Реферат: Выделенные аналоговые и цифровые линии для информационных сетей
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).
