Подключение по технологии ADSL

Введение



Российский рынок услуг передачи данных в режиме on-line находится в начальной стадии своего развития. Основным сдерживающим фактором является несоответствие между большой себестоимостью услуг и платежеспособностью потребителей, в результате чего такого рода услуги до настоящего времени могли позволить себе только средние и крупные корпоративные пользователи. Не секрет, что для снижения себестоимости услуг важнейшую роль играет выбор среды передачи данных именно для организации "последней мили", то есть линий, по которым помещения абонентов подключаются к точкам доступа оператора. При построении сети, рассчитанной на массового пользователя, выбор технологии для "последней мили" становится принципиальным с точки зрения влияния на тарифы.

В настоящее время известны и широко используются в городских условиях следующие средства для организации "последней мили":

- телефонные медные провода;

- волоконно-оптические кабели;

- телевизионные кабельные сети;

- радиоэфир (технология "радио-Ethernet");

- каналы спутникового телевидения.

Возможности высокоскоростной передачи данных долгие годы не распространялись на миллионы представителей мелкого бизнеса и частных абонентов, которые по понятным экономическим соображениям не могут себе позволить содержать выделенную оптико-волоконную линию. И хотя потребность этих групп абонентов в технологиях цифровой передачи постоянно росла и растет, до последнего времени им оставалось полагаться только на те средства передачи данных, которые используют линии телефонной сети общего пользования. Технологии DSL (Цифровая абонентская линия) являются одним из главных средств решения проблем такого рода. Медная абонентская телефонная линия находится в стадии эволюционного перехода от аналоговой сети, предназначенной только для обеспечения телефонной связи, к широкополосной цифровой сети, способной обеспечить передачу голоса, высокоскоростную передачу данных, а также работу других не менее важных коммуникационных служб. Поддержание работы такой сети требует не только наличия соответствующего современного оборудования, но и совершенно нового подхода к управлению работой кабельной абонентской телефонной сети.

Сеть, состоящая из пар витых проводов, которая изначально предназначалась только для обеспечения телефонной связи между различными абонентами, постепенно превращается в сеть широкополосных каналов, способных поддержать высокоскоростную передачу данных и другие широкополосные телекоммуникационные службы. Разработанная для аналоговых телефонных линий, технология (аналоговые модемы, предназначенные для передачи по телефонным линиям) имеет очень ограниченную скорость передачи данных - до 56 Кбит/с. Но, благодаря использованию на абонентской кабельной сети современных технологий, разработанных специально для витых пар проводов, те же самые линии, которые ранее использовались для традиционной телефонной связи и передачи данных могут поддерживать экономически эффективную высокоскоростную передачу данных, при этом сохраняя возможности одновременного использования абонентских линии и для традиционной телефонной связи. Новую ступень развития удалось преодолеть благодаря использованию технологий DSL.

Для конечных пользователей технологии DSL обеспечивают высокоскоростное и надежное соединение между сетями или с сетью Интернет, а телефонные компании получают возможность исключить потоки данных из своего коммутационного оборудования, оставляя его исключительно для традиционной телефонной связи.

Обеспечение высокоскоростной передачи данных по медной двухпроводной абонентской телефонной линии достигается установкой оборудования DSL на абонентском конце линии и на "конечной остановке" магистральной сети высокоскоростной передачи данных, которая должна находится на телефонной станции, к которой подключена данная абонентская линия. Если на абонентской линии с использованием технологии DSL организована высокоскоростная передача данных, информация передается в виде цифровых сигналов в полосе гораздо более высоких частот, чем та, которая обычно используется для традиционной аналоговой телефонной связи. Это позволяет значительно расширить коммуникационные возможности существующих витых пар телефонных проводов.

Использование технологий DSL на абонентской телефонной линии позволило превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Телефонные компании получили возможность увеличить свои прибыли, используя существующую кабельную телефонную сеть для предоставления своим абонентам возможности высокоскоростной передачи данных по доступной цене.

Кроме обеспечения высокоскоростной передачи данных, технологии DSL является эффективным средством организации многоканальных служб телефонной связи. С помощью технологии VoDSL (голос по DSL) можно объединить большое количество каналов телефонной (голосовой) связи и передать их по одной абонентской линии, на которой установлено оборудование DSL.

Обеспечение доступа в сеть Интернет является одной из основных функций современных цифровых сетей. Ширина используемой полосы частот зависит от применяемой технологии высокоскоростной передачи данных.

Настоятельная потребность в высокоскоростной передаче данных привела к созданию технологий и соответствующего оборудования DSL. Для обеспечения должного уровня обслуживания, например, в городах, оборудование доступа должно быть установлено на сотнях телефонных станций. Только после установки необходимого оборудования можно предлагать данную услугу потенциальным пользователям.

Предоставление абонентам услуги высокоскоростной передачи данных включает в себя установку необходимого оборудования у абонента, правильное подключение и подготовку линии, соединяющей оборудование пользователя с тем оборудованием, которое установлено на телефонной станции, и начало обслуживания. При этом существует и потребность в подготовке кадров, обладающих умением работать с оборудованием и технологиями DSL, для всех организаций, участвующих в предоставлении данной услуги.

Не все линии поддерживают технологии DSL. Технические специалисты телефонных компаний должны уметь квалифицировать линии не только с точки зрения возможности их использования для высокоскоростной передачи данных с использованием технологии DSL, но и для определения конкретной технологии DSL, которая может использоваться на данной абонентской линии. Идеально, если хотя бы проверка линий потенциальных пользователей будет проведена заранее, что позволит после поступления от любого из этих пользователей запроса на обслуживание практически без задержки предоставить ему требуемую услугу.

Провайдеры должны иметь физический доступ к абонентским линиям и проверочному оборудованию, позволяющее дистанционно анализировать цифровые высокочастотные сигналы и состояние физической линии, что позволит контролировать работу абонентской линии, искать и устранять появляющиеся неисправности.

При использовании стандартной аналоговой телефонной службы абонент набирает номер, который позволяет коммутационному оборудованию телефонной сети установить соединение с другим абонентом или модемом. В случае неисправности, например, модема провайдера, происходит разъединение и для установки соединения абонент должен снова набрать телефонный номер.

Соединение DSL является постоянно включенным соединением, которое соединяет оборудование пользователя с мультиплексором доступа. В случае повреждения на станции оборудования, обеспечивающего соединение с данным пользователем, последний не будет получать обслуживание до устранения провайдером неисправности в своем оборудовании.

Поэтому на случай повреждения оборудования обеспечения доступа провайдер должен иметь возможность быстро переключить пользователя на резервное оборудование и устранить неисправность.

По мере того, как сети становятся все более сложными с точки зрения предоставляемых услуг и выполняемых функций, системы управления также должны развиваться. Усовершенствованные средства и инструменты управления снижают общие расходы на контроль состояния сети и управление.

В наши дни технологии, обеспечивающие высокоскоростной доступ в сеть Интернет и соединение сетей между собой, доступны как никогда. Технологии DSL позволяют расширить использование таких услуг на те сегменты рынка, которые ранее не были охвачены. Однако широкомасштабное внедрение новых технологий приводит к постепенному переходу от аналоговой абонентской сети к цифровой абонентской сети. Переход на новую ступень развития приводит не только к созданию оборудования нового поколения, но и требует использования соответствующих приборов, обучения обслуживающего персонала новым методам работы и совершенно другого подхода к вопросам управления сетью абонентских телефонных линий.






1. Технология асинхронной цифровой абонентской линии



1.1 Общее описание технологии ADSL



Всем хорошо известны возможности медной витой пары по передаче высокочастотного аналогового сигнала. Аналоговые модемы позволяют достигать скоростей до 56 Кбит/с по стандартному телефонному каналу. Используя схожие методы модуляции, технология ADSL позволяет достичь скорости нисходящего потока (от станции к пользователю) до нескольких Мбит/с. На низкоскоростном канале от пользователя к станции эта технология позволяет пользователю управлять нисходящим потоком. Необходимо отметить, что современные алгоритмы модуляции и кодирования обеспечивают скорость ADSL, которая приближается к теоретическому пределу.

Высокая скорость нисходящего потока выбрана потому, что большинство домашних пользовательских приложений являются асимметричными. Бизнес пользователи, которым необходимы симметричные высокоскоростные приложения, используют оптический или коаксиальный кабель для обеспечения высокоскоростного двустороннего обмена данными. Поэтому технология ADSL была разработана в первую очередь для рынка домашних пользователей.

В связи с этим, пользователь может продолжать пользоваться уже имеющейся телефонной связью. На практике это означает, что пользователь может осуществлять телефонные вызовы во время передачи данных с использованием ADSL оборудования.

Краткая история эволюции модемов использующих неэкранированную витую пару.

В 1881 году Грэхем Белл изобрел аналоговый модем, т.е. телефон. После этого потребовалось 80 лет, чтобы изобрести цифровые модемы.

Модемы, использующие стандартный телефонный канал приведены в таблице 1.



Таблица 1

Модемы, использующие канал ТЧ

Год

Скорость

Модуляция

1960

300-1.2 Кбит/с (V.21,V23)

ЧМ

1968

2.4 (V.26)

ДОФМ (QPSK)

1972

4.8 Кбит/с (V.27)

ТОФМ (8-PSK)

1976

9.6 Кбит/с (V.29)

КАМ-16 (16-QAM)

1986

14.4 Кбит/с (V.33)

КАМ-64 (64-QAM+TCM)

1989

19.2 Кбит/с (V.33bis)

КАМ-64 (64-QAM+TCM)

1993

28.8 Кбит/с (V.34)

Цифровая многоканальная (DMT)



Модемы, использующие выделенную пару симметричного кабеля приведены в таблице 1.1.



Таблица 1.1

Модемы, использующие выделенные пары симметричного кабеля

Год

Технология

Описание

Расстояние/Диаметр

1985

U-IC

Дуплексная передача на скорости 160Кбит/с по одной неэкранированной паре

8-10 км максимально4 км/0.4 мм

1990

HDSL

Дуплексная передача на скорости 2Мбит/с по 2 или 3 неэкранированным парам

2 UTP: 2.4 км/0,4 мм2 UTP: 2.6 км/0,6 мм3 UTP: 3.9 км/0,4 мм3 UTP: 4.9 км/0,6 мм

1995

ADSL

1.5-8 Мбит/с (и более) нисходящий поток640 - 1000 Кбит/с восходящий поток

1-5.4 км максимально

1997

VHDSL

20-50 Мбит/с

200-500 м



Концепция ADSL. Она была предложена в начале этого десятилетия компанией AT&T Bell Laboratories и Стэндфордским университетом. С тех пор был пройден путь от компьютерных эмуляций и лабораторных прототипов до выпуска стандартных систем, которые вскоре перерастут в интегрированные системы.

Принцип заключается в одновременной передаче по медной паре высокоскоростного нисходящего потока к пользователю и низкоскоростного восходящего потока от пользователя в сеть без влияния на телефонию (См. Рисунок 1).





Рисунок 1 - Спектр используемых частот.



В высокоскоростном нисходящем потоке и низкоскоростном восходящем потоке передается цифровая информация. В добавлении к этому, технология ADSL имеет важную возможность мультиплексирования цифровой информации на более высоких частотах, по сравнению с традиционным каналом. Другими словами, пользователи, использующие аналоговую телефонию могут продолжать ей пользоваться одновременно с ADSL. Данная функция осуществляется с помощью специального устройства – сплиттера.

Пропускная способность восходящего и нисходящего потоков составляет несколько Кбит/с и несколько Мбит/с соответственно. Естественно, по мере увеличения расстояния, максимально достижимая пропускная способность падает. Например, ADSL устройство, работающее на скорости 2 Мбит/с позволяет подключить множество пользователей на достаточно большом расстоянии. Тогда как ADSL устройства, работающие на скоростях 6 Мбит/с и более, позволят подключить пользователей на значительно меньшем расстоянии.

Поскольку восходящий поток передается на более низкой частоте, по сравнению с нисходящим, переходные помехи будут значительно ниже, чем при использовании симметричных систем. Отсутствие таких помех позволяет использовать ADSL устройства на больших расстояниях.

Приемопередатчик ADSL функционирует на более высоких частотах, чем стандартные телефонные устройства, поэтому при наличии фильтрации, обеспечивающей защиту от нежелательного шума (возникающего при передаче номера декадным током и при посылке вызывного тока), ADSL устройства могут использовать одну телефонную пару вместе с телефонными устройствами.

Таким образом, технология ADSL предполагает наличие пары высокоскоростных модемов для обеспечения доступа к широкополосным службам. Один модем устанавливается в ADSL - мультиплексоре и соединяется через высокоскоростную сеть с провайдером служб, предоставляющим доступ в Интернет, видео по запросу и т.п. Другой модем устанавливается в помещении пользователя и соединяется с одним или более модулем служб (Service Module – SM). SM – это устройство конечного пользователя, например персональный компьютер (ПК) (См. Рисунок 2).





Рисунок 2 - Принцип организации ADSL



1.2 Области применения ADSL



Требования к скорости. Очевидно, что большинство абонентских служб являются асимметричными. Другими словами пользователь принимает большой объем информации, при этом скорость передачи информации значительно меньше. Особенно высокой скорости нисходящего потока требуют видео службы. Таким образом, ADSL устройство должно обеспечивать гибкость при выборе скорости, пользователь должен иметь возможность самостоятельно определять количество каналов и их скорость при приеме данных.

В последние годы, существенно возросло использование Интернет, также возрос объем информации, который пользователь принимает из сети. В связи с этим, современные ADSL модемы предоставляют пользователю два интерфейса. Первый интерфейс – Ethernet, с помощью него к модему может быть подсоединен любой персональный компьютер. Другой - АТМ интерфейс, позволяет, с помощью использования специального терминала принимать видео сигнал на телевизор, а также рассчитан на дальнейший рост АТМ технологии.

Службы и области применения ADSL:

Дистанционный доступ. Конечный пользователь имеет возможность осуществлять доступ к рабочей станции, принтерам, факсам или удаленным ЛВС:

- нисходящий поток. Видео качество CATV (4 Мбит/с) + голос + данные;

- восходящий поток. Голос + данные (64 Кбит/с).

Видео конференции. Конечный пользователь имеет возможность принимать видеоизображение из удаленной видеоконференции, в этом случае видео будет передаваться по нисходящему потоку, а аудио информация в восходящем:

- нисходящий поток. Низкокачественное видео (1.5 Мбит/с) + голос + графика;

- восходящий поток. Голос + графика + дата (все - 384 Кбит/с).

Видео по запросу, интерактивное телевидение. Конечный пользователь может получить доступ к видео реального времени, и/или заранее сохраненному видео или к графике, а также может осуществить поиск с помощью меню:

- нисходящий поток. Качество VHS (1.5 Мбит/с), CATV (4 Мбит/с), высокое (6 Мбит/с);

- восходящий поток. Удаленное управление с помощью VCR (16 Кбит/с).

Музыка по запросу. Конечный пользователь может осуществить доступ к музыке

через сеть провайдера служб:

- нисходящий поток. Высококачественное аудио (384 Кбит/с);

- восходящий поток. Дистанционное управление (стоп, пауза,…) (100 бит/с).

Интерактивные игры. Конечный пользователь имеет возможность участвовать в интерактивной игре через удаленный сервер с другим пользователем:

- нисходящий поток. Высококачественное видео (6 Мбит/с) + аудио;

- восходящий поток. Джойстик или мышь ([pic]64 Кбит/с).

Скорость приема и передачи данных, требуемая для реализации любого из рассмотренных приложений обеспечивается технологией ADSL.



1.3 Проблемы, связанные с применением ADSL



Параметры телекоммуникационной системы. Необходима максимальная скорость и, в то же время, минимальная вероятность возникновения ошибки. Этого можно достичь путем увеличения мощности передачи и/или увеличения полосы пропускания и/или усложнения системы. Конечно, требуется минимально возможная мощность, полоса пропускания и сложность системы. Кроме того, телекоммуникационная система имеет ограничения по данным параметрам. Здесь оговариваются ограничения, налагаемые на мощность и ширину полосы пропускания.

С другой стороны, нам требуется обеспечить максимальное использование системы. Максимальное количество пользователей должны иметь возможность надежного доступа к службам с минимальной задержкой и максимальной защитой от интерференции. Вот то, что нужно пользователю.

Существуют определенные теоретические ограничения, влияющие на конечный продукт:

- теоретическая минимальная полоса пропускания по Найквисту;

- теорема мощности Шеннона-Хартли и связанный с ней предел Шеннона;

- ограничения, накладываемые правительством, например на выделяемый частотный диапазон;

- технологические ограничения, например сложные компоненты.

Критерий Найквиста. Найквист изучал проблему определения формы принимаемого импульса, которая позволила бы избежать межсимвольной интерференции (Inter-Symbol Interference - ISI) в детекторе. Им было показано, что для детектирования без ISI Rs символов в секунду, минимальная необходимая полоса пропускания составляет Ѕ Rs Гц. Данное правило выполняется при условии, что частотная характеристика коэффициента передачи имеет прямоугольную форму:



Wmin = 1/2Rs. (1)



При использовании среды передачи, имеющей форму частотной характеристики, отличную от прямоугольной равенство примет следующий вид:

Wmin = Ѕ(1+r)Rs, (2)

где r – число от 0 (прямоугольная форма) до 1.

Вывод. Критерий Найквиста вводит ограничения на скорость передачи в символах в секунду для данной полосы пропускания. Например, в телефонии используется полоса пропускания 3 КГц. В этом случае максимально достижимая скорость составит 6000 символов в секунду.

Теорема Шеннона – Хартли. В данной теореме определено, что достичь максимальной скорости (бит/сек) можно путем увеличения полосы пропускания и мощности сигнала и, в то же время, уменьшения шума.

Из формулы (1) видно, что для того, чтобы послать дополнительные биты в канал необходимо удвоить отношение сигнал/шум (SNR). Этого можно достичь, удвоив мощность полезного сигнала, или уменьшив шум.

Вывод. Теорема Шеннона-Хартли ограничивает информационную скорость (бит/с) для заданной полосы пропускания и отношения сигнал/шум. Для увеличения скорости необходимо увеличить уровень полезного сигнала, по отношению к уровню шума.

Проблемы с модемами. Мы имеем канал с известной полосой пропускания и отношением сигнал/шум. С одной стороны критерий Найквиста ограничивает максимальное число символов, которые возможно передать без ошибки. С другой стороны теорема Шеннона – Хартли ограничивает максимальное число бит, которые возможно передать без ошибки. Исходя из данных двух ограничений мы можем вычислить количество бит на символ, которое необходимо обеспечить для достижения максимальной (не обязательно оптимальной) скорости. Однако остается неясно, как реализовать необходимое количество бит в символе, т.е. возможны различные технологии модуляции.

Различные явления, которые влияют на производительность передачи по витой паре могут быть разделены на следующие категории: затухание, дисперсия импульса, отражения, несогласованный приемопередатчик, изменения диаметра кабеля, шум и интерференция, белый шум, перекрестные помехи, интерференция на радио частоте, импульсный шум.

Затухание. Импульс, передаваемый по витой паре принимается на другой стороне с меньшей амплитудой. Затухание в кабеле ограничивает расстояние, на котором можно использовать витую пару без регенераторов. На частотные характеристики витой пары существенное влияние оказывает поверхностный эффект, в результате которого токи высокой частоты текут в поверхностном слое проводника. В результате получается более сильное затухание на высоких частотах.

Проблема может быть решена путем увеличения мощности передаваемого сигнала:

- максимальная мощность сигнала ограничена вследствие возникновения эффекта переходных помех, таким образом, принимаемый сигнал всегда имеет маленькую амплитуду;

- необходимо отметить, что для обеспечения электромагнитной совместимости, необходимо, чтобы системы ADSL не мешали функционированию радио передающих систем. Данное условие также накладывает ограничения на мощность передаваемого сигнала;

- ADSL устройство должно работать как на короткой линии с затуханием 0 дБ, так и на длинной линии с затуханием в 55 дБ, поскольку неизвестно, на какой линии данное устройство будет установлено.

Дисперсия импульса. Данная проблема заключается в следующем: форма импульса, приходящего, на удаленный конец отличается от исходной формы. С ростом длины кабеля импульс все более и более расширяется, данный эффект получил название дисперсии. Данный эффект (вследствие частотной зависимости функции передачи по каналу) приводит к тому, что называется межсимвольной интерференцией (ISI). В линейных каналах, имеющих частотные ограничения и зависимые от частоты затухания и задержки, возникает дисперсия импульсов, которая приводит к ошибкам в процессе детектирования. Этот эффект сильнее всего сказывается на коротких импульсах, что приводит к ограничениям для высокоскоростных систем. ISI может быть частично компенсирована с помощью адаптивных канальных компенсаторов. Необходимо впрочем, отметить, что компенсация представляет из себя усиление и, таким образом имеет пределы, связанные с качеством принимаемого сигнала (шум).

Отражения. Отражения в кабеле могут возникнуть вследствие рассогласования приемопередатчика и изменения диаметра кабеля.

Белый шум. Он имеет много причин появления и полностью подавить его практически невозможно. Это означает, что даже если изолировать все источники шума и интерференции все равно белый шум будет ограничивать производительность системы.

Переходные помехи. Они вносят наиболее серьезные ограничения в абонентский участок сети. Суть данного явления заключается в емкостной связи между парами кабеля. Переходные помехи могут быть на ближнем конце (Near End CROSSTalk – NEXT) и на дальнем конце (Far End CROSSTalk – FEXT):

- NEXT определяются, как переходные помехи между принимающей и передающей парой на одном конце кабеля;

- FEXT определяются как переходные помехи в приемнике вследствие влияния передатчика, работающего по другой паре кабеля на удаленном от приемника конце.

Необходимо отметить, что влияющая помеха при FEXT, в отличие от NEXT, проходя по линии связи, затухает также, как и передаваемый сигнал. Таким образом, в случае, если сигналы передаются в обоих направлениях, по одному кабелю NEXT будет значительно больше FEXT. Если сигналы используют общую полосу частот, например, в случае использования эхо компенсации, NEXT будет вносить наибольший вклад в переходные помехи. Также NEXT будет выше при использовании близко расположенных модемов. Это означает, что NEXT более важен в месте расположения ADSL - мультиплексора.

Собственные переходные помехи. Помимо переходных помех, описанных ранее, существуют и так называемые собственные переходные помехи. В действительности данный тип помехи не является переходным, поскольку не является помехой между приемником и передатчиком. Данный тип помехи вызван не полным разделением направлений приема и передачи в дифсистеме, а также является следствием не идеального согласования приемника и передатчика. Затухание на линии может достигать 55 дБ, поэтому для того, чтобы принять сигнал с уровнем, более высоким, чем у собственной переходной помехи, дифсистема должна обеспечивать затухание не хуже, чем 55 дБ. Как и в случае NEXT, данная проблема существует, только при передаче и приеме сигналов в одном частотном диапазоне, например при использовании эхо компенсации.

Радиочастотная интерференция. Сеть доступа подвергается действию широкого спектра радиочастотной интерференции (Radio Frequency Interference – RFI), например от длинноволновых или средневолновых широковещательных передатчиков. Несмотря на то, что медная витая пара, как правило, хорошо симметрирована и поэтому мало подвержена данному явлению (Обычно RFI более подвержены сельские сети с воздушными кабелями), должны быть предусмотрены средства, защищающие системы передачи от RFI. Необходимо отметить, что исходя из требований по электромагнитной совместимости (Electro-Magnetic Compatibility-EMC) системы передачи (ADSL) не должны быть подвержены интерференции с радиопередающим оборудованием. Данный факт также накладывает ограничения на мощность, передаваемого по линии сигнала.

Важное преимущество одного из методов модуляции, используемых в ADSL-DMT заключается в том, что он удовлетворяет как требованиям по устойчивости к радиочастотной интерференции, так и создаваемым магнитным полям.

Импульсный шум. Данное явление характеризуется редкими шумовыми выбросами большой амплитуды, причиной которых может быть коммутационные станции, импульсный набор, вызывной сигнал, близость железнодорожных станций, заводов и т.п. Характеристики импульсного шума зависят от типа используемой станции, и таким образом специфичны для каждой страны.



1.4 Решения ADSL проблем



Разделение передаваемых и принимаемых данных. При использовании ADSL данные передаются по общей витой паре в дуплексной форме. Для того чтобы разделить передаваемый и принимаемый поток данных существуют два метода: частотное разделение каналов (Frequency Division Multiplexing – FDM) и эхо компенсация (Echo Cancelation – EC).

Частотное разделение каналов. При использовании данного механизма низкоскоростной канал передаваемых данных располагается сразу после полосы частот, используемой для передачи аналоговой телефонии. Высокоскоростной канал принимаемых данных располагается на более высоких частотах. Полоса частот зависит от числа бит передаваемых одним сигналом.

Эхо компенсация. Данный механизм позволяет низкоскоростному каналу передаваемых данных и высокоскоростному каналу принимаемых данных располагаться в общем частотном диапазоне, что позволяет более эффективно использовать низкие частоты, на которых затухание в кабеле меньше.

Сравнение:

- эхо компенсация позволяет улучшить производительность на 2 дБ, однако является более сложной в реализации;

- преимущества EC растут при использовании более высокоскоростных технологий, таких как ISDN или видеотелефония на скорости 384 кбит/с. В этих случаях

FDM требует выделения под высокоскоростной канал принимаемых данных более высоких частот, что приводит к увеличению затухания и сокращению максимального расстояния передачи;

- совмещение двух каналов в одном частотном диапазоне, при использовании ЕС приводит к появлению эффекта собственного NEXT, который отсутствует при использовании FDM;

- стандарт ADSL предусматривает взаимодействие между различным оборудованием, использующим как механизм FDM, так и EC, выбор конкретного механизма определяетсяпри установлении соединения.

При отсутствии интерференции с другими службами, приемопередатчик, использующий ЕС функционирует лучше. На скорости в 1,5 Мбит/с, разница в максимальном расстоянии составляет 16% в пользу ЕС, однако на скорости 6 Мбит/с разница падает до 9%.

При учете собственной переходной помехи (т.е. в случае использования данного кабеля другими системами ADSL) приемопередатчик, использующий FDM функционирует лучше на скоростях выше 4,5 Мбит/с. Это связано с тем, что приемопередатчик с FDM ограничен лишь наличием эффекта FEXT, тогда как приемопередатчик, использующий механизм EC подвержен влиянию как FEXT, так и собственного NEXT. Обычно модемы располагаются близко друг от друга на входе ADSL -мультиплексора, в этом случае наибольшее значение имеет параметр NEXT, именно поэтому предпочтение отдается механизму FDM.

Методы передачи. Одним из наиболее важных вопросов при стандартизации систем передачи является вопрос выбора типа используемой модуляции. В процессе стандартизации ADSL, ANSI определил три потенциальных типа модуляции:

- квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation - QAM);

- амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей (Cariereless Amplitude/Phase Modulation – CAP);

- дискретная многотональная модуляция (Discrete MultiTone Modulation – DMT).

Исследования показали, что наиболее производительной является DMT. В марте 1993 года рабочая группа ANSI T1E1.4 определила базовый интерфейс, основанный на методе DMT. Позднее ETSI также согласился стандартизовать DMT для применения в ADSL.

Квадратурная амплитудная модуляция. Для передачи в одной полосе частот, обычным методом является амплитудная модуляции (Pulse Amplitude Modulation – PAM), которая заключается в изменении амплитуды дискретными шагами. QAM использует модуляцию двух параметров – амплитуды и фазы. В данном случае для кодирования трех старших бит используется относительная фазовая модуляция, а последний бит кодируется выбором одного из двух значений амплитуды для каждого фазового сигнала. Теоретически количество бит на символ можно увеличивать, путем повышения разрядности QAM. Однако при увеличении разрядности становится все сложнее и сложнее детектировать фазу и уровень.

Амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей. САР также как и QAM использует модуляцию двух параметров. Форма спектра у данного метода модуляции также сходна с QAM.

Дискретная многотональная модуляция (DMT). DMT использует модуляцию со многими несущими. Время разбивается на стандартные «периоды символа» (symbol period), в каждый из которых передается один DMT – символ, переносящий фиксированное количество бит. Биты объединяются в группы и присваиваются сигнальным несущим различной частоты. Следовательно, с частотной точки зрения, DMT разбивает канал на большое число подканалов. Пропускная способность зависит от полосы частот, то есть подканалы с большей пропускной способностью переносят больше бит. Биты для каждого подканала преобразуются в сложное число, от значения которого зависит амплитуда и фаза соответствующей сигнальной несущей частоты. Таким образом, DMT можно представить как набор QAM систем, которые функционируют параллельно, каждая на частоте несущей соответствующей частоте подканала DMT (См. Рисунок 3). Итак, DMT передатчик по существу осуществляет модуляцию путем формирования пакетов сигнальных несущих для соответствующего количества частотных подканалов, объединения их вместе и затем посылки их в линию как «символа DMT».

Модуляция/демодуляция с использованием многих несущих реализуется в полностью цифровой схеме с помощью развития методов быстрого преобразования Фурье БПФ (Fast Fourier Transform – FFT). Ранние реализации DMT функционировали плохо вследствие сложности обеспечения равных промежутков между подканалами. Современные реализации функционируют успешно благодаря наличию интегральных микросхем, реализующих БПФ преобразование аппаратно, что позволяет эффективно синтезировать сумму КАМ-модулированных несущих.





Рисунок 3 - Распределение частот для передачи сигналов ADSL.



Для достижения оптимальной эффективности главной задачей является выбор количества подканалов (N). Для абонентских телефонных линий оптимальным является значение N=256, которое позволяет не только достигнуть оптимальной производительности, но и сохранить достаточную простоту реализации системы.

При поступлении данных они сохраняются в буфере. Пусть данные поступают со скоростью R бит/с. Они должны быть разделены на группы бит, которые будут, затем присвоены DMT символу. Скорость передачи DMT символа обратно пропорциональна его длительности Т, таким образом, число бит присваиваемых символу будет b = R * T. (т.е. символьная скорость будет 1/Т). Из этих b бит, bi бит (i=1, …, N=256) предназначены для использования в подканале.

Для каждого из N подканалов, соответствующие ему bi биты, транслируются кодером DMT в сложный символ Xi, с соответствующей амплитудой и фазой. Каждый символ Xi, может быть рассмотрен как векторное представление процесса модуляции QAM на частоте несущей fi. Для данного вектора существует 2bi возможных значений. Фактически каждые bi бит представляют точку на сигнальной решетке QAM, присвоенную определенному каналу i в DMT символе. В результате получается N QAM векторов. Данные N векторы подаются на блок инверсного быстрого преобразования Фурье (Inverse Fast Fourier Transform – IFFT). Каждый символ Xi представлен на определенной частоте, с амплитудой и фазой соответствующие QAM модуляции. В результате N QAM векторов представляют из себя набор из N=256 равноудаленных друг от друга частот с заданными частотой и фазой. Данный набор преобразуется IFFT во временную последовательность. N выходов IFFT затем подаются на конвертер, преобразующий сигнал из параллельного в последовательный. Далее осуществляется цифроаналоговое преобразование, с помощью ЦАП (DAC). Перед отправкой непосредственно в линию DMT-символ пропускается через аналоговый полосовой фильтр, который необходим для разделения по частоте направлений передачи от пользователя и к пользователю (как видно, с точки зрения направления передачи система является системой с частотным разделением каналов). Для приемника осуществляются обратные действия.

Существенной проблемой является ISI. Межсимвольная интерференция проявляется в том, что заключительная часть предыдущего DMT-символа искажает начало следующего символа, чья заключительная часть, в свою очередь искажает начало следующего за ним символа и т.д. Другим словами подканалы не являются полностью независимыми друг от друга с точки зрения частоты. Наличие эффекта ISI приводит к появлению интерференции между несущими (Inter-Carrier Interference – ICI). Для того чтобы решить данную проблему существует три способа:

- ввести дополнительный интервал перед каждым символом. В данном случае передача по линии будет иметь всплески, причем длина такого всплеска будет равна длине DMT символа. Однако в этом случае всплески, займут лишь около 30% всего времени, что критически снизит эффективность ADSL системы;

- ввести корректор времени (Time Domain Equalizer – TEQ) для компенсации функции передачи по каналу. Однако это решение окажет существенное влияние на сложность аппаратной реализации, а также реализацию алгоритмов, необходимых для вычисления оптимального набора коэффициентов;

- ввести «циклический префикс» (cyclic prefix), который прибавляется к каждому модулированному сигналу. Конечно, число символов в таком префиксе должно быть значительно меньше N. Корректор осуществляет поиск на наличие данного префикса и, при наличии ISI предполагается, что интерференция распространится не далее данного префикса. Поскольку циклический префикс удаляется в приемнике, возможная ISI также удаляется до начала процесса демодуляции с помощью БПФ. Данный метод снижает сложность аппаратной реализации, и вместе с тем позволяет достигнуть высокой эффективности. Например, 5% избыточность, привносимая префиксом, является небольшой.

Использование узких подканалов имеет преимущество, которое заключается в том, что характеристики кабеля линейны для данного подканала. Поэтому дисперсия импульса в пределах каждого подканала, а, следовательно, и необходимость в коррекции приемника будет минимальна. Вследствие наличия импульсного шума принятый символ будет искажен, однако БПФ «раскидает» данный эффект по большому числу подканалов, в результате чего вероятность ошибки будет невелика.

При использовании DMT количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу может варьироваться в зависимости от уровня сигнала и шума в данном подканале. Это не только позволяет максимизировать производительность для каждой конкретной абонентской линии, но также позволяет уменьшить влияние таких эффектов как переходные помехи или RFI. Количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу определяется на фазе инициализации. В общем случае использование более высоких частот вызывает более сильное затухание, что приводит к необходимости использования QAM более низкой разрядности. С другой стороны, затухание на низких частотах будет ниже, что позволяет использовать QAM более высокой разрядности. В дополнение к этому, распределение количества бит по подканалам может адаптироваться на фазе передачи данных, в зависимости от качества канала.

Коды, исправляющие ошибки. В связи с наличием импульсного шума, должны быть описаны средства, позволяющие приемопередатчику ADSL противостоять данному эффекту, а также поддерживать требуемое значение коэффициента ошибок (BER) для обеспечения хорошего качества передачи. Для этих целей используются коды исправляющие ошибки.

Из всего многообразия кодов данной разновидности, после длительных исследований, ANSI выбрал код Рида-Соломона (Reed-Solomon – RS) в качестве обязательного для всех приемопередатчиков ADSL. Исправление ошибок с помощью кода RS достигается путем внесения избыточности. Кроме того, существует возможность повысить кратность исправляемой ошибки, путем увеличения кодового слова RS, что конечно приведет к появлению дополнительной задержки.

Примечание. Необходимо отметить, что некоторые службы могут иметь собственные средства для защиты от ошибок. Например, служба «Видео по запросу» (Video on Demand – VoD), использует схему компрессии видеоизображения MPEG2, которая поддерживает собственные средства защиты от ошибок.

Линейные блоковые коды. Они представляют из себя коды проверки четности, которые могут быть записаны в виде (n,k). Кодер трансформирует блок из k значащих символов (вектор сообщения) в более длинный блок из n кодовых символов (кодовый вектор). В случае, когда алфавит состоит из двух элементов (0 и 1), код является двоичным и состоит из двоичных символов или битов.

В общем случае n кодовые биты не обязательно состоят только из k значащих бит и n-k проверочных бит. Однако для упрощения аппаратной реализации рассматриваются только систематические линейные блоковые коды. В этом случае кодовый вектор образуется путем прибавления проверочных бит к вектору сообщения.

Для получения кодового вектора, вектор сообщения умножается на порождающую матрицу. На приемной стороне кодовый вектор умножается на проверочную матрицу для осуществления проверки, попадает ли он в разрешенный набор кодовых слов. Принятый вектор является верным тогда, и только тогда, когда результат его умножения на проверочную матрицу равен 0.

Код Рида-Соломона. Не двоичные коды Рида-Соломона являются специальным классом линейных блоковых кодов. RS коды функционируют точно так же как и двоичные коды. Единственным различием являются не двоичные символы. Алфавит RS кодов состоит из 256 элементов. Именно поэтому данный класс кодов является не

двоичным, (n,k) RS код представляет из себя циклический код, который преобразует блок из k байтов в блок из n байтов (n (255).

С точки зрения кодового расстояния RS коды функционируют наилучшим образом для заданных n и k, т.е. dmin=n-k +1 (dmin – минимальное расстояние). Аппаратная реализация RS кодера выполняется в виде одного чипа, и позволяет добавить к вектору сообщения до 32 байт, причем максимальный размер кодового вектора может достигать 255 байт. Наиболее часто используется RS код (255,239). С помощью 16 проверочных байт осуществляется коррекция до 8 ошибочных байт в кодовом векторе 



(поскольку dmin=255-239+1=17=2t+1).



Принцип чередования бит (Interleaving). Чередование бит в закодированных сообщениях перед их передачей и обратный процесс при приеме приводит к распределению пакетов ошибок по времени и таким образом обрабатываются декодером как независимые ошибки. Для осуществления данного процесса кодовые символы перемещаются на расстояние в несколько длин блоков (для блоковых кодов) или нескольких ограниченных длин для сверточных кодов. Необходимое расстояние определяется длительностью пакета ошибок. Принцип чередования бит должен быть известен приемнику для осуществления обратного чередования бит принимаемого потока для последующего декодирования.

Существует два метода осуществления чередования бит – блочное и сверточное. С точки зрения производительности оба метода имеют сходные показатели. Наиболее важным преимуществом сверточного чередования является снижение задержки при передачи из конца в конец, а также требований к памяти на 50%.

Для данных, прошедших процедуру чередования, кратность исправляемой ошибки умножается на глубину чередования. Необходимо отметить, что существующие в настоящее время службы являются либо чувствительными к задержке, но нечувствительными к BER, либо наоборот, чувствительными к BER и не чувствительными к задержке.

Чередование бит и Коды Рида-Соломона в приемопередатчике ADSL. Принимаемые данные разделяются на две группы, в зависимости от их требований к задержке. Первая группа содержит данные, которые могут подвергаться значительным задержкам, например однонаправленная видеоинформация. Такие данные будем называть медленными данными. Вторая группа, не подвергается чередованию бит (но кодируется кодом Рида-Соломона) и содержит данные чувствительные к задержкам, например двунаправленный голос. Данную группу назовем быстрыми данными. Требования по быстрой или замедленной передаче данных могут быть получены из заголовка передаваемой АТМ-ячейки (на основе идентификаторов VP/VC). Это означает, что несколько служб, с различными типами данных могут передаваться по линии вместе, в одно и то же время. Например, возможно перекачивать файл, определенный как медленные данные для максимальной защиты от ошибок, и одновременно передавать видео или аудио информацию, определенную как быстрые данные.

В передатчике медленные данные записываются в буфер для обратного чередования бит, тогда как быстрые данные записываются в буфер быстрых данных. Для каждого DMT символа BF байт извлекаются из буфера быстрых данных и BI из буфера медленных данных. Таким образом, в каждом DMT символе передается 



B=BF+BI байт.



В приемнике, первые BF байт из принятого DMT символа помещаются в буфер быстрых данных и затем, декодируются декодером Рида-Соломона. Следующие BI байт помещаются в буфер медленных данных, затем производится обратное чередование бит и только после этого декодирование в декодере Рида-Соломона.

Сравнение DMT с CAP. Аргументы в пользу DMT:

- битовая скорость может изменяться с малым шагом (несколько кбит/с);

- аппаратное обеспечение DMT проще программируется для поддержки различных скоростей данных от пользователя и к пользователю. Поддерживается оперативное изменение скорости;

- лучшая защита от радиочастотной интерференции;

- возможность адаптивно изменять количество присваиваемой DMT символу информации, а также мощности передачи, использование линии близко к оптимальному;

- очень гибкая настройка мощности, мощность в каждом канале может, увеличена или уменьшена;

- DMT более устойчив к импульсному шуму, чем CAP. Однако когда в случае появления импульсного шума достаточно большой длительности происходит нарушение работы системы, то это приводит к существенным всплеском ошибок. Поэтому, при выборе длины DMT символа и кода исправляющего ошибки должны учитываться длительность импульсного шума и время между поступлением последовательных символов. Системы компании Алкатель спроектированы таким образом, чтобы исправлять два DMT символа, что позволяет им противостоять импульсному шуму длительностью до 700 мк/сек без возникновения ошибки;

- DMT требуется меньшая корректировка при медленной работе сигнального терминала, чем при использовании CAP.

Аргументы против DMT:

- DMT использует блоковое преобразование (БПФ), что приводит к появлению больших задержек. Однако при правильной конфигурации системы, данная задержка будет незначительной даже для служб, чувствительных к задержкам, например телефонии;

- полная процедура инициализации, необходимая для DMT требует значительного времени (порядка 20 сек);

- большой пикфактор (отношение мгновенной мощности к ее среднему значению) в передаваемом DMT сигнале может привести к появлению дополнительного шума и дорогого аналого-цифрового преобразования. Этого можно избежать правильным проектированием системы, а также использованием кода Рида – Соломона;

- CAP позволяет использовать более простые коды, исправляющие ошибки, чем DMT.

На сегодняшний день существует много крупных компаний, которые занимают ведущие позиции на мировом рынке связи. Некоторые из них занимаются продажей ADSL оборудования. Например, такие как Alcatel, Cisco Systems, Ericsson – компании являющиеся мировыми лидерами на рынке связи. Выбирая из этих компаний, лучшую в отрасли предоставления DSL услуг, можно глядя на ряд параметров. Например, компания Ericsson больше сосредоточена на предоставление услуг мобильной связи, и разработкой DSL технологий начала заниматься сравнительно недавно.

Компания Cisco Systems ориентирована на рынок маршрутизаторов и коммутаторов, использующихся для построения глобальных IP сетей. По сравнению с Ericsson, компания Cisco Systems больше уделяет внимания DSL технологиям, но они в свою очередь не ориентированы на конечного пользователя. Компания Alcatel является лидирующей компанией по продаже оборудования доступа в глобальную сеть Интернет. Она намного больше уделяет внимания продвижению ADSL технологии. На основе анализа стоимостных, эксплуатационных и технических характеристик ADSL систем компаний Alcatel и Cisco Systems, который был рассмотрен ниже в технико-экономическом обосновании, было принято решение, что для построения сети доступа на базе оборудования ADSL более выгодно использовать продукцию компании Alcatel.

абонентский телефонный сеть высокоскоростной




2. Технологические характеристики оборудования ADSL компании “Алкатель”



2.1 Общее описание оборудования ADSL



Продукт ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) предназначен для того, чтобы иметь возможность предлагать пользователям частного сектора и сектора малого бизнеса, находящимся на ограниченном расстоянии от CO (Central Office - здание (АТС)), услуги по передаче данных на повышенных скоростях. Для предоставления таких услуг используются существующие медные витые пары (по одной на каждого пользователя), при этом никакие дополнительные активные повторители не требуются. Применение технологии FDM (Frequency Division Multiplexing - частотное уплотнение каналов) позволяет по тем же витым парам одновременно предоставлять услуги POTS (Plain Old Telephone Service - услуги обычной телефонии), поэтому можно говорить о следующих преимуществах:

- оператор сети использует существующую кабельную инфраструктуру;

- у абонента сохраняются существующие услуги телефонии вместе с существующей аппаратурой.

В ADSL-системе предусмотрены асимметричные скорости передачи битов: высокая (вплоть до 8 Мбит/с) в направлении от CO к абоненту (называемая скоростью в прямом канале) и низкая (вплоть до 1 Мбит/с) в противоположном направлении (называемая скоростью в обратном канале). Эта асимметрия дает возможность предоставлять абоненту услуги, для которых требуется широкая полоса частот, в том числе услуги мультимедиа (цифровые видео- и аудио- услуги) и соединение по протоколу Ethernet. В дальнейшем, по мере увеличения скорости в обратном канале, станет возможным предоставление, на меньших скоростях, услуг мультимедиа двустороннего характера.

Продукт ADSL полностью основан на технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронной передачи). Это означает, что как данные пользователя (мультимедиа, соединение по протоколу Ethernet и управляющая информация), так и управляющие данные системы OAM (Operation, Administration and Maintenance - эксплуатация, администрирование и техобслуживание) транспортируются с применением ATM-ячеек. Основной причиной такого подхода является обеспечение гибкости продукта на перспективу. Применение ATM в качестве транспортного режима в большинстве случаев позволяет операторам сетей и провайдерам услуг совершенствовать предоставляемые услуги без изменения сетевого оборудования.

Система ADSL состоит из двух частей, первая из которых на стороне CO называется ASAM, (ATM Subscriber Access Multiplexer-ATM мультиплексор абонентского доступа), а вторая на стороне абонента называется CPE (Customer Premises Equipment - оборудование в помещении заказчика). CPE, в свою очередь, включает в себя PS (POTS Splitter – разветвитель, См. Рисунок 4) и ANT (ADSL Network Termination (unit) - (блок) сетевого ADSL-окончания). По транспортной ATM-линии мультиплексор ASAM соединен с ATM-коммутатором. Выбранным транспортным механизмом является либо SDH (Synchronous Digital Hierarchy - синхронная цифровая иерархия) [STM1 или SONET (OC3c)] либо PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия). Блок ANT может быть подключен к TE (Terminal Equipment - терминальное оборудование) (STB (Set Top Box - телеприставка) или иному мультимедийному терминалу) и к локальной сети (LAN), использующей протокол Ethernet.

Система ADSL может работать как с CO, так и с выносными блоками. Выносное ASAM-оборудование может быть либо непосредственно подключено к опорной ATM-сети, либо каскадировано от находящегося на CO мультиплексора ASAM через интерфейс Е1.



Рисунок 4 - PS (POTS Splitter – разветвитель).



Описание сети. Основной задачей, стоящей перед системой доступа Alcatel 1000 ADSL, является обеспечение быстрого доступа к сети Интернет и корпоративным сетям LAN. Эта задача решается с помощью комбинированной инфраструктуры, в состав которой входят, по меньшей мере, четыре функциональные группы:

- малая LAN в помещении абонента;

- инфраструктура связи оператора сети, которая содержит сеть доступа,

мультиплексоры, BB (Broad Band-широкополосный коммутатор) и высокоскоростную опорную сеть;

- LAN у ISP (Internet Service Provider – провайдер услуг сети Интернет) в случае, когда доступ к сети Интернет осуществляется именно таким способом;

- LAN предприятия в случае, когда обеспечен доступ к корпоративной сети.

Сетевая архитектура. Для обеспечения внутри сетевой архитектуры сквозных соединений применяются различные технологии:

- стандартная технология LAN между персональным компьютером и ANT (Ethernet II или IEEE 802.3);

- технологии ATM и ADSL между ANT или PC-NIC (Network Interface Card плата сетевого интерфейса) и ADSL-оборудованием на стороне CO;

- стандартное транспортное оборудование между ASAM и опорной сетью WAN (территориальная сеть) с использованием SDH/SONET или PDH;

- BB коммутаторы/кросс-соединители в ядре опорной сети WAN;

- обладающее высокой производительностью и в то же время стандартное LAN – оборудование в инфраструктуре ISP и корпоративной LAN.

В состав сетевой архитектуры входят: провайдер услуг сети Интернет, опорный маршрутизатор, Интернет, серверы, оборудование доступа, помещение абонента, абонент, сеть доступа, небольшая LAN, телевизионная приставка, разветвитель, инфраструктура корпоративной LAN, маршрутизатор подразделения, опорная сеть, отдельный персональный компьютер.

Сеть в абонентских помещениях. Она может представлять собой либо отдельный персональный компьютер, либо небольшую LAN, содержащую до 16 оконечных систем. Взаимные соединения между ANT и оконечными системами осуществляются с помощью LAN-оборудования, отвечающего требованиям интерфейса Ethernet II или IEEE 802.3.

Поскольку блок ANT оснащен и интерфейсом ATMF на 25,6 Мбит/с, то можно также подключать оборудование класса ATM (STB и т.п.), при этом оба интерфейса, то есть Ethernet и ATMF, могут быть задействованы одновременно.

WAN и опорная сеть. Через мультиплексоры ASAM опорная сеть и WAN соединяют абонентов с провайдерами ISP и корпоративными LAN.

К основным функциям этих объектов относятся:

- транспортирование информации в пределах WAN;

- перекрестное соединение информационных потоков между отдельными пользователями и провайдерами ISP и корпоративными LAN.

Провайдеры ISP и корпоративные LAN. Принципиальных различий между локальной сетью LAN провайдера ISP и локальной сетью LAN крупной корпорации практически не существует. В общем и целом структура LAN, подключенной к сети связи общего пользования, включает в себя:

- коммуникационные серверы доступа (иногда называемые VC-мостами (Virtual Connection - виртуальное соединение));

- опорные IP-маршрутизаторы;

- высокоскоростные сети LAN, например, с волоконно-оптическими соединениями (ATM-интерфейс FDDI (Fiber Distributed Digital Interface - цифровой интерфейс волоконно-оптической передачи));

- информационные серверы;

- коммуникационные серверы WAN-магистралей.

Важным аспектом этого оборудования является то, что оно должно оканчиваться наборами протоколов, в точности повторяющими имеющиеся в абонентских помещениях.

Подсистема ADSL-доступа. Она предназначена для реализации современного способа сигнальной обработки или модуляции, необходимого для обеспечения соединения по абонентской витой паре с модемной транспортной технологии (ADSL-модемов). В основу этой модемной технологии положена DMT-модуляция Discrete Multi-Tone - дискретная многотоновая модуляция, которая интегрирована в ASAM на стороне CO и в ANT или PC-NIC на абонентской стороне.

Модемные интерфейсы мультиплексоров ASAM оснащены так называемыми PS, которые представляют собой устройства уплотнения и разуплотнения частотных доменов для сигналов ADSL и POTS. Частично внешнее устройство PS используется также как часть находящейся в абонентском помещении аппаратуры.

Управление элементами сети доступа осуществляется через (удаленный) объект централизованного управления, который называется AWS (ASAM WorkStation - рабочая станция), и в котором используется протокол SNMP (Simple Network Management Protocol - простой протокол управления сетью). Обмен информацией между AWS и элементами сети доступа осуществляется по выделенным соединениям, предназначенным для администрирования.

Подсистема ADSL-доступа может работать как с CO, так и с выносными блоками. Выносное ASAM-оборудование может быть либо непосредственно подключено к опорной ATM-сети, либо каскадировано от находящегося на CO мультиплексора ASAM через PDH-интерфейс.

Системная архитектура. Основными строительными блоками глобальной ADSL-архитектуры являются (См. Рисунок 5):

- ASAM для ADSL на стороне CO;

- блок ACU (блок контроля аварий) (AACU-[ADSL-ситуаций]);

- расширитель ADSE-A (ADSL Serial Extender - последовательный ADSL - расширитель);

- ANT или PC-NIC и PS на абонентской стороне;

- выносной мультиплексор R-ASAM (удаленный, выносной), находящийся в глубине сети;

- менеджер сетевых элементов AWS.

Внутри каждый интерфейсный модуль SDH/SONET соединен, с помощью обеспечивающей двустороннюю передачу среды, с рядом ассоциированных модулей ADSL-LT (Line Termination - линейное окончание), при этом шина IQ Quality of Service Interface - интерфейс качества обслуживания, обеспечивает управляющий интерфейс для данных, передаваемых по прямому и обратному каналам. Для стыковки с выносным мультиплексным оборудованием (типа R-ASAM) можно также предусмотреть линейные окончания PDH-LT (DS3/E3) или SDH-LT (STM1 или OC3c).








Рисунок 5 - Глобальная ADSL-архитектура



Глобальная ADSL-архитектура: узкополосная АТС (например, PSTN-сети), ADSL – абонент, шина IQ, здание АТС, витая пара, абонентские помещения, ATM-сеть.

ASAM. С помощью ряда интерфейсов (SDH STM1 или SONET OC3с) мультиплексор ASAM размещен на стороне CO и соединен со станцией, в которой реализована технология BB-ISDN ATM. Модемные интерфейсы мультиплексора ASAM также оснащены так называемыми PS, которые представляют собой устройства уплотнения и разуплотнения частотных доменов для сигналов ADSL и POTS.

Блок ACU обеспечивает визуальное отображение аварийных ситуаций и стыковку с соответствующей системой, находящейся в здании АТС. На каждый статив приходится один блок ACU (до 4 блоков ACU в полностью укомплектованном мультиплексоре ASAM).

Расширитель. Он позволяет подключать к расширительной линии дополнительные подстативы и, в целях защиты оборудования, дублируется.

Транспортная система. Ключевой частью подсистемы ADSL-доступа является "ADSL-модем". Для осуществления соединений мультимедийного характера на базе ATM и по протоколу Ethernet используется витая пара между абонентским оборудованием (ANT) и оборудованием, находящимся в CO (ASAM).

Стержнем ADSL-системы являются два ADSL-модема, один из которых находится на стороне CO, а другой в абонентском помещении. В сочетании эти подсистемы обеспечивают расширение полосы пропускания витой пары, которая является соединяющей из средой.

ANT. Аппаратура ANT размещается в абонентских помещениях. Она обеспечивает стыковку малой абонентской LAN, отдельного персонального компьютера и/или STB (для мультимедийных целей) с находящимися на другой стороне LAN и/или ATM-оборудованием. Все услуги по части стыковки оказываются с помощью ADSL-сигнала.

PC-NIC. Он представляет собой вставную плату стандарта PCI (интерфейс периферийного устройства), которая находится в абонентском помещении. По своим функциям он не отличается от ANT, однако позволяет избавиться от необходимости иметь дополнительную плату интерфейса Ethernet или ATMF.

R-ASAM. Выносной мультиплексор ASAM выполняет существенно те же функции, что и обычный, однако, удовлетворяет более жестким требованиям в части конструктивного оформления, питания и климатических условий эксплуатации. R- ASAM может быть либо автономным, либо каскадированным от ASAM, находящегося в CO. R-ASAM можно разместить либо в уличном корпусе, либо в CEV (Controlled Environment Vault - камера с контролируемыми климатическими параметрами).

Максимальная емкость автономного сетевого мультиплексора ASAM составляет 576 линий. В случае каскадирования от CO максимальная емкость (CO плюс удаленные абоненты) остается неизменной - те же 576 линий.

Менеджер сетевых элементов. Для управления подсистемой ADSL-доступа предусмотрен менеджер AWS, который работает по протоколу SNMP в находящемся внутри полосы пропускания ATM-канале.

В AWS имеется интерфейс TL1, предназначенный для системы OSS (Operation Support System – система эксплуатационной поддержки) более высокого уровня. Применительно к подсистеме ADSL-доступа AWS обеспечивает управление активными элементами, находящимися в ASAM, R-ASAM, блоках ANT или интерфейсных платах PC-NIC.



2.2 Мультиплексор ASAM – функциональное описание



Архитектура ASAM. В подсистеме ADSL-доступа ASAM располагается на стороне CO. По витой паре и через аппаратуру каждый абонент подключается к широкополосной (BB) сети и узкополосной (NB Narrow Band - узкополосный) телефонной станции.

В общем случае мультиплексор ASAM преобразует данные, поступающие от различных абонентов, в ATM-формат. Полученные в результате такой адаптации ATM-ячейки уплотняются в один информационный поток и направляются в транспортную систему подключенной сети BB-ATM. ATM-ячейки, поступившие из сети BB-ATM, разуплотняются в соответствии с идентификатором VPI/VCI (Virtual Path Identifier – идентификатор виртуальных путей, Virtual Channel Identifier - идентификатор виртуальных каналов) и на внешнем служебном интерфейсе транслируются в свой исходный формат.

Кроме того, ASAM выполняет также функции OAM, что обеспечивает его правильную работу. К основным функциям ASAM относятся:

- функции общего назначения;

- уплотнение/разуплотнение;

- управление (OAM);

- NT-функции;

- TA (терминальная адаптация) - функции;

- функции разветвления (PS);

- функции электропитания.

Сетевое окончание. Сетевое окончание SANT (Synchronous ATM Network Termination-синхронное сетевое ATM-окончание) версии D (SANT-D) подключает сетевую транспортную систему к системе A1000 ADSL и выполняет функции, связанные с физическим и ATM-уровнями. Сетевая цифровая транспортная система характеризуется скоростью 155,52 Мбит/с (SDH STM1 / SONET OC3c). В мультиплексоре ASAM SANT-D является сетевым окончанием для информационного потока SDH/SONET - 155,52 Мбит/с. Он производит адаптацию ATM-ячеек, переносимых по цифровой системе передачи к шине IQ и обратно. Кроме того, в сетевом окончании SANT-D предусмотрены функции, необходимые для эксплуатации и технического обслуживания ASAM. Наконец, сетевое окончание SANT-D обеспечивает расширение шины IQ, для чего также предусмотрен соответствующий интерфейс. При наличии 1 сетевого окончания SANT-D и 11 расширителей ADSE версии А (ADSE-A) можно управлять двенадцатью субстативами (12 субстативов x 12 LT x 4 линии = 576 линий). Физически сетевое окончание SANT-D выполнено на вставной (двойной европейской) печатной плате, которая вставляется в статив мультиплексора ASAM со стороны размещения шины IQ.

Шина IQ. Она обеспечивает управление и обмен данными между NT и линейными интерфейсами, то есть является устройством, которое уплотняет и разуплотняет битовые потоки между ними. IQ является шинной структурой между SANT-D или ADSE-A и ADLT (ADSL Line Termination - линейное ADSL-окончание).

В шине IQ имеется путь для направления данных по прямому и обратному каналам, синхронизатор и управляющие сигналы. Скорость передачи интерфейса составляет 155 Мбит/с. Транспортирование в прямом и обратном направлениях осуществляется с помощью ATM-ячеек, которые посылаются фреймами, состоящими из 54 байтов. Посылка в прямом и обратном направлениях осуществляется по раздельным шинам, которые переносят 8 – битовых данных.

Физически IQ выполнена в виде шины на BPA (Backpanel Printed board Assembly – печатная плата задней панели) и стационарно закреплена в ADSL – стативах в виде системной платы. Платы SANT-D или ADSE-A, ADLT и AACU вставляются в соответствующие разъемы BPA. Соответственно по шине IQ осуществляются их взаимные соединения.

Терминальная адаптация. ADLT производит преобразование ATM-ячеек, полученных от SANT-D и предназначенных для абонента, в DMT-модулированные сигналы и наоборот и, следовательно, работает с физическим и ATM-уровнями. Физически ADLT-функция реализуется на одной печатной плате, в которой имеется 4 ADLT-порта (4 абонентских соединения). Эта плата вставляется в системную (реализующую шину IQ) плату ADSL - статива. Также на ADLT-плате реализованы управляющие (OAM) функции для четырех ADLT-портов.

Разветвитель PS. На абонентской линии (витой паре, идущей от местной АТС) аналоговые POTS- и ADSL-сигналы накладываются друг на друга, при этом оба сигнала являются частотно мультиплексированными. В ASAM, ADSL- и POTS-сигналы разделяются при прохождении в обратном направлении и объединяются при прохождении в прямом с помощью специальных фильтров:

- LPF который является прозрачным для POTS - сигналов и ослабляет ADSL-сигналы;

- HPF который на пути ADSL - сигналов предотвращает все возмущения от типовых POTS - сигналов (например, импульсов набора номера, постоянного напряжения и вызывной частоты).

Эти специальные фильтры могут быть реализованы с применением как пассивных, так и активных фильтрующих элементов.

IQ-интерфейс. Он соединяет SANT-D и ADSE-A с задней панелью ASAM и состоит из двух шин:

- шины IQD, предназначенной для высокоскоростной передачи (ATM-ячеек) в прямом направлении;

- шины IQU, предназначенной для высокоскоростной передачи (ATM-ячеек) в обратном направлении;

- шины IQA (access), предназначенной для контроля доступа к шине IQU.

Шины IQD и IQU обеспечивают транспортировку ATM-ячеек, каждая из которых имеет 5-октетный заголовок и 48-октетное информационное поле. Кроме того, перед каждой ячейкой есть один "холостой" октет. SANT-D производит инкапсуляцию ATM-ячеек в 54-октетные слоты и обеспечивает доступ к шине IQ. Адаптация скорости 155,52 Мбит/с к скорости 152,64 Мбит/с (= 53/54 от 155,52 Мбит/с) осуществляется путем стирания незаполненных ячеек. Это может быть сделано потому, что максимальная скорость действительных ATM-ячеек, содержащихся в VC-4, ограничена величиной 149,76 Мбит/с (= 26/27 от 155,52 Мбит/с).

Шина IQA предназначена для контроля доступа к интерфейсу с обратным каналом. Она позволяет избежать "разборок" на шине обратного канала и одновременно дает возможность ввести приоритеты различных уровней для доступа различных LT-объектов.

Системная плата BPA. BPA (узел системной платы) представляет собой печатную плату, стационарно закрепленную с обратной стороны статива ADSL-оборудования.

Основными функциями системной платы являются:

- формирование шины IQ, которая обеспечивает соединение SANT-D или ADSE-A с ADLT-портами и ACU;

- обеспечение внешних интерфейсных соединений для ACU;

- подключение всех активных блоков к станционной шине питания на -48 В.

Внешние интерфейсы. Внутри мультиплексора ASAM существует один вид транспортирования: плата SANT-D подключена к оптическому волокну и передает данные на главный и внешние субстативы. В тех случаях, когда необходимо повысить качество обслуживания, эксплуатационную готовность и надежность, плата SANT-D и входящее оптическое волокно дублируются. В каждый момент времени активной является только одна плата SANT-D.

В расширительных субстативах в качестве буфера для различных сигналов используется одна плата расширителя. В каждом субстативе расширители дублированы.

Таким образом, под контролем платы SANT-D находится несколько ASAM-шин:

- в главном субстативе;

- шина IQ;

- специальные линии;

- последовательный ACU-интерфейс в расширительных субстативах (через расширительный интерфейс).

Оптический транспортный интерфейс (STM1/STS3c). SANT-D является терминалом одного SDH-канала STM1/OC3c на 155 Мбит/с. Передача на этих соединениях осуществляется с помощью мономодового (называемого также одномодовым) оптического волокна, которое оканчивается в OTM (Optical Transceiver Module - модуль оптического приемопередатчика).

Абонентский линейный интерфейс. Интерфейс представляет собой соединение от ADLT до блока ANT, находящегося в абонентских помещениях. Абонентский линейный интерфейс обеспечивает прохождение сигналов обычной телефонии, которые частотно мультиплексированы с идущими в прямом и обратном направлениях сигналами ADSL/ATM. Этот интерфейс соединяет ADLT с ANT через сеть доступа на витых парах. Для соединения используется обычный телефонный провод.

Последовательный расширительный интерфейс. Сигналы шины IQ с первой главной полки, в которой находится плата SANT-D, могут быть распространены на 11 подчиненных полок, в каждой из которых имеется последовательный расширитель ADSE-A. Последовательный расширительный интерфейс является соединительным звеном между платой SANT-D и платами ADSE-A. Плата SANT-D имеет один выходной разъем для последовательного расширения, а плата ADSE-A - два. Все разъемы расположены в передней части статива.

Служебный интерфейс. Он предусмотрен на плате SANT-D. Доступ к этому интерфейсу осуществляется через разъем, находящийся в передней части ACU.

Внутренние интерфейсы

IQ-интерфейс. Стыковка платы ADLT с платой SANT-D или ADSE-A осуществляется через шину IQ. Если плата SANT-D имеет только один интерфейс SDH STM1, тогда для подсоединения плат ADLT, количество которых может доходить до 144, и 11 плат ADSE-A существует только одна шина IQ. Всем платам ADSE-A приходится совместно использовать имеющуюся полосу пропускания (155 Мбит/с) шины IQ. На плате SANT-D имеется два положения шины IQ, так как на этой плате в любое время можно обеспечить переход на 2 STM1-соединения.

MBC-интерфейс. В плате SANT-D предусмотрена возможность выборочного включения/выключения питания каждого из терминалов ADLT, соединенного с шиной IQ.

Физическое местоположение BPA и PBA. Каждой системной плате BPA и каждому размещенному на ней узлу PBA (Printed Board Assembly - узел печатной платы) внутри CO присвоен уникальный номер физического местоположения. Этот номер имеет 32 бита и представлен в виде ID0…ID31. Эти биты имеют следующее назначение. 5-битовый номер определяет положение каждого узла PBA на системной плате. Этот номер представлен в виде ID0…ID4 и характеризует номер слота (1…13) PBA на системной плате. Этот номер жестко "вмонтирован" в системную плату и может быть считан платой ADLT / SANT-D / ADSE-A через штыри на ее разъеме системной платы.

Питание мультиплексора. Питание мультиплексора ASAM осуществляется от станционного источника на -48 или -60 В.



2.3 Транспортная система



Услуги и скорости передачи. Транспортная ADSL – система обеспечивает двустороннюю связь по одинарной витой паре без каких-либо повторителей. В ADSL-системе объединены DMT-технология и ATM-режим передачи. Следствием такого объединения, в частности, являются:

- возможность обеспечения эффективного сочетания различных услуг, характеризующихся различными полосами пропускания и характеристиками трафика, и

доведения до максимума физической скорости, которую можно получить от DMT-модема;

- автоматическое определение максимальной физической скорости в процессе инициализации модема (с учетом заданного предельного уровня шумов и в пределах ограничений, накладываемых на спектральную плотность мощности передачи). В этом случае система управления обслуживанием задает, в зависимости от профиля обслуживания заказчика, правильную величину линейной скорости, тем самым, выходя на оптимальный уровень шумов и/или сводя до минимума мощность передачи. Все это дает возможность дифференцировать качество обслуживания, например, предлагая максимальные скорости по более высокой цене или обеспечивая гарантированную скорость;

- скорость передачи можно выбирать по линейному закону с доведением до физически максимально возможных, а также задавать их для каждого отдельного пользователя;

- комбинированное использование технологий DMT и ATM позволяет системе инициализироваться и работать на очень низких скоростях в тех, например, случаях, когда линии работают неустойчиво или когда возникает много ошибок в кабельных линейных сооружениях. По причине присущей ей надежности система будет инициализироваться даже в крайне неблагоприятных условиях, информируя об этом систему управления сетью. В этом случае оператор может скачать ADSL-параметры и принять необходимые меры;

- развязка скоростей ATM-ячеек (путем вставления или извлечения незаполненных или неопределенных ячеек) дает возможность осуществлять передачу на любой скорости вплоть до максимально достижимой на ADSL соединении.

Цифровая передающая способность ADSL – системы является асимметричной в том смысле, что скорости в прямом и обратном направлениях отличаются друг от друга:

- скорость в прямом направлении может варьироваться от 0,25 до 8,0 Мбит/с, при этом параметр ступенчатости равен 32 Кбит/с;

- скорость в обратном направлении может варьироваться от 35 Кбит/с до 1 Мбит/с, при этом она зависит от поддерживаемых двусторонних услуг и характеристик шлейфа.



2.4 Функциональное описание ANT



Общие сведения. ANT-оборудование размещается в абонентских помещениях и обеспечивает стыковку абонентского TE с входящей абонентской линией (витой парой,

по которой передается ADSL-сигнал).

В прямом направлении блок ANT является окончанием для сигнала (DMT- модулированных ATM-ячеек) в ADSL-канале, поступившего от CO на входящую витую пару. Он демодулирует сигнал и преобразует содержащиеся в нем ATM - ячейки в цифровой битовый поток, который может быть направлен на абонентское TE.

В обратном направлении блок ANT вставляет полученные от абонентского TE ATM-ячейки в их поток и формирует сигнал (DMT-модулированные ATM-ячейки) ADSL-канала, который по входящей абонентской витой паре направляется в CO.

Существует 3 вида DSL модемов семейства Speed Touch:

- Speed Touch PC-NIC - встроенный модем (плата), ориентирован в основном на

частных пользователей. Соединение типа Point to Point (PPP);

- Speed Touch Home - внешний модем, ориентирован как на частных пользователей, так и на пользователей LAN малой емкости (small office, home office).В нем имеется встроенный порт Ethernet, а также выполняется функция “прозрачного моста” (Bridge);

- Speed Touch Pro - внешний модем, ориентирован на пользователей больших LAN. Функции похожи на ST Home, а также он может выполнять функции маршрутизатора.




3. Расчет оборудования ADSL



3.1 Разработка схемы проектируемой сети доступа



При расчете сети доступа на базе оборудования ADSL воспользуемся контрактным предложением поступившем от компании N на организацию высокоскоростного доступа в Интернет для 164 абонентов.

Вопрос выбора оборудования, особенно на начальном этапе, представляет собой одну из самых мучительных проблем для тех, чьи решения определяют судьбу проекта в долгосрочной перспективе.

Для реализации данного проекта было принято решение использовать аппаратные и программные средства компании Alcatel, занимающей ведущие позиции на рынке устройств ADSL. Для эффективного решения задач, которые ставят перед нами заказчики, и последующего сопровождения проектов компания Alcatel разработала концепцию All-in-One, реализуемую сегодня на российском рынке. Ее суть заключается в том, что заказчику предоставляется комплексный пакет услуг, начиная от консультаций по разработке бизнес-плана и заканчивая сопровождением оборудования и управлением системой в процессе эксплуатации. Такой подход компании основывается на глубоком понимании бизнеса заказчиков.

В рамках All-in-One заказчик взаимодействует с одной интегрированной глобальной компанией. Служба поддержки предлагает сервис одинакового уровня по всему миру, причем в каждой стране для доступа к ней существует единый телефонный номер. Полный пакет услуг All-in-One включает планирование и разработку, развитие, эксплуатацию и поддержку систем. Для каждого из этих направлений в Alcatel созданы соответствующие службы. Служба планирования и разработки проводит экспертную оценку действующей коммуникационной системы и определяет тип разрабатываемого проекта, при внедрении которого будет максимально оптимизирована эффективность и прибыльность коммуникационных систем и сетей заказчика. Служба развития охватывает все стадии внедрения, необходимые для установки и запуска коммуникационных систем и сетей в соответствии с ожиданиями заказчика. Она также предусматривает обучение его персонала и квалифицированную помощь в сопровождении высокотехнологичной системы непосредственно на месте ее установки. Служба эксплуатации работает в режиме немедленного реагирования и помогает персоналу заказчика решать текущие технические задачи в процессе обслуживания систем и сетей. Служба поддержки предлагает экспертную помощь в случае возникновения проблем технического характера. На основе оперативной диагностики эксперты принимают решение о замене, например, отказавшего компонента или всей коммуникационной системы, если инфраструктура пострадала от стихийного бедствия - пожара, наводнения и т. п.

Существенное значение при построении ADSL-сети имеет правильное сочетание аппаратных и программных средств. Alcatel наряду с полнофункциональным комплектом оборудования предлагает платформу управления ресурсами. Эта платформа включает в себя набор инструментальных средств, позволяющих решать технологические задачи управления сетью, и средства управления сервисом, который, собственно говоря, и определяет все многообразие возможностей, предоставляемых оператору для решения задач его бизнеса.

Система ADSL состоит из двух частей, первая из которых (на стороне CO) называется ASAM, (ATM Subscriber Access Multiplexer - ATM –мультиплексор абонентского доступа), а вторая (на стороне абонента) – CPE (Customer Premises Equipment - оборудование в помещении заказчика). CPE, в свою очередь, включает в себя PS (POTS Splitter - разветвитель) и ANT (ADSL Network Termination (unit) - (блок) сетевого ADSL-окончания).

В качестве узлового оборудования оператора связи на проектируемой сети доступа используются 6 ADSL мультиплексоров А7300 ASAM, которые устанавливаются в кроссах АТС (СО). Конфигурация мультиплексоров ASAM. 1 и 3 ASAM:

- стойка ETSI UT-9, которая представляет из себя корпус мультиплексора;

- плата SANT-D, которая обеспечивает оптический доступ к цифровой SDH-системе передачи на скорости 155,52 Мбит/с и осуществляет адаптацию к этой системе ATM-ячеек, переносимых по шине IQ в обоих направлениях. Кроме того, в этой плате предусмотрены функции, необходимые для эксплуатации и технического обслуживания мультиплексора ASAM;

- плата ACU обеспечивает визуальное отображение аварийных ситуаций и стыковку с соответствующей системой, находящейся в здании АТС;

- платы ADLT по 7 шт., к каждой из которых подключается по 4 ADSL модема, т.е. в общем случае 28 шт., 14 из которых – модемы семейства ST PC NIC; 13 – модемы семейства ST Home; 1 – модем семейства ST PRO;

- сплиттеры по 7 шт., где осуществляется разделение ADSL и POTS 

- сплиттеры внешние, находятся в абонентском помещении и соединен с витой парой, идущей от провайдера ADSL – услуг.

2,4,5 ASAM мультиплексоры по составу аппаратной части идентичны 1-му и 3-му мультиплексорам. 6 ASAM мультиплексор отличается наличием 6-ти плат ADLT и 6-ти плат сплиттеров, а также к нему подключаются по 12 ADSL модемов семейства ST PC NIC и семейства ST Home. Ко 2-му и 4-му ASAM мультиплексору подключается 13 из которых – модемы семейства ST PC NIC; 14 – модемы семейства ST Home; 1 – модем семейства ST PRO. К 5-му мультиплексору подключаются по 14 ADSL модемов семейства ST PC NIC и семейства ST Home.

Компания “Alcatel” предложила заказчику использовать в качестве клиентского оборудования ADSL модемы 3-х видов, предназначенных для подключении индивидуальных пользователей, локальных сетей, а также для абонентов SOHO (Small Office / Home Office, т.е. представителей малого бизнеса и домашних пользователей).

Индивидуальным пользователям устанавливаются внутренние модемы семейства Speed Touch PC (PC NIC).

Для абонентов SOHO доступ в сеть Интернет организуется с использованием ADSL модемов семейства Speed Touch Home.

Локальные сети подключаются с помощью ADSL модемов семейства Speed Touch Pro.

Управление элементами сети доступа осуществляется через удаленный объект централизованного управления, которое называется AWS (ADSL Work Station), и в котором используется протокол SNMP.

ASAM оборудование подключается к существующей транспортной сети SDH через уже установленный АТМ - коммутатор заказчика по каналам STM-1. Мультиплексор доступа принимает потоки ячеек от отдельных абонентских устройств и мультиплексирует их для дальнейшей транспортировки в "восходящем" направлении. Затем АТМ-коммутаторы направляют каждый поток к месту его назначения. Восстановление пакетов в том виде, в каком они были сгенерированы станцией-отправителем, осуществляет магистральный маршрутизатор или сервер удаленного доступа, установленный на входе в сеть Internet-провайдера или в корпоративную сеть. Указанные устройства терминируют тот инкапсуляционный уровень в используемом стеке протоколов, который был активирован пользовательским оборудованием, а затем направляет восстановленные пакеты адресатам. Кроме того, в их обязанности нередко входят идентификация пользователей, присвоение IP-адресов и изменение степени использования сетевых ресурсов.

Выход в глобальную сеть Интернет осуществляется через сервер доступа Х.1000 (A7410), который подключается к АТМ – коммутатору через поток STM-1.

Для реализации проекта требуется установить 6 ASAM мультиплексоров, к которым подключаются 164 модема:

- 80 модемов PC NIC;

- 80 модемов HOME;

- 4 модема PRO, а также 160 сплитеров (сплиттеры при подключении локальных сетей не используются).

Таким образом, общая сводка оборудования, которое будет установлено на сети доступа, представлена в таблице 2.



Таблица 2

Установленное оборудование

Описание

Количество

базовая конфигурация оборудования оператора



Стойка ETSI UT-9 2200mm 48VDC

6

платы



SANT-D, STM-1

6

Alarm Control Unit (AACU)

6

ADLT

41

Passive POTS splitter 600 ohm

41

базовая конфигурация оборудования клиента



Модем Speed Touch PC (PC NIC)

80

Модем Speed Touch Home

80

Модем Speed Touch Pro

4

Сплиттеры (на стороне абонента)



Passive POTS splitter 600 ohm

160

базовая конфигурация кабели



Кабель MDF-ASAM 24 pair 25 meter

6

Оптический кабель

6

Система управления сетью ADSL



(AWS) Сервер Oracle V7.3.2.2.0 RTU (8 conc. Users)

1

ПО NM Expert 1390 Management SW

1

Лицензия AWS License fee per user (including MIB fee)

164

Системные блоки и платы



X1000 shelf (includes fan, clock and alarm modules)

1

Power Supply 500 Watts DC

2

System Control Module, Model 120

1

3 WAN + 1 Ethernet

2

ATM Line Interface with single OC-3 Single mode IH

1

DC Fuse Panel (Hendry)

1

Switch Software, Release 2.2

1




3.2 Расчет пропускной способности для проектируемой сети доступа



В зависимости от класса обслуживания, подключаемым абонентам может предоставляться либо гарантированная полоса пропускания (CBR), либо негарантированная (UBR).

Классы сервиса содержат ряд параметров, которые определяют гарантии качества сервиса. Предусмотрено несколько классов сервиса - CBR, VBR, UBR и ABR (появился совсем недавно). Гарантии качества сервиса могут определять минимальный уровень доступной пропускной способности и предельные значения задержки ячейки и вероятности потери ячейки приведены в таблице 2.1.



Таблица 3.1

Сравнение двух классов сервиса

Класс сервиса

Гарантии пропускной способности

Гарантии изменениязадержки

Обратная связь при переполнении

CBR

+

+

-

UBR

-

-

-



Сервис CBR (constant bit rate, сервис с постоянной битовой скоростью) представляет собой наиболее простой класс сервиса. Когда сетевое приложение устанавливает соединение CBR, оно заказывает пиковую скорость трафика ячеек (peak cell rate, PCR), которая является максимальной скоростью, которое может поддерживать соединение без риска потерять ячейку. Затем данные передаются по этому соединению с запрошенной скоростью - не более и, в большинстве случаев, не менее.

Любой трафик, передаваемый станцией с большей скоростью, может сетью просто отбрасываться, а передача трафика сетью со скоростью, ниже заказанной, не будет удовлетворять приложению. CBR-соединения должны гарантировать пропускную способность с минимальной вероятностью потери ячейки и низкими изменениями задержки передачи ячейки. Когда приложение заказывает CBR сервис, то оно требует соблюдения предела изменения задержки передачи ячейки. Сервис CBR предназначен специально для передачи голоса и видео в реальном масштабе времени. Для соединений CBR нет определенных ограничений на скорость передачи данных, и каждое виртуальное соединение может запросить различные постоянные скорости передачи данных. Сеть должна резервировать полную полосу пропускания, запрашиваемую конкретным соединением.

В отличие от CBR, сервис UBR (unspecified bit rate, неопределенная битовая скорость) не определяет ни битовую скорость, ни параметры трафика, ни качество сервиса. Сервис UBR предлагает только доставку "по возможности", без гарантий по утере ячеек, задержке ячеек или границам изменения задержки. Разработанный специально для возможности превышения полосы пропускания, сервис UBR представляет собой адекватное решение для тех непредсказуемых "взрывных" приложений, которые не готовы согласиться с фиксацией параметров трафика. Вместе с тем, UBR позволяет обеспечить максимальную пропускную способность в том, случае, когда происходит сложение нескольких потоков данных, имеющих разнесенные во времени пики нагрузки.

Главными недостатками подхода UBR являются отсутствие управления потоком данных и неспособность принимать во внимание другие типы трафика. Когда сеть становится перегруженной, UBR-соединения продолжают передавать данные. Коммутаторы сети могут буферизовать некоторые ячейки поступающего трафика, но в некоторый момент буфера переполняются и ячейки теряются. А так как UBR-соединения не заключали никакого соглашения с сетью об управлении трафиком, то их ячейки отбрасываются в первую очередь. Потери ячеек UBR могут быть так велики, что "выход годных" ячеек может упасть ниже 50%, что совсем неприемлемо. Для устранения этого недостатка в мультиплексорах ASAM компании Алкатель допускается использование режима UBR+, который предоставляет возможность абоненту устанавливать минимально гарантированную скорость передачи - MCR. Обычно трафиковые характеристики задаются в виде типовых профилей абонентов. Допустим, что для самых крупных пользователей, имеющих собственную ЛВС, будет использоваться профиль 1, который будет обеспечивать класс сервиса CBR и скорость передачи в сеть не ниже 1 Мбит/с, а прием информации от сети – 8 Мбит/с.

Для пользователей, имеющих небольшие ЛВС, будет устанавливаться профиль 2, который будет обеспечивать класс сервиса UBR+ и гарантированную скорость передачи в сеть не ниже 256 Кбит/с, а гарантированную скорость приема из сети не ниже 512 Кбит/с, соответственно, максимальные скорости передачи 512 Кбит/с и приема 1024 Кбит/с. Индивидуальным пользователям будет устанавливаться профиль 3, который будет обеспечивать класс сервиса UBR+ и гарантированную скорость передачи в сеть не ниже 128 Кбит/с, а гарантированную скорость приема из сети не ниже 256 Кбит/с, соответственно, максимальные скорости передачи 256 Кбит/с и приема 512 Кбит/с. Тип пользователя определяет тип модема ADSL, который будет устанавливаться. В соответствии с запросом заказчика, на сети будет устанавливаться 80 модемов PC-NIC (индивидуальные пользователи), 80 модемов Home (малые ЛВС) и 4 модема PRO (крупные ЛВС). Следовательно, для абонентов с модемами PRO будет устанавливаться профиль 1, для абонентов с модемами Home будет устанавливаться профиль 2, для абонентов с модемами PC-NIC будет устанавливаться профиль 3.

	На первом этапе внедрения рассматриваемой сети доступа будет использоваться режим постоянных (некоммутируемых) виртуальных соединений, т.е. за каждым пользователем будет закрепляться фиксированный VP/VC. Определение соответствия между суммарными абонентскими скоростями и имеющейся пропускной способностью производится исходя из следующих условий: 1. Максимальная суммарная скорость всех абонентов класса CBR вместе с суммой минимальных гарантированных скоростей всех абонентов класса UBR + не должна превышать эффективной пропускной способности используемой среды передачи (в нашем случае STM-1), где STM-1 - суммарная полезная нагрузка действительной АТМ ячейки в STM1 С-4 составляет 155,52 * 26 : 27 = 149,76 Мбит/с.) 2. Сумма максимальных (негарантированных) скоростей передачи всех абонентов класса сервиса UBR+ не должна превышать имеющейся полосы пропускания системы передачи, умноженной на коэффициент перегрузки (MCR - минимальная пропускная способность, гарантированная каждому PVC или SVC. Эта скорость (в битах в секунду) выбирается абонентом в соответствии с объемом данных, которые он собирается передавать по сети, и гарантируется она оператором. Если пакетные посылки не превосходят скорость порта подключения абонента и пропускная способность сети в данный момент свободна, то абонент может превысить согласованное значение MCR. Скорость, с которой абонент посылает данные при наличии достаточной пропускной способности, называется oversubscription rate. Значение коэффициента oversubscription может от 2 до 6.



UBR max<= Kubr * B, (3)



где Kubr – коэффициент перегрузки имеющейся пропускной способности (Kubr = 400%);

B – пропускная способность.

Произведем расчет пропускной способности для 1-го мультиплексора ASAM. В соответствии со схемой в него включены 14 модемов PC-NIC (профиль 3), 13 – модемов ST Home (профиль 2) и 1 модем ST Pro (профиль 1). Таким образом, суммарная гарантированная скорость на NT – интерфейсе этого мультиплексора в нисходящем потоке составляет:

- для одного модема ST Pro - 8 Мбит/с;

- для 13 модемов ST Home - 13 х 512=6,656 Мбит/с;

- для 14 модемов ST PC-NIC - 14x 256 = 3,584 Мбит/с;

- общая гарантированная скорость 18,240 Мбит/с.

Таким образом, суммарная гарантированная скорость значительно меньше имеющейся пропускной способности среды передачи: 18,240< 149,76х 0,95 = 142,272 Мбит/с.

Произведем расчет суммы максимальных негарантированных скоростей для абонентов с классом обслуживания UBR+:

- для 13 модемов ST Home - 13x1,024 = 13,312 Мбит/с;

- для 14 модемов ST PC-NIC - 14x512 = 7,168 Мбит/с;

- суммарная максимальная скорость - 20,480 Мбит/с.

Проверим выполнение условия 2 для нашего случая, для этого определим пропускную способность, оставшуюся на негарантированную передачу:



142,272 – 18,240 = 124,032 Мбит/с.



Как видно из приведенных вычислений оставшаяся полоса пропускания больше требуемой суммарной максимальной скорости для негарантированного трафика UBR+.

Таким образом, для рассмотренного мультиплексора полностью выполняются условия 1 и 2. Поскольку число и типы абонентов, подключенных к остальным мультиплексорам не превышают число абонентов в 1-ом мультиплексоре, то пропускной способности подключенных к ним трактов STM-1 вполне достаточно, для обеспечения всех абонентов необходимым качеством передачи данных.

Поскольку все абоненты, указанные на схеме, требуют выхода в сеть Интернет и на первом этапе используется режим полупостоянных соединений, тем самым узким местом в сети доступа является поток STM 1, связывающий АТМ – коммутатор с сервером доступа в Интернет.

Проведем аналогичные расчеты для этого интерфейса с учетом условий 1 и 2. Таким образом, суммарная гарантированная скорость на этом интерфейсе в нисходящем потоке составляет:

- для 4-х модемов ST Pro - 8х4 =32 Мбит/с;

- для 80 модемов ST Home - 80 х 512=40,960 Мбит/с;

- для 80 модемов ST PC-NIC - 80x 256 = 20,480 Мбит/с;

- общая гарантированная скорость - 93,440 Мбит/с.

Таким образом, суммарная гарантированная скорость меньше имеющейся пропускной способности среды передачи: 93,440 < 149,76 х 0,95 = 142,272 Мбит/с.

Произведем расчет суммы максимальных негарантированных скоростей для абонентов с классом обслуживания UBR+:

- для 80 модемов ST Home - 80x1,024 = 81,92 Мбит/с;

- для 80 модемов ST PC-NIC - 80x512 = 40,960 Мбит/с;

- суммарная максимальная скорость - 122,880 Мбит/с.

Проверим выполнение условия 2 для нашего случая, для этого определим пропускную способность, оставшуюся на негарантированную передачу:



142,272 –93,440 = 48,832 Мбит/с.



С учетом коэффициента допустимой перегрузки Kubr = 400% получим:



48,832 * 4 = 195,328 Мбит/с > 122,880 Мбит/с.



Таким образом, сумма максимальных скоростей для всех абонентов класса UBR+ не превышает расчетное значение имеющейся пропускной способности с учетом расчетного значения коэффициента перегрузки, т.е. условие 2 также выполняется для рассматриваемого интерфейса.

Проведенные расчеты показывают, что выбранный вариант построения сети доступа полностью удовлетворяет требованиям по пропусканию нагрузки проектируемой сети.




4. Обоснование целесообразности проектного решения



В последние годы рост объемов передачи информации привел к тому, что наблюдается дефицит пропускной способности каналов доступа к существующим сетям. Если на корпоративных уровнях эта проблема частично решается (арендой высокоскоростных каналов передачи), то в квартирном секторе и в секторе малого бизнеса эти проблемы существуют.

На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов в ближайшее время снова поставит вопрос о путях дальнейшего увеличения пропускной способности.

Наиболее перспективной в настоящее время является технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это новая модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 8 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 1 Мбит/с. Это связанно с тем, что весь современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64 -128 Кбит/с.

Бурный рост числа пользователей Internet, наблюдаемый в последнее время, как во всем мире, так и в России, дает повод весьма оптимистично взглянуть на перспективы российского рынка ADSL. Этот оптимизм разделяют провайдеры, начинающие развертывать сети ADSL-доступа.

Сегодня число российских пользователей Internet оценивается в 1,95 млн. человек (по данным Dataquest). Однако из-за отсутствия четкого определения понятия «пользователь Internet» эту и другие подобные оценки следует воспринимать с некоторой долей скепсиса.

Часто фигурирующую цифру 1,5 - 2 млн. нельзя рассматривать как абсолютную, так как она может породить искаженное представление. Например, по данным Института маркетинговых и социальных исследований GfK MR, изучающего российскую часть Internet на базе репрезентативных опросов населения России в возрасте старше 16 лет, в июле 2000 г. «...возможность доступа во Всемирную сеть имели около 6 млн. россиян (5,5%), однако из них только 24% (примерно 1,5 млн.) пользовались этим доступом более или менее регулярно (по крайней мере, один раз в месяц)» («Телеком-форум» от 29.10.00). Что такое один раз в месяц с точки зрения прибыли? Если продолжительность работы в сети в среднем составляет 4-5 часов, то при расценках на коммутируемый доступ 1 долл. в час получается 50—60 долл. в год. Безусловно, реальный интерес для провайдера (по этому показателю) представляют те клиенты, которые обеспечивают доход на порядок выше.

Число «эффективных» пользователей в России в 2000 г. (считаем, что эффективный абонент проводит в Сети не менее 20 часов в месяц) оценивается на уровне 350—450 тыс. Такая консервативная оценка позволяет спрогнозировать, что быстрые темпы роста абонентской базы в среднесрочной перспективе, несмотря на невысокий уровень компьютеризации и низкие доходы населения, сохранятся. На московском рынке коммутируемого доступа в 2000 г. наблюдался рост среднемесячной загрузки модемного пула на уровне 5—6 % в месяц, что подтверждает это предположение (оценка Alcatel на основе данных компании «Русский экспресс»). Это позволяет ожидать роста количества эффективных пользователей Internet, в том числе абонентов широкополосного доступа.

Таким образом, можно утверждать, что в России, как и во всем мире (хотя и с поправкой на российскую специфику), в области предоставления Internet-услуг происходит сдвиг в сторону широкополосных систем.

Одной из главных проблем при организации высокоскоростного доступа в Internet на базе технологии асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL) является вопрос выбора оборудования, который, особенно на начальном этапе, представляет собой одну из самых мучительных проблем для тех, чьи решения определяют судьбу проекта в долгосрочной перспективе.

Для реализации проекта построения сети ADSL для доступа в глобальную сеть Internet было принято решение проанализировать возможность использования аппаратных и программных средств фирмы Alcatel или оборудования компании Cisco Systems. Анализ проводится на основе метода анализа иерархий (МАИ).

Метод анализа иерархий – это математический аппарат, который разработан для решения задач многокритериальной оптимизации, который в отличие от традиционных методов позволяет принять компромиссное решение.

МАИ является систематической процедурой для иерархического представления элементов, определяющих суть любой проблемы. Метод состоит в декомпозиции проблемы на все более простые составляющие части и дальнейшей обработке последовательности суждений лица, принимающего решение, по парным сравнениям. В результате может быть выражена относительная степень (интенсивность) взаимодействия элементов в иерархии. Эти суждения затем выражаются численно. МАИ включает процедуры синтеза множественных суждений, получения приоритетности критериев и нахождения альтернативных решений. Полученные таким образом значения являются оценками в шкале отношений и соответствуют так называемым жестким оценкам.

Сравнительный анализ оборудования ADSL. Для выбора на рынке средств связи оборудования ADSL, наиболее подходящего для реализации данного проекта, произведем сравнение двух возможных вариантов аппаратных и программных средств, которые могут быть использованы для проектирования данной широкополосной сети доступа: ADSL оборудование фирмы Alcatel и компании Cisco Systems.

Возможные варианты:

1 вариант – ADSL мультиплексоры ASAM 1000 и абонентское оборудование фирмы Alcatel;

2 вариант – мультиплексоры серии Cisco 61хх / 62xx и ADSL модемы компании Cisco Systems.

Сравнение этих систем будем осуществлять по следующим показателям:

1 стоимость;

2 надежность;

3 легкость в эксплуатации;

4 обеспечение безопасности передаваемых данных;

5 гибкость управления оборудованием;

6 реализация функций бриджинга / маршрутизации;

7 мультипротокольность; поддержка различных сетевых интерфейсов;

8 цифровая передающая способность ADSL системы;

9 адаптация данных ASAM / DSLAM; управление передачей данных;

10 рекламная политика компаний.

Решение поставленной задачи (выбора системы) с помощью МАИ осуществляется в несколько этапов. Представление задачи в иерархической форме. Выбор оборудования ADSL:

1 уровень (общая цель);

2 уровень (критерий): стоимость, надежность, легкость в эксплуатации, обеспечение безопасности передаваемых данных, гибкость управления оборудованием, реализация функций бриджинга маршрутизации, рекламная политика компаний, адаптация данных в

ASAM и DSLAM, цифровое управление передачей данных;

3 уровень (альтернатива);

Установление приоритетов критериев.

Для установления приоритетов критериев проводится попарное сравнение критериев по отношению к общей цели, результаты попарного сравнения заносятся в матрицу. В каждую клетку матрицы ставится та или иная оценка (от 1 до 9) относительной важности. Сравнивается относительная важность левых элементов матрицы с элементами наверху. Поэтому если элемент слева важнее, чем элемент наверху, то в клетку заносится целое число; в противном случае – обратное число. Относительная важность любого элемента, сравниваемого с самим собой, равна 1. В таблице 3 приведена шкала оценок интенсивности относительной важности.



Таблица 3

Шкала оценок интенсивности относительной важности

Интенсивностьотносительной важности

Определение

1

Значит равную важность элементов

3

Умеренное превосходство одного над другим

5

Существенное или сильное превосходство

7

Значительное превосходство

9

Очень сильное превосходство

2,4,6,8

Промежуточные решения между соседними суждениями

Обратные величины приведенных чисел

Если при сравнении одного вида деятельности с другим получено одно из вышеуказанных

чисел, то при сравнении второго вида деятельности с первым получим обратную величину



Расчет векторов приоритетов производится в следующей последовательности. Сначала перемножаются элементы в каждой строке матрицы, и извлекается корень n- ой степени, где n-число элементов в строке. Полученные значения называются компонентами нормализованного вектора приоритетов, количество компонент равняется количеству строк.

Затем полученный таким образом столбец чисел нормализуется делением каждого числа на сумму всех чисел, что в итоге и является вектором приоритетов.

Индекс согласованности (ИС) в матрице может быть приближенно получен следующим образом:

- суммируется каждый столбец суждений, затем сумма первого столбца умножается на величину первого компонента нормализованного вектора приоритетов, сумма второго столбца – на второй компонент и т. д.;

- определяется индекс согласованности, где n-число сравниваемых элементов. Индекс согласованности дает информацию о степени нарушения численной и порядковой согласованности;

- определяется отношение согласованности (ОС) путем деления ИС на число, соответствующее случайной согласованной матрицы того же порядка (для матрицы 10-го порядка случайная согласованность равна 1,49). Величина ОС должна быть порядка 10% или менее, чтобы быть приемлемой. В нашем случае отношение согласованности много меньше 10% и не выходит за рамки допустимых. Это означает, что матрица согласована, и суждений пересматривать не стоит.

Определение локальных приоритетов.

Матрицы локальных приоритетов, подобные матрице приоритетов критериев по отношению к главной цели, составляются для попарного сравнения альтернатив по отношению к каждому из критериев.

Матрицы оценок предпочтительности ADSL оборудования по разным критериям приведены в таблицах 3.1 … 3.10:



Таблица 3.1

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Стоимость”

Alcatel

1

5

2,236

0,833

Cisco Systems

1/5

1

0,447

0,167

ИС=0








Таблица 3.2

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Надежность”

Alcatel

1

3

1,732

0,75

Cisco Systems

1/3

1

0,577

0,25

ИС=0





Таблица 3.3

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Легкость эксплуатации”

Alcatel

1

3

1,732

0,75

Cisco Systems

1/3

1

0,577

0,25

ИС=0





Таблица 3.4

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Обеспечение безопасности передаваемых данных”

Alcatel

1

4

2

0,8

Cisco Systems

1/4

1

0,5

0,2

ИС=0





Таблица 3.5

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Гибкость управления оборудованием”

Alcatel

1

1/5

0,447

0,167

Cisco Systems

5

1

2,236

0,833

ИС=0





Таблица 3.6

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Реализация функций бриджинга / маршрутизации”

Alcatel

1

1/3

0,577

0,25

Cisco Systems

3

1

1,732

0,75

ИС=0





Таблица 3.7

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Мультипротокольность; поддержка различных сетевых интерфейсов”

Alcatel

1

1/3

0,577

0,25

Cisco Systems

3

1

1,732

0,75

ИС=0





Таблица 3.8

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Цифровая передающая способность ADSL системы”

Alcatel

1

1

1

0,5

Cisco Systems

1

1

1

0,5

ИС=0





Таблица 3.9

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Адаптация данных в ASAM / DSLAM; управление передачей данных”

Alcatel

1

4

2

0,8

Cisco Systems

1/4

1

0,5

0,2

ИС=0





Таблица 3.10

Матрица попарных сравнений для уровня 3 по параметру “Рекламная политика компаний”

Alcatel

1

3

1,732

0,75

Cisco Systems

1/3

1

0,577

0,25

ИС=0





Определение глобальных приоритетов

Следующим этапом является применение принципа синтеза. Для каждой альтернативы находится сумма произведений локального приоритета данной альтернативы, по каждому из критериев на приоритет соответствующего критерия по отношению к вышестоящему уровню.

Предпочтительным вариантом является 1-й вариант, то есть проектирование сети доступа в глобальную сеть Internet на базе ADSL оборудования фирмы Alcatel.

В результате проведенных в данном разделе сравнений можно сделать следующие выводы:

- на основании проведенного сравнительного анализа с помощью метода анализа иерархий (МАИ) сделано заключение о том, что оборудование ADSL фирмы Alcatel выгоднее применять на сети доступа по сравнению с оборудованием ADSL фирмы Cisco (по значению глобальных приоритетов);

- компании Alcatel меньше требуется капитальных затрат и эксплуатационных расходов.




5. Экономическая часть



В экономической части дипломного проекта рассчитывается себестоимость программного продукта.

Себестоимость программного продукта складывалась из следующих статей.

1) Материальные затраты приведены в таблице 4.



Таблица 4

Материальные затраты

Наименованиематериалов

Единицаизмерения

Цена

Количество

Сумма

Диск

шт.

20р

2

40р

Лист А1

шт.

120р

3

360р

ADSL модем

шт.

1200р

1

1200р

Бумага

упаковка

120р

2

240р

Итого

1840р



2) Энергетические затраты.

	

	А = К * С * В (4)

	

	где К – кол-во часов за компьютером;

	С – мощность компьютера;

	В – стоимость кВт/ч

	

	215 * 0,25 * 1,24 = 66,65 руб.

	

	3) Трудовые затраты. Оклад 8-ого разряда составляет 1887 рублей в месяц.

	

	а) ЧТС = 1887/168 = 11,23 руб. (5)

	б) Тз/п = 215 * 11,23 = 2414,45 руб. (6)

	

	где Тз/п – тарифная заработная плата

	в) премия 30% от тарифной з/п равна

	

	Премия = Тз/п * 0,3 (7)

	Премия = 2414,45 * 0,3 = 724,335 руб.

	г) Двр = 12% * Тз/п (8)

	Двр = 0,12 * 2414,45 = 289,734 руб.

	д) Итого: Осн.ФЗП = Тз/п + Премия + Двр. (9)

	Осн.ФЗП = 2414,45 + 724,335 + 289,734 = 3428,519 руб.

	е) Доп.ФЗП = 10% * Осн.ФЗП (10)

Доп.ФЗП = 3428,519 * 0,1 = 342,851 руб.

ж) Итого: ФЗП = Осн.ФЗП + Доп.ФЗП (11)

ФЗП = 3428,519 + 342,851 = 3771,370 руб.



4) Отчисление на социальные нужды 26% от ФЗП



ЕСН = 0,26 * 3771,37 = 980,556 руб. (12)



5) Накладные расходы 60% от Осн.ФЗП



Расх. = 0,6 * 3428,519 = 2057,111 руб. (13)



Практическая значимость:

С использованием данной технологий ADSL на абонентской телефонной линии позволило превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Значительно увеличились скорости передачи и приема данных. В нашем городе технология ADSL заняло одно из первых мест предоставления высокоскоростного доступа в Интернет. На данный момент в Новочебоксарске уже насчитывается более 1800 человек использующие ADSL технологии.






6.Экология и безопасность жизнедеятельности



6.1 Влияние монитора на организм человека



Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и биологические объекты, большую сложность представляют электромагнитные поля неионизирующей природы, особенно относящиеся к радиочастотному излучению. Здесь неприемлем замкнутый цикл производства без выброса загрязняющего фактора в окружающую среду, поскольку используется уникальная способность радиоволн распространяться на далекие расстояния. По этой же причине неприемлемо и экранирование излучения и замена токсического фактора на другой менее токсический фактор. Неизбежность воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на население и окружающую живую природу стало данью современному техническому прогрессу и все более широкому применению телевидения и радиовещания, радиосвязи и радиолокации, использования СВЧ-излучающих приборов и технологий и т.п. И хотя возможна определенная канализация излучения, уменьшающая нежелательное облучение населения, и регламентация во время работ излучающих устройств, дальнейший технический прогресс все же повышает вероятность воздействия ЭМИ на человека. На возможность неблагоприятного влияния на организм человека электромагнитных полей (ЭМП) было обращено внимание еще в конце 40-х годов. В результате обследования людей, работающих в условиях воздействия ЭМП значительной интенсивности, было показано, что наиболее чувствительными к данному воздействию являются нервная и сердечнососудистая система. Описаны изменения кроветворения, нарушения со стороны эндокринной системы, метаболических процессов, заболевания органов зрения.

В условиях длительного профессионального облучения с периодическим повышением предельно допустимых уровней (ПДУ) у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника. Выявлены также функциональные сдвиги со стороны эндокринной системы: повышение функциональной активности щитовидной железы, изменение характера сахарной кривой и т.д. В последние годы появляются сообщения о возможности индукции ЭМИ злокачественных заболеваний. Еще немногочисленные данные все же говорят, что наибольшее число случаев приходится на опухоли кроветворных тканей и на лейкоз в частности. Видеодисплеи персональных компьютеров (ВДПК) используют в процессе повседневной деятельности миллионы служащих во всем мире. Компьютеризация в нашей стране принимает широкий размах, и многие сотни тысяч людей проводят большую часть рабочего дня за экраном дисплея. Наряду с признанием несомненной пользы применение компьютерной техники вызывает беспокойство за свое здоровье и многочисленные жалобы пользователей ПК. Имеются статистические данные, согласно которым лица, работающие с ЭВМ, более беспокойны, подозрительны, чаще избегают общения, а также недоверчивы, раздражительны, склонны к повышенной самооценке, высокомерны, фиксируют внимание на неудачах.



6.2 Способы защиты от электромагнитных излучений



Персональный компьютер (ПК) занял прочное место в деятельности многих людей. Сейчас уже невозможно представить полноценную трудовую деятельность на предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения без ПК. Но все это "не может не вызывать обеспокоенности в отношении их вредного влияния на состояние здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями, помимо снижения надежности и эффективности работы с ними, приводит к существенным проблемам со здоровьем. Выполнение рекомендаций по эксплуатации компьютеров позволяет значительно снизить вредные воздействия находящихся в эксплуатации ПЭВМ. В первую очередь, безопасность при работе с ПК может быть обеспечена за счет рационального размещения компьютеров в помещениях, правильной организации рабочего дня пользователей, а также за счет применения средств повышения контраста и защиты от бликов на экране, электромагнитных излучений и электростатического поля.

Рекомендуется, например, чтобы экран дисплея находился от глаз пользователя на расстоянии 50 (не ближе) - 70 см.

Режимы отдыха при работе с ПЭВМ, согласно, зависят от категории трудовой деятельности. Все работы с ПЭВМ делятся на три категории:

- эпизодическое считывание и ввод информации не более 2-х ч. за 8-часовую рабочую смену;

- считывание информации или творческая работа не более 4-х ч. за 8-часовую смену;

- считывание информации или творческая работа более 4-х ч. за 8-часовую смену.

Если в помещении эксплуатируется более одного компьютера, то следует учесть, что на пользователя одного компьютера могут воздействовать излучения от других ПЭВМ, в первую очередь со стороны боковых, а также и задней стенки дисплея. Учитывая, что от излучения со стороны экрана дисплея можно защититься применением специальных фильтров, необходимо, чтобы пользователь размещался от боковых и задних стенок других дисплеев на расстоянии не менее 1 м.

На мониторы рекомендуется устанавливать защитные фильтры класса полной защиты, которые обеспечивают практически полную защиту от всех вредных воздействий монитора в электромагнитном спектре и позволяют уменьшить блик от электронно-лучевой трубки, а также повысить читаемость символов.






6.3 Пожаробезопасность

	

	Для решения проблем пожаробезопасности нам необходимо сначала определить и обосновать категорию помещения.

	Одной из наиболее важных задач пожарной защиты является защита помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Учитывая высокую стоимость электронного оборудования, а также категорию его пожарной опасности, здание должно быть 1 и 2 степени огнестойкости.

	Для изготовления строительных конструкций используются, как правило, кирпич, железобетон, стекло, металл и другие негорючие материалы. Применение дерева должно быть ограниченно, а в случае использования необходимо пропитывать его огнезащитными составами. Также необходимо предусмотреть противопожарные преграды.

	К средствам тушения пожара небольших загораний, относятся: пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т. п.

	В зданиях пожарные краны устанавливаются в коридорах, на площадках и входов. Вода используется для тушения пожаров в помещениях пользователей ПЭВМ, архиве и вспомогательных и служебных помещениях. Применение воды в помещениях с ПЭВМ, хранилищах носителей информации, помещениях контрольно-измерительных приборов ввиду опасности повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования возможно в исключительных случаях, когда пожар принимает угрожающе крупные размеры. При этом количество воды должно быть минимальным, а ПЭВМ необходимо защитить от попадания воды, накрывая их брезентом или полотном. Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители.

	В помещениях с ПЭВМ применяются углекислотные огнетушители, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.

	Все компьютерные помещения необходимо оборудовать установками стационарного автоматического пожаротушения. Наиболее целесообразно применять установки газового тушения пожара. Действие основано на быстром заполнении помещения огнетушащим газовым веществом с резким сжижением содержания в воздухе кислорода.



6.4 Электробезопасность



Современный уровень технического прогресса невозможен без широкого внедрения электрооборудования, что в свою очередь вызывает необходимость постоянного совершенствования требований к его безопасному обслуживанию и средств защиты.

Работа в области электробезопасности должна основываться на продуманной, четкой, конкретной системе мероприятий, обеспечивающей полное и точное выполнение «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей». Особое внимание руководители электрохозяйства, должны уделять строжайшему выполнению требований указанных правил относительно содержания и эксплуатации электрических сетей и станций, включая распределительные устройства, где по данным статистики чаще всего происходят несчастные случаи. Большое число несчастных случаев бывает при обслуживании и ремонтах электропривода, пускорегулирующей аппаратуры, электрического освещения, сварочных аппаратов, электрифицированного транспорта, электрооборудования, подьемно-транспортных механизмов, ручного переносного инструмента, а также высокочастотных установок.

Электроустановки по напряжению разделяются на две группы: напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Практика свидетельствует, что электротравмы, как уже было сказано выше, чаще случаются в электроустановках с напряжением до 1000 В.

Большая часть несчастных случаев происходит из-за низкого уровня организации работ, грубых нарушений правил, в том числе:

- непосредственного прикосновения к открытым токоведущим частям и проводам

- прикосновения к токоведущим частям, изоляция которых повреждена.

- прикосновения к металлическим частям оборудования, случайно оказавшихся под напряжением.

- касания к токоведущим, частям при помощи предметов с низким сопротивлением изоляции.

- отсутствия или нарушения защитного заземления.

- ошибочной подачи напряжения во время ремонтов или осмотров.

- воздействия электрического тока через дугу.

- воздействия шагового напряжения и др.

На участке мелкого литья чугунолитейного цеха пострадал электрик, который по заданию мастера заменял сгоревшие электролампы. Для этой цели он использовал приставную лестницу, опиравшуюся при замене каждой лампы на пусковую аппаратуру электротельфера, передвигающегося по замкнутому эллипсообразному монорельсу. При этом напряжение с троллей отключалось каждый раз при замене лампы и включалось снова для передвижения тельфера к следующему светильнику. Во время замены очередной лампы электрик взялся рукой за находившийся в этот раз под напряжением троллей и был поражен электротоком.

Несчастный случай произошел в результате грубейшего нарушения правил: не было предварительно отключено напряжение, не был заперт привод рубильника в отключенном положении, не сняты предохранители, не вывешен на рубильнике предупредительный плакат, не применены защитные средства, в работе не участвовал второй электрик.

Другой пример несчастного случая — из практики эксплуатации электроустановок свыше 1000 В.

При профилактических работах в ячейке масляного выключателя распределительного устройства 6 кВ был поражен электрическим током практикант. Профилактические работы в ячейке масляного выключателя производились с грубым нарушением (по устному распоряжению старшего мастера электроцеха): напряжение было снято частично, работа не оформлена в оперативном журнале или наряде, отсутствовал дежурный оперативный персонал, При этом не были ограждены токоведущие части, находящиеся под напряжением и доступные случайному прикосновению, не вывешен предупредительный плакат. Практиканты были допущены к работе без проверки знаний «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».






ЗАКЛЮЧЕНИЕ



На сегодняшний день существует несколько альтернативных методов доступа в Интернет. Наиболее распространенным из которых является коммутируемый доступ через телефонную сеть. Однако этот метод доступа обладает рядом недостатков. Например, низкая скорость, трудности с дозвоном до провайдера, неустойчивые соединения, перегрузка телефонной сети. Эти недостатки можно устранить, используя наиболее перспективный для массового использования метод доступа, на базе технологии ADSL. 

Благодаря использованию на абонентской кабельной сети современных технологий, разработанных специально для витых пар проводов, те же самые линии, которые ранее использовались для традиционной телефонной связи и передачи данных могут поддерживать экономически эффективную высокоскоростную передачу данных, при этом сохраняя возможности одновременного использования абонентских линий и для традиционной телефонной связи. В ADSL технологии скорость в прямом канале достигает до 8 Мбит/сек., а в обратном до 1 Мбит/сек. Данная технология является самой дешевой по сравнению с другими способами высокоскоростного доступа в Интернет. В настоящее время в Новочебоксарске быстрыми темпами развивается технология ADSL (ассиметричная цифровая абонентская линия). На сегодняшний день насчитывается уже более 1800 человек подключенных к этой технологии. На станции Волга – Телеком установлена аппаратура фирмы Cisco Systems. Использование технологий ADSL на абонентской телефонной линии позволило превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Телефонные компании получили возможность увеличить свои прибыли, используя существующую кабельную телефонную сеть для предоставления своим абонентам возможности высокоскоростной передачи данных по доступной цене.




СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



1. Под редакцией В.Ю. Деарт, Д.М. Броннер Асимметричная цифровая абонентская линия. Теоретические основы. Учебное пособие. 2001г.

2. Под редакцией В.Ю. Деарт, Д.М. Броннер. Асимметричная цифровая абонентская линия. Описание системы. Учебное пособие. 2001г.

3. Б. Крук, В. Попантонопуло. Телекоммуникационные системы и сети. Предприятие “Наука” 1998г.

4. С. Симонович, Т. Евсеев. Сетевые технологии. Информ-Пресс. М. 2000г.

5. И. Коваленко, В. Рябец. Охрана труда при работе на видеотерминалах М. 1986г.

6. В. Олифер, Н. Олифер. Компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы, С-П, Интермир, 2000г.

7. Б. Сынзыныс, А. Ильин. Биологическая опасность и нормирование электромагнитных излучений персональных компьютеров. 1997г.

8. В. Дурнев и др. Электросвязь. Введение в специальность. М. Радио и связь. 1988г.

9. П. Домин. Основы техники безопасности в электроустройствах. Учебное пособие для вузов. 1984г.