Новые концепции реализации абонентской сети

4.4.1 Классификация видов доступа

Кабели связи с металлическими жилами будут еще очень долго эксплуатироваться на абонентских сетях, но новые концепции абонентского доступа разрабатывались с максимальной ориентацией на другие направляющие системы. В недалекой перспективе возможные варианты абонентского доступа можно будет классифицировать на четыре больших класса:

- доведение ОК непосредственно до терминального оборудования, расположенного в помещения пользователя (CPE – Customer Premise Equipment);

- доведение ОК до некоторой промежуточной точки, из которой к абоненту будет доходить другая направляющая система (преимущественно – существующие кабели с металлическими жилами);

- обеспечение доступа к сети электросвязи без использования проводных средств (wireless);

- сочетание двух или, даже, всех трех из перечисленных вариантов.

Очевидно, первый вариант будет оптимальным при реализации стыков пользователь-сеть широкополосной ЦСИО, особенно на скоростях 622 Мбит/с и выше. Классификация стратегий применения ОК на абонентской сети, в соответствии с которой рассматриваемое решение соответствует варианту FTTH (Fiber To The Home) [9].

Второй вариант может рассматриваться как оптимальное решение на достаточно длительный период, так как спрос на широкополосные услуги будет формироваться постепенно и, безусловно, не приведет к стопроцентному внедрению широкополосной ЦСИО. Все сценарии реализации данного варианта укладываются в одну из упомянутых концепций FTTB, FTTF, FTTC, FTTO. Иногда вводят еще одну аббревиатуру – FTTZ (Fibre To The Zone); термин «зона» используется для обозначения области обслуживания удаленного модуля коммутационной станции (концентратора или мультиплексора). Все эти сценарии можно рассматривать как подмножества архитектуры, именуемой как «Пассивная оптическая сеть» (PON – Passive Optical Network). Данный термин обычно означает, что на участке абонентского доступа используются пассивные разветвители; это обеспечивает при длинах волн 1,3 мкм или 1,55 мкм дальность связи до 10 км [9].

Третий вариант представляет одно из самых перспективных направлений эволюции абонентского доступа. Эта технология, в свою очередь, представлена следующими направлениями [9]:

- бесшнуровые (cordless) терминалы, из которых основную массу составляют ТА;

- системы типа Telepoint, обеспечивающие возможность исходящей связи;

- системы персональной связи, обеспечивающие как исходящую, так и входящую связь с портативного терминала;

- системы связи с подвижными объектами, поддерживающие услуги электросвязи для абонентов, находящихся в автомашинах, поездах и других транспортных средствах.

Два последних варианта носят, скорее, более общий характер. По этой причине они рассматриваются отдельно в пятой главе.

Все перечисленные виды перспективного доступа к сети электросвязи могут быть представлены несколькими концепциями.

4.4.2 Концепции IFOS, TPON, BPON и BIDS

Концепция IFOS (Integrated Fibre-Optic Subscriber system) была сформулирована специалистами NTT как часть общего плана модернизации национальной сети электросвязи. Она основана на тщательном прогнозе перспективных услуг и оценке соответствующего трафика. Концепция IFOS учитывает, что различные классы пользователей будут предъявлять существенно отличающиеся требования к пропускной способности абонентской сети. Это следует из того факта, что даже при формирования группы пользователей широкополосной ЦСИО, для которых требуется пропускная способность не менее 155 Мбит/с, значительная доля абонентов будет – как и прежде – использовать только канал ТЧ [9].

По оценке авторов концепции применение ОК на абонентской сети пройдет три основных фазы. Сначала ОК будут преимущественно использовать для предоставления цифровых каналов с пропускной способностью 64 кбит/с и первичных трактов ЦСП. На этом этапе предполагается широкое применение ОК для доступа к узкополосной ЦСИО. На второй фазе добавятся широкополосные каналы, передающие информацию в одном направлении (распределение программ кабельного телевидения, высококачественного звукового вещания и т.п.). Третья фаза подразумевает возможность предоставления дуплексных широкополосных каналов, используемых, например, для организации стыков пользователь-сеть в широкополосной ЦСИО.

В результате такой эволюции будет создана многофункциональная оптическая абонентская сеть, модель которой показана на рисунке 4.3 [7].

Специалисты NTT, разработавшие концепцию IFOS, считают, что переход к полностью оптическим абонентским сетям в Японии произойдет к 2015 году. Процесс преобразования существующей абонентской сети в оптическую потребует значительных инвестиций. Авторы концепции IFOS проанализировали два подхода к внедрению ОК.

Первый сценарий предусматривал организацию оптических линий только тем пользователям, которым необходимы услуги узкополосной ЦСИО. Второй сценарий ориентирован на использование ОК в предварительно выбранных районах, где ожидается спрос на услуги, требующие предоставления широкополосных или, по крайней мере, высококачественных каналов. В результате технико-экономических расчетов авторы концепции пришли к выводу, что второй подход позволит на 15% снизить капитальные затраты на модернизацию абонентской сети.

Рисунке 4.3 - Модель многофункциональной абонентской оптической сети: 1 – блок приема теле- и радиопрограмм; 2 – коммутационное поле для трактов 2 Мбит/с; 3 – коммутационное поле для широкополосных каналов; 4 – цифровой кроссовый узел; 5 – линейный блок абонентской сети; 6 – блок подключения терминалов по физическим линиям; 7 – блок окончания абонентских линий; 8 – пассивный разветвитель оптического кабеля; 9 – оптический блок сетевого окончания; 10 – терминалы абонентской сети; 11 – блок для поддержки системы персональной связи; 12 – шлюз с локальной сетью; 13 – система технической эксплуатации

Концепция TPON (Telephony over a Passive Optical Network) рассматривается как одно из весьма экономичных решений по использованию ОК на абонентской сети. Обычно абонентские сети, основанные на концепции TPON, имеют радиально-узловую структуру. Номенклатура цифровых каналов и трактов, обеспечиваемая на оптической абонентской сети, достаточна широка. Это объясняется тем, что абонентская сеть должна поддерживать как существующие, так и перспективные вторичные сети электросвязи. Модель абонентской сети, соответствующая концепции TPON, представлена на рисунке 4.4. Оборудование для данной концепции использования ОК на абонентских сетях выпускается серийно рядом зарубежных фирм и находит широкое практическое применение [9].

Рисунок 4.4 - Модель абонентской сети по концепции TPON

Концепция BPON (Broadband over a Passive Optical Network) является развитием предыдущего варианта. Реализация концепции BPON предусматривается тогда, когда возникает спрос на широкополосные услуги. Один из наиболее простых сценариев предоставления широкополосных каналов заключается в использовании другой длины волны, что иллюстрируется структурой абонентской сети, показанной на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Модель абонентской сети. Концепция BPON: NT – сетевое окончание; ET – станционное окончание

Подобный подход к поддержке широкополосных услуг может стать весьма эффективен, если определенная база (собственно ОК и соответствующая инфраструктура) уже реализована на этапе построения абонентской сети в соответствии с концепцией TPON. На практике часто будут встречаться ситуации, когда широкополосные услуги требуются пользователям, в зоне расположения которых еще не проложен ОК и его использование для других целей малоэффективно.

Для подобных ситуаций разработана концепция BIDS (Broadband Integrated Distributed Star), ориентированная на предоставление широкополосных каналов. Слово Star (звезда) в названии концепции подчеркивает тот факт, что к каждому сетевому окончанию подводится индивидуальное волокно [9].

Структура абонентской сети, построенной по концепции BIDS показана на рисунке 4.6. Следует подчеркнуть, что данная концепция не относится к вариантам организации доступа к широкополосной ЦСИО. Телевизионный и другие широкополосные сигналы, получаемые со стороны станционного оборудования, являются аналоговыми и объединяются с речевой информацией, преобразованной в цифровой вид, только для передачи по единой направляющей системе.

Рисунок 4.6 – Модель абонентской сети. Концепция BIDS

Четыре приведенные выше концепции не охватывают все возможные варианты использования ОК на абонентских сетях, но, по всей видимости, определяют основные сценарии модернизации абонентских сетей.

4.4.3 Доступ по эфиру

На этапах установления соединения и разговора обычные телефонные терминалы не позволяют абоненту перемещаться в пространстве за исключением, конечно, пределов, определяемых длиной шнура микротелефонной трубки. В ряде случаев необходимо или, по крайней мере, удобно обеспечить абоненту возможность перемещаться в определенном пространстве. В качестве паллиативных решений могут рассматриваться варианты установки нескольких параллельных ТА, многофункциональных терминалов с громкоговорящей связью и т.п. Но на практике наибольшее распространение получили бесшнуровые ТА.

Эти терминалы обычно состоят из двух функциональных блоков. Первый блок подключается к абонентской проводке и не перемещается, а второй, выполненный, как правило, в виде микротелефонной трубки, может переноситься абонентом. Переносимый блок содержит микрофон, телефон, тастатуру для набора номера и элемент питания (аккумулятор). Расстояние, на которое может быть удален переносимый блок определяется как самим ТА, так и характеристиками помещения, в котором он эксплуатируется.

Существенной проблемой применения бесшнуровых ТА становится их электромагнитная совместимость с другими радиоэлектронными средствами. Используемые в странах СНГ в том числе в нашей стране зарубежные бесшнуровые ТА работают в различных частотных диапазонах. В ряде случаев использование этих терминалов приводит к заметным помехам на телевизионных экранах. Второй аспект данной проблемы заключается в том, что в соседних помещениях (офисах или квартирах) могут использоваться бесшнуровые терминалы, работающие на одной частоте. В этом случае возникают очевидные проблемы, которые связаны как с техническими, так и с правовыми аспектами. Бесшнуровые ТА должны быть также совместимы и с другими техническими средствами, использующими эфир как средство доступа абонентов к сети электросвязи.

С учетом подобных соображений национальные Администрации связи осуществляют определенный контроль за использованием подобных технических средств. Европейским институтом ETSI разработан ряд соответствующих документов, из которых для бесшнуровых ТА наибольшее значение имеет стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) Спецификация DECT – как и международный стандарт CT2 – распространяется на широкий спектр технических средств, что может быть проиллюстрировано с помощью рисунка 4.7. На этом рисунке приведены еще два стандарта (DSC 1800 и GSM).

Аспекты стандарта DECT для бесшнуровых УПАТС будут изложены в пятой главе, а относительно бесшнуровых ТА следует подчеркнуть одно весьма существенное обстоятельство. Современные бесшнуровые терминалы должны иметь возможности выбора такой несущей (в стандартизованном частотном) диапазоне, которая обеспечит оптимальные условия передачи информации.

Следующий шаг в расширении области возможного передвижения абонента – как следует из рисунка 4.7 – сделан в системе Telepoint. Это стало возможным за счет успехов микроэлектроники, позволившей разместить в одном портативном терминале и ТА и соответствующие радиотехнические устройства.

Терминал системы Telepoint предназначен только для установления исходящих соединений. Именно эта его особенность обеспечивает приемлемые стоимостные показатели системы Telepoint.

Для реализации системы Telepoint необходима установка нескольких базовых станций, на которых размещено радиотехническое оборудование для связи с находящимися в зоне обслуживания терминалами. Базовая станция имеет также СЛ с одной из коммутационных станций ТФОП. Зона обслуживания базовой станции составляет, как правило, круг с диаметром порядка 200 метров.

Рисунок 4.7 – Основные стандарты радиотелефонных систем

Доступ к сети электросвязи по эфиру представляет одно из самых динамичных направлений из всех сценариев абонентского доступа. Поэтому можно ожидать формирование новых концепций этого вида сопряжения терминального оборудования пользователей с коммутационными станциями сетей электросвязи.

Если рассматривать существенные качественные изменения, происходящие в нашей стране, с точки зрения ее интеграции в мировое сообщество, то очевидными становятся те новые требования, которые предъявляются к средствам телекоммуникаций. В настоящее время и в обозримой перспективе эти требования ложатся на ТФОП, которая обеспечивает основные услуги по передаче речевой и некоторых других видов информации. Соответственно и местные телефонные сети – как неотъемлемая часть национальной ТФОП – должны удовлетворять современным потребностям по обмену диалоговой информацией.

Решение подобной задачи будет, очевидно, длительным и сложным – с технической, финансовой и организационной точек зрения – процессом. Одним из начальных этапов этого процесса должен быть анализ принятых много лет назад системно-сетевых решений с точки зрения их соответствия требованиям, определяемых эволюцией ТФОП.

Развивая это следует выделить, по крайней мере, три проблемы, от решения которых будут в значительной мере зависеть технические и экономические показатели ТФОП, а, следовательно, и перспективных сетей электросвязи.

Во-первых, специалисты, занимающиеся различными аспектами модернизации местных телефонных сетей (научные исследования, разработка оборудования, проектирование, эксплуатация) должны осознать или, в крайнем случае, принять как аксиому тот факт, что внедрение цифровой коммутационной техники не может рассматриваться как ввод новой АТС или замена существующей аналоговой станции, а является весьма существенной качественной реконструкцией ТФОП. По этой причине большинство системно-сетевых решений, оптимальных при переходе от декадно-шаговых АТС к координатным системам, могут оказаться непригодными на этапе цифровизации местных телефонных сетей.

С точки зрения организации разработок цифрового коммутационного оборудования это означает, что попытки создания нескольких типов АТС, специализированных, тем более, для междугородной сети, городской и сельской связи, не приведут к нормальным процессам цифровизации ТФОП. По этой причине факт ожидаемого появления на СТС девяти типов коммутационных станций с программным управлением требует тщательного анализа [4].

Относительно проблем прикладных научных исследований, проектирования и эксплуатации целесообразно, в свою очередь, выделить следующие моменты:

- внедрение коммутационных станций большой емкости с широким использованием выносов (концентраторов и мультиплексоров) для оптимального построения абонентской сети, которая является одним из самых дорогих элементов местной сети;

- реализация того перечня услуг, который действительно пользуется спросом у абонентов местных телефонных сетей;

- отказ от попыток сохранить такие анахронизмы электромеханических систем АТС как, например, спаренное включение ТА;

- рациональная организация процессов технической эксплуатации, начиная с аспектов диагностики отказов и заканчивая организацией центров ремонта, генерации программного обеспечения и подготовки соответствующего инженерно-технического персонала.

Во-вторых, необходима разработка технической политики в части системы сигнализации на ТФОП. Существующие системы сигнализации были разработаны с существенными отступлениями от международных стандартов. В условиях импорта коммутационного оборудования сложившаяся ситуация приводит к дополнительным расходам, связанным с адаптацией соответствующих аппаратно-программных средств. Не менее существенно и то, что используемые на местных телефонных сетях системы сигнализации не обеспечивают ряд перспективных требований, касающихся, например, системы связи с подвижными объектами и использования ССС в сельской местности. Представляется очень важным, чтобы при разработке аппаратно-программных средств для системы общеканальной сигнализации были бы полностью выполнены соответствующие рекомендации МСЭ и ETSI.

В-третьих, требуется ревизия плана нумерации ТФОП. Необходимость этой работы уже стала очевидна ряду Администраций связи тех ГТС и СТС, которые почти исчерпали возможности существующей системы нумерации. Проблемы с нумерацией возникли и перед большинством Администраций связи коммерческих сетей. По мере развития систем связи с подвижными объектами, предоставления некоторых видов услуг электросвязи необходимость пересмотра плана нумерации станет весьма актуальной. Подобные мероприятия обычно осуществляются превентивно. Поэтому разработка нового плана нумерации на казахстанской ТФОП может рассматриваться как одна из первоочередных задач.

Три перечисленные задачи могут, в принципе, рассматриваться как самостоятельные проблемы, но меры по их решению целесообразно сформулировать как разделы единой программы модернизации ТФОП. Из материала, изложенного выше, на место в подобной программе могут, вероятно, претендовать проблемы рационального создания коммерческих сетей, использования радиосредств и систем спутниковой связи в сельской местности, и принципы модернизации абонентских сетей.