Технологии, применяемые на сетях доступа

By | 21.03.2015

Технология ISDN

Integrated Services Digital Network. Технология разработана в 1970х гг. Коммутация каналов, информация передается в цифровом виде: ИКМ-речь + данные.

Привлекательность ISDN заключается в возможности одновременного обмена речью, текстом, данными и подвижным изображением по стандартным аналоговым телефонным линиям с более высокими скоростями передачи, чем у обычным модемов, и по цене значительно меньшей, чем у арендуемых линий.

Абонентский доступ ISDN может быть реализован:

  1. по двухпроводной медной паре, такие линии используются а аналоговой телефонии. Этот тип линии называется базовым доступом (basic rate interface, BRI) и используется для соединения ISDN станции общего пользования с обычными абонентами или небольшими учережденческими станциями.
  2. по четырехпроводной медной линии, по которой передается поток E1. Этот тип линии называется первичным доступом (primary rate interface, PRI) и используется для соединения средних и больших учережденческих станций с ISDN станцией общего пользования.

Базовый доступ basic rate interface, BRI

Физический канал — двухпроводная медная пара

Логическое строение коммутируемого соединения ISDN BRI начального уровня, не зависимо от кабельного исполнения, выглядит так:

  • два канала, каждый по 64 кбит/с, для передачи пользовательской информации (речь, текст, данные и т.д.). Эти каналы называются В-каналами (basic channels B1 and B2); каждый из которых используется индивидуально и коммутируются по вызову. И как результат этого два разных вызова могут осуществляться одновременно и независимо один от другого.
  • один канал с 16 кбит/с для передачи сигнализации. Этот канал называется D-каналом (delta-channel); он не предназначен для коммутации, а используется как правило для передачи сигнальной информации в виде пакетов сигнальных сообщений (D-channel messages). D-канальные сообщения, независимо от сигнальной информации, могут нести пакетноориентированную пользовательскую информацию, если подключено соответствующие терминальное оборудование. Возможна передача информации со скоростью 9,6 кбит/с по протоколу Х.25.

ISDN BRI — подключение (2B + D) два информационных канала и один канал сигнализации

Первичный доступ primary rate interface, PRI

Выполняется по 4-х проводной схеме на коаксиальном или на оптическом кабеле

PRI — первичный доступ, изначально предназначен для связи между станциями. В настоящее время используется для организации канала между корпоративным клиентом и провайдером.

Организует доступ по схеме 30B+D, где В-канал = 64 кбит/с; D-канал=64 кбит/с, служит для канальной сигнализации.

Может использовать возможности доступа полностью, т.е. на 1920 или вместе с каналом сигнализации на 1984 кбит/с.

ISDN PRI — подключение (30B + D)

30 информационных каналов и один канал сигнализации

В отличие от ВRI, PRI поддерживает только одно оконечное устройство. Но подключив, например, локальную АТС или маршрутизатор c поддержкой ISDN, можно разбить PRI на множество BRI-интерфейсов.

Семейство технологий хDSL

xDSL

В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL (англ. Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия; также есть другой вариант названия — Digital Subscriber Loop — цифровой абонентский шлейф).

xDSL — предложена в 1980-х гг. как параллельная разработка ISDN, появились в середине 1990-х гг. как альтернатива цифровому абонентскому окончанию ISDN

xDSL — это семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

Существует несколько вариантов DSL, различающихся по скоростям, способу использования физической среды и диапазону возможностей.

Варианты подключения: по оптоволокну и меди.

К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, IDSL, MSDSL, PDSL, RADSL, SDSL, SHDSL, UADSL, VDSL. Все эти технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской телефонной линии. Некоторые технологии xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми стандартами. Некоторые примеры — в таблице

Технология

ITU-T

Название

Год выхода

Максимальная скорость передачи

ADSL

G. 992.1

G.dmt

1999

7 Мбит/с вниз, 800 кбит/с вверх

ADSL2

G. 992.3

G.dmt.bis

2002

8 Мбит/с вниз, 1 Мбит/с вверх

ADSL2 +

G.992.5

ADSL2plus

2003

24 Мбит/с вниз, 1 Мбит/с вверх

ADSL2-RE

G. 992.3

Reach Extended

2003

8 Мбит/с вниз, 1 Мбит/с вверх

SHDSL

G.991.2

G. SHDSL

2001

5,6Мбит/с вверх/вниз

VDSL

G. 993.1

Very-high-data-

rate

DSL

2004

55 Мбит/с вниз, 15 Мбит/с вверх

VDSL2

G 993 2

Very-high-data-

rate

DSL 2

2005

100 Мбит/с вверх/вниз

Основным различием технологий xDSL являются методы модуляции, используемые для кодирования данных

  • Энергия А сигнала
  • СПЕКТРЫ СИГНАЛОВ HDB3.2B1Q и САР
  • CAP (WATSON3,WATSON4)
  • 2B1Q (WATSON2)
  • HDB3 (ИКМЗО)

Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому допустимая дистанция работы в системах, использующих технологию HDSL существенно больше, чем в традиционных системах ИКМ30.

Технологии xDSL поддерживают несколько вариантов кодирования информации:

  • 2B1Q: Two-binary, one-quaternary (4-х уровневое кодирование с симметричным спектром) , используется для IDSL и HDSL
  • CAP: Carrierless Amplitude Phase Modulation — используется для HDSL
  • DMT: Discrete multitone modulation, наиболее распространенный метод, известен также как OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing)

Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники.

Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями, при этом перед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию,»вырезается» из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника.

Соответственно 64-позиционной модуляционной диаграмме сигнал CAP-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз большепо сравнению с 2B1Q.

Модуляция CAP-128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре), имеет 128-позиционную модуляционную диаграмму и, соответственно, передает 7 бит за один такт.

Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволило избежать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям.

Частотный спектр сигналов ADSL с различными видами кодирования

  • ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) — модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Так как у большинства пользователей объём входящего трафика значительно превышает объём исходящего, то скорость исходящего трафика значительно ниже.

Многоканальное кодирование DMT— Discrete Multi-Tone. Частотный диапазон разбивается на 256 каналов шириной по 4312,5 Гц, нижние семь из которых не используются, и ещё два являются служебными.

В каждом канале постоянно анализируется качество сигнала, на основании чего выбирается информационная ёмкость этого канала

(число бит, передаваемых за один такт), либо канал игнорируется, если он сильно зашумлён или ослаблен. в любой ситуации обеспечивается максимально возможная скорость. Обратите внимание: ADSL -модем старается достичь высокой скорости, но никаких конкретных значений не гарантируется. Этим технология ADSL отличается от менее скоростных,145э более предсказуемых видов DSL, например, HDSL.

 

Идея: так как абонент посылает запросы, то полоса пропускания от абонента довольно узкая. В то же время к абоненту необходима более широкая полоса пропускания, т.к. загрузка страниц подразумевает достаточно большой объем информации. Асимметрия канала позволяет субъективно «выровнять» соотношение скоростей.

Принцип работы сплиттера

Сплиттер или частотный разделитель — пассивный элемент, представляющий собой два фильтра: ФНЧ и ФВЧ и служащий для разделения трафика телефонии и ADSL.

Организация абонентского доступа посредством DSL

  • CPE — Customer Premise Equipment — оборудование оконечного пользователя
  • DSLAM — Digital Subscriber Line Access Multiplexer — концентратор DSL, его задача — восстановление данных из кадров ADSL и формирование потока ячеек ATM, который будет передаваться дальше по сети.
  • BRAS — Broadband Remote Access Server — сервер широкополосного удаленного доступа, позволяет управлять параметрами трафика от пользователей ADSL на уровне канала передачи данных пакетного трафика.
  • ISP — Internet Service Provider — оператор услуг Интернет, или Интернет-провайдер

Технология HDSL

HDSL (англ: High Data Rate Digital Subscriber Line) высокоскоростная цифровая абонентская линия.

Это первая технология высокоскоростной передачи данных (ПД) по скрученным медным парам телефонных кабелей, использующая высокие частоты. Была разработана в США в конце 1980-х гг. как более высокоскоростная, синхронная технология для организации каналов передачи не только данных, но и голосовых каналов, используя T1/E1.

HDSL может оперировать как скоростью T1 (1,544 Мбит/с) или E1 (2 Мбит/с). Более низкие скорости обслуживаются использованием 64 Кбит/с каналов, внутри T1/E1 пакета.

Из-за необходимости обеспечения симметричной ПД максимальная скорость ПД поддерживается только на расстоянии не более 4,5 км при использовании одной или двух скрученных пар кабеля. Возможна ПД на большие расстояния, при условии использования регенераторов.

Данные кодируются методом 2В1Q(два бита (2В) в один из четырех уровней напряжения (1Q),используется дуплекс, а, следовательно, методы эхокомпенсации.

Технология SHDSL

  • SHDSL (англ. Single-pair High-speed + DSL)— одна из xDSL технологий, обеспечивает симметричную дуплексную передачу данных сигнала по одной паре медных проводников (следовательно, выигрыш по аппаратным затратам и, соответственно, надежности изделия, по сравнению с двухпарными вариантами).
  • Основные идеи взяты из технологии HDSL2
  • SHDSL использует более эффективное линейное кодирование (TC-PAM) по сравнению с 2B1Q. Поэтому при любой скорости сигнал SHDSL занимает более узкую частотную полосу. Следовательно, и помехи от новой системы на другие xDSL имеют меньшую мощность, нежели помехи от HDSL 2B1Q.
  • Также SHDSL имеет форму спектральной плотности сигнала, обеспечивающую практически идеальную совместимость с сигналами ADSL.

Технология VDSL

VDSL (англ. Very-high data rate Digital Subscriber Line, сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) — самое современное xDSL решение, продукт эволюции и конвергенции технологий ADSL и SHDSL.

По сравнению с ADSL, VDSL имеет значительно более высокую скорость передачи данных: от 13 до 56 Мбит/с в направлении от сети к пользователю (Downstream) и до 11 Мбит/с от пользователя к сети (Upstream) при работе в асимметричном режиме; максимальная пропускная способность линии VDSL при работе в симметричном режиме составляет примерно 26 Мбит/с в каждом направлении передачи.

В зависимости от требуемой пропускной способности и типа кабеля длина линии VDSL лежит в пределах от 300 метров до 1,3 км.

Предоставление пользователю столь высоких пропускных способностей возможно только в смешанной медно-оптической сети доступа.

Технология UDSL

Uni-DSL (UDSL)- одна DSL для универсальной (мультисервисной услуги). Технология была анонсирована в 2004 г., но в настоящее время ее судьба неизвестна.

Скорость передачи по оптоволоконному кабелю по меньшей мере 200 Mbit/s (симметричная технология)

Технология UDSL совместима со стандартами (ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL и VDSL2), работающими по методу частотного уплотнения DMT.

Технология HomePNA

HomePNA (англ. Home Phoneline Networking Alliance, HPNA) — это объединённая ассоциация некоммерческих промышленых компаний, которые продвигают и стандартизируют технологии домашних сетей с помощью существующих в домах коаксиальных кабелей и телефонных линий. Технология HomePNA использует высокочастотную область спектра, не мешая работе телефонной сети и устройств хDSL

Использование HPNA для коллективного широкополосного доступа по телефонным линиям.

Использование HPNA для коллективного широкополосного доступа по выделенным линиям

Домашняя сеть по коаксильным ТВ кабелям с выходом в Интернет на конверторе HCNA 3.1 — Ethernet ( HCNA — HomePNA 3.1 over Coax — передача данных по коаксиальному кабелю)

Технология Wi-Fi

Термин WiFi был введен Wi-Fi Альянсом (WiFi Alliance также известен как «Wireless Ethernet Compatibility Alliance» — WECA).

Изначально, термин звучал «IEEE 802.11Ь-совместимые», но в WiFi Альянс, решили, что такое название слишком длинное и сложное для запоминания. Термин WiFi никак не расшифровывался и имел лишь созвучное с Hi-Fi для потребителей название. Позднее WiFi стал расшифровываться как Wireless Fidelity — беспроводная точность.

Технология беспроводного доступа WI-FI: Семейство рекомендаций 802.11 (самые распространенные)

Специальный беспроводной интерфейс между беспроводным клиентом и базовой станцией или точкой доступа, а также к другими беспроводными клиентами.

IEEE 802.11a (1997, 1999, 2001 г.)

  1. Скорости до 54 Мбит/с, диапазон частот 5 гГц
  2. Использует ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM — orthogonal frequency division multiplexing)

IEEE 802.11b (Wi-Fi) (1999 г.)

  1. Скорость до 11 Мбит/с (каналы на 5.5 Мбит/с, 2 Мбит/с и 1 Мбит/с), диапазон частот 2.4 гГц.
  2. В качестве доступа использует DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum )

IEEE 802.11g (2003 г.)

  1. От 20 Мбит/с, диапазон частот 2.4 гГц. Аутентификация по МАС-адресам.
  2. Шифрование WPA 128-битное.

IEEE 802.11n (2009 г.)

  1. От 100 М бит/с, диапазон частот 2.4 гГц.
  2. Использует дополнительные методы защиты канала

 

Базовые архитектуры WiFi, определяемые на уровне доступа к каналу

  • Ad Hoc (Independent Basic Service Set (IBSS) или Peer to Peer): станции непосредственно взаимодействуют друг с другом. Для этого режима требуется минимум оборудования: каждая станция должна быть оснащена беспроводным адаптером. Не требуется создания сетевой инфраструктуры. Основным недостатком режима Ad Hoc является ограниченный диапазон действия возможной сети и невозможность подключения к внешней сети.
  • Hot spot — станции взаимодействуют друг с другом не напрямую, а через точку доступа (Access Point). Рассматривают два режима взаимодействия с точками доступа :
  • BSS (Basic Service Set) — все станции связываются между собой только через точку доступа, которая может выполнять также роль моста к внешней сети.
  • ESS (Extended Service Set) -существует инфраструктура нескольких сетей BSS, причём сами точки доступа взаимодействуют друг с другом, что позволяет передавать трафик от одной BSS к другой. Сами точки доступа соединяются между собой с помощью либо сегментов кабельной сети, либо радиомостов.

Основные характеристики WiFi

Радиус действия

До 100 м. Разработан для использования в качестве локальной сети, в зданиях.

Рабочий диапазон

2,4 ГГц и 5 ГГц

Масштабируемость

Десятки абонентов

Ширина полосы пропускания

20 МГц

Безопасность

WPA, WEP

Защита на МАС-уровне (криптографическая)

Поддержка качества обслуживания

Best effort (т.е. никакой)

Технология передачи

СSMA/CA

163

 

Технология WiMAX

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов).

Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN

Характеристики WiMAX

802.16

802.16a

802.16e

Spectrum

10 — 66 GHz

2-11 GHz

<6 GHz

Configuration

Line of Siqht

IMon- Line of Siqht

Non- Line of Siqht

Bit Rate

32 to 134 Mbps (28 MHz Channel)

< 70 or 100 Mbps (20 MHz Channel)

Up to 15 Mbps

Modulation

QPSK, 16-QAM, 64-QAM

256 Sub-Carrier

OFDM usmq QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM

Same as 802.16a

Mobility

Fixed

Fixed

<75 MPH

Channel Bandwidth

20, 25, 2S MHz

Selectable 1.25 to 20 MHz

5 MHz (Planned)

Typical Cell Radius

1-3 miles

3-5 miles

1-3 miles

Сети городского масштаба WiMAX — Wi-Fi

Цель WiMAX — поддержка широкополосного беспроводного доступа в сетях городского масштаба (на расстояниях несколько десятком км)

Wi-Fi обеспечивает связь в сотах диаметром до несколько сот метров.

Семейство технологий PON

Технология PON: Passive Optical Network (пассивные оптические сети)

Решение для организации «последней мили».

Волоконно-оптический кабель как среда передачи.

Древовидная архитектура без резервирования (оптимальное дерево).

Пассивные разветвители в узлах.

Дуплекс по одному кабелю с использованием частотного разделения.

Использование известных протоколов для организации канального уровня.

Архитектура сети PON

Элементы PON

  • OLT- Optical Line Terminal: центральный узел, обеспечивает подключение к магистральным сетям через соответствующие интерфейсы. Содержит мультиплексор WDM.
  • ONT — Optical Network Terminal: абонентский узел, обеспечивает подключение пользователей. Содержит мультиплексор WDM. Сплиттер (или разветвлитель): пассивное устройство, не требующее питания и обслуживания. Обеспечивает возможность организации ответвления сети.

Принцип действия PON

Центральный Абонентский

TX — Transmit

RX — Receive

Организация канала вниз и вверх — прямой поток (вниз) -направление трафика абоненту.

Обратный поток (вверх) — от абонента. Все узлы ведут передачу на одной длине волны

Для каждого направления передачи (к абоненту и от абонента) используется технология временного разделения каналов для каждой длины волны

Семейство технологий PON

Технология

APON /BPON

EPON

GPON

GEPON

Стандарт

ITU-T SG15 / FSAN

IEEE / EFMA

ITU-T SG15 / FSAN

IEEE / EFMA

Дата принятия

1998

2004

2003-2008

2004

Стандарт

ITU-T G.981.X

IEEE 802.3ah

ITU-T G.984.X

IEEE 802.1ah

Скорость передачи (вниз/вверх), Мбит/с

155/155 (A) 622/155 (B) 622/622 (B)

1000/1000

1244/155,622,1244 2488/622,1244,2488

1250 / 1250

Базовый протокол

ATM

Ethernet

GFP

Ethernet

Макс.радиус сети, км

20

20 (>30)

20

20

Макс. число аб.узлов на одно волокно

32

16

64 (128)

64

Коррекция ошибок FEC

+

+

+

  • APON — ATM PON. Транспортный протокол — ATM. Окна прозрачности: вниз:1550 нм , вверх: 1310 нм. В 2005 году оборудование APON компании Terawave (единственной представленной в РФ) снято с производства. Использование полосы пропускания 71%
  • BPON — Broadband PON: развитие стандарта APON. Транспортный протокол — ATM. Активно используется для подключения корпоративных клиентов и построения сетей доступа операторского класса.
  • EPON — Ethernet PON. Транспортный протокол — Ethernet. Низкая стоимость. Однако плохо использует полосу пропускания.
  • GEPON — Gigabit Ethernet PON, развитие стандарта EPON.
  • GPON — Gigabit PON. Совместим c АТМ, SDH, TDM, Ethernet. Использует 93% полосы пропускания. Использует кадры SDH, но с возможностью динамического распределения ресурсов (GFP — Generic Framing Protocol).

Тематическая подборка «Развитие сетей широкополосного доступа» Инв.№296310

Category: Без рубрики

About V.Lesin

Специалист в области электросвязи, делюсь своими знаниями и опытом через статьи на olacom.ru. Кроме моих статей на ресурсе Вы также найдете интересные материалы, инструкции и мануалы. Всегда готов ответить вопросы!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *