сигнализации. Недостатками такой сети является плохая загруженность на первых этапах внедрения каналов наложенной сети, а также ограниченные возможности для графика.

Основной особенностью стратегии внедрения с помощью островов является внедрение цифровой сети и осуществление возможности передачи по ней информации в определённом районе до внедрения цифровой техники передачи и коммутации в других районах. Чаще всего применяется комбинация стратегий.

Нумерация в ISDN.

В основу системы адресации и плана нумерации абонентов ISDN положены система адресации и план нумерации, принятые в телефонной сети. Поэтому рекомендация I.334 (Синяя книга) основана на рекомендации Е.164 [5, 6].

Рисунок 10.3 – Структура адреса ISDN

Международный номер состоит из кода страны, кода узла назначения и номера абонента, причем во второй секции с начала можно указать код одной из специализированных сетей или код одной из нескольких сетей ISDN, а затем в секции будет указан код узла назначения в данной специализированной сети или сети ISDN. Международный номер содержит от 15 до 17 десятичных цифр. Подадрес ISDN также называется субадресом. В подадресе ISDN состоящем не более чем из 32-х десятичных цифр указывается номер одного из устройств АП, номер порта в ПК, а также идентификатор подключенный к интерфейсу S ЛВС, номер станции в ЛВС и номер порта в этой станции. Так же в под адресе может быть указан номер учрежденческой АТС при прямом наборе номера. При передачи адреса в сети ISDN подадрес передаётся без расшифровки от абонента до абонента.

Сеть абонентского доступа в ISDN.

В сети абонентского доступа узкополосной ISDN используются:

- ТЕ1 - специализированные терминалы ISDN - "терминальное оборудование типа "1", - это терминал ISDN поддерживающий базовый доступ;

- ТЕ2 - неспециализированные терминалы - “терминальное оборудование типа "2", не поддерживающий базовый доступ;

Рисунок 10.4 – Структура САД ISDN

- АТА – аналоговый ТА;

- PBX – учрежденческая АТС;

- ТА – терминальный адаптер (модем) подключающий неспециализированные терминалы ISDN. Терминальный адаптер может быть автономным устройством или платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 является автономным устройством, то оно подключается к ТА через стандартный интерфейс R физического уровня;

- NТ (Network termination) – сетевое окончание или сетевой терминал. Бывает первого и второго типа;

- LT – линейный терминал, выполняет функции NT1 и является цифровым абонентским комплектом АТСЦ (ЦАК);

- ST – станционный терминал является коммутационным полем АТСЦ (КП).

- R, S, T, U – интерфейсы реализующие сеть абонентского доступа, или так называемый интерфейс "пользователь-сеть";

- интерфейс R – это интерфейс цифровых терминалов, с помощью которого они подключаются к терминальному адаптеру;

- интерфейс S – это четырехпроводная шина;

- интерфейс Т - обеспечивает взаимосвязь между NТ2 и NТ1, в настоящее время выпускается сетевое окончание 1, выполняющее функции NT1 и NT2;

- интерфейс U – это двухпроводная абонентская линия.

Станционный интерфейс V обеспечивает взаимосвязь линейного терминала со станционным терминалом.

Когда аналоговая линия от аналогового ТА и цифровая линии от ТЕ1 подключаются к NТ1, то такой доступ называется гибридным, а АЛ – гиб-

ридной.

Функции NT:

- подключение двухпроводной АЛ;

- обеспечение линейной сигнализации;

- синхронизация абонентской линии и абонентского терминала;

- управление;

- обеспечение питания терминала;

- слежение за блоками данных пользователя и сигнализации.

NT2:

- подключение четырех проводной шины S;

- обнаружение ошибок в блоках данных сигнализации;

- обеспечение маршрутизации.

По стандарту к одной АЛ сети ISDN может быть подключено до восьми терминалов.

Организация доступов в ISDN (BRI, PRI).

Интерфейс S – это четырех проводная разводка внутри квартиры или офиса компании. Технически правильно называть интерфейс S интерфейсом S0. S0 - это соединительная шина, через которую ISDN-совместимое оборудование может соединяться с основной ISDN станцией через стандартный разъём. Для учрежденческой станции S0-интерфейс - это точка, в которой учрежденческая станция соединяется с основной ISDN станцией. Длина шины S0 не должна превышать одного километра. По интерфейсу S0 в каждом из направлений информация передаётся со скоростью 192 кбит/с.

Интерфейс U – это двухпроводная АЛ, длиной до 8 км, при диаметре жилы 0,6 мм, или 4,2 км при диаметре жилы 0,4 мм (160 кбит/с), также называется интерфейсом Uk0.

Базовый доступ BRI реализуется на обоих интерфейсах S0 и Uk0. Только скорость работы BRI на этих интерфейсах различна:

Интерфейс Uk0 - BRI (BRA) = 2B + D + S = 2*64+16+16 = 160 кбит/с.

Интерфейс S0 - BRI (BRA) = 2B + D + S = 2*64+16+48 = 192 кбит/с.

Если линию ИКМ 30 использовать для обеспечения первичного доступа ISDN, тогда временные интервалы с 1 по 15 и с 17 по 31 используются как пользовательские каналы, в то время как сигнальная информация передаётся как обычно во временном интервале 16. По аналогии с основным доступом временные интервалы с 1 по 15 и с 17 по 31 называются В-каналами (основные каналы с В1 по В31), в то время как временной интервал 16 рассматривается как D-канал. Звено ИКМ, работающее как первичный доступ с 30В+D, называется Uk2pm интерфейсом или Uk2m интерфейсом. Окончание линии со стороны абонента оформлено как сетевое окончание (NT), где интерфейс Uk2m трансформируется в S2m интерфейс. От NT до учрежденческой станции расстояние не должно превышать одного километра. Учрежденческая станция соединяется со станцией посредством S2рm интерфейса. При использовании учрежденческой станции S0-интерфейс выступает как шина для подключения терминального оборудования.

На интерфейсах S2рm и Uk2pm первичный доступ BRI:

PRI (PRA) = 30B + D + S = 30*64+64+64 = 2048 кбит/с.

11 Лекция 11. Изучение интерфейсов S и U

Цель лекции: изучение студентами принципов построения и функционирования интерфейсов S и U в ISDN.

Содержание:

- построение шины S: короткая пассивная шина, точка-точка, расширенная пассивная шина;

- принципы функционирования интерфейса S. Структура цикла на интерфейсе S;

- активация интерфейсов S и U. Способы и примеры организации абонентского доступа к ISDN.

Построение шины S. Согласно рекомендации ITU-Т I.430 шина S может быть выполнена в нескольких вариантах, представленных на рисунке 11.1: короткая пассивная шины S, "точка-точка", расширенная пассивная шины S [5, 7].

Принципы функционирования интерфейса S.

Конструктивно шина S представляет собой четырехпроводную кабельную линию с подключением терминалов к интерфейсу S через разъем RJ45 стандарта DIS 8877. Структура интерфейса и тип сигналов на контактах разъема представлены на рисунке 11.1 [7].

Рисунок 11.1 - Структура интерфейса S

Как показано на рисунке 11.1, в интерфейсе S имеются две цепи передачи питания которые могут быть выполнены в соответствии с рисунком 11.2. Схема питания 1 (цепь 1 - Ис.1) известна как фантомное питание, поскольку использует 4- проводный интерфейс приемопередачи. Вторая схема (цепь 2 - Ис.2) является дополнением к цепи приема передачи и создает независимую цепь питания, что в ряде случаев является эффективным техническим решением. Организация питания предусматривает нормальным режим работы в штатных условиях и ограниченный режим работы при неисправности в основной цепи питания.

Передача данных по шине S осуществляется со скоростью 192 кбит/с в виде фрейма длиной 48 бит и структурой цикла, определяемой рек. I.430, рисунок 11.3.

48 бит цикла организуются следующим образом:

- 16 бит на каждый B - канал;

- 4 бита на D - канал;

- 12 бит на синхронизацию и эхоподавление.

Рисунок 11.2 - Схема питания интерфейса S

Рисунок 11.3 - Структура цикла интерфейса S

Особенностью интерфейса S является наличие строгой процедуры активации/деактивации, в которой используются пять стандартных сигналов: INF0 0, INF0 1, INF0 2, INF0 3 и INF0 4, которые представлены на рисунке 11.5 и тесно связаны с цикловой структурой сигнала. Перед установлением соединения происходит активация интерфейса S, после чего начинают передаваться сообщения протокола установления и отбоя соединения. Сигналы INF0 используются для синхронизации, восстановления таймерной информации. На рисунке 11.4 показаны сигналы INF0 в порядке их появления в процессе активации. Сигнал INFO 0 используется для индикации отсутствия работающих терминалов в канале перед активацией интерфейса, этот сигнал передается обычно перед активацией интерфейса со стороны NT. При необходимости активации интерфейса со стороны ТЕ последний передает сигнал INF0 1, в ответ на который NT генерирует сигнал INF0 2, который непосредственно связан с цикловой структурой сигнала, представленной на рисунке 11.3. В этом случае все биты В и D цикловой структуры, а также биты F_А, М и S передаются нулями, хотя существуют варианты передачи информации в сверхцикле. Биты Е и L вычисляются в соответствии со стандартными правилами. Для индикации активации интерфейса используется бит А, который передается нулем на этапе начала активации и единицей после начала активации. Кроме этого, сигнал INF0 2 содержит биты V1 и V2, также используемые для синхронизации. Сигнал INF0 2 обеспечивает информацию необходимую ТЕ для вхождения в режим цикловой синхронизации. По достижении ее ТЕ генерирует сигнал INF0 3, в

Рисунок 11.4 - Структура сигналов активации/деактивации

ответ на который NT генерирует сигнал INF0 4 в качестве подтверждения конца процесса активации интерфейса. Эта процедура описывает активацию интерфейса со стороны ТЕ, однако интерфейс может активироваться по инициативе NT при входящем вызове. На рисунке 11.6 показаны четыре типовые схемы активации/деактивации интерфейса S. Рисунок 11.5, а, соответствует схеме активации интерфейса со стороны ТЕ, рисунок 11.5, б - схеме активации со стороны NT. Схема деактивации интерфейса определена только со стороны NT (рисунок 11.5, в). Потеря цикловой синхронизации ТЕ вызывает процесс ее восстановления с подтверждением активности интерфейса в соответствии с рисунком 11.5, г.

В интерфейс U питание постоянным напряжением от 90 до 120 В. Минимальным считается напряжение 30...40 В. Интерфейс U, использующий существующие абонентские кабели (в первую очередь витую пару), не является полностью стандартизированным. Для линейного кодирования в интерфейсе U могут, применяться различные варианты линейных кодов: 2В1Q и 4В3Т; код Up0 является модификацией 2B1Q.

Процедуры активации/деактивации интерфейса U во многом аналогич-

Рисунок 11.5 - Схема активации/деактивации интерфейса S

ны процедурам активации/деактивации интерфейса S. Для активации интерфейса используются сигналы готовности канала (TN), сигналы активации интерфейса со стороны NT (SN) и со стороны LT (SL). На рисунке 11.6, а показаны процедуры активации интерфейса U со стороны ТЕ, на рисунке 11.6, б - со стороны LT в связи с процессом активации интерфейса S. При получении NT сигнала активации интерфейса S (INFО 1) сетевое окончание начинает процедуру активации интерфейса U. Для этого NT посылает одночастотный сигнал 10 кГц (TN), затем происходит обмен сигналами активации SN и сигналами подтверждения SL, после чего в сторону ТЕ выдается сигнал INF0 2. При получении сигнала подтверждения синхронизации INF0 3 генерируется сигнал SN3 в сторону LT, в ответ LT посылает сигнал подтверждения активации SL3, преобразуемый NT в сигнал подтверждения INF0 4. Процесс активации интерфейса U со стороны LT во многом аналогичен активации со стороны терминала.

Рисунок 11.6 - Схема активации/деактивации интерфейса U

12 Лекция 12. Сигнализация ISDN

Цель лекции: изучение студентами сигнализации ISDN.

Содержание:

- протокольная модель системы сигнализации №7 в ISDN. Уровни системы сигнализации №7. Назначение уровней. Оборудование SS7;

- абонентская сигнализация DSS1 в ISDN;

- структура протокола ISDN: уровень 1.

В качестве сигнализации в ISDN используется на межстанционном участке система сигнализации №7 (SS7) (общий канал сигнализации №7). На абонентском участке используется европейская цифровая система сигнализации №1 DSS1 (EDSS1) [7].

Протокольная модель системы сигнализации №7 в ISDN. Уровни системы сигнализации №7. Назначение уровней. Оборудование SS7.

Модель SS7 построена по многоуровневому принципу, но её уровни не идентичны уровням модели ВУО узкополосной ISDN, рисунок 12.1. SS7 не

Рисунок 12.1 – Уровни SS7

обеспечивает всех функций протоколов D-канала. Нижние уровни SS7: "Канал данных сигнализации" (Signalling Data Link - SDL) и "Управление каналом" (Link Control Function- LCF) полностью согласуются с физическим и канальным уровням модели ВУО. Третий уровень SS7 уровень "Общая передача" (Common Transfer Function - CTF) не обеспечивает всех функций сетевого уровня модели ВОС (не обеспечивает всех функции маршрутизации). Поэтому при адаптации SS7 к узкополосной ISDN в третий уровень добавляется подуровень "Управление сигнальным соединением" (Signalling Connection Control Point – SCCP). Все три уровня SS7 образуют "Часть передачи сообщений" (Massage Transfer Part – МТР). Все три уровня МТР обеспечивают сервис подобно, но не полностью, сервису, который определен протоколом Х.25. МТР принимает пакеты сигнальных данных и передаёт надежно получателю. Совокупность уровней и подуровня образуют "Сервисную сеть" (Network Service Part – NSP). Верхний уровень SS7 является "Пользовательским". При этом на рисунке 12.2 изображена общая структура взаимосвязи терминалов (Т), включенных в оконечные узлы коммутации УК (ОУК) и соединенных непосредственно пучками информационных каналов В при использовании метода КК. Канал D с использованием SS7 обеспечивает передачу сигналов взаимодействия по сети SS7 через транзитный сигнальный узел коммутации (СУК). На УК

реализуется, например на основе электронной управляющей машины (ЭУМ), сигнальная точка (СТ) СС-7.

Рисунок 12.2 – SS7 на сети N-ISDN

На рисунке 12.3 изображена структурная схема SS7, дополненная блоком, реализующим подуровень SCCP, при её использовании в ISDN. При этом указаны блоки операционного обслуживания системы (БООС), блоки пользователей ЦСИО (БП-ЦСИО), блоки телефонных пользователей (БТП), расположенные на двух удаленных объектах ISDN. На рисунке 12.3 видны также все блоки SS7, реализующие указанные выше функции трех уровней первоначальной SS7.

Рисунок 12.3 – Оборудование SS7

Абонентская сигнализация DSS1 в ISDN. Структура протокола ISDN.

В 1990 году были разработаны стандарты, регламентирующие систему сигнализации на абонентском участке сети ISDN. Эта система сигнализации была названа EDSS1 (Европейская цифровая система сигнализации №1), которая является единственной системой сигнализации, используемой на сети общего пользования Казахстана на абонентском участке сети ISDN. Данная система сигнализации применяется как для базового, так и для первичного доступа. С помощью EDSS1 осуществляется установление соединения и происходит разъединение, производится заказ услуг пользователями, передача информации между абонентами.

Протоколы абонентской сигнализации описываются в соответствии с семиуровневой моделью Взаимодействия Открытых Систем (ВОС). Согласно модели ВОС, процедуры, выполняемые при установлении соединения, распределяются по семи уровням, располагающимся друг над другом.

Сигнализация пользователь - сеть находится в пределах трёх нижних уровней ВОС и выполняет следующие функции рисунке 9.5:

- уровень передачи данных (физический уровень, 1 уровень) обеспечивает синхронизируемую сетью передачу информации по каналам одновременно в обоих направлениях и регулирует одновременный доступ нескольких оконечных устройств к совместно используемому D -каналу;

- уровень защиты D-канала (уровень звена передачи данных, 2 уровень) обеспечивает защищённую от ошибок передачу сигнальной информации для 3 уровня и передачу пакетов данных, передаваемых в D - канале, в обоих направлениях между сетью и устройством пользователя;

- уровень коммутации D-канала (сетевой уровень, 3 уровень) обеспечивает установление и управление соединением на участке пользователь - сеть. Третьим уровнем заканчивается сигнализация пользователь - сеть.

УРОВЕНЬ 1

Уровень 1 рассматривается на примере основного доступа, рисунок 12.4. Функции S0 интерфейса заключаются в организации двух стандартных пользовательских каналов (B - каналов) со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении и канала сигнализации (D - канала) со скоростью 16 кбит/с. Канал синхронизации - 48 кбит/с требуется для передачи каналов в режиме временного уплотнения. С помощью синхронизации определяется расположение битов B и D каналов.

Рисунок 12.4 – Основной доступ

Функции Uk0 интерфейса заключаются в организации двух стандартных пользовательских каналов (B - каналов) со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении и канала сигнализации (D - канала) со скоростью 16 кбит/с. Канал синхронизации - 16 кбит/с требуется для передачи каналов в режиме временного уплотнения. С помощью синхронизации определяется расположение битов B и D каналов.

Уровень 1 по интерфейсам S0 и Uk0 осуществляет передачу сигнализации по D-каналу, без управления сигнализацией.

13 Лекция 13. Сигнализация и оборудование ISDN

Цель лекции: изучение студентами уровней 2 и 3 абонентской сигнализации ISDN, процессов установления соединения, примеров реализации оборудования ISDN.

Содержание:

- структура протокола ISDN: уровни 2 и 3;

- процесс установления соединения в ISDN;

- состав оконечного устройства ISDN. Многофункциональные оконечные устройства.

УРОВЕНЬ 2

Протокол, используемый для уровня 2 в D-канале при выполнении процедуры установления соединения, называется LAPD (Link Access Procedure on the D channel). Данный протокол основывается на протоколе LAPB (рекомендация МККТТ Х.25). Структура протокола ISDN или формат D-канального сообщения второго уровня или сигнальный пакет или сигнальная единица - рисунок 13.1 [7].

	7	6	5	4	3	2	1
0	1	1	1	1	1	1	0	байт 1 Flag
Address (первый байт)								2
Address (второй байт)								3
Control field								4
Control field								5
Information
FCS								N-2
FCS								N-1
0	1	1	1	1	1	1	0	N Flag

Рисунок 13.1 – Формат D- канального сообщения второго уровня

Flag - Каждая сигнальная единица начинается и заканчивается флагом, он отмечает начало сигнальной единицы и её конец. Флаг - это последовательность битов: 01111110.

Address - Адресное поле состоит из двух байт. В нём определяется получатель управляющей сигнальной единицы и передатчик посланной единицы.

Control field (поле управления) - Поле управления определяет тип D - канального сообщения, которое может быть командой, или ответом на команду. Поле управления может состоять из одного или двух байтов, размер его зависит от формата. Существует три типа форматов поля управления: передача информации о номере пакета (I формат), функции надзора (S формат), ненумерованная информация и функции управления (U формат).

Information информационное поле - может и не присутствовать в пакете (в этом случае пакет не несёт в себе информацию третьего уровня, а используется вторым уровнем, например, для управления звеном передачи данных), если оно присутствует, то находится за полем управления. Размер информационного поля может достигать 260 байт.

FCS (поле контрольных бит- проверочная комбинация). В виду того, что при передаче по сети пакеты могут искажаться шумами на первом уровне, в каждом из них присутствует поле контрольных битов (Frame Check Sequence field), оно состоит из 16 проверочных битов и используется для проверки ошибок в принимаемом пакете. Если пакет принят с неправильной последовательностью проверочных битов, то он сбрасывается.

УРОВЕНЬ 3

Подпись: 8 7 6 5 4 3 2 1
байты
1

2

3
идентификатор протокола
0 0 0 0 длина поля идентификатор вызова
идентификатор вызова
0 тип сообщения
другие информационные элементы сообщения

Он отвечает за установление и управление соединением. Он готовит сообщения для передачи их вторым уровнем, подготовленная информация помещается в информационное поле D - канального сообщения. Сообщения 3 уровня - это сообщения, передаваемые между терминалами пользователя и станцией и наоборот. Третий уровень содержит процедуры для управления вызовами в режиме коммутации каналов, а также процедуры, позволяющие использовать ISDN для осуществления вызовов в режиме коммутации пакетов по D - каналу. Структура сигнального сообщения 3 уровня представлена на рисунке 13.2 [7].

Рисунок 13.2 – Организация сигнального сообщения третьего уровня

Процесс установления соединения в ISDN. Рисунок 13.3.

Последовательность сообщений для установления вызова показана на рисунке 13.4. При запросе на установление вызова вызывающий пользователь должен послать сети всю информацию, необходимую для установления соединения (например, номер вызываемой стороны, запрос дополнительных услуг). Более того, пользователь должен определить тип услуги по передаче информации (bearer service), соответствующей данному вызову (например, speech, unrestricted или 3.1 kHz audio), и всю информацию по совместимости терминалов (high layer compatibility), которая проверяется на месте назначения. Информация о низкоуровневой совместимости (low layer compatibility) используется для определения низкоуровневых характери-

Подпись:
обмен информацией между пользователями

Рисунок 13.3 – Схема ISDN

Рисунок 13.4 - Обмен сообщениями при установлении соединения и разъединении

стик терминала, таких как скорость передачи данных. Если используются услуги телесервиса, то вызов специфицируется информационным элементом высокоуровневой совместимости (например, Group. 4 Fax, Teletex, Videotex). Запрос на установление исходящего вызова может производиться блоком или с перекрытием. Если используется процедура установления соединения с перекрытием, то в сообщении SETUP может только запрашиваться услуга по передаче информации (bearer service), a информация об особенностях запроса и вызываемый номер передаются последовательностью сообщений INFORMATION. Кроме того, если запрашивается услуга SPEECH и в сообщении SETUP не содержится информации о вызове, то сеть будет посылать тональный сигнал INFORMATION с недостающими атрибутами вызова.

Следующим шагом сеть возвращает пользователю сообщение CALL PROCEEDING для обозначения того, что производится попытка установить соединение с вызываемой стороной. Вызываемая сторона приходит пользователю до тех пор, пока не будет получено первое сообщение, сообщение SETUP для её оповещения о входящем вызове. Все терминалы, присоединённые к NT1 со стороны вызываемого пользователя, проверяют сообщение SETUP для определения своей совместимости с вызывающей стороной. Эта совместимость выявляется при анализе поля, описывающего запрошенную услугу по передаче информации (bearer capability), и поля, описывающего низкоуровневую совместимость (low layer compatibility). Кроме того, запрос услуги (например, факс гр. 4, телетекс) передаётся в поле, описывающем высокоуровневую совместимость (high layer compatibility), если он был обеспечен вызывающей стороной. В данном примере два терминала определили свою совместимость с вызывающим пользователем (терминалы с TEI =4 и 8) и послали сообщение ALERTING сети. В этот момент терминалы сигнализируют пользователю о пришедшем вызове (например, телефонный звонок). Когда терминал вызываемого пользователя определяет, что получен ответ на вызов (например, снята телефонная трубка), посылается сообщение CONNECT в сторону сети. Сеть размещает вызов на первом терминале, пославшем ей сообщение CONNECT, назначает ему В - канал и оповещает его об этом в сообщение CONNECT ACKnowledge, содержащем идентификатор В - канала. Все другие терминалы, ответившие на входящий вызов, получат от сети сообщение RELEASE, обозначающее, что они освобождаются и возвращаются в исходное состояние. Вслед за приёмом сообщения CONNECT от терминала вызываемого пользователя, сеть уведомляет сообщением CONNECT вызывающего пользователя о том, что на вызов получен ответ. С этого момента начинается тарификация. Пользователь может прекратить соединение в любой момент времени. При этом сеть и пользователь последовательно обмениваются тремя сообщениями: Disconnect, RELease, RELease COMPlete.

Терминальный адаптер и многофункциональный терминал ISDN приведены в [5].

Список литературы

1. О.М. Денисьева, Д.Г. Мирошников. Средства связи для последней мили.- М.: Эко-Тренз-НТЦ НАТЕКС, 1999. – 140 с.

2. Гольштейн Б.С. Протоколы сети доступа. - т.2. - изд. 3. -М.: Радио и связь, 2005.-288 с.

3. Горальски В. Технологии ADSL и DSL. - М.: Лори, 2000. – 296 с.

4. Баркун М.А. Цифровые сети синхронной коммутации/ Баркун М., Ходасевич О. - М.: Эко-Трендз, 2001. –192 с.

5. Битнер В.И. Доступ к ресурсам цифровой сети интегрального обслуживания: Учеб. пособие для вузов/ МВО РФ по связи и информатиз. Сиб.гос.ун-т телеком. и информатики. Межрегиональный учеб. центр перепод. Специалистов. – Новосибирск, 2000.-84 с.

6. В.Г. Лазарев. Основы построения цифровой сети интегрального обслуживания. Узкополосные ЦСИО. - М., 1990.

7. И.Г. Бакланов. ISDN и FRAME RELAY: технология и практика измерений. / Под ред. А.Б.Иванова.- 2-е изд., испр.- М.: Эко-Трендз, 2000. – 186 с.

8. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. - том 1. – Современные технологии/ Б.И. Круг, В.Н. Попантонопуло, В.П.Шувалов –Изд. 3-е исправ.и доп. – М.: Горячая линия –Телеком, 2003. – 647 с.

Содержание

Введение	3
1 Лекция 1. Основные понятия сети абонентского доступа	4
2 Лекция 2. Варианты организации и проблемы подключения абонентов. Цифровые системы передачи абонентских линий	8
3 Лекция 3. Интерфейсы ЦСПАЛ. Технологии хDSL	12
4 Лекция 4. Технологии НDSL, ADSL, VDSL	16
5 Лекция 5. Беспроводные САД	20
6 Лекция 6. Спутниковая система доступа	24
7 Лекция 7. Протокол V.5. Технологии FTTx	28
8 Лекция 8. Оптическая система доступа. Основные понятия ISDN	32
9 Лекция 9. Достоинства, типы доступа, методы коммутации и службы в ISDN	36
10 Лекция 10. Построение ISDN	40
11 Лекция 11. Изучение интерфейсов S и U	44
12 Лекция 12. Сигнализация ISDN	48
13 Лекция 13 Сигнализация и оборудование ISDN	52
Список литературы	56