!_Лекция_15_Вторичные_сети_электросвязи_сети_доступа

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2.

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3.

Контроль освоения обучающимися учебного материала
предыдущего занятия
Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие MAC-адрес.
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде,
также Hardware Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице
активного оборудования телекоммуникационных сетей (постоянный – физический адрес
устройства).
Контрольный вопрос № 2:
В чем заключается задача протокола IP
Задача протокола IP – осуществление маршрутизации дейтаграмм (определение
оптимального пути следования дейтаграмм с помощью алгоритмов маршрутизации от
узла-отправителя сети к любому другому узлу сети на основании IP адреса).
Контрольный вопрос № 3
Что такое DNS и в чем его задача
Доменная система имен (Domain Name System)
Основная задача DNS в соответствие числовому Интернет-адресу компьютера ставится
уникальное доменное имя.
3

4.

Сети и телекоммуникации
Лекция № 15. Вторичные сети электросвязи – сети доступа
Цель: Получить представление о принципах построения и
функционирования вторичных сетей электросвязи.
Учебные вопросы:
1.Концептуальные положения построения сети абонентского
доступа и проблема «последней мили».
2.Классификация и характеристика технологий проводного
абонентского доступа.
4

5.

Учебный вопрос № 1
Общая характеристика первичных сетей
5

6.

Основные понятия
Для отражения связи между терминалом пользователя и коммутационной
станцией используется термин «Access Network» – «сеть доступа»,
принятый уже в международных стандартах и рекомендациях.
В отечественных концепциях телекоммуникационных сетей чаще
используется словосочетание «сеть пользовательского (абонентского)
доступа» (САД).
6

7.

Сеть абонентского доступа
7
Сеть пользовательского (абонентского) доступа - совокупность линий, оконечных и
промежуточных узлов, включаемых в коммутационное оборудование транспортной сети
непосредственно или через выносной модуль (концентратор, мультиплексор).
+
Абонентские линии
АТС
Узел
доступа
Узел
доступа
Оконечное
оборудование
пользователя
Абонентские линии
Абонентские терминалы
Сеть абонентского
доступа
Узел
коммутации
Узел
доступа
Транспортная сеть

8.

Структура сети абонентского доступа
8
- абонентский (пользовательский) терминал (AT);
- абонентская (пользовательская) линия (АЛ);
- узел коммутации (УК).
+
Абонентские линии
АТС
Узел
доступа
Узел
доступа
Оконечное
оборудование
пользователя
Абонентские линии
Граница между САД и
терминальным
оборудованием распределительная
коробка или розетка, к
которой подключается
AT
Абонентские терминалы
Сеть абонентского
доступа
Узел
коммутации
Граница между САД
и транспортной
сетью проходит в
месте установки УК,
в абонентские
комплекты которого
входят
подключаемые АЛ
Узел
доступа
Транспортная сеть
Структурно САД располагается между оборудованием,
помещающимся непосредственно в месте расположения
абонентов (пользователей), и транспортной сетью

9.

Проблема «последней мили»
Абонентский
терминал
Сеть
абонентских
линий
Абонентский
терминал
Абонентский
терминал
Узел
доступа
Абонентский
терминал
Узел
доступа
Сеть
абонентского
доступа
10
Транспортная
сеть
Узел
коммутации
Узел
доступа
Проблему абонентского доступа к услугам телекоммуникационной сети на участке «AT –
УД» с тем же качеством, что и непосредственно в телекоммуникационной сети, принято
называть проблемой «последней мили».
Широкополосный доступ - возможность передачи с достаточной полосой пропускания,
позволяющей предоставлять услуги голосовой связи, передачи данных и видео в одном
потоке.

10.

Технологии абонентского доступа
Технологии абонентского доступа нацеленные на образование цифровых каналов на
основе физической среды, делят на две группы.
1. Физические среды проводного доступа:
- оптическое волокно;
- коаксиальный медный кабель;
- витая пара (тоже медный кабель).
2. Физические среды беспроводного доступа:
- оптические электромагнитные волны;
- радиоволны (тоже электромагнитные);
- звуковые (акустические) волны (неэлектромагнитные).
Перспективные концепции построения САД ориентируются, в основном, на физические
среды, позволяющие передавать высокоскоростные потоки информации, то есть,
прежде всего – на оптоволокно.
11

11.

Направления удовлетворения информационных
потребностей пользователей
1. Увеличение скорости передачи и предоставление новых услуг тем
абонентам, которые уже имели доступ к сети, и в имеющихся
точках доступа;
2. Подключение новых абонентов в новых местах (где прежде не
было точек подключения) с предоставлением полного набора
современных услуг;
3. Подключение подвижных абонентов и предоставление им
сервисов, соизмеримых по качеству с теми, которые
предоставляются фиксированным абонентам.
12

12.

Пути решения проблемы «последней мили»
13
1. Строительство новых ВОЛС на абонентском участке.
Строительство волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) на участке «последней мили»
имеет ряд очевидных достоинств и соответствует перспективным концепциям.
Cтоимость оптического кабеля (ОК) неуклонно снижается, причем оптические АЛ служат
достаточно долго и не требуют особого внимания. Однако для прокладки кабеля
необходимы трудовые и временные затраты специально подготовленных работников, а
также недешевое оконечное оборудование приема/передачи и мультиплексирования,
что увеличивает стоимость АЛ.
2. Строительство (прокладка) медно-кабельных абонентских линий.
Это традиционное решение имеет ряд положительных моментов: простое
проектирование, наличие опытного персонала по строительству и эксплуатации,
приемлемая стоимость. Основные недостатки: дорогое обслуживание и ограниченная –
по сравнению с ВОЛС – пропускная способность при тех же трудовых и временных
затратах на строительные работы. В последнее время отмечается еще один
"специфический" недостаток - привлекательность медных кабелей для сборщиков
металлолома.

13.

Пути решения проблемы «последней мили»
14
3. Уплотнение существующих (медно-кабельных) абонентских линий.
Идея уплотнения АЛ родилась давно. Своим подлинным развитием данное решение
обязано появлению цифровых абонентских линий ЦАЛ (DSL – Digital Subscriber Loop
или Line). Технологии xDSL (где х является обобщенным символом различных
аббревиатур, соответствующих различным вариантам DSL) позволили организовать
высокоскоростную цифровую передачу по существующим АЛ.
4. Использование технологий беспроводного абонентского доступа.
В последнее время значительно возрос интерес к технологиям беспроводного
абонентского доступа, именуемым WLL-технологиями (Wireless Local Loop). WLLтехнологии имеют бесспорное преимущество перед проводными:
- применение в местах отсутствия кабельной инфраструктуры, а также в
труднодоступных и малонаселенных районах;
- быстрое развертывание и ввод в эксплуатацию,
- организация доступа в любом месте (в пределах зон покрытия),
- поддержание связи при движении абонентов.
WLL-технологий разделяются на две группы: фиксированной и подвижной связи.

14.

Учебный вопрос № 2
Классификация и характеристика технологий
проводного доступа
15

15.

Классификация технологий проводного доступа
16
Технологии проводного абонентского доступа можно разбить на пять
основных групп по критерию среды передачи и категориям пользователей
Локальные
вычислительные
сети (LAN)
Сети
коллективного
доступа (СКД)
Ethernet
Гибридный
Ethernet
Fast
Ethernet
EoV
Цифровые линии
абонентского доступа(DSL)
Симметр.
доступ
Сети кабельного
телевидения
(СКТ)
Асиметр.
доступ
FTTx
Технологии
DOCSIS 1.0
IDSL
FTTN
ADSL
HPNA1.0
EDA
HPNA1.1
EoSHOSL
HPNA2.0
EPMC
HPNA3.0
FTTB
RADSL
FTTC
G.Life
Token Ring
MDSL
ADSL
MSDSL
EFMF
Home Plug1.0
FDDI
mini-DSLAM
CDDI
SDDI
EuroDOCSIS
J. 112
G.989.x
100 VGAnyLan
APON
HDSL
2/4
ADSL 2
SHDSL
G.Life 2
VDSL
VDSL
BPON
DOCSIS 2.0
SDSL
HSTR
Пассивные
оптические
сети (PON)
DOCSIS 1.1
HDSL
Gigabit
Ethernet
Сети оптического
абонентского доступа (OAN)
IP Cable
Com
Packet cable
FTTCab
GPON
EPON

16.

Группы технологий проводного абонентского доступа
17
LAN (Local Area Network) – группа технологий, для предоставления услуг доступа к
ресурсам ЛВС и использующих в качестве среды передачи структурированные кабельные
системы категорий 3, 4 и 5, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.
DSL (Digital Subscriber Line) – группа технологий, для предоставления пользователям
ТфОП услуг мультимедиа и использующих в качестве среды передачи существующую
инфраструктуру медных телефонных линий.
КТВ (кабельное телевидение) – группа технологий, для предоставления абонентов
кабельных ТВ-сетей мультимедийных услуг (за счет организации обратного канала) и
использующих в качестве среды передачи оптоволоконный и коаксиальный кабели.
OAN (Optical Access Networks) – группа технологий, для предоставления пользователям
широкополосных услуг, линий доступа к мультимедийным услугам и использующих в
качестве среды передачи оптоволоконный кабель.
СКД (сети коллективного доступа) – группа гибридных технологий для организации
сетей доступа в многоквартирных домах; в качестве среды передачи используется
существующая в домах инфраструктура ТфОП, радиотрансляционных сетей и сетей
электропитания

17.

Коммутируемый удаленный доступ (Dial-Up)
18
Коммутируемый удаленный доступ (Dial-Up) – сервис, позволяющий компьютеру,
используя модем и аналоговую телефонную сеть общего пользования, подключаться к
другому компьютеру (серверу провайдера) для доступа в Интернет.
Скорость передачи данных до 56 Кбит/с (на практике 40-45 Кбит/с), во время доступа в
Интернет телефон занят.
До 2000 года Dial-Up был практически
единственным способом подключения в России
и странах ближнего зарубежья, доступным
домашним пользователям.
У телефонного соединения через модем обычно
высокое время задержки, которое доходит до 400
миллисекунд или более и делает онлайн игры и
видеоконференц-связь крайне затруднительными
или же полностью невозможными.

18.

Цифровая сеть с интеграцией служб ISDN
19
Цифровая сеть с интеграцией служб ISDN (Integrated Services Digital Network) —
коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети, позволяет совместить услуги
телефонной связи и обмена данными (скорость передачи информации по одному каналу
64 Кбит/с), доступ определен ГОСТ 22670-77.
Для
объединения
различных
видов
трафика используется технология TDM
(мультиплексирование по времени). Для
каждого
типа
данных
выделяется
отдельная
полоса,
называющаяся
элементарным каналом (или стандартным
каналом).
Для базового доступа (BRI, Basic Rate Interface) к
сети ISDN используется стандартная линия (пара
медных проводов).
ISDN используется для небольших компаний и
домашних пользователей, при этом по одной
телефонной линии можно одновременно вести два
разговора, или разговаривать, одновременно
работая в Интернет!

19.

Технология цифровых абонентских линий xDSL
20
Технология xDSL (Digital Subscriber Line) - семейство цифровых абонентских линий,
предназначенных для организации доступа по аналоговой телефонной сети, используя
кабельный модем обеспечивает высокоскоростное соединение от 2 до 50 Мбит/с.
DSL подключение предусматривает наличие цифрового ADSL модема и стационарного
телефона, на компьютере должна быть установлена сетевая карта.

20.

Технология цифровых абонентских линий xDSL
21
Минус DSL - высокая стоимость.
Плюсы DSL - возможность значительно увеличить скорость передачи данных по
телефонным проводам без модернизации абонентской телефонной линии (пользователь
получает доступ в сеть Интернет с сохранением обычной работы телефонной связи).
Линия
DSL
всегда
работает.
Соединение
всегда установлено, и
больше не надо набирать
телефонный
номер
и
ждать
установки
соединения, каждый раз,
когда
необходимо
подключиться к Интернету.
Скорость и бесперебойность работы по ADSL-каналу определяется пропускной
способностью АТС и телефонных сетей.

21.

ВИДЫ xDSL
22
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — асимметричная цифровая абонентская линия, т.е.
скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи
данных от пользователя в сеть.
R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line) — цифровая абонентская линия с адаптацией
скорости соединения к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов.
IDSL (ISDN Digital Subscriber Line) — цифровая абонентская линия, обеспечивает полностью
дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с.
HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line) — высокоскоростная цифровая абонентская линия,
предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, т.е. скорости передачи
данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. (скорости передачи 1,544 Мбит/с
по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) .
SDSL (Single Line Digital Subscriber Line) — однолинейная цифровая абонентская линия,
обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям
линии Е1, используется только одна витая пара проводов, максимальное расстояние передачи
ограничено 3 км.
VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line) — сверхвысокоскоростная цифровая
абонентская линия, обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах
от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,5 до 2,3
Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов .

22.

Технологии группы LAN (сети доступа по выделенным линиям)
Компьютер пользователя соединен с сервером провайдера с помощью кабеля (витой
пары), это соединение является постоянным, т.е. некоммутируемым, и в этом
главное отличие от обычной телефонной связи.
Для подключения компьютера пользователя к Интернету в квартиру подводится
отдельный кабель (витая пара или волокно), при этом телефонная линия всегда
свободна.
Подключение к Интернету осуществляется с
помощью сетевой карты компьютера со
скоростью передачи данных до нескольких
Гбит/с на магистральных участках и обычно от
100 Мбит/сек до 1 Гбит/сек для конечного
пользователя.
23

23.

Технологии группы LAN (сети доступа по выделенным линиям)
24
В группе LAN более 90% всех сетей построены с использованием технологии Ethernet,
которая обеспечивает скорости от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с.
Ethernet обеспечивает поддержку широкого набора услуг, включая передачу речи и видео
с требуемым качеством обслуживания QoS (IEEE 802.1p), а также организацию VLAN
(IEEE 802.1Q).
Для построения LAN был разработан и ряд других технологий, которые не
получили широкого распространения:
- маркерная бесколлизионная кольцевая технология Token Ring (IEEE 802.5) со
скоростью передачи до 16 Мбит/с и ее высокоскоростная версия HSTR – High-Speed
Token Ring (100 Мбит/с и 1 Гбит/с);
- технология 100VG-AnyLAN (IEEE 802.12) была разработана для совместного
использования в одной сети Ethernet и Token Ring.
- технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) которая, обладает высокой
отказоустойчивостью и скоростью передачи (100 Мбит/с), используется для построения
городских кольцевых магистралей с диаметром кольца до 100 км.

24.

Технология сетей коллективного доступа
Для организации
технологии СКД:
доступа
жителей
многоквартирных
домов
разработаны
- Home PNA (HPNA),
- Power Line Communication (PLC).
Системы доступа HPNA 1.0 обеспечивают коллективный доступ к каналу с пропускной
способностью 1 Мбит/с на расстояние до 150 м. В качестве метода доступа к среде
передачи применяется CSMA/CD (IEЕE 802.3). Для передачи информации используется
модуляция OFDM. Типовая топология сети – «звезда». Максимальное количество
абонентов в сети - 32.
Cтандарт HPNA 2.0 (утвержден в 2000 г.), пропускная способность коллективного
канала увеличена до 10 Мбит/с при дальности действия системы до 350 м. Типовая
топология сети – «шина». Работа такой сети не требует применения коммутаторов и
других активных устройств.
В настоящее время ведется разработка нового стандарта HPNA 3.0, по которому
пропускная способность домашней сети должна достигнуть 100 Мбит/с.
26

25.

Задание на самостоятельную работу
Задание 1:
Изучить структуру вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить функциональное назначение уровней вычислительной
сети на основе Эталонной модели взаимодействия открытых
систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
27

26.

Контроль освоения обучающимися учебного материала
Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие MAC-адрес.
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде,
также Hardware Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице
активного оборудования телекоммуникационных сетей (постоянный – физический адрес
устройства).
Контрольный вопрос № 2:
В чем заключается задача протокола IP
Задача протокола IP – осуществление маршрутизации дейтаграмм (определение
оптимального пути следования дейтаграмм с помощью алгоритмов маршрутизации от
узла-отправителя сети к любому другому узлу сети на основании IP адреса).
Контрольный вопрос № 3
Что такое DNS и в чем его задача
Доменная система имен (Domain Name System)
Основная задача DNS в соответствие числовому Интернет-адресу компьютера ставится
уникальное доменное имя.
28

27.

Сети и телекоммуникации
Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
29