Сеть абонентского доступа

Сети абонентского доступа классифицируют по следующим параметрам:

• по используемой среде передачи:

— кабели с медными парами: ТПП (телефонный, полиэтиленовая изоляция, пластмассовая оболочка), неэкранированная витая пара — UTP, экранированная витая пара — STP);

— оптические кабели;

— радиоволны в различных диапазонах

• по используемым технологиям;
• по используемой топологии:

Конфигурация связей между сетевыми узлами называется топологией сети. Термин топология заимствован из геометрии и используется для описания формы объекта. Сетевая топология — это геометрическая форма (или связность) сети.

• по методам разделения среды:

— TDMA (time-division multiple access) — множественный доступ с временны́м разделением каналов;

— CDMA (Code Division Multiple Access) — множественный (многостанционный) доступ с кодовым разделением каналов;

— FDMA (frequency division multiple access) — множественный доступ с частотным разделением;

— WDM (wavelength-division multiplexing) — спектральное разделение по длинам волн;

— CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов.

Традиционная технологическая база сети абонентского доступа активно изменяется. Эти изменения вызваны:

• внедрением беспроводного абонентского доступа (WLL);
• снижением цен на оптоволоконные кабели;
• спросом на новые услуги связи, которые не могут быть обеспечены существующими сетями доступа;
• ростом удельной терминальной нагрузки и изменением статистических свойств этой нагрузки (большая величина коэффициента пачечности/концентрации ошибок — величина, которая показывает отношение количества ошибок, полученных в данном интервале времени по отношению к ожидаемому среднему по всем интервалам);
• необходимостью постепенного перехода к пакетным транспортным технологиям;
• усложнением в связи с этим систем мультиплексирования, шлюзования (сопряжения сетей) и передачи информации между терминалом пользователя и узлом магистральной сети;
• требованием снижения эксплуатационных расходов в сети доступа за счёт внедрения автоматизированных средств управления сетью и протоколов для поддержки функций TMN (Telecommunication Management Network)^[2].

Развитие сетей доступа началось с первых двухпроводных физических цепей, долгое время они были единственными средствами построения сетей доступа несмотря на неэффективность данного способа с экономической точки зрения. После длительного периода их использования достаточно быстро и практически одновременно появилось множество альтернативных решений, к наиболее масштабным можно отнести:

xDSL — представляет собой совокупность различных технологий, которые позволяют организовать цифровой тракт используя физическую цепь.

FTTx — решения, которые предусматривают доведение волоконно-оптического кабеля в качестве последней мили (соединение конечного оборудования с узлом доступа оператора связи) для обеспечения всей или части абонентской линии^[3].

Термин «сеть абонентского доступа» включает в себя совокупность аппаратных средств (оборудования) и кабельных линий (проводов), находящихся между точкой подключения телефона абонента и местной телефонной станцией. Автоматизированное коммутационное оборудование местной АТС направляет вызов или соединение потребителю.

Сети абонентского доступа в бо́льшей степени состоят из пар медных проводов, каждый из которых проходит по прямому пути между узлом связи и клиентом. В некоторых случаях эти провода могут быть сделаны из алюминия, который широко использовался в 1960-х и 1970-х годах после резкого увеличения стоимости меди. Рост цен был временным, но последствия этого решения ощущаются и в XXI веке. Недостатком алюминия как электротехнического материала является образование на его поверхности прочной диэлектрической оксидной плёнки, затрудняющей пайку и за счёт ухудшения контактного сопротивления вызывающей повышенное нагревание в местах электрических соединений, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на надёжности электрического контакта и состоянии изоляции. Электромиграция в алюминиевых проводах может привести к увеличению сопротивления в включённом состоянии. Это сопротивление вызывает деградацию, которая в конечном итоге может привести к полной неспособности провода передавать сигнал.

Сеть абонентского доступа является одним из старейших ресурсов, которыми владеют операторы связи, а также самым ценным активом операторов, поскольку именно она физически позволяет операторам предоставлять услуги абонентам.

Сети абонентского доступа являются ключевым источником дохода операторов местной связи, которые испытывают резкое снижение доходов от традиционных телефонных услуг, как из-за увеличения использования абонентами мобильной связи и услуг голосовой связи по протоколу IP (VoIP), так и вследствие отмены монополии исторических национальных операторов связи и необходимости работы в условиях рыночной конкуренции. Для увеличения прибыли операторы начали предлагать дополнительные услуги, такие как широкополосный доступ на основе xDSL и IPTV (телевидение по протоколу Интернета). Основным препятствием для достижения этой прибыли у большинства операторов является отсутствие точных данных о сетях доступа (операторы по всему миру имеют точные записи только о 40 %-60 % сети). Без понимания объёма и знания характеристик этих огромных медных сетей очень трудоёмким и дорогостоящим является процесс подключения новых клиентов и гарантировать необходимые скорости передачи данных для получения услуг следующего поколения.

Сети абонентского доступа во всём мире используют в своём развитии всё больше оптоволоконных технологий. Оптоволокно уже составляет большинство основных сетей и постепенно приближается к клиентскому оборудованию, пока не будет достигнут полный переход, обеспечивающий услуги с добавленной стоимостью через оптоволокно до дома (FTTH).

Процесс связи с сетью начинается с попытки доступа, в которой один или несколько пользователей взаимодействуют с системой связи для начала передачи пользовательской информации. Попытка доступа начинается с подачи запроса на доступ от инициатора доступа .

Попытка доступа заканчивается либо успешным доступом, либо отказом в доступе — неуспешным доступом, который приводит к прекращению попытки любым способом, кроме начала передачи пользовательской информации между предполагаемым источником и получателем в пределах установленного максимального времени доступа.

Время доступа — это временна́я (сетевая) задержка между запрашиваемой попыткой доступа и успешным завершением доступа. В телекоммуникационной системе значения времени доступа измеряются только для попыток доступа, которые завершаются успешным доступом.

Отказ в доступе может быть результатом сбоя доступа, блокировки пользователя, некорректного доступа или отказа в доступе.

• GERAN — GSM EDGE Radio Access Network. Стандарты для GERAN поддерживаются 3GPP. GERAN является ключевой частью GSM, а также комбинированных сетей UMTS/GSM. Сети, развёрнутые с применением EDGE, относят к поколению «2,75G». GSM/EDGE составляют один из уровней доступа 3G/UMTS — GERAN.
• UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network (наземная сеть радиодоступа UMTS) — это общее название для сети, соединяющей мобильные телефоны пользователей с телефонной сетью общего пользования или Интернетом. Она содержит базовые станции и контроллеры радиосети (RNC), которые составляют сеть радиодоступа универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS). Эта сеть связи, обычно называемая 3G (технология беспроводной мобильной связи 3-го поколения), может переносить множество типов трафика от коммутации каналов в реальном времени до коммутации пакетов на основе IP. UTRAN обеспечивает связь между пользовательским оборудованием и базовой сетью.
• E-UTRA/E-UTRAN — Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (усовершенствованный UTRAN) — радиоинтерфейс 3GPP стандарта LTE. Эта сеть радиодоступа предназначена для замены технологий UMTS, HSDPA и HSUPA, указанных в релизах 3GPP 5 и более поздних. В отличие от HSPA, E-UTRA — это совершенно новая система радиоинтерфейса, не связанная и несовместимая с W-CDMA . Она обеспечивает более высокую скорость передачи данных, ме́ньшую задержку и оптимизирована для пакетных данных. Она использует радиодоступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) для нисходящего канала и множественный доступ с разделением каналов на одной несущей (SC-FDMA) для восходящего канала.
• CDMA2000
• GSM
• UMTS
• 1xEVDO
• LTE
• Wi-Fi в WiMAX

Во внешних установках оборудования распределительной сети доступа PON используется одномодовое оптическое волокно, оптические разветвители (англ. splitter) и оптические кроссовые узлы; применяется технология WDM, при этом как восходящие, так и нисходящие сигналы используют одно и то же волокно на разных длинах волн. Более «быстрые» стандарты PON, как правило, поддерживают более высокий коэффициент использования волокна, но также могут использоваться расширители/усилители, если требуется дополнительное покрытие. Оптические разветвители, создающие топологию точка-многоточка, используют одну и ту же технологию независимо от типа системы PON, что позволяет модернизировать любую PON сеть, изменяя оптические сетевые терминалы (ONT) и оптические линии терминалов (OLT) на каждом конце с минимальными изменениями в физической сети^[4].

Сети доступа также должны поддерживать технологии точка-точка, например, Ethernet, который обходит любой разветвитель внешнего оборудования, чтобы обеспечить выделенную связь с коммутатором АТС. Некоторые сети PON используют топологию «домашнего запуска» (англ. home run) — во внешних шкафах находятся только коммутационные панели, а все разветвители расположены централизованно. Несмотря на более высокие капитальные затраты, «домашние сети» составляют конкуренцию на оптовом рынке, поскольку оборудование провайдеров может использоваться более эффективно^[5].