Скачать

Проектирование систем абонентского доступа на основе технологии ADSL для Мичуринского регионального центра связи

1 ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ 10

1.1 Особенности построения цифровой сети ОАО РЖД с использованием волоконно-оптических линий связи

1.2 Выбор технологии широкополосного доступа

1.3 Структура технологии ADSL

1.3.1 Типовая схема соединения ADSL

1.3.2 Функционирование ADSL с точки зрения протоколов

1.3.3 Алгоритм линейного кодирования в системах ADSL

1.3.4 Факторы, влияющие на параметры качества ADSL

1.4 Развитие ADSL. Технологии ADSL2, ADSL2+, READSL2

1.4.1 Технология ADSL2

1.4.2 Технология ADSL2+, READSL2

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Анализ оснащенности участка проектирования

2.2 Характеристика оборудования DSLAM

2.3 Расчет пропускной способности для проектируемой сети доступа

2.3.1 Расчет количества потенциальных пользователей

2.3.2 Расчет трафика с учетом разделения на профили

2.4 Выбор транспортной сети

2.4.1 Транспортная сеть на основе существующего оборудования SDH

2.4.2 Транспортная сеть на основе маршрутизаторов CISCO 7604

2.5 Расчет затухания регенерационных участков

2.6 Разработка схемы подключения проектируемого оборудования к устройствам электропитания

3 ОХРАНА ТРУДА

3.1 Анализ потенциальных опасностей и вредностей на железнодорожных узлах связи

3.2 Влияние электрического тока на организм человека

3.3 Средства защиты от поражения электрическим током

3.4 Защитное заземление

3.4.1 Принцип действия и область применения защитного заземления

3.4.2 Расчет защитного заземления

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет единовременных капитальных вложений

4.2 Расчет эксплуатационных расходов

4.2.1 Расчет заработной платы

4.2.2 Расчет расходов на социальные нужды

4.2.3 Расчет расходов на материалы и запасные части

4.2.4 Расчет платы за электроэнергию

4.2.5 Расчет амортизационных отчислений и прочих расходов

4.3 Определение экономической эффективности внедряемой сети абонентского доступа

4.3.1 Расчет средней прибыли от одного пользователя в месяц

4.3.2 Расчет прибыли от проектируемой сети доступа в год

4.3.3 Расчет чистого дисконтированного дохода (ЧДД) и срока окупаемости проекта графоаналитическим методом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

ВВЕДЕНИЕ

Информационные ресурсы в период перехода к глобальному информационному обществу (ГИО) становятся стратегическими наравне с запасами руды и нефти, сфера коммуникаций оказывается едва ли не основной для развития бизнеса, экономические модели и модели производства все более виртуализируются и т.д. Одним из направлений внедрения новых виртуальных технологий в жизнь является обеспечение максимально широкого доступа населения к информационным ресурсам общества и всей мировой цивилизации. Отсюда возникает необходимость модернизировать все современные системы связи: от магистральных сетей до конечного терминала. Такая модернизация в мировой и отечественной практике получила название сетей нового поколения (Next Generation Networks, NGN).

Решающая роль в стратегии развития железнодорожного транспорта отводится информатизации и внедрению современных информационных технологий во все сферы деятельности отрасли. Информатизация обеспечивает решение основной стратегической задачи транспорта - увеличение объемов перевозок при постоянном сокращении транспортных издержек. В свою очередь транспортные сети и сети доступа являются фундаментом общей системы информатизации и всей системы управления работой железнодорожного транспорта. Информационные системы позволяют контролировать сложные технологические процессы в режиме реального времени, что обеспечивает безопасность движения.

Концепция Triple Play была сформирована как чисто маркетинговая концепция услуг NGN. В ее основу был положен анализ возможных услуг, которые могут заинтересовать пользователей XXI века. Детальный анализ показал, что все современные услуги, какими бы сложными они не казались, могут быть представлены в виде комбинации трех базовых услуг:

- телефония;

- передача данных в широком смысле;

- телевидение, или передача телевизионной информации.

Телекоммукационная сеть железнодорожного транспорта на основе волоконно-оплической линии связи (ВОЛС) и оборудования SDH достаточно развита по всей территории России. Учитывая растущую популярность, приносящих доход услуг «Triple Play» , необходимо развитие широкополосного доступа для более эффективного использования существующей телекоммуникационной сети. Внедряемые сети широкополосного доступа можно использовать не только для коммерческих целей, но и для передачи данных информационных систем железнодорожного транспорта.

Использование технологий xDSL (цифровая абонентская линия) на существующей медной паре позволяет превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Технологии xDSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам проводов, при этом не требуют глобальной модернизации кабельной сети. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий, при условии проведения определенного объема подготовительных технических мероприятий, в высокоскоростные каналы передачи данных и является преимуществом технологии xDSL .

В данном проекте было принято использовать технологию ADSL2+ (Asymmetric Digital Subscriber Line) – асимметричная цифровая абонентская линия. Асимметричный характер скорости передачи данных вводится специально, так как пользователь Интернет обычно загружает данные из сети в свой компьютер, а в обратном направлении идут либо команды, либо поток данных существенно меньшей скорости. Стандарт ADSL2+(G.992.5) представляет собой новый стандарт ADSL, обеспечивающий взаимодействие с существующими ADSL-решениями. В этом стандарте предусмотрены некоторые усовершенствования в отношении скорости и дальности передачи. Повышенная эффективность модуляции, уменьшение заголовка кадров, увеличение эффективности кодирования и применение усовершенствованных алгоритмов обработки потока позволяют повысить производительность по сравнению с линией DSL и обеспечить скорость передачи в направлении пользователя до 12 Мбит/с. Стандарт обладает расширенными диагностическими возможностями для выявления проблем, возникающих при обслуживании пользователей.

1 ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1.1 Особенности построения цифровой сети ОАО РЖД с использованием волоконно-оптических линий связи

Вторичные сети ОАО РЖД представлены в виде телефонных сетей – оперативно-технологической (ОТС), общетехнологической (ОбТС) и сети передачи данных.

В настоящий момент происходят внедрения цифровой аппаратуры ОТС на участках, оборудованных волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС).

При разработке цифровой сети связи МПС следует учитывать ряд характерных ее особенностей:

- сеть концентрируется вдоль железной дороги, полностью отражая при этом ее конфигурацию;

- первичная сеть должна обеспечить формирование единого информационного потока, проходящего через последовательно расположенные пункты выделения. В этих пунктах часть потока ответвляется с целью обслуживания абонентов местной сети;

- в большинстве пунктов выделения ответвляется незначительная часть потока, составляющая от долей до нескольких процентов главного потока.

Использование на каждой станции дорогостоящих мультиплексоров для выделения малого потока, содержащего один или несколько первичных цифровых каналов (ПЦК), нерационально.

 Эта проблема решена использованием двухуровневой модели построения сети ОТС.

 Разработка оснащенности участка проводится с учетом существующей структуры первичной и вторичной сетей связи. Разрабатываемая сеть связи с использованием ВОЛС должна обеспечивать передачу и распределение всевозможных информационных потоков, необходимых для нормального функционирования производственных процессов всех подразделений железнодорожного транспорта и удовлетворения потребностей населения в услугах связи. Технологическая связь не просто обслуживает то или иное производство железнодорожного транспорта, а, непосредственно проникая в него, является одним из важнейших звеньев единого процесса управления производством, необходимым элементом производственных сил.

В современных условиях, когда научно-технический процесс автоматизации технологий позволяет перейти к автоматизации управления всей отраслью железнодорожного транспорта, необычно быстро возрастает потребность в обмене информации.

Структура первичной сети на железных дорогах соответствует иерархии управления. Выбор структуры цифровой первичной сети серьезная научная проблема в комплексе задач, относящихся к оптимизации системы оперативно-технологической связи. Цикл жизни потока первичной сети обычно значительно превышает цикл жизни вторичной сети, поэтому топология перспективной первичной сети должна быть оптимальной для всех организованных на ее основе вторичных сетей и для возможного расширения их функций и интеграции. Перенос всех вторичных сетей в единые средства передачи первичной сети возможен только при условии обеспечения ее надежности. Система обеспечения надежности в перспективной первичной сети один из самых важных ее элементов. Эта задача должна решаться разработкой и использованием целого комплекса организационных, технических и сетевых решений.

Построение цифровых сетей на железнодорожном транспорте с использованием цифровых систем передачи (ЦСП) синхронной цифровой иерархии (СЦИ) рационально осуществлять связь на магистральном, дорожном и отделенческом уровнях, используя стратегию “наложения” (6). Это позволит создать качественно новую сеть, оптимальную по структуре, управлению и возможностям ее дальнейшего развития. Местные сети целесообразно разрабатывать на базе систем передачи цифровой информации на волоконно-оптических и существующих кабельных линиях передачи, используя стратегию “замещения” аналоговых систем передачи на цифровые. Причем, на существующих кабелях с медными жилами целесообразно использовать специальные технологии семейства хDSL. Таким образом, задача оптимального построения цифровой первичной сети связи является задачей рационального выбора технических средств, обеспечивающих удовлетворение потребностей в передаче и распределении всех видов информации на любом ее уровне.

В качестве основного вида направляющей системы при новом строительстве и увеличении пропускной способности существующей сети связи используется волоконно-оптический кабель (ВОК) как обладающий наибольшими помехозащищенностью, пропускной способностью, и допускающий различные варианты подвески, прокладки в зависимости от условий эксплуатации. Волоконно-оптические кабели, используемые при строительстве ВОЛС на грузонапряженных участках, где проходят магистральные и дорожные линии связи, должны иметь не менее 16 волокон. На малозагруженных участках не менее 8 волокон для обеспечения резервирования и защиты. Кабели должны быть с одномодовыми волокнами и сертифицированы для длин волн 1,31 и 1,55 мкм. Это позволит в случае необходимости осуществлять спектральное уплотнение оптических волокон.

ОТС железных дорог России, в качестве базовой, устанавливается кольцевая 2-уровневая модель цифровой сети.

Каждое направление сети строится с использованием колец нижнего уровня, охватывающих участки железной дороги, содержащие не более 50 исполнительных станций. Кольца нижнего уровня соответствуют видам ОТС отделенческого уровня и формируются в пределах участков ОТС. Каждое кольцо нижнего уровня образовано на базе пучка ПЦК с величиной информационного потока Е1 2048 Кбит/с в каждом. Количество ПЦК в пучке зависит от суммарного информационного потока в кольце нижнего уровня.

Порядок разбиения цифровой сети на кольца нижнего уровня устанавливается на этапе проектирования системы ОТС с учетом конфигурации первичной цифровой сети МПС, реализованной в конкретном регионе. При этом полученные в результате разбиения кольца могут не совпадать с диспетчерскими кругами соответствующих служб. Количество колец ПЦК нижнего уровня, объединенных в единую сеть ОТС отделения (дороги) одним кольцом верхнего уровня должно быть не более 20.

Кольца верхнего уровня, объединяя кольца нижнего с помощью мостовых станций, соединяют их с распорядительной станцией ЕДЦУ соответствующего направления. Кольца верхнего уровня формируются в масштабах отделения (или дороги), поэтому на их базе организуются виды ОТС дорожного и магистрального уровней.

Интерфейсы ПЦК предназначены для сопряжения станции с каналами цифровой сети ОТС.

Интерфейсы абонентских окончаний должны обеспечиваться с помощью адаптеров доступа сети (АДС), входящих в состав станций. Для этого АДС реализуют протоколы сопряжения с техническими средствами абонентов.

Все параметры абонентских окончаний и комплектность АДС определяются для каждой станции на этапе проектирования.

Поток Е1, в котором выделен общий канал сигнализации (ОКС), должен проходить через все мостовые станции и распорядительную станцию данного направления.

Для организации связи диспетчеров, круги которых охватывают несколько направлений, аппаратура распорядительных станций каждого направления объединяется внутренним кольцом Е1. В аппаратуре мостовых и распорядительных станций производиться полупостоянное соединение канальных интервалов колец нижнего и верхнего уровней в соответствии со схемами диспетчерских связей каждого направления. Для организации междиспетчерских связей распорядительные станции ЕДЦУ объединяются дополнительными каналами Е1.

Возможен вариант резервирования диспетчерских связей с исполь-зованием существующей аналоговой сети и резервного диспетчерского пульта ПДР, устанавливаемого на рабочем месте диспетчера. ПДР обеспечивает возможность работы по каналу диспетчерской телефонной связи и поездной радиосвязи. Пульт ПДР подключается непосредственно к четырехпроводным каналам ТЧ аналоговой системы передачи.

В кольцевых структурах каждого уровня для обеспечения надежности (живучести) сети ОТС не рекомендуется использование «плоских» колец, организованных в одном кабеле ВОЛС.

При отсутствии возможности организации колец в разных, желательно территориально разнесенных, кабелях ВОЛС или с помощью каналов Е1 обходных направлений в дорожной сети ОТС необходимо для построения кольца использовать кабели с металлическими жилами, по которым можно (с использованием технологий хDSL или аналоговых систем передачи и трансмультиплексоров) организовать каналы Е1. Для организации «пространственного» кольца верхнего уровня рекомендуется также использовать потоки Е1, выделенные в системе передачи магистральной сети, имеющей пространственную кольцевую структуру. Как правило, это системы STM-4 или STM-16.

Должна быть предусмотрена возможность использования для организации колец нижнего уровня прямых каналов ТЧ. Количество ТЧ каналов, используемых для резервирования, должно быть равно количеству диспетчерских связей, сохраняемых при повреждении основного направления.

Объемы передаваемой информации по цифровой сети железнодорож-ного транспорта с каждым годом возрастают. Передача данных требует более высоких скоростей. Можно получать дополнительную прибыль от квартирных абонентов, желающих пользоваться услугой высокоскоростного доступа в глобальную сеть Интернет. Учитывая все это, существует потребность развития широкополосного доступа. Следует отметить необходимость создания широкополосного доступа для мобильных абонентов, именно такого доступа нет в существующих сетях.

1.2 Выбор технологии широкополосного доступа

Сети доступа должны либо создаваться заново, либо использовать имеющиеся ресурсы (1). И если транспортную сеть оператор может строить, как хочет, то сети доступа в современных революционных условиях он вынужден строить, как может. Если есть проводная телефонная сеть – следует использовать провода (xDSL). Нет проводов – можно прокладывать волокно до пользователя (FTTx). Нет возможности проложить волокно - можно использовать радиодоступ (Wi-Fi, WiMAX, WLL и пр.). Нельзя разместить базовую станцию радиодоступа – можно использовать ресурсы сотовых сетей (GPRS). Именно поэтому в области технологий доступа богатство технических решений намного превосходит технологии транспортных сетей.

На развитие кабельного хозяйства местной связи , в течение многих лет, затрачены огромные ресурсы и силы. Поэтому самым простым и экономичным методом организации широкополосного доступа является адаптация существующего абонентского кабеля для целей сети доступа NGN.

В таблице 1.1 приведены различные стандарты технологии ADSL. Можно достаточно скептически отнестись к значениям скорости (особенно ADSL2+), и утверждать что ни один из абонентов не сможет получить 24 Мбит/с по линии вниз. Необходимо понимать, что это максимум, и технология ADSL не будет обеспечивать каждого пользователя такой скоростью. Но технология обещает максимально эффективно использовать абонентскую пару при передаче данных.

Удобство миграции абонентов из телефонной сети в сеть

NGN, которое дает технология ADSL, неоспоримо. В том случае, когда абоненту необходимо предоставить широкополосный доступ как можно быстрее и с минимальными издержками, технология ADSL почти не имеет конкурентов среди проводных решений.

Завершая рассмотрение вопроса о структуре традиционной технологии

Таблица 1.1 – Стандарты технологии ADSL

ADSL, обратим внимание, что эта технология при всех ее преимуществах является «заплаточной», т.е. представляется всего лишь промежуточным и временным решением между существующими в настоящее время сетями телефонии и перспективными сетями NGN.

Единственное универсальное решение, которое имеет перспективу в NGN – перестройка абонентских кабельных сетей, т.е. полная реконструкция и создание отдельной широкополосной абонентской сети. При этом состав абонентской сети меняется качественно. Если раньше абонентские кабельные сети использовали металлические кабели, то с появлением абонентских сетей NGN наступает эра оптики, и только оптические кабели могут обеспечить почти бесконечный ресурс для любого перспективного развития абонентского NGN.

В настоящее время уже имеется целая концепция абонентских кабельных сетей нового поколения. Связана она с семейством концепций FTTx, что в переводе означает «Оптика до…». Соответственно, вместо х добавляются различные пункты доведения оптического транспорта до пользователя (рис.1.1):

FTTB (Fiber To The Building) - оптическая система передачи до дома;

FTTC (Fiber To The Curb) - оптическая система передачи до распределительной коробки;

FTTCab (Fiber To The Cabinet) - оптическая система передачи до распределительного шкафа;

FTTP (Fiber To The Premises) - оптическая система передачи до сегмента сети;

FTTO (Fiber To The Office) - оптическая система передачи до офиса;

FTTH (Fiber To The Home) - оптическая система передачи до квартиры;

FTTU (Fiber To The User) - оптическая система передачи до конечного пользователя.

Еще одна причина последовательной динамики перехода в абонентской системе с ADSL на FTTx представлен на рис.1.2. Здесь показан процесс эволюции загрузки пучка абонентских линий. На первом этапе весь пучок реализуется под задачи телефонной связи за исключением нескольких абонентов ADSL. По мере роста популярности услуг ADSL доля пар, используемых для широкополосной передачи, растет. Наступает момент, который связан с состоянием пучка абонентских пар, когда абоненты ADSL начинают влиять друг на друга. Наконец наступает состояние, которое можно назвать максимальным процентом услуг ADSL в кабельной системе. После достижения критического соотношения между телефонными абонентами и абонентами ADSL в пучке любое новое подключение абонента ADSL приводит к существенному ухудшению качества для всех остальных абонентов ADSL. Дальнейшее увеличение скорости передачи в нем невозможно и тогда требуется реконструкция абонентского кабеля на основе технологии FTTx.

Достижение на пучках сети критического соотношения может занять не одно десятилетие, что и обеспечивает технологии ADSL статус очень перспективной. Таким образом, технология ADSL может считаться «заплаточной», временной, но в то же время очень перспективной и современной.

1.3 Структура технологии ADSL

1.3.1 Типовая схема соединения ADSL

Технология ADSL базируется на идее использовать существующую абонентскую телефонную линию для обеспечения абонентов услугами широкополосного доступа. При этом в технологию были заложены некоторые основополагающие принципы:

- в технологии предусмотрена организация асимметричного обмена данными;

- при внедрении ADSL объем работ должен быть минимальным, поскольку технология ADSL изначально ориентирована на массовое внедрение;

- при любых нарушениях в оборудовании или сети NGN традиционная телефонная связь должна работать;

- в технологии используются существующие абонентские линии телефонной сети, в каком бы состоянии они не были.

На этих основаниях выросла вся структура технологии ADSL и произошел процесс миграции обычной телефонной линии в систему абонентского широкополосного доступа ADSL (рис 1.3).

В основе типовой схемы абонентского подключения лежит использование принципа частотного разделения. Весь сигнал, передаваемый по абонентской

линии, делится в частотном диапазоне на три части (рис.1.4):

- диапазон передачи сигналов традиционной телефонии;

- диапазон для ADSL линия вверх ;

- диапазон для ADSL линия вниз .

Асимметричный обмен предусматривает, что скорость передачи данных от абонента к узлу сети (линия вверх) будет заведомо меньше, чем скорость передачи от узла сети к абоненту (линия вниз). Поэтому для передачи данных по линии вверх отводится меньший частотный диапазон в телефонном канале. Технология ADSL занимает общий диапазон до 1,1 МГц.

Телефонный сигнал занимает диапазон от 0,3 до 20 кГц, ADSL по линии вверх – диапазон от 30 кГц до 140 кГц, а сигнал ADSL по линии вниз - от 140 до 1100 кГц.

Для обеспечения частотного разделения сигналов по обеим сторонам бывшей телефонной линии устанавливаются разветвители сигнала (сплиттеры), которые выполняют функции разделения между цепями телефонии и широкополосного доступа ADSL. Телефонная связь (или связь ISDN) передается, как и раньше, в своем частотном диапазоне. В зависимости от того, являлась ли абонентская линия линией обычной телефонной сети или линией ISDN, различаются два стандарта ADSL :

1. В случае использования обычной телефонной линии телефонная связь передается в диапазоне от 300 до 3400 Гц, ADSL занимает частоты,

начиная с 30 кГц.

2. В случае использования линии ISDN данные ISDN передаются в диапазоне до 80 кГц, a ADSL занимает частоты, начиная со 138 кГц.

Сплиттеры представляют собой пассивные элементы, сделанные на основу двух фильтров: фильтра высоких частот (ФВЧ) и фильтра низких частот (ФНЧ).

Их основное назначение – обеспечить разделение трафика ADSL и трафика традиционной телефонии/ISDN. Сплиттеры не требуют для своей работы питания, так как представляют собой пассивные элементы.

Рассмотрим элементы, добавляемые к абонентскому подключению для обеспечения широкополосного доступа. Со станционной стороны добавляется оборудование DSLAM (DSL Access Multiplexer - мультиплексор доступа DSL), выполняющее функции преобразования сигналов ADSL в ячейки ATM, которые затем передаются в сеть.

1.3.2 Функционирование ADSL с точки зрения протоколов

От рассмотрения ADSL как технологии использования существующей абонентской пары перейдем к изучению всего комплекса устройств в составе абонентского включения ADSL. Для этого проследим преобразование данных в различных протоколах от компьютера до сервера Интернет-провайдера (ISP), основываясь на том факте, что широкополосный доступ создается в первую очередь для активной работы пользователя в сети Интернет. На рис 1.5 показана вся цепочка различных устройств, участвующих в процессе передачи данных и наиболее частая схема взаимодействия по уровням протоколов.

Данные пользователя передаются в виде запросов протокола верхнего уровня HTTP, который применяется в Интернете. Для передачи данных кадры HTTP упаковываются в транспортные кадры TCP/IP и передаются на модем ADSL. Для этого могут использоваться различные интерфейсы обмена, наиболее часто – Ethernet или USB.

Ключевая роль модема ADSL состоит в том, чтобы преобразовать данные пользователя в формат, удобный для передачи через ADSL. Модем не работает с данными верхних уровней, для него существуют только кадры TCP/IP. Для передачи кадров по цепи абонентского доступа модем формирует четырехуровневую структуру ADSL, включающую физический уровень протокола ADSL, канальный уровень на основе ATM, уровень РРР для контроля связности канала в режиме точка-точка и собственно TCP/IP.

Главная цель преобразования данных в модеме в том, чтобы сформировать довольно сложную структуру ADSL. Сформированные в модеме кадры ADSL в виде модулированного сигнала поступают в используемую для передачи телефонную линию и передаются на DSLAM. Обычно на один DSLAM приходится несколько (иногда несколько сотен) подключений модемов.

DSLAM представляет собой довольно простое устройство, которое работает с данными только на уровне ADSL и ATM. Основная задача DSLAM - восстановление данных из кадров ADSL и формирование потока ячеек ATM, который будет передаваться дальше по сети. Нельзя забывать, что технология ADSL родилась в середине 1990-х, когда стратегической концепцией построения мультисервисных сетей являлась технология ATM.

Тогда вполне логично считалось, что преобразование данных пользователя в ячейки ATM на стороне сети заведомо обеспечивает функции широкополосного доступа. В современной концепции NGN технология ATM сохранена только как служебная. По этой причине оказалось необходимым преобразовать ячейки ATM в более привычную для современных сетей форму на базе TCP/IP. В состав цепи абонентского доступа было включено еще одно устройство, получившее название сервера широкополосного удаленного доступа (Broadband Remote Access Server, BRAS). Такое устройство представляет собой краевой маршрутизатор IP для интеллектуального управления широкополосным доступом. BRAS позволяет управлять параметрами трафика от пользователей ADSL на уровне канала передачи данных пакетного трафика. Например, регулирование скорости передачи данных от пользователя в сеть осуществляет именно BRAS. Сейчас операторы сетей доступа DSL для ограничения прямого и обратного трафика используют на узлах доступа ATM фиксированные профили скорости, что возможно реализовать без помощи BRAS. Но на перспективу для предоставления гибко адаптируемой пропускной способности потребуются более тонко настраиваемые механизмы, и реализовать такие функции без краевого маршрутизатора оказывается затруднительным. Кроме того, на фоне растущего спроса на пропускную способность операторы региональных

сетей и сетей доступа нуждаются в более гибкой масштабируемости решений, и здесь BRAS становится тоже важным элементом.

Управление потоком пакетного трафика IP в DSLAM не может быть реализовано, DSLAM поддерживает только уровень ATM, не выше. Помимо функций управления потоком BRAS выполняет важную функцию по преобразованию форматов данных, так что этот элемент действительно выполняет краевую задачу: после него данные передаются по сети

Подводя итог вышесказанному, отметим, что с точки зрения функционирования системы ADSL, критичной является связка модем и

DSLAM, где, собственно, ADSL присутствует. Все остальные элементы схемы широкополосного абонентского доступа (см.рис.1.5) могут быть отнесены к абонентским устройствам NGN или вообще составным частям транспортной сети NGN.

1.3.3 Алгоритм линейного кодирования в системах ADSL

Специфическая особенность ADSL – это использование модуляции 256DMT, о чем необходимо сказать подробнее. Метод передачи информации, разработанный для ADSL, состоит в том, что для передачи сигналов используются 256 несущих. Это означает, что в канале передачи работают 256 мини-модемов, каждый из которых передает информацию на своей несущей. Применение такой методики позволяет повысить эффективность использования ресурса за счет компенсации любых селективных шумовых влияний на параметры передачи. Между несущими устанавливается защитный интервал 4312,5 Гц. Часть несущих отдается под передачу данных по линии вверх, часть - для передачи по линии вниз (рис.1.6). Передача данных на несущей осуществляется посредством амплитудно-фазовой модуляции (Quadrature Amplitude Modulation, QAM).

Объем передаваемой информации на отдельной несущей зависит от соотношения сигнал/шум на данной частоте. Если на несущей соотношение сигнал/шум оказывается небольшим, то количество бит/с на ней устанавливается меньшим. В результате распределение скорости передачи по частоте в абонентской паре повторяет зависимость отношения сигнал/шум от частоты. В качестве примера функционирования единого алгоритма передачи256DMT/QAM (рис. 1.7) представлен вариант абонентской линии, в которой присутствует неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и селективная помеха. В результате профиль уровней передачи сигнала ADSL повторяет профиль АЧХ, селективная помеха воздействует не на весь сигнал ADSL, а только на одну или несколько несущих. Двухшаговый алгоритм 256DMT/QAM адаптирует передачу цифрового потока к любым параметрам абонентской пары.

1.3.4 Факторы, влияющие на параметры качества ADSL

Можно выделить две группы факторов влияющих на параметры качества ADSL:

- влияние параметров абонентской кабельной пары,

- влияние со стороны пары модем-DSLAM.

Наиболее интересным для эксплуатации фактором, непосредственно влияющим на параметры качества ADSL, являются параметры абонентской кабельной пары. Поскольку абонентский кабель и его параметры не привносится технологией ADSL извне, а уже имеется у оператора.

Базовые параметры абонентской пары полностью описаны в нормативных документах и хорошо известны. К основным базовым параметрам можно отнести:

- наличие постоянного/переменного напряжения на линии;

- сопротивление абонентского шлейфа;

- сопротивление изоляции абонентского шлейфа;

- емкость и индуктивность абонентского шлейфа;

- комплексное сопротивление линии на определенной частоте (импеданс линии);

- симметрию пары в смысле омического сопротивления.

Значения перечисленных параметров определяют качество абонентской пары, и уже на этом основании можно говорить, что они важны для паспортизации кабелей под ADSL.

Кроме базовых параметров существуют специализированные параметры кабеля. Процедурно специализированные параметры отличаются от базовых тем, что любые измерения этих параметров всегда опираются на методики частотного тестирования линии. Согласно данным методикам для диагностики абонентского кабеля следует подать тестовый специализированный сигнал (воздействие) и анализировать качество прохождения такого сигнала по линии (отклик).

К специализированным параметрам относятся:

- затухание в кабеле;

- шум в широкой полосе частот и отношение сигнал/шум;

- амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);

- переходное затухание на ближнем конце;

- переходное затухание на дальнем конце;

- импульсные помехи;

- возвратные потери;

- симметрия пары в смысле неравномерности характеристик передачи.

Еще один фактор, непосредственно влияющий на параметры качества ADSL на уровне абонентского кабеля, - наличие в кабеле неоднородностей. Любые неоднородности в абонентском кабеле негативно сказываются на параметрах передачи. В случае передачи широкополосного сигнала через параллельную отпайку передаваемый сигнал сначала разветвляется, а затем отражается от несогласованного конца отпайки. В результате на стороне приемника два сигнала – прямой и отраженный – накладываются друг на друга, причем отраженный сигнал может рассматриваться как шумовой.

Уровень деструктивного влияния отраженного сигнала будет напрямую зависеть от уровня отражения на отпайке. Из теории сигналов уровень отражения будет тем выше, чем больше частота передаваемого сигнала. В результате любые системы широкополосной передачи оказываются очень чувствительными к любым неоднородностям в кабеле. В случае ADSL чувствительность к неоднородностям немного компенсируется адаптивной подстройкой пары модем-DSLAM, так что наличие отпаек не отменяет возможность передачи. Но в случае отпайки скорость передачи ADSL резко падает, что позволяет производителям оборудования и системщикам выдвигать требования о недопустимости никаких неоднородностей в кабеле для ADSL.

Увлекшись темой диагностики абонентских пар, многие специалисты готовы приравнять эксплуатацию ADSL к задаче диагностики кабелей. Но это неправильно. На общие параметры качества доступа ADSL влияет эффективность работы пары модем-DSLAM. Здесь сказывается несколько факторов.

1. Технология ADSL предусматривает технологическую независимость

параметров DSLAM и модема, эти устройства могут быть разного производства. Любые варианты нестыковки в паре модем-DSLAM должны

сказываться на качестве доступа ADSL.

2. Фактор нестыковки на уровне «рукопожатия» может проявиться в том,

что модем и DSLAM могут установить не самый эффективный режим работы и обмена данными.

3. На уровне диагностики соединения фактор нестыковки может привести

к неправильной настройке эквалайзеров и эхокомпенсаторов, что скажется на параметрах скорости передачи. Здесь же может присутствовать фактор нарушения в работе только одного устройства. Например, сама процедура настройки эхокомпенсатора в модеме может оказаться некорректной и могут возникнуть нарушения. Аналогичные нарушения могут быть вызваны некор-ректной работой процедур выравнивания уровня сигнала в DSLAM и т.д.

4. Аналогичные проблемы могут быть обусловлены нестыковкой на уровне диагностики канала. Здесь нарушения в процессе согласования схем кодирования и любые сбои в работе алгоритмов диагностики SNR могут привести к ухудшению качества подключения ADSL.

1.4 Развитие ADSL. Технологии ADSL2, ADSL2+, READSL2

1.4.1 Технология ADSL2

Технология ADSL2 оформилась в виде стандарта в 2002 г. В основе ADSL2 была использована традиционная технология ADSL, но в рамкахADSL2 были сделаны доработки для повышения эффективности.

Итак, в технологию ADSL2 были внесены следующие дополнения ADSL:

- модернизация алгоритма модуляции и схемы кодирования и повышение эффективности работы физического уровня;

- внедрение алгоритма управления мощностью передачи;

- оптимизация процедуры инициализации модема;

- функции диагностики абонентского кабеля в процессе работы пары модем-DSLAM;

- разработаны три новых механизма адаптации процесса передачи данных к нарушениям в параметрах абонентской линии;

-