Выделенные аналоговые и цифровые линии для информационных сетей

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Выделенные аналоговые и цифровые линии для информационных сетей

Выделенные аналоговые и цифровые линии для информационных сетей

Содержание

Введение

1. Организация, оборудование и технология подключения к цифровых абонентских линий

2. Переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети

3. Технология и преимущества ADSL

4. Перспективы развития цифровых линий для информационных сетей

Заключение

Список литературы

Аналоговая сеть(Analog network) - коммуникационная сеть, передающая и обрабатывающая аналоговые сигналы. Телефонные и телевизионные сети первоначально создавались как аналоговые сети. Аналоговые сети искажают сигналы и порождают трудности, связанные с восстановлением их первоначальной формы.

Судьба медной абонентской линии в цифровом мире. Современный мир характеризуется наличием глобальных деловых связей, поэтому соединение компьютерных сетей между собой, а также с сетью Интернет, является настоятельной необходимостью. Традиционные технологии, которые были до настоящего времени разработаны для высокоскоростной передачи данных или доступа в сеть Интернет, достаточно дороги, причем не только на этапе внедрения, но и при эксплуатации, в то время как эффективные с экономической точки зрения технологии не обеспечивали необходимой пользователям скорости передачи данных. Большинство пользователей все еще вынуждены использовать для получения доступа в сеть Интернет аналоговые модемы, предназначенные для использования на телефонных линиях.

Телефонные компании начали «аналого-цифровое преобразование» своих магистральных сетей еще в 1960-е годы. Начав с использования относительно простых трактов передачи Т1/Е1 (обеспечивалась скорость передачи до 1,5 Мбит/с) на медных соединительных линиях между телефонными станциями, телефонные компании в наши дни пришли к организации оптико-волоконных систем передачи, объединяющих, например, телефонные сети разных городов и обеспечивающих передачу со скоростью до нескольких гигабит в секунду. Те же технологии, которые раньше использовались только для соединения телефонных станций между собой, теперь используются для соединения этих станций с абонентами, которым необходима высокая скорость передачи данных.

Эти возможности, однако, 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 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.

Медная абонентская двухпроводная линия становится цифровой. Сеть, состоящая из пар витых проводов, которая изначально предназначалась только для обеспечения телефонной связи между различными абонентами (рисунок 1), постепенно превращается в сеть широкополосных каналов, способных поддержать высокоскоростную передачу данных и другие широкополосные телекоммуникационные службы. До наших дней абонентская телефонная линия была тем препятствием, которое не позволяло индивидуальным абонентам дотянуться до магистральной сети высокоскоростной передачи данных. 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 со скоростью до 56 Кбит/с (в лучшем случае, причем с доступом по коммутируемой линии, т.е. с обязательным набором номера для установки соединения) могут поддерживать экономически эффективную высокоскоростную передачу данных, при этом сохраняя возможность одновременного использования абонентской линии и для традиционной телефонной связи. Новую ступень развития удалось преодолеть благодаря использованию технологий DSL (рисунок 2).

Рисунок 1(Переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети)

Рисунок 2 (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 являются эффективных 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.

Обычно многоканальные службы телефонной связи организуются с использованием технологии временного разделения каналов. В таких системах существует жесткое закрепление каналов и, если какой-либо из каналов не используется, полоса частот, отведенная для работы данного канала, не может быть использована для передачи данных. Технология VoDSL позволяет реализовать передачу данных и голосовые службы на базе одной медной линии. Получается, что та же самая линия, которая обычно обеспечивает один канал голосовой связи, может обеспечить работу гораздо большего количества телефонных каналов и плюс к этому высокоскоростную передачу данных. Кстати, данную технологию можно использовать и тогда, когда на телефонной станции имеется свободная номерная емкость, а каким-то абонентам необходимо обеспечить телефонную связь. Прокладывать новый кабель до этих абонентов достаточно дорого, но если имеется хотя бы одна свободная пара проводов, ее можно использовать для организации нужного количества телефонных каналов.

Более того, широкополосные сети, построенные на базе технологии DSL, не ограничены только организацией многоканальной голосовой связи или высокоскоростной передачи данных. Они представляют собой базовую сеть для внедрения других служб, непременно требующих для своей работы широкой полосы частот.

Приведем лишь несколько примеров.

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

Организация видеоконференций требует симметричной передачи данных. Так как при организации видеоконференций необходимо передавать и голос и видеосигнал, то такая служба требует наиболее широкой частотной полосы по сравнению с другими службами.

При этом минимальная задержка в передаче или потеря части информации могут быть замечены немедленно.

Организация службы видео по запросу требует установки асимметричного соединения. Восходящий поток передачи данных (от пользователя в сеть) используется для передачи пользователем сигналов управления (таких, как воспроизведение, остановка, пауза, перемотка и т.п.). Нисходящий поток передачи данных используется для передачи пользователю запрошенного видеосигнала.

Сетевые игры обычно требуют использования не очень большой полосы частот (обычно это зависит от используемой игры), но при этом выдвигают достаточно жесткие требования к задержке. При этом очень часто все операции, необходимые для ведения игры, выполняются на компьютере одного из пользователей, а между сетью и другими участниками передается только та информация, которая касается именно этих участников.

Для обеспечения возможности организации новых служб сеть абонентских двухпроводных телефонных линий должна пройти определенный этап развития от аналоговой узкополосной сети, предназначенной для передачи только телефонных разговоров, до цифровой широкополосной сети, предназначенной не только для передачи голоса, но и для передачи данных и видеосигналов.

Традиционная аналоговая сеть абонентских линий позволяет передавать аналоговые сигналы между абонентами и коммутационным оборудованием телефонных станций (входящих в состав коммутационной телефонной сети общего пользования). Данная сеть оптимизирована для передачи сигналов голоса и имеет ограниченную полосу пропускания (рисунок 3).

Рисунок 3 (Сеть с ограниченной полосой передачи данных)

Со стороны абонента сигналы голоса передаются в линию как стандартные аналоговые сигналы традиционной телефонной связи. Данные подаются в ту же самую линию через модем DSL, позволяющий передавать их в виде высокочастотных цифровых сигналов. Эти сигналы передаются от абонента к оборудованию, установленному на телефонной станции.

На телефонной станции сигналы проходят через сплиттер и оборудование, позволяющее обеспечить контроль и управление использованием абонентской линии, и затем попадают на мультиплексор доступа цифровой абонентской линии (DSLAM). Сплиттер представляет собой фильтр, выделяющий сигналы обычной телефонной связи и направляющий их на коммутационное оборудование телефонной станции. Высокочастотные цифровые сигналы направляются на мультиплексор доступа, который объединяет трафик большого количества абонентских телефонных линий. Оборудование управления и контроля абонентской линии может находиться как до сплиттера, так и после него. Оно обеспечивает защиту коммутационного оборудования, физический доступ, тестирование телефонного оборудования и тестирование широкополосного цифрового оборудования, что необходимо для организации данной системы, ее обслуживания, поиска и устранения неисправностей. С мультиплексора доступа трафик подается на маршрутизатор, направляющий его в сеть Интернет.

Для организации на одной абонентской линии нескольких каналов телефонной связи и канала высокоскоростной передачи данных в сеть должно быть интегрировано дополнительное оборудование (рисунок 4).

Рисунок 4 (сеть с интегрированным дополнительным оборудованием)

На абонентской стороне линии, идущие от телефонных аппаратов и, например, компьютеров, подключаются к устройству интегрированного доступа, позволяющего преобразовать аналоговый сигнал телефонной связи в цифровую форму, объединить его с данными, поступающими от компьютеров, и все это передать в виде цифрового высокочастотного сигнала на телефонную станцию.

На телефонной станции сигнал проходит через оборудование, позволяющее обеспечить контроль и управление использованием абонентской линии, и попадает на мультиплексор доступа цифровой абонентской линии. Мультиплексор доступа цифровой абонентской линии объединяет трафик большого количества абонентских телефонных линий. С мультиплексора доступа данные в виде пакетов передаются в сеть Интернет и поступают по назначению.

В цифровой сети абонентских линий характеристики трафика, передаваемого между абонентом и коммутационной станцией, отличаются от характеристик узкополосной аналоговой абонентской сети. Трафик передается в спектре более высоких частот и занимает значительно более широкую частотную полосу. Информация, относящаяся к различным службам, например, многоканальной телефонной связи, высокоскоростной передачи данных или передачи видеосигнала, передается в виде цифрового сигнала. Для эффективного управления такой сетью телефонным компаниям (провайдерам) необходимы новые средства и совершенно новые стратегии управления сетью.

Постепенный переход от аналоговой абонентской телефонной линии к цифровой абонентской линии рождает несколько новых аспектов управления.

Прежде всего, это ускорение ввода системы в действие и ее обслуживания. 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. Время, которые техники затратят на перемещения между станцией и абонентом для установки оборудования и подготовку линии, может задержать начало обслуживания абонента, а для провайдера -- задержать получение прибыли и налаживание весьма доходной службы. Время, которое уходит на подготовку физических линий, т.е. на их тестирование и ремонт, также замедляет предоставление данной услуги. Значительно снизить затраты и ускорить сроки предоставление услуги позволит использование оборудования, обеспечивающего автоматическое тестирование линий и устранение на них всех обнаруженных повреждений.

Технология DSL предусматривает передачу высокочастотного сигнала по абонентской кабельной сети, состоящей из медных двухпроводных физических линий, которая, как уже говорилось выше, изначально оптимизирована для передачи низкочастотных аналоговых сигналов. Поэтому необходимо иметь приборы, позволяющие анализировать характеристики линии именно в области высоких частот и искать не только явные неисправности, но и те неисправности, которые оказывают отрицательное влияние именно на высокоскоростную передачу данных. 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 проверочное оборудование, 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.

Гонка предоставления услуг нового поколения по абонентской телефонной линии началась. Провайдеры вкладывают средства в технологии DSL, позволяющие значительно расширить полосу пропускания абонентских линий и передавать по этим линиям не только высокоскоростные потоки данных, но и видеосигналы. Для успешного развертывания и управления новыми широкополосными цифровыми абонентскими линиями необходимо оборудование и приборы, позволяющие дистанционно квалифицировать абонентскую телефонную линию с точки зрения проверки ее способности поддерживать работу технологии DSL, обеспечить физический доступ к абонентской линии и анализ высокочастотных сигналов с поиском неисправностей и изолированием повреждений, дают возможность переключения физической линии абонента на другое оборудование в случае неисправности оборудования доступа, а также обеспечивают возможность переключения физической линии абонента при изменении обслуживания.

Существующая на настоящий момент ситуация с поиском и устранением неисправностей с помощью того оборудования, которое предназначено для работы на аналоговых узкополосных телефонных линиях, не отвечает потребностям современных провайдеров, основная задача которых заключается в быстром развертывании широкополосной сети цифровых абонентских линий и эффективном управлении этой сетью.

По мере того, как сеть 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. Такие операции, как контроль частотного спектра кабельной сети для определения ее совместимости с технологией DSL, а также определение уровня ошибок для конкретного соединения, могут быть автоматизированы.

Обеспечение спектральной совместимости является очень важной задачей для поддержания работоспособности служб, базирующихся на технологии DSL. По мере возрастания количества пар кабелей, используемых для высокоскоростной передачи данных по технологии DSL, возрастает и уровень помех. Линии, используемые другими системами передачи, а также внешние источники помех, такие как радиопередатчики, а также другие источники радиочастотных помех, могут снизить отношение сигнал-шум отдельных линий DSL. Тестирование уровней помех на кабельной сети на постоянной или регулярной основе является очень важным фактором предотвращения появления повреждений, потому что позволяет идентифицировать изменение уровня помех до того, как они приведут к прерыванию обслуживания. Возможность контроля уровня ошибок в линиях DSL также может использоваться для выявления обстоятельств, приводящих к ухудшению работы кабельной сети.

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.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line - Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL.

Название технологий DSL возникло в 1989 году, когда впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).

ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет два модема ADSL, которые подключены к телефонному кабелю. При этом организуются три информационных канала - "нисходящий" поток передачи данных, "восходящий" поток передачи данных и канал обычной телефонной связи. Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL.

ADSL является асимметричной технологией - скорость "нисходящего" потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость "восходящего" потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети.

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия.

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 - 5,5 км. В настоящее время ADSL обеспечивает скорость "нисходящего" потока данных в пределах до 8 Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 1,5 Мбит/с.

· Прежде всего, высокая скорость передачи данных.

· Для того чтобы подключиться к сети Интернет или к сети передачи данных, не нужно набирать телефонный номер. ADSL создает широкополосный канал передачи данных, используя уже существующую телефонную линию. После установки модемов ADSL вы получаете постоянно установленное соединение. Высокоскоростной канал передачи данных всегда готов к работе - в любой момент, когда вам это потребуется.

· Технология ADSL позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот "недостаток" и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.

· ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет предоставлять услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).

· Не следует забывать и о затратах. Технология ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. То есть, если у вас дома или в офисе есть подключенный телефонный аппарат, вам не нужно прокладывать дополнительные провода для использования ADSL.

· Абонент имеет возможность гибко наращивать скорость, не меняя оборудование, в зависимости от своих потребностей.

Не все линии поддерживают технологии DSL. 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.

Несколько лет назад в жизни российского студенчества произошла серьезная перемена - отменили распределения. И остро стал вопрос о высококвалифицированных специалистах. Широкомасштабное внедрение новых технологий приводит к постепенному переходу от аналоговой линии сети к цифровой линии 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. А, следовательно, открыты множество рабочих мест и перспектив для молодых специалистов информационных технологий.