Основные топологии оптических сетей доступа

Иформационные

Системы, сети и

Телекоммуникации

Учебное пособие и задание для выполнения контрольной работы студентов заочного и дистанционного обучения по специальности 230700

ПГУТИ 2012

Введение

Одной из важнейших задач, решаемых всеми операторами связи, в условиях обострившейся конкуренции, является повышение доходности компании. Это достигается, в основном, за счет увеличения количества абонентов и предоставления новых услуг. Подобные действия требуют оформления ряда документов, большинство из которых производится в электронном виде с последующей транспортировкой в хранилище (базу) данных. Некоторые процедуры обслуживания клиента на стадии оформления права доступа к услугам или их оплаты требуют считывания информации из базы данных. Естественного, что все процедуры обслуживания клиента производятся с помощью определенного программного обеспечения, которое в специальной литературе именуется обычно – «интегрированный биллинг».

Это программное обеспечение (ПО) имеет модульную структуру и состоит из следующих модулей.

- Модуль «абонкартотека» предназначен для учета всех физических и юридических лиц, которым предоставлено право доступа к услугам оператора связи, с обязательным перечнем всех используемых услуг с указанием даты начала их предоставления;

- Модуль «технический учет» предназначен для определения состояния технических ресурсов сети, включая магистальные, распределительные кабели, кабели пассивных оптических сетей, коаксиальные кабели для предоставления услуг «интернет» и кабельного телевидения; ресурсов нумерации, а также логических ресурсов, определяемых возможностями программног ообеспечения управляющих комплексов цифровых АТС и оборудования сететй следующего поколения

- Модуль «заявление» предназначен для комплексной автоматизации процесса обслуживания клиентов, в том числе для перевода заявления в письменном виде в электронную форму, для его регистрации и маршрутизации в соответстветстви с харарактером заявления;

- Модуль «наряд» позволяет в масштабе реального времени организовать взаимодействие расчетных и технических служб предприятия;

- Модуль «работа с контрольно – кассовой машиной» предназначен для автоматизации рабочих по приему оплат за предоставленные или оформленные услуги связи.

Модуль «тарификатор» обеспечивает произведение расчетов за предоставленные, с учетом повременной оплаты, или оформленные услуги связи.

- Модуль «договор» позволяет оформить договор на предоставление или изменение состава услуг связи.

- Модуль «претензии» предназначен для разбора жалоб абонентов на работу оператора связи или расчетов за услуги.

- Модуль «АЦБР-автоматизированного бюро ремонта» обеспечивает проведение перерасчетов за время не работы терминальных устройств не по вине абонента и проверку состояния абонентских линий для предоставления услуг «интернет».

Под информационно- технологической сетью далее будет пониматься система, состоящая, во-первых, из сети передачи данных, максимально интегрированной в существующие и проектируемые сети электросвязи, и, во-вторых, из информационного наполнения для решения задач производственно–эксплуатационной и организационной деятельности предприятия связи.

Информационно-технологические сети обычно создаются, в том числе, для выполнения определенных технологических функций.

Основными принципами создания новой или модернизации уже существующей информационной сети являются:

· комплексность сети, т.е. способность решать любые задачи по реализации информационного обмена;

· этапность;

· модульность сетевого оборудования;

· взаимодействие с другими сетями;

· соответствие международным стандартам;

· наилучшее соотношение «цена/производительность»;

· окупаемость информационно-транспортной сети и получение прибыли.

Для правильного выбора основного направления развития информационно-технологическойсети следует учитывать перспективные тенденции развития информационных технологий у нас в стране и за рубежом.

В настоящее время общепризнан тот факт, что будущее развитие сетей связи должно базироваться на использовании новейших информационных технологий с поддержкой широкополосных интерактивных служб.

Поэтому все работы по созданию и развитию информационно- технологическойсети должны вестись с применением новых технологий передачи и коммутации. Такие средства обеспечивают создание сети, обладающей высоким качеством предоставляемых услуг, повышением надежности, более совершенной структурой сети, увеличением объема услуг, внедрением автоматизированных систем эксплуатации и управления, привлечением новых клиентов и пользователей.

 

1. Цели и задачи разработки и внедрения инфомационно-технологическойсети

Необходимость в такой сети определяется в первую очередь потребностями региональных операторов связи и альтернативными (присоединенными) операторами с достачно развитой инфроструктурой обслуживания клиентов..

Построение информационно-технолгической сети (ИТС) регионального оператора связи сводится к размещению опорных узлов сети на территории областного (краевого, республиканского) центра и региона (области, края, республики), объединенных траспортными каналами на базе современных сетевых технологий, подключению к этим узлам пользователей с использованием различных технологий доступа, реализации единого информационного пространства и обеспечению возможности выхода в другие региональные, федеральные и глобальные сети передачи данных.

Создание и внедрение ИТС должно выполняться в несколько этапов по мере возникновения потребностей в тех или иных услугах, а также при возрастании нагрузки от существующих пользователей. На первом этапе, как правило, реализуется чисто корпоративная сеть для решения задач регионального оператора связи. На следующем этапе имеющиеся избытки или добавляемые ресурсы пропускной способности сети могут быть использованы для реализации узкополосных услуг для коммерческих пользователей. В последствие, по мере возникновения потребностей, возможна реализация для коммерческих пользователей и широкополосных услуг. Развитие опорной сети целесообразно путем добавления в коммутирующие устройства дополнительных интерфейсных модулей без изменения основной аппаратной платформы сети и ее архитектуры.

Целью контрольной работы является:

 

2. ОСНОВНЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

 

Перечисленные в предыдущем разделе функциональные задачи управления требуют хранения определенного объема информации, причем не каждой задаче необходимо однозначно сопоставлять инцидентную базу данных.

Доступ - картотеки абонентов «Картотека», технический учет оборудования и сооружений сети («Паспортизация»), наряды на выполнение работ по включению/выключению услуг связи «Наряд-1».

Автоматизированная система расчетов (АСР) - данные повременного учета разговоров (АПУС ГТС, АМТС) и результаты начислений к оплате за услуги связи со сведениями по оплатам. При проведении расчетов АСР использует данные единой абонентской картотеки.

Справочная информация выбирается из баз данных «Картотека», АСР, «Паспортизация» и др.

Автоматизированное централизованное бюро ремонта (АЦБР) использует базу данных абонентских карточек (форма ТФ-2/2-«Бюро ремонта») и нарядов на устранение линейно-кабельных повреждений («Наряд-2»).

Трафик - использует данные АПУС.

Качество -хранит данные рапортов АТС, АМТС по качественным показателям работы оборудования и сооружений связи. При анализе использует данные АПУС и АЦБР.

Аларм - всю основную информацию передает для немедленного исполнения без хранения.

Учет и распределение материальных ценностей - имеет собственную базу данных («Склад»).

Кадры -собственная база данных, с относительно небольшим объемом данных.

Транспорт -собственная база данных, с относительно небольшим объемом данных.

Бухгалтерия - имеет собственную базу данных по расходам («Бухгалтерия») и использует базы АСР, учета материальных ценностей, «Кадры».

Диспетчер -работа в первую очередь базами данных эксплуатационных процессов.

Маркетинг - имеет базу данных тарифов на услуги с небольшим объемом данных (доступную для АСР), использует базы данных АСР, доступ, бухгалтерия.

Бизнес планирование -имеет базы данных производственных планов («План») и проектов развития, реконструкции и технического перевооружения («Проект»).

Основу электронного документооборота составляют установленные формы эксплуатационно-технического учета (ЭТУ), которые образуют базу данных - ЭТУ.

Таким образом, реперными являются базы данных:

«Картотека», «Паспортизация» (Технический учет), «Наряд-1» (работа с услугами);

АПУС ГТС, АМТС, АСР; «Бюро ремонта», «Наряд-2»; «Качество»; «Склад», «Бухгалтерия»; «План», «Проект».

Работа с содержимым баз данных производится в режиме on-line, в основном при непосредственном контакте с клиентом («Доступ», «бюро ремонта»), в соответствии с технологией OLTP.

Информация для статистических отчетов, сводных ведомостей, форм эксплуатационно-технического учета, принятия решений, аналитических документов выбирается из баз данных в соответствии с технологией оперативной аналитической обработки -OLAP.

Данные, обращение к которым требует регламентируемого времени отклика, охарактеризованы как оперативные, данные, для которых время отклика не регламентировано, в данном документе называются архивными.

Архив информации создается в соответствии с технологией Data Warehouse.

 

Таблица 1.

Объем информационных баз данных.

 

Наименование базы данных	Единица измерения	Объем (Мбайт)
Картотека	10000 абонентов
Паспортизация	10000 абонентов
Паспортизация с графикой	10000 абонентов
Бюро ремонта	10000 абонентов
Наряд-1	10000 абонентов
Наряд-2	10000 абонентов
ЭТУ	10000 абонентов
Проект	10000 абонентов
АПУС, АМТС	10000 абонентов
Качество	10000 абонентов
Документооборот	Подразделение
Архивы и др.	Подразделение

 

В таблице 2 представлены сведения, оценивающие усредненные значения объема восходящего и нисходящего потоков при выполнении основных технологических процессов обслуживания клиента

 

Таблица 2.

Усредненные значения объема восходящего и нисходящего потоков при выполнении основных технологических процессов обслуживания клиента.

 

Наименование технологического процесса	Восходящие данные (кбайт)	Нисходящие данные (кбайт)
Переименование
Установка телефона
Установка телефона (с использованием ГИС)
Замена номера
Малый перенос
Большой перенос
Подключение к сети интернет
Отказ от услуг
Прием платежей
Претензии и жалобы

 

Услуги ИТС и их реализация

Классификация услуг ИТС

 

Информационно-транспортную сеть следует рассматривать как сложную систему, состоящую из двух основных уровней (рис. 2.1):

- уровень магистральной сети;

- уровень сети доступа.

Рис.. Двухуровневая архитектура ИТС

На каждом уровне потребителям ИС возможно предоставление различных услуг с определенным для каждой услуги качеством.

Транспортная сеть обеспечивает надежную передачу информационных пакетов между различным оборудованием сети доступа. При этом возможно использование различных протоколов транспортного уровня. Через сеть доступа организуется доступ различных пользователей к магистральной сети с целью реализации услуг прикладного уровня и обеспечения информационного взаимодействия пользователей между собой.

В общем случае на каждом уровне потребителям ИТС возможно предоставление различных услуг с определенным для каждой услуги качеством. В целом все услуги ИТС можно разбить на два больших класса:

- транспортные услуги, предоставляемые магистральной сетью, без учета типа оконечного оборудования пользователей ИТС;

- информационные услуги, реализуемые с использованием магистральной сети, сети доступа ИТС и разнообразных оконечных устройств пользователя в зависимости от типа предоставляемых услуг пользователю.

Для пользователей на магистральном уровне информационно-транспортной сети основными транспортными услугами являются аренда цифровых каналов с различной пропускной способностью или передача соответствующего трафика по магистральным каналам. При таком подключении к ИТС имеется возможность обеспечения пользователям полного набора услуг включая и широкополосные.

В качестве основных транспортных услуг ИТС используются следующие:

- основной цифровой канал со скоростью 64 Кбит/с;

- групповой цифровой ка­нал nx64 Кбит/с;

- первичный цифровой канал Е1 со ско­ростью 2,048 Мбит/с;

- групповой цифровой канал со скоростью передачи n x Е1, Мбит/сек;

- цифровой ка­нал Е3 со ско­ростью 34 Мбит/с;

- цифровой по­ток SDH со скоростью 155 Мбит/с (STM-1);

- цифровой по­ток SDH со скоростью 622,5 Мбит/с (STM-4).

После организации цифрового канала (потока) с требуемой скоростью пе­редачи в магистральной сети пользователю ИТС обеспечивается стандарт преобразования данных (протокол) согласно услугам (службам) ИТС.

Транспортные технологии такие как MPLS, FR, xDSL, ISDN и др. предоставляют пользователю либо способ организации канала, либо транспорт для передачи данных, таким образом согласно семиуровневой модели OSI они предоставляют потребителю физические канальные и в некоторых случаях сетевые службы. Благодаря этим службам можно организовать доставку данных но невозможно воспользоваться ими на уровне пользователей компьютерных сетей. Для решения данной проблемы было создан ряд протоколов для доступа отдельных или групп пользователей к сети.

TCP/IP - это набор протоколов, разработанных, чтобы дать возможность компьютерам при совместной работе разделять ресурсы через сеть. Он был разработан сообществом исследователей, группировавшихся вокруг ARPAnet. ARPAnet, пожалуй, является самой известной сетью TCP/IP. Однако к июню 1987 г по крайней мере 130 разных поставщиков имели продукты, поддерживающие TCP/IP, и тысячи сетей всех типов используют его.

Наиболее точное название набора протоколов - «набор протоколов Интернет». TCP и IP - два протокола из этого набора. Поскольку TCP и IP - самые известные из протоколов, стало обычным использовать TCP/IP или IP/TCP как название всего семейства.

Наиболее важные «традиционные» услуги TCP/IP таковы:

· передача файлов. Протокол передачи файлов (FTP) позволяет пользователю на одном компьютере получать файлы с другого компьютера или посылать файлы на другой компьютер.

· удаленный вход. Протокол сетевых терминалов (TELNET) позволяет пользователю входить в любой другой компьютер в сети.

· компьютерная почта.

TCP/IP основан на «модели catenet». Эта модель предполагает наличие большого числа независимых сетей, соединенных шлюзами. Пользователь должен иметь возможность получать доступ к компьютерам и другим ресурсам любой из этих сетей. Дейтаграммы часто будут проходить дюжину других сетей, прежде чем попадут по назначению. Перенаправление, необходимое для этого, должно быть полностью невидимо пользователю. Если пользователь подсоединен, все, что он должен знать для доступа к другой системе - это «адрес Интернет».

TCP/IP построен на технологии «без соединений». Информация передается как последовательность «дейтаграмм». Дейтаграмма - это набор данных, посылаемых как одно сообщение.

В настоящий момент TCP/IP стал по сути доминирующим транспортным протоколом. Основные сетевые операционные системы - NetWare, Windows NT, UNIX и Mac OS - имеют или должны вскоре получить встроенную поддержку IP. В новых мэйнфреймах и обновлениях MVS оснащается TCP/IP. А такие технологии, как TN3270/TN5250, позволяют обращаться к унаследованным приложениям для мэйнфреймов по IP.

По сути, технология Frame Relay позволяет использовать для передачи чувствительного к задержкам трафика (речь, видео и т.п.) механизм резервирования полосы канала, близкий к тому, который применяется при временном разделении каналов, а для обычных данных - статистическое приоритетное мультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами позволяет обеспечить постоянный темп передачи речевых пакетов.

Услуги FR предлагают все больше и больше телекоммуникационных компаний во всем мире. Как правило, они извлекают максимальную пользу из этой технологии путем интегрированной передачи по сети FR данных, трафика ЛВС, речи и факсимильных сообщений.

 

Технологии PDH/SDH

 

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) является основной транспортной технологией для построения цифровых сетей общего пользования (телефонных, передачи данных и др.). Основой этой иерархии является 32-канальный первичный цифровой поток Е1 со скоростью 2048 Кбит/с (система ИКМ-30/32). С помощью мультиплексирования четырех цифровых потоков более низкого порядка образуются системы более высокого порядка – система ИКМ-120 со скоростью 8 Мбит/с, система ИКМ-480 (стандартный цифровой поток Е3) со скоростью 34 Мбит/с, система ИКМ-1920 со скоростью 144 Мбит/с.

Достоинствами технологии PDH являются ее широкое распространение на сетях связи общего пользования, достаточно низкая стоимость оборудования, экономическая эффективность для организации низкоскоростных магистральных сетей, возможность использования существующих линейно-кабельных сооружений, в том числе симметричных кабелей связи.

К недостаткам технологии PDH следует отнести сложность ввода и вывода цифровых потоков (необходимость многократного мультиплексирования и демультиплексирования), ограниченная пропускная способность иерархии, отсутствие средств управления сетью, нестандартность некоторых скоростей передачи, невозможность создания самовосстанавливающихся сетей.

Synchronous Digital Hierarchy (SDH) - это стандарт ISO на высокоскоростные системы передачи информации на основе оптоволокна как в общедоступных, так и в частных сетях. Стандарт описывает скорости передачи, протоколы и контрольные параметры для оптоволоконных линий с пропускной способностью от 2,048 Мбит/с до 10 Гбит/с и выше.

Технология SDH используется исключительно в транспортных сетях операторов связи для передачи трафика Frame Relay, ATM, ISDN и ТФОП. Только небольшое число крупных заказчиков арендуют средства SDH непосредственно.

Аппаратура SDH обеспечивает скорость передачи данных 155 Мбит/с (STM-1), 622 Мбит/с (STM-4) и 2,488 Гбит/с (STM-16).

Технология SDH гарантирует высокую надежность сети при конфигурации в виде отказоустойчивого кольца, поскольку аппаратура SDH обеспечивает самовосстановление в течение 50 миллисекунд – т.е. так быстро, что на высокоростном трафике это не окажет влияния. Кроме того, технология SDH упрощает подключение к сети – один интерфейс вместо нескольких.

Отрицательные стороны технологии SDH – высокая стоимость оборудования, а также «чужеродность» технологии для создания мультисервисных сетей.

 

ТЕХНОЛОГИИ СЕТЕЙ ДОСТУПА

 

Технологии хDSL

 

Технологии класса xDSL похожи на технологию ISDN, поскольку они тоже позволяют организовать высокоскоростную передачу по паре стандартных медных проводов.

В отличие от ISDN, технологии xDSL являются не протоколом, а скорее уровнем физической транспортировки. Таким образом, пользователи асимметричной DSL (Asymmetric DSL - ADSL), одной из наиболее перспективных разновидностей технологий хDSL, могут использовать преимущества хорошо известных протоколов, таких как IP, Frame Relay или ATM.

В набор технологий xDSL входят:

· технология HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line) – высокоскоростная цифровой абонентская линия обеспечивает двунаправленную передачу со скоростью 2 Мбит/с по двум витым парам;

· технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – асимметричная цифровой абонентская линия. Передача данных происходит с различными скоростями в прямом и обратном направлениях: в сторону пользователя со скоростью до 8 Мбит/с и в сторону оператора – до 640 Кбит/с.

· технология RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) – цифровой абонентская линия с адаптацией скорости. В зависимости от качества кабеля эта технология позволяет подстраивать скорость передачи – в прямом направлении от 600 Кбит/с до 7 Мбит/с с шагом 320 Кбит/с и в обратном направлении от 128 Кбит/с до 952 Кбит/с с шагом 136 Кбит/с.

· технология IDSL (ISDN Digital Subscriber Line) – цифровой абонентская линия на базе стандартов модуляции ISDN; содержит аналогичную организацию канала – 2B+D, но в отличие от ISDN не требует использования соответствующего коммутационного оборудования.

Система доступа к сети ADSL 2.0 использует канальные и сеансовые уровни технологии АТМ и физический уровень DMT (discret multitone). Использование технологии АТМ для абонентского обслуживания позволяет предоставить пользователям широкий спектр услуг, включая видео по требованию.

ADSL возможно использовать для множества высокоскоростных интерактивных приложений, например таких, как доступ к Интернет, доставка корпоративной информации в удаленные офисы и филиалы, а также аудио- и видеоинформации по требованию. При наилучших условиях эксплуатации и приемлемых расстояниях с помощью технологии ADSL можно передавать данные на скоростях до 6 Мбит/с в прямом направлении (по некоторым версиям, до 9 Мбит/с) и 1 Мбит/с в обратном.

Другим достоинством аппаратуры ADSL является ее способность одновременно передавать телефонный трафик и данные. В отличие от HDSL, технология ADSL позволяет передавать телефонный сигнал в нижней части спектра частот транспортной среды, поэтому пропускная способность последнего не снижается. Новая разновидность ADSL, получившая название DSL с подстройкой скорости передачи (Rate Adaptive DSL, RADSL), дает возможность модему настраиваться на определенную скорость передачи (в зависимости от качества линии). Кроме того, поставщик услуг может варьировать скорости передачи в различных направлениях. Сейчас эта технология делает на рынке лишь первые шаги.

В пересмотренный план работы ADSL Forum (эта организация была создана два года назад с единственной целью - маркетинговой поддержки технологии ADSL) включены также задачи по достижению полной совместимости с протоколами ATM, Frame Relay, Ethernet, IP и IPX. Эти новые задачи возникли вследствие переориентации технологии ADSL с обеспечения услуги "видео по требованию" (для чего, собственно, она и разрабатывалась) на удаленный доступ в сети IP и другим протоколам пакетной передачи данных. Технологию ADSL, обеспечивающую по витой паре полосу пропускания до 9 Мбит/с от телефонной станции к абоненту и 640 Кбит/с в обратном направлении, очень удобно применять для доступа в Internet, поскольку входящий трафик значительно превышает исходящий.

В настоящее время, ADSL более всего подходит для реализации в сетях с коммутацией каналов, в частности для видеотрансляции.

Особый интерес представляет разновидность технологии DSL - сверхскоростная DSL (very-high-speed DSL, VDSL). Такие устройства способны передавать данные с очень высокой скоростью (до 52 Мбит/с), но лишь на короткие расстояния (около 300 м). Другие разновидности DSL обеспечивают передачу сигналов на расстояния 4-6 км.

	Максимальное удаление 5,500 км	Максимальное удаление 3,600 км
Тип технологии	Вх. поток	Вых. поток	Вх. Поток	Вых. Поток
Asymmetric DSL (ADSL)	1.5 Mbit/s	64 kbit/s	6 Mbit/s	640 kbit/s
Consumer DSL (CDSL)	1 Mbit/s	128 kbit/s	1 Mbit/s	128 kbit/s
High-speed DSL (HDSL)	1.544 Mbit/s	1.544 Mbit/s	1.544 Mbit/s	1.544 Mbit/s
ISDN DSL (ISDL)	128 kbit/s	128 kbit/s	128 kbit/s	128 kbit/s
Rate-adaptive DSL (RADSL)	1.5 Mbit/s	64 kbit/s	6 Mbit/s	640 kbit/s
Single-pair HDSL (S-HDSL)	Not supported	Not supported	768 kbit/s	768 kbit/s
Symmetric DSL (SDSL)	1 Mbit/s	1 Mbit/s	2 Mbit/s	2 Mbit/s
Very high-speed DSL (VDSL)	51 Mbit/s	2.3 Mbit/s	51 Mbit/s	2.3 Mbit/s

 

 

Одним из важных свойств ADSL является то, что практически данная технология настолько дешева, что позволяет охватить услугами практически каждую семью. Дополнительным плюсом является то что около 60% процентов возможных клиентов имеют удаление от центров коммутации менее 3,6 км.

Основным преимуществом технологий хDSL является то, что эти технологии используют разделение частот для передачи голоса и данных по одному физическому соединению. Благодаря этому не требуется проводить вторую линию связи в офис или жилое помещение.

Возможность установки различных скоростей передачи имеет большое значение. Например, при работе в Internet соотношение скоростей передачи и приема может составлять 10:1, тогда как приложения типа видеоконференций или двусторонней передачи файлов требуют симметричных соединений. Сервисы ADSL и RADSL предназначены главным образом для частных пользователей, а HDSL и SDSL найдут применение в сфере бизнеса и среди корпоративных пользователей.

В настоящее время технолгии xDSL более всего подходит для реализации в сетях с коммутацией каналов.

Наиболее перспективной является организация сети доступа с использованием оптико-волоконного кабеля.

Архитектура сетей PON

Строительство абонентских сетей доступа в настоящее время идет по четырем основным направлениям:

· сети на основе существующих медных телефонных пар и технологии xDSL;

· гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFC);

· беспроводные сети;

· волоконно-оптические сети.

Использование технологий xDSL – самый простой и недорогой способ увеличения пропускной способности существующей кабельной системы на основе медных витых пар. Когда требуется обеспечить скорость до 1-2 Мбит/c, такой путь является наиболее экономичным. Однако, обеспечить скорость передачи до десятков мегабит в секунду на существующих кабельных системах с учетом больших расстояний (до нескольких км) непросто и недешево.

Другое традиционное решение – гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFC, Hybrid Fiber-Coaxial). Подключение множества кабельных модемов на один коаксиальный сегмент приводит к снижению средних затрат на построение инфраструктур сети в расчете на одного абонента и делает привлекательным такие решения. В целом же сохраняется ограничение по полосе пропускания.

Беспроводные сети доступа быть привлекательны там, где возникают технические трудности для использования кабельных инфраструктур. В последние годы наряду с традиционными решениями на основе радио- и оптического Ethernet доступа, все более массовой становится технология WiFi, позволяющая обеспечить общую полосу до 10 Мбит/c и в ближайшей перспективе до 50 Мбит/c.

Важно, что для трех перечисленных направлений дальнейшее увеличение пропускной способности сети связано с большими трудностями, которые отсутствуют при использовании такой среды передачи, как волокно.

По сути, единственный путь, который позволяет заложить способность сети работать с новыми приложениями, требующими все большей скорости передачи – прокладка оптического кабеля от центрального офиса до дома или до корпоративного клиента. Этот подход еще недавно считался крайне дорогим. Однако сегодня прокладывать оптику для организации сети доступа стало выгодно и при обновлении старых, и при строительстве новых сетей доступа (последних миль). При этом имеется множество вариантов выбора волоконно-оптической технологии доступа. Наряду со ставшими традиционными решениями появились решения с использованием архитектуры пассивных оптических сетей PON.

Точка-точка (P2P)

Топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных решений, например оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Однако оптику нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим.

Кольцо

Кольцевая топология хорошо зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Но при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, а в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо с множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – “сжатых” колец (collapsed rings), что снижает надежность сети,т.е.главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму.

Дерево с активными узлами

Дерево с активными узлами - экономичное с точки зрения использования волокна решение. Оно хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Но в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

Прицип действия PON

Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемо-передающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них. Число абонентских узлов, подключенных к одному приемо-передающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1550 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный(восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Прямой поток

Прямой поток на уровне оптических сигналов является широковещательным. Каждый ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически мы имеем дело с распределенным демультиплексором.

Обратный поток

Все ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальные расписания по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

 

Технология ЛВС

 

Локальные вычислительные сети (ЛВС) начали использоваться с середины 70-х годов. В результате падения цен на электронные компоненты и расширения возможностей терминальных устройств, используемых в вычислительных устройствах, количество вычислительного оборудования, установленного в учреждениях, университетах, вузах, предприятиях, на заводах и др., значительно возросло. Средства вычислительной техники стали более значимы благодаря возможности взаимодействия друг с другом, доступа к специальным службам и устройствам, одновременного распределения вычислительных ресурсов.

Ethernet

В конце 60-х годов Гавайский университет разработал глобальную вычислительную сеть (ГВС) под названием ALOHA. Университет, располагая обширной территорией, решил объединить в сеть все имеющиеся в его распоряжении компьютеры. Одним из ключевых аспектов созданной сети явилось использование методов доступа CSMA/CD.

Эта сеть и послужила основой для современных сетей Ethernet. В 1972 году Роберт Меткалф и Дэвид Боггс (Исследовательский центр Пало Альто фирмы Xerox) разработали кабельную систему и схему передачи сигналов, а в 1975 году - первый продукт Ethernet. Первоначальная версия Ethernet представляла собой систему со скоростью передачи 2,94 Мбит/с и объединяла более 100 компьютеров с помощью кабеля длиной в 1км.

Сеть Ethernet фирмы Xerox имела такой успех, что компания Xerox, Intel Corporation и Digital Equipment Corporation разработали стандарт для Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Сегодня ее рассматривают как спецификацию, описывающую метод кобельного соединения и совместного использования компьютеров и информационных систем.

Спецификация Ethernet выполняет те же функции, что Физический и Канальный уровни модели OSI. Эта разработка лежит в основе спецификации IEEE 802.3.

Ethernet - самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/с, топологию “шина”, а для регулирования трафика в основном сегменте кабеля - CSMA/CD.

Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает питание от компьютера. Следовательно, она прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

· традиционная топология - линейная шина;

· другие топологии - звезда - шина;

· тип передачи - узкополосная;

· метод доступа - CSMA/CD;

· спецификации - IEEE 802.3;

· скорость передачи данных - 10 и 100 Мбит/c;

· кабельная система - толстый и тонкий коаксиальный, UTP.

Новые стандарты Ethernet позволяют преодолеть скорость передачи в 10 Мбит/c. Эти новые возможности разрабатываются для таких приложений, порождающих интенсивный трафик, как:

· CAD (системы автоматического проектирования);

· CAM (системы автоматического производства);

· видео;

· отображение и хранение документов.

Известны два стандарта Ethernet, которые могут удовлетворить возросшие требования:

· 100BaseVG-AnyLAN Ethernet;

· 100BaseX Ethernet (Fast Ethernet).

И Fast Ethernet, и 100BaseVG-AnyLAN работают примерно в пять-десять раз быстрее, чем стандартный Ethernet. Кроме того, они совместимы с существующей кабельной системой 10BaseT. Тоесть переход от 10BaseT к этим стандартам достаточно прост и быстр.

Идея технологии Fast Ethernet родилась в 1992 году. В августе следующего года группа производителей объединилась в Союз Fast Ethernet (Fast Ethernet Alliance, FEA). Целью FEA было как можно скорее получить формальное одобрение Fast Ethernet от комитета 802.3 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE), так как именно этот комитет занимается стандартами для Ethernet. Удача сопутствовала новой технологии и поддерживающему ее альянсу: в июне 1995 года все формальные процедуры были завершены, и технологии Fast Ethernet присвоили наименование.

IEEE предложила именовать Fast Ethernet как 100BaseT. Так как 100BaseT является расширением стандарта 10BaseT с пропускной способностью от 10 М бит/с до 100 Мбит/с. Стандарт 100BaseT включает в себя протокол обработки множественного доступа с опознаванием