Сети абонентского доступа. Принципы построения

Кабы ведать о том, кабы знать: Чем дышать, на кого опереться!.. Перед вами - пустая тетрадь, С ней еще предстоит натерпеться (Булат Окуджава)

Н.А.СОКОЛОВ

СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

1999 год

ББК 32.882 УДК 621.395.7

С 594

Соколов НА. СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ.

Абонентская сеть, соединяющая терминальное оборудование с коммутационной станцией, считалась самым консервативным элементом телекоммуникационной системы. В конце XX века ситуация кардинально изменилась; к абонентской сети предъявляются новые требования. Выполнение этих требований ведет к существенным изменениям принципов построения и дальнейшего развития абонентской сети. В своем новом качестве она стала называться сетью абонентского доступа. В книге рассматриваются принципы построения перспективных сетей абонентского доступа, обеспечивающих эффективное развитие телекоммуникационной системы в целом. Основное внимание уделяется тем аспектам абонентского доступа, которые связаны с использованием в местных телефонных сетях цифровой техники передачи и коммутации, а также с практическим применением новых телекоммуникационных технологий. Книга предназначена для широкого круга специалистов, занимающихся научными исследованиями, разработкой технических средств и проектированием в области местных сетей связи. Она будет полезна студентам и аспирантам вузов связи.

Научно-техническое издание

Уважаемый Читатель! Если эта книга Вам понравилась, то Вы должны знать, что ее публикация стала возможной благодаря финансовой и организационной помощи ОАО "Уралсвязьинформ" (Н.А. Соколов)

ISBN 5-93161-003-0

® Соколов Николай Александрович, 1999 © ЗАО "ИГ "Энтер-профи"

СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ .. 6 ПРЕДИСЛОВИЕ 10 1. АБОНЕНТСКИЕ ЛИНИИ МЕСТНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ 13 1.1. Исторические аспекты развития системы абонентского доступа 13 1.1.1. Основные этапы развития системы абонентского доступа 13 1.1.2. Формальное описание характеристик абонентской сети 24 1.2. Термины, определения и основные понятия 27 1.2.1. Общие замечания 27 1.2.2. Модели сети абонентского доступа 28 1.2.3. Перечень основных терминов 34 1.3. Функции сети абонентского доступа в современной системе электросвязи 40 1.3.1. Функции абонентской линии 40 1.3.2. Функции сети абонентского доступа 41 1.3.2.1. Изменение требований, предъявляемых к сети доступа ...41 1.3.2.2. Сеть доступа и процессы интеграции 42 1.3.2.3. Сеть доступа и процессы интеллектуализации 43 1.3.2.4. Сеть доступа и процессы персонализации 43 1.3.2.5. Сеть доступа и обмен видеоинформацией 46 1.4. Структурные характеристики абонентских сетей 49 1.4.1. Основные понятия 49 1.4.2. Распределение длин абонентских линий..., ..51 1.4.3. Распределение емкости абонентского кабеля 57 1.5. Основные тенденции эволюции абонентских сетей 60 1.5.1. Общее 60 1.5.2. Пропускная способность абонентской сети 61 1.5.3. Структура абонентской сети 63 1.5.4. Среда распространения сигналов 63 1.5.5. Расширение полосы пропускания существующих АЛ 66 1.5.5.1. Актуальность проблемы 66 1.5.5.2. Общая идея технологий xDSL 67 1.5.5.3. Технология ADSL 70 1.5.5.4. Технология VDSL 73 1-5.6. Прогнозы развития сетей абонентского доступа 76 1.6. Дополнительные комментарии к первой главе . 85 Литература к главе 1 88 2. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА 94 2.1. Подключение абонентов к цифровым телефонным станциям 94 2.1.1. Несколько предварительных замечаний.... 94 3

2.1.2. Некоторые особенности цифровизации местных телефонных сетей 2.1.2.1. Сетевые аспекты 2.1.2.2. Экономические аспекты 2.1.3. Подключение кТФОП новой группы абонентов 2.1.4. Замена аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию . 2.1.5. Замена нескольких АТС одной коммутационной станцией 2.1.6. Несколько общих замечаний к разделу 2.1 2.2. Варианты организации сети доступа в узкополосной ЦСИО 2.2.1. Общие принципы интегрального обслуживания 2.2.2. Рекомендации по созданию сети доступа в ЦСИО 2.2.2.1. Проблемы организации U-интерфейса 2.2.2.2. Концепция "наложенной" сети для ЦСИО 2.2.2.3. Развитие ЦСИО в процессе цифровизации ТФОП 2.2.3. Нужна ли сегодня узкополосная ЦСИО? 2.3. Широкополосные сети доступа .. 2.3.1. Виды широкополосных сетей доступа .. 2.3.2. Комбинированная среда "волокно-коаксиал" 2.3.3. Пассивная оптическая сеть 2.4. Варианты организации сети доступа в широкополосной ЦСИО 2.4.1. Некоторые особенности Ш-ЦСИО 2.4.2. Технология ATM 2.4.3. Интерфейс пользователь-сеть Ш-ЦСИО 2.4.4. Сеть доступа в широкополосной ЦСИО 2.4.4.1. Общие соображения 2.4.4.2. Вероятные сценарии создания Ш-ЦСИО 2.4.4.2.1. Небольшое предисловие 2.4.4.2.2. Технология ATM в корпоративных сетях 2.4.4.2.3. Технология ATM в сети общего пользования 2.4.4.2.4. Создание ядра сети ATM . 2.4.4.2.5. Расширение ядра сети ATM: размещение концентраторов 2.4.4.2.6. Расширение ядра сети ATM: замена коммутационных станций 2.4.4.2.7. Расширение ядра сети ATM: иерархические аспекты 2.4.4.2.8. Сосуществование разных видов распределения информации 2.4.4.3. Варианты реализации сети доступа в Ш-ЦСИО 2.5. Доступ к телекоммуникационной системе по эфиру 2.5.1. Несколько предварительных замечаний 2.5.2. Оценка экономической эффективности технологии WLL 4

96 96 101 106 111 115 119 126 126 132 132 136 137 140 143 143 144 149 154 154 157 159 162 162 166 166 166 167 169 170 171 173 174 177 184 184 186

2.5.3. Основные сценарии построения сети абонентского доступа 191 2.5.4. Сеть абонентского доступа, основанная на технологии LMDS 195 2.5.5. Поддержка функций мобильности сетью абонентского доступа 199 2.5.6. Интеграция стационарных и мобильных сетей связи 205 2.6. Дополнительные комментарии ко второй главе 207 Литература к главе 2 211 ПОСЛЕСЛОВИЕ 216 Литература к Послесловию 218 ПРИЛОЖЕНИЕ 219 Анализ документов МСЭ и ETSI, относящихся к сетям абонентского доступа : 219 П.1. Вопросы, рассматриваемые в Приложении 219 П.2. Рекомендация МСЭ G.902 ..221 П.З. Средства передачи информации в сети абонентского доступа.... 227 П.4. Рекомендация МСЭ Q.512 232 П.5. Технический отчет ETR 248 (ETSI) 237 П.6. Технический отчет ETR 306 (ETSI) 241 П.6.1. Структура Технического отчета ETR 306 .241 П.6.2. Интерфейсы, использующие проводные средства связи 242 П.6.2.1. Существующие технологии 242 П.6.2.2. Перспективные технологии 243 П.6.3. Интерфейсы, использующие радиотехнические средства 245 П.7. Технический отчет ETR 139 (ETSI) 246 П.8. Несколько слов вместо раздела "Выводы" 251 Литература к Приложению 252

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ В тексте монографии используются русскоязычные и англоязычные аббревиатуры. В разделе I приведены основные русскоязычные аббревиатуры. Если в англоязычной технической литературе есть идентичные (по смыслу) аббревиатуры, то они указаны в скобках. В разделе II перечислены основные англоязычные аббревиатуры. Они сопровождаются переводом на русский язык, который, как правило, отражает смысловое значение термина. Соответствующий текст не следует рассматривать как предлагаемый автором перевод терминов. Некоторые аббревиатуры, перевод которых не представляется целесообразным, используются в тексте монографий на языке оригинала. I. РУССКОЯЗЫЧНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ АВУ - абонентская высокочастотная установка АДИКМ (ADPCM) - адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция АЗУ - абонентское защитное устройство АК (SLIC) - абонентский комплект АЛ - абонентская линия АМТС - автоматическая междугородная телефонная станция АТС - автоматическая телефонная станция БС (BS)- базовая станция ВКУ - вводно-коммутационные устройства ВЛС - воздушная линия связи ГТС - городская телефонная сеть ЗСЛ - заказно-соединительная линия ККС - комбинированная коммутационная станция. КТВ - кабельное телевидение КЯ - кабельный ящик ЛВС (LAN) - локальная вычислительная сеть МВК (ADM) - мультиплексор с выделением каналов МС (LE) - местная станция МСЭ (ITU) - Международный Союз Электросвязи ОАО - открытое акционерное общество О В (FO) - оптическое волокно ОК - оптический кабель ОС (LE) - оконечная станция О ЦК - основной цифровой канал ПД - передача данных ПД-КП - передача данных с коммутацией пакетов ПК - персональный компьютер РАТС (СО, LE) - районная АТС РК (DP) - абонентская распределительная коробка 6

РРЛ - радиорелейная линия С КС - структурированная кабельная система СЛ - соединительная линия СЛМ - междугородная соединительная линия СПС (PCN)- сеть персональной связи СТС - сельская телефонная сеть СУ (NN) - сетевой узел ТА (TS) - телефонный аппарат ТВЧ (HDTV) - телевидение высокой четкости ТФОП (PSTN) - телефонная сеть общего пользования ТЧ (VF) - тональная частота УВС - узел входящего сообщения УИС - узел исходящего сообщения УПАТС (РАВХ) - учрежденческо-производственная АТС УПС (UFT) - Универсальная персональная связь УС - узловая станция ФР (d.f.) - функция распределения ЦКП - центр коммутации пакетов ЦК.У (DXC) - цифровой кроссовый узел ЦС - центральная станция ЦСИО (ISDN) - цифровая сеть интегрального обслуживания ЦСП - цифровая система передачи ЦТА - цифровой телефонный аппарат ЦТЭ - центр технической эксплуатации ШР - шкаф кабельный распределительный Ш-ЦСИО (B-ISDN) - широкополосная ЦСИО II. АНГЛОЯЗЫЧНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ

ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line (асимметричная цифровая АЛ) ATM - Asynchronous Transfer Mode (асинхронный режим переноса) CDMA - Code Division Multiple Access (множественный доступ с кодовым разделением каналов) DECT - Digital Enhanced Cordless Telecommunications (европейский стандарт для беспроводной цифровой связи) ETSI - (Европейский институт по телекоммуникационным стандартам) FR - Frame Relay (ретрансляции кадров; технология обмена данными) FTTA - Fiber To The Apartment (доведение оптического кабеля до квартиры жилого дома) FTTB - Fiber To The Building (доведение оптического кабеля до здания) FTTC - Fiber To The Curb (доведение оптического кабеля до того

7

места, где установлен кабельный шкаф) KITH - Fiber To The Home (доведение оптического кабеля до жилого дома) FTTO - Fiber To The Office (доведение оптического кабеля до офиса) FTTOpt - Fiber To The Optimum (общий термин, означающий доведение оптического кабеля до некой оптимальной, с точки зрения Оператора и/или пользователя, точки) FTTR - Fiber To The Remote (доведение оптического кабеля до удаленного модуля, концентратора, мультиплексора или УПАТС) FTTZ - Fiber To The Zone (доведение оптического кабеля до некоторой зоны) HDSL - High-speed Digital Subscriber Line (высокоскоростная цифровая АЛ) HFC - Hybrid Fiber/Coax (комбинированная среда "волокно-коаксиал") IDN - Integrated Digital Network (интегральная цифровая сеть) IMT-2000 - International Mobile Telecommunications (концепция МСЭ по созданию международной системы мобильной связи XXI века) IWF - Interworking Functions (функции взаимодействия сетей) LMDS - Local Multipoint Distribution Services (услуги распределения информации для группы терминалов в границах местной сети) MAN - Metropolitan Area Network (общегородская сеть; термин используется специалистами по передаче данных) MPEG - Motion Picture Experts Group (экспертная группа по стандартам для передачи движущихся изображений; также названы и стандарты, разработанные этой группой) PON - Passive Optical Network (пассивная оптическая сеть) RADSL - Rate Adaptive Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с адаптивной скоростью); SDH - Synchronous Digital Hierarchy (синхронная цифровая иерархия ЦСП) SDSL - Symmetrical Digital Subscriber Line (симметричная цифровая абонентская линия) SMDS - Switched Multimegabit Data Services (услуги передачи данных на скоростях, измеряемых Мбит/с, с установлением коммутируемых соединений) STM - Synchronous Transfer Mode (синхронный режим переноса) TDMA - Time Division Multiple Access (множественный доступ с временным разделением каналов) TMN - Telecommunications Management Network (сеть технической эксплуатации средств электросвязи) TPON - Telephony over Passive Optical Network (телефонная связь через пассивную оптическую сеть) 8

U-ADSL - Universal Asymmetrical Digital Subscriber Line (универсальная асимметричная цифровая АЛ) UMTS - Universal Mobile Telecommunications System (концепция ETSI для построения универсальной системы связи с подвижными объектами) VDSL - Very High-speed Digital Subscriber Line (цифровая АЛ с очень высокой скоростью передачи) WAN - Wide Area Network (территориально распределенная сеть; термин обычно используется специалистами по передаче данных) WDM - Wavelength Division Multiplex (мультиплексор с разделением каналов по длинам волн) WLL - Wireless Local Loop (беспроводная АЛ), WPABX - Wireless РАВХ (беспроводная УПАТС) xDSL - χ Digital Subscriber Line (цифровая АЛ; общее обозначение для ряда технологий: ADSL, HDSL, VSDL и им подобных)

Wer A sagt, muss auch В sagen (кто говорит "А", тот должен сказать и "Б")

ПРЕДИСЛОВИЕ История развития телефонии началась в 1876 году, когда Александр Белл получил патент на одно из самых замечательных изобретений XIX века. От первых шагов по практической реализации сетей телефонной связи до наших дней прошло более ста двадцати лет. Телефонная связь существенно изменилась. Но даже такие глубокие изменения, как переход к цифровым методам передачи, коммутации и обработки информации или применение кабелей связи с оптическими волокнами (ОВ), почти не коснулись принципов построения абонентской линии (АЛ). Из истории развития техники известны факты, когда продолжительный и медленный процесс сменяется периодом весьма радикальных преобразований. Мне кажется, что начавшееся в последние годы изменение принципов построения АЛ можно рассматривать как один из примеров подобного явления. Особенность современной телекоммуникационной системы заключается в том, что роль АЛ и принципы ее создания изменяются весьма существенно. Термин "Абонентская линия" уже не отражает суть элемента сети электросвязи между терминалом пользователя и коммутационной станцией. В технической литературе появился новый, принятый уже в международных стандартах и рекомендациях, термин "Access Network". Дословный перевод - "Сеть доступа" - будет, вероятно, не совсем удачен с точки зрения отечественной терминологии в электросвязи. Поэтому в тексте всех глав книги чаще используется термин "сеть абонентского доступа". Читатель, вероятно, обратит внимание и на некоторые другие особенности монографии, касающиеся аспектов терминологии. В частности, предпринята попытка (возможно, не всегда удачная) более точного перевода некоторых терминов с английского языка. В частности, термин "Transport Network" переводится словосочетанием "Транспортная сеть". Тем не менее, после слова "транспортная" в скобках (по крайней мере, в первой главе монографии) указывается другое, более привычное, прилагательное "первичная". Соответственно, вместо слов "вторичная сеть" чаще используется выражение "коммутируемая сеть". Мне кажется, что такой перевод ближе по смыслу к оригиналу - "Switched Network". Монография, по первоначальному замыслу, должна была состоять из четырех глав. Ее первое название - "Сети абонентского доступа.

10

Принципы построения и методы расчета" уже подразумевало, что будут рассмотрены два, отчасти самостоятельных, вопроса. Две первые главы я планировал посвятить принципам построения сетей абонентского доступа. Методы расчета, нацеленные на разработку инструмента для инженерного проектирования сетей абонентского доступа, намечалось изложить в третьей и четвертой главах. Когда заканчивалась работа над второй главой монографии, мне показалось, что целесообразно разделить весь материал на две части. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что принципы построения сетей абонентского доступа будут интересны более широкому кругу читателей. Математические методы, которые - как я надеюсь - станут темой следующей монографии, будут полезны, в основном, специалистам по планированию сетей, то есть более узкому кругу читателей. Предварительно я бы хотел отметить, что в 1999 году опубликована книга Б.С. Гольдштейна "Протоколы сети доступа". Эта книга будет логическим продолжением его монографии "Сигнализация в сетях связи", опубликованной в 1997 году. В планах издательства ЭКОТРЕНДЗ анонсирована книга "Сети связи с беспроводным доступом", написанная К.М. Великановым с соавторами. В этой монографии, по всей видимости, будут изложены вопросы, касающиеся сетей доступа, основанных на беспроводных технологиях. Эти две монографии, я надеюсь, помогут читателям составить достаточно полное представление о проблемах развития сетей абонентского доступа и путях их решения. . Итак, вернемся к монографии "Сети абонентского доступа. Принципы построения". Первая глава начинается экскурсом в историю развития абонентского доступа. Многие читатели по историческим кинолентам или старым гравюрам помнят громоздкие (но не лишенные определенного изящества) аппараты, имеющие микрофон в корпусе и телефон на коротком шнуре. Можно сказать, что такая конструкция телефонного аппарата "привязывала" абонента к терминалу, почти не позволяя ему двигаться. Миниатюрные современные терминалы не только не препятствуют передвижению абонента (даже в любых транспортных средствах), но могут передавать различные виды информации. Естественно, что подобные возможности обусловили существенное изменение функций, которые выполняют сети абонентского доступа в системе электросвязи. Далее, в первой главе вводятся термины и определения, касающиеся излагаемых в монографии вопросов. Раздел "Структурные характеристики абонентских сетей" содержит статистические данные по распределению Длин и емкостей линейно-кабельных сооружений. Заканчивается первая глава изложением основных тенденций, определяющих эволюцию АЛ. Во второй главе формулируются основные принципы построения перспективных сетей абонентского доступа. Первый раздел второй главы посвя11

щен вариантам подключения абонентских терминалов к цифровым коммутационным станциям. Рассматриваются различные аспекты применения выносных концентраторов и мультиплексоров, позволяющих эффективно организовывать сети абонентского доступа при цифровизации телефонной сети общего пользования (ТФОП). На базе цифровой ТФОП могут вводиться различные услуги электросвязи, часть из которых требует определенной модернизации сети абонентского доступа. Характерный пример такой ситуации - создание цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО). Во второй главе рассматриваются принципы создания сети доступа как для обычной (узкополосной), так и для широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО). Концепция интегрального обслуживания не может быть реализована для всей телекоммуникационной системы. Параллельно с ЦСИО будут развиваться самостоятельные коммутируемые (вторичные) сети. Поэтому один из разделов второй главы посвящен принципам построения широкополосной сети доступа, реализация которой не совпадает с концепцией ЦСИО. Заканчивается вторая глава разделом, содержащим краткие сведения о сетях абонентского доступа, ориентированным на использование эфира в качестве среды распространения сигналов. Приложение к монографии содержит краткий анализ документов Международного Союза Электросвязи (МСЭ) и ETSI (Европейский институт по телекоммуникационным стандартам), имеющих прямое или косвенное отношение к сетям абонентского доступа. Монография может рассматриваться как самостоятельная работа, призванная сформулировать основные направления, по которым будут развиваться сети абонентского доступа. Кроме того, изложенный материал служит основой для второй монографии, которую я надеюсь опубликовать в самом начале XXI века. Идея изучения сетей абонентского доступа зародилась у меня в процессе работы над монографией "Эволюция местных телефонных сетей", изданной в 1994 году (благодаря бескорыстной финансовой и организационной помощи открытого акционерного общества "Уралсвязьинформ"). Это обстоятельство и определило выбор эпиграфа к Предисловию. Я буду искренне рад получить конструктивные замечания по изложенным в книге вопросам. Если читатель найдет в монографии что-нибудь полезное, то он должен знать, что к этому "приложили руку" С А Брусиловский, Б.С. Гольдштейн, С.И. Лопатин, ВА Соколов и ПА Юнаков. Замечания и предложения моих коллег, прочитавших рукопись, очень помогли при подготовке окончательной редакции монографии. Львиная доля редакторской работы выполнена В А Соколовым. Благодаря усилиям М.Ю. Соколовой, моей жены, и Ю.Н. Соколова, нашего старшего сына, текст монографии стал в большей степени отвечать канонам русского языка. 12

Я верю, что наука проста, потому что она доступна мне, простому человеку (Эрнест Резерфорд)

1.АБОНЕНТСКИЕЛИНИИ МЕСТНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ Вот и прожили мы больше половины. Как сказал мне старый раб перед таверной: "Мы, оглядываясь, видим лишь руины ". Взгляд, конечно, варварский, но верный. (Иосиф Бродский. Письма к римскому другу) 1.1. ИаОРИЧЕСКИΕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СИаЕМЫ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА

1.1.1. Основные этапы развития системы абонентского доступа Не следует воспринимать эпиграф как прелюдию к критике принципов построения существующей системы абонентского доступа. Я разделяю мнение той группы психологов, которая считает критику самым неэффективным способом исправления каких-либо упущений в деятельности людей. Выбор этих строк Иосифа Бродского продиктован стремлением подчеркнуть тот факт, что существующие сети абонентского доступа начинают тормозить дальнейшее развитие всей телекоммуникационной системы. Раздел "Исторические аспекты ..." включен в первую главу монографии для того, чтобы обратить внимание читателя на те основные проблемы, которые возникли как следствие принятых ранее решений. Для этого - немного истории. Первые сети телефонной связи состояли - с точки зрения линейных сооружений - только из АЛ. Эти АЛ включались в ручные коммутаторы, операторы которых осуществляли соединения между абонентами. Первые АЛ были созданы на базе воздушных линий связи. В [1] приводятся интересные подробности о строительстве Санкт-Петербургской телефонной сети: "...вся сеть проектировалась на столбах по однопроводной схеме с использованием гальванизированной проволоки диаметром 2,2 мм". Подобный подход был типичен для конца XIX века и для начала нашего столетия. Провода обычно подвешивались на столбах. Подведение проводов к телефонной станции осуществлялось через специальные стойки. Суммарное число проводов, которые должны были подключаться к коммутаторам, исчислялось Десятками и даже сотнями. Высота соответствующих стоек достигала на некоторых телефонных станциях 13 метров [2].

13

Подземный телефонный кабель был впервые проложен в России в 1885 году при строительстве Нижегородской телефонной сети [2]. Длина десятижильного кабеля составляла около одного километра. Но его прокладка стоила дорого, а при эксплуатации возникли весьма сложные проблемы. В результате дальнейшее развитие абонентских сетей осуществлялось за счет воздушных линий и кабелей, подвешиваемых на столбах. С 1886 года в России в некоторых сетях стали использоваться двухпроводные АЛ и, соответственно, двухпроводные шнуровые коммутаторы. Необходимость в создании кабельной канализации стала очевидной после стихийного бедствия 21 ноября 1902 года, практически парализовавшего работу телефонной сети в столице Российской Империи [1J. Сильное обледенение привело к тому, что почти четыре тысячи проводов были оборваны и перепутаны. В следующем году из-за обледенения произошло 28367 обрывов (емкость Санкт-Петербургской телефонной сети составляла чуть более пяти тысяч абонентов). Строительство телефонной канализации в Санкт-Петербурге началось 15 мая 1903 года. Трубопроводы из керамических труб поставлялись Боровическим заводом. К 1 октября 1903 года было проложено 17 км магистральных трубопроводов, что составляло 210 каналокилометров. В 1904 году было проложено еще 18,5 км трубопровода или 214 каналокилометров. В том же году начались работы по прокладке кабеля с диаметром жил 0,7 мм. Эти работы проводились регулярно; к 1915 году общая протяженность телефонной канализации составила 118,3 км. В 1916 году работы были приостановлены. К этому времени в телефонной сети Санкт-Петербурга было проложено: - 10,5 км кабеля ТГ 1200x2; - 33,4 км кабеля ТГ 1000x2; - 87 км кабеля ТГ 800x2; - 10,9 км кабеля ТГ 600x2; - 119,1 км кабеля ТГ 400x2. К 1912 году емкость первой телефонной станции в столице (40 тысяч номеров) была полностью задействована. Ее расширение позволило довести номерную емкость до 58 тысяч номеров. После октября 1917 года расширение телефонной сети практически не проводилось. Ликвидация последствий пожара 1921 года, возникшего в кроссе центральной телефонной станции, затянулась на семь лет. Московская телефонная сеть, емкость которой к 1916 году составила чуть более 52 тысяч номеров, развивалась по аналогичному сценарию. Для организации двухпроводных АЛ использовались преимущественно кабели связи емкостью 400 пар. Одновременно создавались сети и в других городах России - Одессе, Риге, Харькове, Каза-

14

ни ... На 1 января 1916 года было создано 334 городские телефонные сети (ГТС), из которых 211 (63 процента) принадлежали Правительству и 123 (37 процентов) - концессионерам. В частном пользовании находилась только часть телефонных аппаратов - порядка 17 процентов. По мере развития телефонных сетей повышалась длина АЛ. Возникла проблема повышения дальности связи. Английский ученый О. Хевисайд в 1893 году сформулировал условия минимума энергетических потерь сигнала, передаваемого по линиям связи. Искомый минимум достигался за счет подбора четырех основных параметров кабельных пар: активного сопротивления жил (R), индуктивности (L), емкости (С) и проводимости изоляции (G). Проще всего - с практической точки зрения - изменять индуктивность. В 1900 году были разработаны два метода повышения индуктивности кабельных пар - пупинизация [3] и крарупизация [4]. Первый метод, предложенный М. Пупином, основывался на включении в кабельные пары катушек индуктивности. Это позволяло повысить дальность связи в три - пять раз, что соответствовало дальности связи (в зависимости от диаметра жил кабеля) от 10 до 100 км. Второй метод, разработанный К.Э. Крарупом, заключался в том, что кабель обматывался лентой из тонкой проволоки в один, два или три слоя. Оба метода повышения дальности связи стали применяться с 1902 года. Пупинизация более широко использовалась в местных (городских и сельских) телефонных сетях. Крарупизация оказалась эффективнее для кабелей, прокладываемых под водой. Это объясняется тем, что такой кабель не содержит утолщений, образуемых при включении катушек Пупина. Обратная сторона повышения индуктивности образование фильтра нижних частот, который создает препятствия для уплотнения кабельных пар. По этой причине пупинизация и крарупизация вскоре перестали широко применяться для повышения дальности связи. Гражданские сооружения для телефонной сети выполнялись на весьма высоком (для того времени) техническом уровне. Здания, предназначенные для размещения коммутаторов, обычно проектировались квалифицированными архитекторами. В [5] приведена фотография здания, в котором была смонтирована московская телефонная станция, построенная в 1904 году. В той же работе можно найти фотографию красивого здания Санкт-Петербургской телефонной станции. Несколько слов следует сказать и о коммутационном оборудовании, которое, правда, не является элементом сети доступа, но оказывает заметное влияние на ее реализацию. Первые коммутаторы были похожи на аналогичные устройства, используемые в телеграфной связи. Они назывались коммутаторными досками Гилеланда и представляли собой простейший однопроводный коммутатор. Эти коммутаторы обслу15

живопись телефонистками, которых абоненты называли почти забытым ныне словом "барышня". В начале девяностых годов прошлого века стали использоваться коммутаторы шкафного типа. Они также обеспечивали однопроводную коммутацию и ориентировались на телефонные аппараты с питанием от местной батареи и индукторным вызовом. Любопытны и некоторые экономические оценки, хотя сравнивать цены начала и конца XX века очень сложно. На выставке "НОРВЕКОМ-97", проходившей в Санкт-Петербурге в феврале 1997 года, среди посетителей распространялась газета "ЭКСПО новости". В статье В. Решетова "Навстречу 115-летию Петербургской телефонной сети" мне показался очень интересным следующий отрывок: "Подключение к сети стоило 250 рублей. Вспомним, что еще существовала копейка, американский доллар стоил от силы рубль, а корову можно было купить за 10 рублей". Если кто-либо захочет сейчас быстро установить телефон, он, как правило, должен обратиться к Оператору коммерческой сети. Стоимость подключения в этом случае составляет порядка 500 долларов США, если судить по рекламным материалам, распространявшимся на уже упомянутой выставке "НОРВЕКОМ-97". Таким образом, абонент заплатит примерно вдвое дороже, но корову - насколько мне известно - за 20 американских долларов не купишь. Кроме того, абонент может обратиться и к Оператору ТФОП. В апреле 1997 года абонент с местной пропиской в Санкт-Петербурге платил за установку телефона 750 тысяч рублей (около 130 долларов по курсу Центрального Банка России в апреле 1997 года). Если человек не имел прописки в Северной Столице, то он должен был заплатить 1 миллион рублей, то есть в 1,33 раза дороже (влияние прописки на стоимость установки телефона - предмет отдельного исследования, лежащий вне сферы технических вопросов). Автоматизация ГТС, начало которой было положено введением в эксплуатацию машинной станции 3 августа 1926 года в Ростове-наДону [2, 5], не привела к изменению принципов реализации АЛ. Своим чередом шел процесс перехода от воздушных цепей к кабельным линиям. Существенно то, что однопроводные АЛ постепенно заменялись двухпроводными. Тем не менее, по данным на 1 января 1928 года [2] общая протяженность воздушных линий связи в ГТС составляла 14,3 тысячи км против 2,3 тысяч км кабельных линий (или 14 процентов). Это соотношение постепенно менялось за счет увеличения доли кабельных линий связи. К 1945 году удельный вес кабельных линий в ГТС (правда, по протяженности жил, а не по общей длине) составил уже 94 процента [2]. Естественно, что число повреждений на воздушных линиях было очень велико. В послевоенные годы, практически во всех городах, кабельную кана-

16

лизацию стали строить с использованием асбоцементных труб и сборных смотровых устройств. В больших городах нашли применение коллекторы, в которых размещались все сооружения коммунального хозяйства (кабели связи и энергосистемы, трубопроводы различного назначения и т.п.). Свинец, использовавшийся ранее в качестве оболочки кабеля, постепенно заменяется синтетическими материалами. На длинных АЛ стали использоваться усилители мостового типа. Для удовлетворения заявок новых абонентов применяется спаренное подключение двух телефонных аппаратов (ТА) к одной АЛ. Например, на 1 января 1962 года подобным образом в Москве было подключено 52515 ТА, а к 1 января 1965 года уже 250981 ТА [2]. Иными словами, за три года спаренное включение в Московской ГТС стало применяться почти в пять раз чаще. Безусловно, спаренное включение ТА несколько снизило затраты на развитие ГТС, но оно имело и ряд отрицательных последствий, часть которых наиболее ярко проявляется только в настоящее время. Заметное изменение в принципах построения сети доступа произошло при внедрении первой подстанции (концентратора) ПС-МКС-100 в 1957 году. Позднее была создана подстанция емкостью до 1000 номеров ПСК-1000. Использование подстанций приводит к сокращению средней длины АЛ. Это, в свою очередь, улучшает качество передачи информации, повышает эффективность использования АЛ и обеспечивает ряд преимуществ, существенных с точки зрения эволюции ТФОП. Все изложенное выше относится, в большей степени, к городским, а не сельским телефонным сетям (СТС). Сельская связь развивалась по весьма специфическим сценариям. Такое положение было обусловлено Двумя основными факторами: - технические средства, используемые для построения сетей электросвязи, еще не обеспечивали возможность создания унифицированных коммутационных станций, систем передачи и линейно-кабельных сооружений для всех уровней иерархии ТФОП; - система сельской связи была ориентирована на обеспечение потребностей сельскохозяйственного производства (органов управления колхозов и совхозов) при незначительной телефонизации квартир и Домов проживания населения. Построение абонентских сетей в сельской местности велось с широким использованием воздушных линий связи. Это не обеспечивало хорошего качества передачи речи и приемлемой надежности связи, "о данным за 1950 год на 100 км воздушных линий было зафиксировано 1,6 повреждений со средним временем простоя 6 часов [2]. Эта статистика относится ко всем линейным сооружениям, включая участок абонентского доступа. Последние два десятилетия внесли свой вклад в развитие абонентских сетей. Самым существенным - с точки зрения вопросов, рассматривае2 Заказ № 2843

17

мых в монографии, - можно назвать: использование систем передачи, применение концентраторов при установке цифровых коммутационных станций и организацию доступа (для некоторых групп абонентов) по эфиру. Одной из первых систем передачи, разработанных для уплотнения АЛ, стала абонентская высокочастотная установка (АВУ). Она предназначалась для организации одного дополнительного канала за счет уплотнения АЛ. АВУ состоит из двух комплектов. Комплект, располагаемый на автоматической телефонной станции (АТС), питается от станционной батареи. Комплект, устанавливаемый у абонента, питается от сети переменного тока 220/127 В или (для помещений с повышенной электробезопасностью) 36 В [6]. Оборудование АВУ использует несущие частоты 28 кГц (от абонента к станции) и 64 кГц (от станции к абоненту). Аппаратура АВУ представляет собой одноканальную систему уплотнения. Это, по определению, приводит к низким технико-экономическим показателям ее применения. С другой стороны, оборудование типа АВУ весьма эффективно при необходимости быстро организовать одну дополнительную АЛ. Следующее поколение абонентских систем передачи отличалось двумя важными показателями: использование цифровых методов передачи сигналов и многоканальность. Характерный пример - цифровая система передачи с временным разделением каналов и дельтамодуляцией Д-АВУ [6]. Эта аппаратура позволяет организовать 10 АЛ по двум парам абонентского кабеля, оборудование Д-АВУ рассчитано на подключение специализированных ТА, имеющих четырехпроводное окончание. Питание ТА осуществляется дистанционно, то есть работоспособность Д-АВУ не зависит от состояния сети переменного тока. Область использования Д-АВУ существенно ограничивается двумя факторами: - длина линии между ТА и комплектом, размещаемым на стороне подключаемых к системе абонентов, не должна превышать 200 м; - кабель, уплотняемый системой передачи Д-АВУ, должен быть однородным. При размещении абонентского комплекта Д-АВУ в пределах одного подъезда или даже в одном доме, ограничение длины линии величиной 200 м не представляется очень существенным. Иная ситуация складывается с требованиями к однородности кабеля. Дальнейшее применение систем передачи в абонентской сети осуществлялось в двух направлениях: - использование стандартных цифровых систем передачи (ЦСП), разработанных для уплотнения пучков соединительных линий (СЛ) между коммутационными станциями; - создание новых систем передачи, ориентированных, в основ-

18

ном, на абонентскую сеть. Стандартные ЦСП широко используются в ряде стран для экономичной организации абонентской сети [7, 8]. Такое решение объясняется техническими и экономическими преимуществами, которые свойственны унифицированному телекоммуникационному оборудованию. Отрицательные последствия от применения специализированных для абонентской сети систем передачи объясняются, как правило, тем, что они не унифицированы со стандартными ЦСП. Преимущества, свойственные специализированным (для абонентской сети) системам передачи, обычно проявляются тогда, когда АТС является аналоговой коммутационной станцией. Для цифровых АТС подключение абонентов посредством специализированных систем передачи и, особенно, техническая эксплуатация сети доступа ставят ряд весьма сложных проблем, к которым мы еще вернемся. Информация о специализированных системах передачи, предназначенных для абонентских сетей, может быть найдена в [9, 10]. Использование концентраторов (в любых типах коммутационных станций) позволяет не только сократить среднюю длину АЛ, но и повысить эффективность сети абонентского доступа. Применение систем передачи, то есть мультиплексоров, подразумевает создание индивидуальных АЛ. В этом и состоит существенное различие между концентратором и мультиплексором: - любой из V каналов между концентратором и цифровой коммутационной станцией может использоваться для соединения с любым из N абонентов, включенных в данный концентратор; - пучок линий между мультиплексором (емкостью N) и коммутационной станцией предназначен для организации индивидуальных АЛ, число которых равно N. Естественно, что V < N. Соотношение этих величин зависит от ряда факторов. Максимально V и N могут различаться на один порядок. Это, на первый взгляд, свидетельствует о преимуществах конЦентраторов перед мультиплексорами, используемыми в абонентской сети. Но посмотрим на динамику цен. Себестоимость оптического кабеля (ОК) и систем передачи постоянно снижается. Это означает, что затраты на тот вариант создания сети абонентского доступа, который основан на применении мультиплексоров, будут постепенно уменьшаться. Можно считать, что себестоимость коммутационного оборудования определяют затраты на аппаратные и программные средства. Тогда можно выделить два важных процесса: - постоянное снижение цен на элементную базу ведет к уменьшению стоимости концентратора; введение новых функциональных возможностей (дополнитель-

19

ное программное обеспечение) обуславливает рост стоимости концентратора. Это означает, что выбрать один из двух вариантов создания сети абонентского доступа можно только при конкретном проектировании (11, 12]. Практическая реализация беспроводного (wireless) доступа стимулировала существенные изменения в принципах создания абонентских сетей. Особенно ярко соответствующие тенденции проявились в сельской связи [13, 14]. Но это направление в создании абонентских сетей не имеет глубоких "исторических" корней. По этой причине в разделе 1.1 проблемы доступа по эфиру не рассматриваются. Их анализ содержится в разделе 2.5. Таким образом, основные исторические аспекты развития абонентской сети, существенные с точки зрения ее дальнейшей эволюции, уже изложены. Перейдем к анализу достоинств и недостатков эксплуатируемых абонентских сетей, которые представляются важными с трех точек зрения: - поддержка дополнительных услуг, вводимых для абонентов аналоговых и цифровых коммутационных станций; - внедре'ние цифровой коммутационной техники и перспективных сред распространения сигналов; - использование существующих АЛ для организации новых сетей электросвязи, обеспечивающих обмен так называемой нетелефонной информацией. Под дополнительными услугами, предоставляемыми абонентам всех типов АТС, мы будем понимать такие виды обслуживания, которые инвариантны к типу коммутационного оборудования. Характерными примерами дополнительных услуг могут служить: - передача данных (ПД) и факсимильных сообщений, которые вводятся в АЛ через модем; - использование АЛ для организации охранной и/или пожарной сигнализации; - создание арендованного канала ("прямой провод") для различного применения, включающего АЛ как одну из составных частей. Возможность предоставления дополнительных услуг, как правило, зависит от характеристик существующей абонентской сети. Но и сами эти услуги могут заметно повлиять - обычно не в лучшую сторону - на характеристики АЛ. Постараемся проиллюстрировать такое утверждение применительно к первому из приведенных выше примеров дополнительных услуг, выделяя некие общие закономерности. Обмен дискретной информацией (данные, факсимильные сообщения, "Электронная почта" и т.п.) осуществляется, в настоящее время, преимущественно за счет ресурсов ТФОП. Исследования качества пере20

дачи дискретной информации [15] показали, что некоторые особенности ТФОП в целом, и АЛ частности, могут заметно влиять на основные характеристики обмена сообщениями. В ряде случаев передача дискретной информации через ТФОП практически невозможна. В [15] проанализированы основные причины сложившейся ситуации, обусловленной, в основном, особенностями ТФОП как сети, изначально создававшейся по требованиям, свойственным телефонии. Но к изложенному в [15] можно добавить несколько соображений, касающихся абонентской сети: - сращивание жил, имеющих различный диаметр, приводит к известному в теории явлению, вызывающему потерю мощности передаваемого сигнала; - наличие в одном кабеле пар, используемых для телеграфной связи, передачи телеметрической информации и т.п., может существенно повысить уровень импульсных помех, что, естественно, приведет к снижению помехозащищенности; - установка оборудования охранной сигнализации типа "КометаК", которая использует несущую частоту 18 кГц, также влияет на достоверность передаваемой дискретной информации. Для телефонии все эти обстоятельства не столь критичны, что обусловлено спецификой речи, обладающей, как известно, большой избыточностью. Это обстоятельство в совокупности с весьма совершенным устройством обработки речи (головной мозг) обеспечивает весьма высокую достоверность информации, которой обмениваются абоненты ТФОП. Не следует, конечно, возводить последнее утверждение в абсолют. На практике иногда возникают ситуации, когда ни избыточность речи, ни напряжение голосовых связок и слухового аппарата абонентов не обеспечивают приемлемые характеристики телефонного соединения. В свою очередь, сигналы от модемов, работающих в полосе канала тональной частоты (ТЧ), могут создавать ощутимые помехи в других каналах ТЧ при пониженном переходном затухании. Кроме этих минусов абонентской сети существуют и некоторые плюсы, представляющиеся весьма важными для введения дополнительных услуг. Вопервых, средняя длина АЛ в российскойТФОП, как правило, короче аналогичной величины для телефонных сетей других стран [12]. Во-вторых, использование различных устройств и терминалов, мешающих работе модемов, пока не получило широкого распространения. В-третьих, начавшийся процесс модернизации ТФОП косвенно создает хорошие предпосылки для улучшения характеристик качества передачи дискретной информации. Перейдем ко второй группе достоинств и недостатков существующей абонентской сети, проявляющихся на этапе внедрения цифровой комутационной техники и перспективных сред распространения сигналов. Десь умышленно не затрагиваются аспекты услуг; акцент сделан на тех

21

проблемах, которые свойственны переходу к новому поколению оборудования электросвязи. При модернизации телекоммуникационной системы с использованием ресурсов существующих абонентских сетей весьма важно принимать во внимание: - характеристики абонентских кабелей, которые предполагается использовать для организации линейных трактов ЦСП между выносными модулями (например, концентраторами или мультиплексорами) и цифровой коммутационной станцией; - возможность использования существующей канализации для прокладки новых кабелей (как с металлическими жилами, так и с оптическими волокнами); - наличие специфических интерфейсов, которые не поддерживаются цифровыми коммутационными станциями. Известны два способа организации цифровых трактов - однокабельный и двухкабельный [6]. В целом, двухкабельный вариант перспективнее. Но на практике достаточно часто возникают ситуации, когда реализован может быть только однокабельный вариант. В таком случае необходимо отбирать физические пары, пригодные для организация цифрового тракта. Отбор пар осуществляется по специальной методике [16]. Следует отметить, что подобные задачи возникают и при организации доступа пользователей ЦСИО к коммутационной станции, а также в ряде других случаев, рассматриваемых ниже. К сожалению, универсальных рекомендаций относительно возможности уплотнения абонентских кабелей не существует. Эта возможность определяется, в основном, реальными характеристиками эксплуатируемого кабеля. Не исключается ситуация, когда для организации цифровых трактов потребуется прокладка нового кабеля. Использование существующей канализации для прокладки новых кабелей также (или в еще большей степени) может считаться вопросом конкретного проектирования. Мне приходилось обсуждать подобные проблемы со специалистами, занимающимися проектированием и эксплуатацией абонентских сетей. Обычно сложные задачи возникают в двух случаях. Первая ситуация - прокладка нового кабеля в центральной части города. Вторая ситуация - специфические проблемы, вызываемые внешними воздействиями (последствия наводнений, смещение канализации из-за просадки грунта и т.п.). К специфическим интерфейсам, которые не поддерживаются цифровыми коммутационными станциями, относятся стыки с системами передачи, используемыми в абонентской сети, и устройствами, работающими вне полосы канала ТЧ. Современные цифровые коммутационные станции обычно рассчитаны на включение двухпроводных аналоговых АЛ и линейных трактов первичных ЦСП. Применение абонентских ЦСП, отличающихся от стандартного ряда систем ИКМ-30, ИКМ22

120 и т.д., связано: - либо с переходом на станционной стороне к двухпроводному физическому интерфейсу, что ухудшает качество передаваемой информации из-за дополнительного преобразования аналог-цифра-аналог; - либо с установкой конверторов, преобразующих цифровой поток на входе коммутационной станции в стандартный тракт с пропускной способностью 2,048 Мбит/с. Оба решения снижают надежность сети абонентского доступа изза включения дополнительных устройств. Более того, применение нестандартных систем передачи ставит весьма сложные проблемы в части технической эксплуатации оборудования, используемого в сети абонентского доступа. Из систем, функционирующих вне полосы канала ТЧ, следует, в первую очередь, выделить оборудование охранной сигнализации. Передача соответствующей информации осуществляется либо постоянным током, либо на частоте 18 кГц. "Выделение" сигналов, относящихся к системе охранной сигнализации, осуществляется, как правило, в кроссовом оборудовании коммутационных станций. Представим вполне реальную ситуацию, когда электромеханическая АТС заменяется на цифровую коммутационную станцию, которая имеет ряд концентраторов, связанных с нею за счет вновь проложенных ОК. В этом случае, существующие системы охранной сигнализации не будут работать по следующим причинам: - по оптическим волокнам в принципе не могут передаваться сигналы постоянного тока; - все абонентские комплекты (АК) концентратора содержат полосовые фильтры, пропускающие на вход кодека только сигналы в полосе канала ТЧ, что приводит к подавлению несущей частоты 18 кГц. Итак, внедрение цифровых коммутационных станций может привести к тому, что существующие системы охранной сигнализации не смогут выполнять свои функции. Эта проблема, насколько мне известно, сейчас детально изучается. Возможно, что уже предложены инженерные решения. Тем не менее, необходимо учесть и дальнейшую динамику развития абонентских сетей. Вероятно, в ближайшей перспективе может возникнуть ряд новых задач. Перейдем к третьей группе достоинств и недостатков эксплуатируемых АЛ, проявляющихся на этапе создания новых сетей электросвязи. Будем рассматривать эти достоинства и недостатки с точки зрения сетей, в которых передаются широкополосные сигналы. Характерными примерами могут считаться кабельное телевидение, системы видеоконтроля и широкополосная ЦСИО. Строго говоря, подобные сети обычно, делятся - с точки зрения их пропускной способности - на два класса. В англоязычной литературе вво23

дятся два соответствующих словосочетания - "Wideband Network" и "Broadband Network", которые на русский язык чаще всего переводятся одинаково -" Широкополосная сеть". Четкой границы между сетями "Wideband Network" и "Broadband Network" не существует. В большинстве публикаций к сетям типа "Wideband Network" относятся телекоммуникационные системы, поддерживающие скорость выше обычной ЦСИО (2,048 Мбит/с для доступа на первичной скорости), но ниже пропускной способности канала Н4 [17], которая составляет, примерно, 140 Мбит/с. Иногда в качестве верхнего предела фигурирует номинал 34 Мбит/с. Возможность использования существующих АЛ для подобных сетей рассматривается многими специалистами как весьма важная техническая задача. В результате ряда исследований [18, 19] были сформулированы концепции асимметричной цифровой АЛ - ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line), высокоскоростной цифровой АЛ - HDSL (High-speed Digital Subscriber Line) и цифровой АЛ с очень высокой скоростью передачи - VDSL (Very High-speed Digital Subscriber Line). Краткое изложение соответствующих принципов организации цифровой АЛ содержится в конце первой главы. В настоящем разделе для нас существенно то, что речь идет о скоростях передачи по АЛ, измеряемых единицами иди даже десятками Мбит/с. При таких высоких скоростях передачи информации особое значение приобретают эксплуатационные характеристики всех элементов АЛ: физических цепей (в "своем" и соседних кабелях), вводно-коммутационных устройств (ВКУ). Некоторые специалисты, с которыми я обсуждал вероятные проблемы использования технологий типа ADSL, высказывали опасения, что именно эксплуатируемые в настоящее время ВКУ будут препятствовать повышению скорости обмена информацией на участке терминал - коммутационная станция. Этот вопрос, конечно, нуждается в детальном изучении. 1.1.2. Формальное описание характеристик абонентской сети Попробуем обобщить основные достоинства и недостатки, свойственные существующим АЛ, заполнив таблицу 1.1, состоящую из трех колонок. В первой колонке указаны характеристики АЛ, существенные (по субъективному мнению автора) с точки зрения рассматриваемых в монографии вопросов. Вторая колонка отражает те недостатки существующей абонентской сети, которые значимы для эволюции ТФОП и телекоммуникационной системы в целом. Соответствующие достоинства АЛ приведены в третьей колонке. Примечания помещены в конце таблицы. Примечание А: такое утверждение справедливо применительно к той ситуации, когда АЛ будет использоваться для телефонной связи или передачи иной информации в полосе канала ТЧ. Если "старая" АЛ (от терминала до коммутационной станции) соответствовала таким требова24

Таблица 1.1 Характеристика абонентской сети Структура абонентекой сети

Недостатки

Достоинства

1. Шкафная система, при которой АЛ свойственны невысокие характеристики надежности и качества передачи информации 2. Невозможность автоматической реконфигурации структуры сети

1. Более экономичная, в целом, реализация абонентской сети 2. Наличие линейных и гражданских сооружений для будущей сети доступа

Используемая среда 1. Ограниченная пропускная распространения сигспособность АЛ, что свойственнала но кабелям с медными жилами 2. Низкая надежность АЛ на базе воздушных линий связи 3. Ухудшение некоторых характеристик передачи при сращивании жил, имеющих разный диаметр проводников

1. Достаточная пропускная способность для основных и дополнительных услуг, предоставляемых ТФОП 2. Оперативное создание АЛ за счет строительства воздушных линий связи

Используемые системы передачи

1 . Усложнение процесса технического обслуживания при использовании нестандартных систем передачи 2. Высокие удельные затраты на одну АЛ, что свойственно малоканальной аппаратуре 3. Необходимость, в ряде случаев, отбора уплотняемых цепей

1 . Возможность в сжатые сроки ввести новые АЛ без прокладки кабеля

Возможность введения новых услуг

1. Сложности, вызванные теми случаями, когда АЛ пригодна для телефонной связи, но ее электрические характеристики не отвечают требованиям, которые существенны при передаче иной информации

1. Возможность введения дополнительных услуг на значительной части АЛ, что позволяет Оператору получить дополнительные доходы

Поддержка процесса иифровизации ТФОП

1 . Необходимость отбора пар для организации линейных трактов между выносными модулями и АТС по однокабельному варианту 2. Возможные проблемы с работой систем охранной сигнализации

1 . Участок сети доступа от выносного модуля до терми нал а может быть использован без всяких ограничений (смотри Примечание А)

Использование АЛ Для организации новых сетей электросвяЗ и или передачи нетелефонной инфор-

1. Сложность повышения пропускной способности АЛ, организованных в кабелях с медными жилами или созданных в системах передачи 2. Отсутствие средств для управления структурой сети доступа (смотри Примечание Б)

1. Возможность введения технологии типа ADSL для некоторой части АЛ

мации

_

25

ниям, то ее часть (от терминала до выносного модуля) тем более будет способна передавать речь и иную информацию в полосе канала ТЧ с заданными показателями. Примечание Б: управление в сетях абонентского доступа, поддерживающих обмен широкополосными сигналами, обычно является необходимым условием из-за высоких требований к надежности таких телекоммуникационных систем. Таблицу 1.1 нельзя считать полной. В ней не отражены некоторые моменты, существенные, например, с точки зрения технической эксплуатации сети АЛ. Тем не менее, она содержит в сжатом виде те основные выводы из содержания раздела 1.1, которые важны для монографии в целом. Теперь, когда - практически без всяких пояснений - введен ряд новых терминов, необходимо перейти к следующему разделу, чтобы попытаться внести некоторую ясность в систему понятий, характерных для сети абонентского доступа.

Возможно вы и сами не понимаете, какой огромной властью над умами пользуется просторечное, совершенно некритическое использование слов и понятий (А.Ф. Лосев "О мировоззрении") 1.2.ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

1.2.1. Общие замечания Работа над терминологическими вопросами представляется, на первый взгляд, достаточно простой. На самом деле - это длительный и, как правило, неблагодарный труд. Мне хорошо известна та сложность, с которой сталкиваются специалисты МСЭ, занимающиеся переводом англоязычных терминов на два других официальных языка этой организации - французский и испанский. Но, к сожалению, без раздела "Термины, определения и основные понятия" дальнейшее изложение ряда вопросов не представляется возможным. В монографии используется специфический (возможно, что не самый удачный) подход к терминологии, заключающийся в следующей системе компромиссов: - давно используемые в-телефонии (или электросвязи) термины не изменяются, даже если они были введены не совсем удачно; - там, где это не противоречит сущности понятий, используются термины, планируемые к введению в известных автору проектах стандартов в области электросвязи; - перевод терминов с английского языка на русский осуществляется так, чтобы число букв в обеих аббревиатурах было, по возможности, одинаковым; - если перевод какого-либо термина на русский язык затруднен (например, в силу способностей автора), то в тексте монографии используется англоязычное выражение или соответствующая аббревиатура; - если англоязычный термин соответствует двум или более терминам в отечественной технической литературе, то в тексте делается соответствующее примечание. Характерным примером первого утверждения можно считать хорошо известную аббревиатуру ТФОП. Строго говоря, слова "телефонная сеть общего пользования" было бы правильнее сокращать как ТСОП. Такую аббревиатуру в последних публикациях стали использовать некоторые авторы. Тогда, словосочетание "телеграфная сеть общего пользования" также будет сокращаться как ТСОП. Именно по этой причине для телефонии была принята аббревиатура ТФОП, а Для телеграфии - ТГОП. Далее в тексте монографии мы будем использовать аббревиатуру ТФОП. Соответствующее ей англоязычное со27

кращение PSTN (Public Switched Telephone Network) тоже состоит из четырех букв, что иллюстрирует третье утверждение. Четвертый постулат относится к таким выражениям как Windows, ETSI, а также иным словам и аббревиатурам, которые, как правило, не переводятся. В тексте монографии подобные словосочетания, свойственные современной электросвязи, будут приводиться на языке оригинала. Используемая в рекомендациях и других материалах МСЭ терминология, относящаяся к абонентскому доступу, существенно отличается от принятой в отечественной научно-технической литературе. В этой книге не ставится задача разработки новой терминологии в части абонентского доступа. С другой стороны, при широком использовании зарубежных публикаций целесообразно установить однозначное соответствие между понятиями, характерными для сетей абонентского доступа. Основная часть приводимых ниже терминов взята из рекомендаций МСЭ. Определенная группа терминов заимствована из [20, 21]. Ряд аббревиатур содержится в [22]. Но некоторые термины из указанных источников переведены иначе. Это связано с моим субъективным восприятием некоторых понятий, касающихся сети абонентского доступа. 1.2.2. Модели сети абонентского доступа В современной телекоммуникационной системе меняется не только роль сети доступа. В большинстве случаев расширяется и территория, в границах которой создается сеть доступа. Для того чтобы исключить имеющиеся в современных публикациях различия в трактовке места и роли сети доступа, на рисунке 1.1 показана модель перс-

28

пективной телекоммуникационной системы. Эта модель основана на сетевых структурах, приведенных в публикациях [23 - 26]. Первый элемент телекоммуникационной системы представляет собой совокупность терминального и иного оборудования, .которое устанавливается в помещении абонента (пользователя). В англоязычной технической литературе этот элемент телекомм у н и к а ц и о н н о й системы соответствует т е р м и н у Customer Premises Equipment (CPE). Второй элемент телекоммуникационной системы и есть, собственно, предмет данной монографии. Роль сети абонентского доступа состоит в том, чтобы обеспечить взаимодействие между оборудованием, установленным в помещении абонента, и транзитной сетью. Обычно в точке сопряжения сети абонентского доступа с транзитной сетью устанавливается коммутационная станция. Пространство, покрываемое сетью абонентского доступа, лежит между оборудованием, размещенном в помещении у абонента, и этой коммутационной станцией. В ряде работ, например в [23], сеть абонентского доступа делится на два участка - нижняя плоскость рисунка 1.1. Абонентские линии (Loop Network) можно рассматривать как индивидуальные средства подключения терминального оборудования. Как правило, этот фрагмент сети абонентского доступа представляет собой совокупность АЛ. Сеть переноса (Transfer Network) служит для повышения эффективности средств абонентского доступа. Этот фрагмент сети доступа реализуется на базе систем передачи, а ряде случаев используются и устройства концентрации нагрузки. Третий элемент телекоммуникационной системы - транзитная сеть. Ее функции состоят в установлении соединений между терминалами, включенными в различные сети абонентского доступа, или между терминалом и средствами поддержки каких-либо услуг. В рассматриваемой модели транзитная сеть может покрывать территорию, лежащую как в пределах одного города или села, так и между сетями абонентского доступа двух различных стран. Четвертый элемент телекоммуникационной системы иллюстрирует средства доступа к различным услугам электросвязи. На рисунке 1.1, в последнем эллипсе, указано название на языке оригинала (Service Nodes), которое переведено тремя словами - узлы, поддерживающие Услуги. Примерами такого узла могут быть рабочие места телефонистов-операторов и серверы, в которых хранится какая-либо информация. Приведенную на рисунке 1.1 структуру следует рассматривать как перспективную модель телекоммуникационной системы. Для решения терминологических проблем обратимся к модели, свойственной

29

сетям абонентского доступа аналоговых АТС. Такая модель показана на рисунке 1.2 [21]. Рассматривая существующие местные сети, мы, как правило, будем оперировать двумя терминами - "Абонентская сеть" или "Сеть АЛ". Слова "Сеть абонентского доступа" используются в тех случаях, когда речь идет о перспективной телекоммуникационной системе.

Эта модель справедлива как для ГТС, так и для СТС. Более того, для ГТС приведенная на рисунке 1.2 модель инвариантна к структуре межстанционной связи. Она идентична для: - нерайонированных сетей, состоящих, по определению [12], только из одной телефонной станции; - районированных сетей, которые состоят из нескольких районных АТС (РАТС), соединенных между собой по принципу "каждая с каждой"; - районированных сетей, построенных с узлами входящего сообщения (УВС) или с узлами исходящего сообщения (УИС) и УВС. Для всех элементов абонентской сети в скобках указаны термины на английском языке, приведенные в [21]. Следует отметить, что термин "линия межшкафной связи" (Link cable) в отечественной терминологии еще не применяется, так как подобные трассы в ГТС и СТС почти не используются. Модель, иллюстрирующая основные варианты построения абонентской сети, приведена на рисунке 1.3 [21]. На этом рисунке детализи-

30

рованы некоторые фрагменты предыдущей модели.

На рисунке 1.3 использован ряд обозначений, редко встречающихся в отечественной технической литературе. Устройство кроссировки кабеля. (Cross-connection point) показано как две концентрические окружности. Такой символ часто используется в документах МСЭ. Также типичным можно считать обозначение распределительной коробки (Distribution point) черным квадратом. К новым аббревиатурам, введенным на рисунке 1.3, мы вернемся в следующем параграфе. Модель, показанная на рисунке 1.3, может считаться универсальной в отношении типа коммутационной станции. В принципе, она одинакова как для ручной телефонной станции, так и для самой современной цифровой системы распределения информации. Более того, данная модель инвариантна к виду интерактивной сети, например телефонной или телеграфной. С другой стороны, для цифровой коммутационной станции может быть предложена собственная модель, которая позволит точнее отразить специфику сети абонентского доступа. Эта задача достаточно сложна. Проблема состоит в том, что процесс внедрения цифровой коммутационной станции приводит к изменению структуры местной телефонной сети. В ряде случаев [12] это заметно отражается на структуре абонентской сети. Характерный пример подобной ситуации - установка цифровой коммутационной станции, заменяющей несколько стаРых электромеханических станций. Пристанционный участок цифровой

31

коммутационной станции - при таком способе модернизации местной телефонной сети - фактически объединяет все территории, обслуживавшиеся ранее демонтируемыми электромеханическими АТС. Кроме того, при внедрении цифровой коммутационной станции могут возникать специфические (постоянные или временные) решения,'когда некоторые группы удаленных абонентов подключаются за счет использования концентраторов. Конечно, подобные решения должны обязательно приниматься во внимание на этапе разработки общей концепции модернизации местной телефонной сети. Когда соответствующие концептуальные решения приняты, можно приступать к поиску оптимальных вариантов построения сети абонентского доступа. Для гипотетической цифровой коммутационной станции эти варианты представлены на рисунке 1.4. Два последних рисунка (1.3 и 1.4) имеют ряд общих моментов. Во-первых, обе структуры подразумевают наличие так называемой "зоны прямого питания" - анклава, в пределах которого АЛ включают-

ся в кросс непосредственно (без соединения кабелей в распределительных шкафах). Во-вторых, за "зоной прямого питания" располагается следующая область сети доступа, для которой в цифровой станции целесообразно использовать выносные абонентские модули (концентраторы или муль32

типлексоры), а для аналоговой АТС - либо неуплотненные кабели, либо каналы, образованные системами передачи. В-третьих, необходимо отметить, что структура абонентской сети вне всякой зависимости от типа коммутационной станции - соответствует графу с древовидной топологией. Это существенно с точки зрения надежности связи: применение цифровой коммутационной техники не только не повышает коэффициент готовности АЛ, но, в ряде случаев, снижает его из-за введения дополнительного оборудования на участке от кросса АТС до терминала пользователя. Для составления перечня необходимых далее терминов и, особенно, для установления соответствия между понятиями, принятыми в отече-

АК - абонентский комплект телефонной станции ВКУ - вводно-коммутационные устройства ШР - шкаф кабельный распределительный РК - распределительная коробка КЯ - кабельный ящик ТА - телефонный аппарат (или иной терминал) АЗУ - абонентское защитное устройство

33

ственной практике и документах МСЭ, целесообразно привести структуру сети АЛ, использованную в [20]. Эта структура приведена на верхней части рисунка 1.5, а в его нижней плоскости изображена подобная модель, содержащаяся в [21]. Для структурной схемы АЛ (верхняя часть рисунка 1.5) представлены три варианта подключения абонентского терминала к коммутационной станции. Верхняя ветка данного рисунка показывает перспективный вариант подключения ТА без использования промежуточного кроссового оборудования. Кабель прокладывается от кросса до распределительной коробки, где посредством абонентской проводки осуществляется подключение ТА. На средней ветке рисунка изображен вариант подключения ТА по шкафной системе, когда между кроссом и распределительной коробкой размещается промежуточное оборудование. В нашей модели роль такого оборудования отведена распределительному шкафу. В ряде случаев АЛ организуется с использованием воздушных линий связи (ВЛС). На рисунке 1.5 этот вариант показан на нижней ветке. В такой ситуации на столбе устанавливается кабельный ящик (КЯ) и вводно-выводные изоляторы. В месте размещения распределительной коробки монтируется абонентское защитное устройство (АЗУ), предотвращающее возможное влияние на ТА опасных токов и напряжений. Следует отметить, что организация АЛ или ее отдельных участков за счет строительства ВЛС не рекомендуется; но в ряде случаев - это единственный вариант организации абонентского доступа. 1.2.3. Перечень основных терминов Приведенные выше рисунки и соответствующие краткие комментарии позволяют составить следующий перечень терминов, относящихся к сети абонентского доступа: 1. Местная станция (МС), к которой подключаются абонентские линии. Для ГТС - это РАТС. В СТС абоненты включаются в оконечные (ОС), узловые (УС) и центральные (ЦС) станции. В англоязычной технической литературе и для СТС, и для ГТС используется общий термин "местная станция" - Local exchange (LE). Иногда используется еще один термин - Central Office (CO), который также применяется для ГТС и СТС. С чисто технической точки зрения, удобно и в отечественной практике использовать единый термин - МС. 2. АЛ - линия местной телефонной сети, соединяющая оконечное абонентское телефонное устройство с АК оконечной станции, концентратора или иного выносного модуля. В англоязычной технической литературе используется термин Subscriber line или просто Line. В определении, перед словом "устройство", стоит прилагательное "теле34

фонное", которое подчеркивает основное назначение АЛ как элемента ТФОП. В настоящее время слова "Оконечное телефонное устройство" часто заменяются более общим термином, инвариантным к виду коммутируемой (вторичной) сети, - "Терминал". 3. Станционный участок АЛ - участок абонентской линии от АК местной станции, концентратора или иного выносного модуля до станционной стороны кросса. В зарубежной технической литературе этот участок АЛ как самостоятельный элемент сети абонентского доступа не рассматривается. 4. Линейный участок АЛ - участок абонентской линии от линейной стороны кросса или вводно-коммутационного устройства оконечной станции, концентратора или иного выносного модуля до розетки (или иного аналогичного элемента) оконечного абонентского устройства телефонной сети. В зарубежной технической литературе этот участок АЛ также не рассматривается как самостоятельный элемент сети абонентского доступа. 5. Магистральный участок АЛ - участок абонентской линии от линейной стороны кросса или вводно-коммутационного устройства местной станции, концентратора или иного выносного модуля до распределительного шкафа, включая участки межшкафной связи. Магистральному участку АЛ соответствует термин "Main cable". Магистральным участком считается также зона прямого питания, в пределах которой для построения абонентской сети распределительные шкафы не используются. Зона прямого питания занимает территорию, примыкающую к телефонной станции в радиусе примерно до 500 метров. В англоязычной технической литературе для обозначения этого участка абонентской сети используются слова "Direct service area". 6. Распределительный участок АЛ - участок абонентской линии от распределительного кабельного шкафа до абонентского пункта. Этому участку АЛ - в зависимости от структуры сети доступа - соответствуют термины "Primary distribution cable" и "Secondary distribution cable". А часть площади, занимаемой распределительным участком, называется обычно "Cross-connection area". 7. Абонентская проводка - участок абонентской линии от распределительной коробки до розетки включения оконечного абонентского телефонного устройства. В англоязычной технической литературе используются два термина: - "Subscriber's lead-in" - участок от распределительной коробки до помещения абонента; Subscriber's service line" - участок от распределительной коробки До телефонного аппарата. Кросс, ВКУ - оборудование стыка станционных и линейных участков абонентских и соединительных линий городских, сельских и комби35

нированных телефонных сетей. Этот элемент сети доступа в англоязычной технической литературе называется "Main distribution frame"; часто используется аббревиатура MDF. 9. Кабельный распределительный шкаф (ШР) - оконечное кабельное устройство, предназначенное для установки кабельных боксов (с плинтами, без элементов электрической защиты), в которых осуществляются соединения магистральных и распределительных кабелей абонентских линий местных телефонных сетей. Кабельному распределительному шкафу соответствует термин "Cross-connection point". Если АЛ проходит через два ШР, то в англоязычной технической литературе - для второго шкафа - добавляют прилагательное "secondary". Кроме того, если ШР находится в специально оборудованном помещении, то он именуется как "Cabinet". В том случае, когда ШР располагается у стены здания или иного подобного места, он называется "Sub-cabinet" или "Pillar". Эти обозначения обычно указываются в скобках после функционального назначения - "Cross-connection point". В технической литературе используется еще несколько терминов, более или менее соответствующих ШР. Чаще всего встречается слово "Curb". 10. Абонентская распределительная коробка (РК) - оконечное кабельное устройство, предназначенное для осуществления стыка кабельных пар, включенных в плинт распределительной коробки, с однопарными проводами абонентских проводок. Distribution point (DP) - аналог термина "Абонентская распределительная коробка". 11. Кабельная канализация - совокупность подземных трубопроводов и колодцев (смотровых устройств), предназначенных для прокладки, монтажа и технического обслуживания кабелей связи. Термин "Кабельная канализация" в англоязычной технической литературе используется в двух вариантах: "Duct" или "Cable duct". 12. Колодец (смотровое устройство) кабельной канализации - устройство, предназначенное для прокладки кабелей в трубопроводы кабельной канализации, монтажа кабелей, размещения сопутствующего оборудования и технического обслуживания кабелей связи. Словам "Кабельный колодец" в английском языке эквивалентны два термина: "Jointing chamber" или "Jointing manhole". 13. Кабельная шахта - сооружение кабельной канализации, размещаемое в подвальном помещении телефонной станции, через которое кабели вводятся в здание станции и в котором, как правило, многопарные линейные кабели распаиваются на станционные кабели емкостью 100 пар. Этот термин в английском языке обозначается словами "Exchange manhole". 14. Пристанционный участок - территория, в пределах которой все абонентские линии подключаются к данной МС. В англоязычной тех-

36

нической литературе используется термин "Local exchange area". 15. Цифровой кроссовый узел (ЦКУ) - оборудование для выделения и объединения цифровых каналов и трактов. ЦКУ содержит устройство управления, способное автономно или под воздействием команд из центра технической эксплуатации (ЦТЭ) производить реконфигурацию структуры транспортной (первичной) сети. Этому элементу транспортной сети соответствует термин "Digital Cross Connect", имеющий несколько аббревиатур, из которых чаще всего используются DSC и DXC. 16. Мультиплексор с выделением каналов (МВК) - оборудование, схожее по функциональному назначению с ЦКУ, но не имеющее системы управления. В англоязычной технической литературе используется термин "Add-Drop Multeplexer" (ADM). 17. Телефонная плотность - величина, определяющая число телефонов на 100 жителей, число семей и т.п. или на единицу площади. В 'последнем случае вводится уточняющее прилагательное - "Поверхностная телефонная плотность". Телефонная плотность в текстах на английском языке обозначается терминами Telephone density, Line density, Telephone penetration. Читатель, вероятно, обратил внимание на следующий факт: определив ряд терминов, автор упустил фундаментальное - если верить названию монографии - определение. Речь, конечно, идет о словосочетании "Сеть абонентского доступа". Проблема состоит в том, что точное определение "Сети абонентского доступа" еще не разработано. Более того, некоторые толкования этого термина содержат существенные противоречия. Мне кажется, что для "сети абонентского доступа" целесообразно ввести два определения: с точки 'зрения выполняемых функций и с точки зрения топологии телекоммуникационной системы. Первое определение, в свою очередь, требует уточнения термина "доступ". Это слово часто встречается в электросвязи и ряде смежных Дисциплин. Применительно только к электросвязи слово "доступ" используется в нескольких аспектах (доступность коммутационной системы, доступ к дополнительным видам обслуживания и т.п.). В монографии термин "доступ" будет трактоваться так, как оно определено в [27]: "Доступ (Access) - процесс обращения абонента к некоторым ресурсам системы, сети". В этом контексте "Сеть абонентского доступа" может рассматриваться как фрагмент телекоммуникационной системы, обеспечивающий обращение абонента к некоторым общесетевым ресурсам. Такое определение не дает практически никакого представления о границах сети абонентского доступа. Для того, чтобы восполнить этот пробел, целесообразно рассмотреть гипотетическую модель сети абонен37

тского доступа, показанную на рисунке 1.6. Структура предлагаемой модели содержит две МС (N1 и N2) и один центр коммутации пакетов (ЦКП). Абоненты ТФОП подключаются к МС под номером N1 двумя способами - непосредственно и через концентратор. В первом случае сеть абонентского доступа состоит из совокупности АЛ. Во втором случае АЛ

заканчивается в абонентском комплекте концентратора, а сеть абонентского доступа простирается до МС и включает в себя еще и пучок СЛ между МС и концентратором. Для абонентов ПД сеть доступа кончается в ЦКП. В рассматриваемой модели эта сеть будет включать в себя совокупность АЛ до мультиплексора, СЛ до ЦКУ и СЛ от ЦКУ, расположенного на МС N1, до ЦКУ, находящегося на МС N2. Таким образом, сеть доступа для абонентов ПД будет значительно "шире", чем для абонентов ТФОП. Конечно, модель, показанная на рисунке 1.6, не отражает все возможные варианты структуры сети абонентского доступа. С другой стороны, она иллюстрирует некоторые характерные примеры многовариантности сети доступа. Но главное достоинство предложенной модели состоит в том, что она позволяет сформулировать второе (мне кажется, более точное) определение словосочетания "Сеть абонентского доступа": Сеть абонентского доступа - это СОВОКУПНОСТЬ технических средств между оконечными абонентскими устройствами, установленными в помещении пользователя, и тем коммутационным оборудованием, в план 38

нумерации (или адресации) которого входят подключаемые к телекоммуникационной системе терминалы. Для ТФОП эту формулировку можно конкретизировать, более точно определив границы сети абонентского доступа. Оконечным устройством для ТФОП служит ТА. Абонент может также иметь и факсимильный аппарат или модем. В любом случае оконечное оборудование подключается через телефонную розетку. Мы можем считать телефонную розетку границей сети абонентского доступа на стороне пользователя. Вторая граница сети абонентского доступа - станционная сторона кросса. Речь идет о кроссовом оборудовании той коммутационной станции, в план нумерации которой входит подключаемое к ТФОП оконечное оборудование. Предлагаемое определение учитывает практически все возможные ситуации, касающиеся использования различных терминалов. Посмотрим на рисунок 1.6 в иной плоскости. Допустим, что в помещении гипотетического пользователя установлены два ТА, включенные в первую и вторую МС, и персональный компьютер, взаимодействующий с ЦКП. Для каждого из трех терминалов сеть абонентского доступа будет образована разными техническими средствами. Границы сети абонентского доступа для всех терминалов также будут различны. Естественно, что все три терминала могут иметь собственные номера, если речь не идет о ЦСИО, в которой единый номер может быть присвоен стыку пользователь-сеть. Если читателю не нравится предлагаемое определение термина "Сеть абонентского доступа", он может обратиться к рекомендации МСЭ G.902, отдельные фрагменты которой рассмотрены во втором разделе Приложения к монографии. Несколько абзацев этого раздела связаны с попыткой разобраться в определении, предложенном МСЭ.

... но Идущий за мною сильнее меня (Евангелие от Матфея) 1.3. ФУНКЦИИ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

1.3.1. Функции абонентской линии

Если снова - на короткое время - вернуться к истории, то основной задачей АЛ можно было считать организацию связи абонентского терминала со "своей" телефонной станцией. По мере создания сети арендованных линий ("прямых проводов") АЛ стали подключаться к диспетчерским коммутаторам или просто соединять двух абонентов. Затем появились другие коммутируемые сети - абонентского телеграфирования, передачи данных и т.п., что привело к использованию АЛ для связи соответствующих терминалов с коммутационными станциями других (отличных от телефонной) вторичных сетей. Эти процессы практически не изменили функции АЛ. Остались неизменными полоса пропускания АЛ, определяемая нормами для канала ТЧ, и показатели качества ее функционирования. Функции АЛ в существующей телекоммуникационной системе заключаются в решении трех основных задач: - обеспечение двухстороннего переноса сообщений на участке между терминалом пользователя и абонентским комплектом оконечной станции; - обмен сигнальной информацией, необходимой для установления и разъединения соединений; - поддержка заданных показателей качества передачи информации и надежности связи терминала с оконечной станцией. Функции переноса сообщений, в свою очередь, могут быть классифицированы по виду передаваемой информации. Если речь идет о телефонии, то основным видом информации будет речевая. Дополнительный вид информации, в данном случае, может представлять, например, охранная сигнализация. Реализация функций переноса сообщений может осуществляться как двухпроводными физическими АЛ (индивидуальными и спаренными), так и АЛ, организованным в каналах систем передачи (аналоговых или цифровых, работающих по кабельным жилам или радиоканалам). Обмен сигнальной информацией подразумевает передачу всех сигналов, которые могут потребоваться в процессе обслуживания вызова. Характерными примерами для телефонии можно считать: акустический сигнал "Ответ станции", номер вызываемого абонента и сигнал, заставляющий работать звонок ТА. Заданные показатели надежности и качества функционирова40

ния обеспечиваются как на этапе проектирования сети АЛ, так и в процессе ее эксплуатации. На этапе проектирования должны быть обеспечены нормированные для АЛ характеристики передачи (Transmission Performance). Это достаточно сложная задача [28]. Для российской ТФОП характеристики передачи приведены в [29], где содержатся некоторые нормы, касающиеся абонентской сети. Процесс эксплуатации направлен на то, чтобы заданные показатели были обеспечены в процессе функционирования абонентской сети. Совокупность АЛ - для существующей системы электросвязи - представляет собой сеть абонентского доступа. По этой причине функции АЛ и сети абонентского доступа совпадают. На современном этапе развития телекоммуникационной системы происходит качественное изменение функций, выполняемых сетью абонентского доступа. Сначала остановимся на изменениях, касающихся АЛ. Особенности АЛ в перспективной телекоммуникационной системе состоят в следующем: - как правило, сокращается средняя длина АЛ, что улучшает основные характеристики передачи в сети абонентского доступа; - АЛ (в случае ее реализации на кабелях с металлическими жилами) делается однородной, что снимает проблемы, касающиеся отражения сигналов и других явлений, затрудняющих передачу дискретной информации; - для организации АЛ используются радиоканалы и ОК, который позволяет (при необходимости) обеспечить широкую полосу пропускания сигналов; - повышаются требования к надежности АЛ и, как правило, ужесточаются нормативные сроки ее восстановления после отказа; - помимо конфигурации "точка-точка" могут использоваться иные топологии АЛ. Перечисленные выше положения можно рассматривать как расширение функций, свойственных АЛ. Иная картина складывается с сетью абонентского доступа. 1.3.2. Функции сети абонентского доступа 1.3.2.1. Изменение требований, предъявляемых к сети доступа Причины, которыми обусловлены существенные изменения функций, выполняемых сетью доступа, заключаются в главных тенденциях развития всей системы электросвязи: - интеграция, затрагивающаяся сети связи, телекоммуникационные услуги, эксплуатационные процессы и т.п.; - интеллектуализация, подразумевающая использование новых технологий электросвязи и в информатики; - персонализация, ориентированная на максимальное "приближение"

41

средств электросвязи к конкретному человеку; - поддержка услуг по обмену видеоинформацией, стимулирующая существенное повышение пропускной способности сети абонентского доступа. Можно, вероятно, назвать и другие причины. Но, как мне кажется, перечисленные выше четыре тенденции развития электросвязи играют самую важную роль в трансформации функций, возложенных на сеть абонентского доступа. 1.3.2.2. Сеть доступа и процессы интеграции

Процессы интеграции в электросвязи очень интересны; их изучение имеет большое практическое значение. Основные идеи, касающиеся аспектов интеграции в электросвязи, были сформулированы достаточно давно. Из отечественных работ я считаю своим долгом сделать ссылку на одну из очень хороших книг "Сети электросвязи" [30], изданную в 1977 году (авторы: Г.Б. Давыдов, В.Н. Рогинский и А.Я. Толчан). Многие монографии и статьи, опубликованные в нашей стране, внесли определенный вклад в исследование различных аспектов процесса интеграции. Однако фундаментальной работы, аналогичной монографии "Сети электросвязи", но посвященной современным интеграционным процессам, пока никто не написал. В этой монографии, к сожалению, традиция также не будет нарушена. Я попытаюсь незаметно "проскочить" мимо столь важного вопроса, но считаю себя не вправе обманывать читателя. Этим, собственно, и вызвано небольшое лирическое отступление. Тем не менее можно сформулировать те новые функции сети абонентского доступа, которые своим появлением "обязаны" процессам интеграции: - во-первых, сеть доступа становится универсальной в том смысле, что практически исчезает деление ее функций на основную и дополнительные (например, для ТФОП основное назначение АЛ состоит в обеспечении телефонной связи, а дополнительные возможности - это передача данных, обмен факсимильными сообщениями и тому подобное; для сети доступа в ЦСИО практически все виды связи равноправны); - во-вторых, традиционная конфигурация сети доступа типа "точка - точка" (point-to-point) дополняется новыми топологиями ("точка - множество точек" или "множество точек - множество точек", известных по англоязычным терминам point-to-multipoint и multipointto-multipoint соответственно); - в-третьих, в сети доступа иногда используются устройства распределения информации, что приводит к возможным потерям вызовов (при коммутации каналов) или сообщений (при коммутации паке42

тов или иной подобной технологии); - в-четвертых, в сети доступа создается подсистема эксплуатационного управления, которая позволяет эффективно реагировать на отказы ее отдельных элементов и колебания трафика; - в-пятых, начинают формироваться требования к весьма существенному расширению пропускной способности сети доступа. Интеграционные процессы не следует возводить в абсолют. Параллельно будет происходить развитие и специализированных (по виду передаваемой информации) коммутируемых сетей. 1.3.2.3. Сеть доступа и процессы интеллектуализации Процессы интеллектуализации, изменяющие телекоммуникационную систему в целом, трансформируют и сеть абонентского доступа. В той или иной степени это выражается в размещении технических средств, обладающих определенным "интеллектом", в самой этой сети. Интеллектуализация - явление, несомненно, положительное. Но, нельзя забывать и некоторые негативные моменты, связанные, в первую очередь, с потенциальным снижением надежности тех элементов сети доступа, которые становятся более сложными. Таким образом, процесс интеллектуализации порождает новые проблемы в технической эксплуатации сети абонентского доступа. " Интеллектуализацию можно рассматривать в широком и узком смысле этого понятия. В последнем случае, имеющем в настоящее время существенно большее практическое значение, целесообразно ограничиться концепцией Интеллектуальной Сети [31]. Если эта концепция получит практическое воплощение для ТФОП, то дополнительных требований к сети абонентского доступа не возникает. Часто концепцию Интеллектуальной Сети рассматривают применительно к ЦСИО. В этом случае появятся новые (дополнительные) требования к сети абонентского доступа. 1.3.2.4. Сеть доступа и процессы персонализации Влияние "персонализации" электросвязи целесообразно рассмотреть в двух аспектах: стационарные сети абонентского доступа и системы, основанные на "беспроводной технологии" (Wkeless technology). Это деление следует рассматривать как условное. Тем не менее оно представляется удобным именно для того, чтобы сформулировать новые требования к сети абонентского доступа. Исходя из этих требований можно составить перечень тех новых функций, которые должна выполнять сеть абонентского доступа для поддержки процессов "персонализации" в электросвязи. Применительно к стационарным сетям абонентского доступа аспекты "персонализации" целесообразно рассмотреть на примере телефонии. Более того, можно ограничиться только теми функциональны43

ми возможностями, которые предусмотрены в концепции "Универсальная Персональная Связь", сокращенно - УПС [32]. Приведенное в кавычках название - это перевод с английского языка сочетания слов "Universal Personal Telecommunication". Принято различать два термина "персональная мобильность" и "мобильность терминала". В рекомендации МСЭ I.114 (Словарь терминов, относящихся к Универсальной Персональной связи) они определяются следующим образом: - персональная мобильность - это доступ пользователя к услугам связи посредством любого терминала на основе личного идентификатора; - мобильность терминала - это его способность обеспечить доступ к телекоммуникационным услугам в различных (географических) точках, а также при перемещении, и возможности сети идентифицировать терминал и определить место его нахождения. Эти два определения не следует рассматривать как точный перевод терминов "персональная мобильность" и "мобильность терминала", так как подобная задача не может быть решена без полного перевода рекомендации МСЭ I.114 на русский язык. Тем не менее эти определения помогают уяснить существенную разницу между персональной мобильностью и мобильностью терминала. Естественно, что рассматриваемыми стационарными средствами абонентского доступа может быть обеспечена только персональная мобильность. Именно ее реализация и заложена в основу концепции "Универсальная Персональная Связь". УПС можно рассматривать как услугу, которая обеспечивает установление соединений с пользователем за счет набора одного и того же номера, называемого персональным. Этот номер остается неизменным при перемещении вызываемого абонента, которое может ограничиваться техническими возможностями терминалов и телекоммуникационных сетей. В ряде случаев ограничения могут быть наложены Администрацией связи. Персональный номер однозначно определяет соответствующего пользователя. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность существенного повышения доли действительно успешных входящих вызовов, то есть таких соединений, которые завершились процессом обмена информацией с конкретным человеком, а не просто установлением коммутируемого канала между корреспондирующими терминалами. Таким образом, "персонализация" для стационарных средств абонентского доступа может трактоваться как новая функциональная возможность, которая позволяет заметно повысить вероятность связи между конкретными абонентами. Все "беспроводные технологии" абонентского доступа основаны на "мобильности терминала". Это не исключает реализацию функций "пер44

сональной мобильности", если система беспроводного доступа обладает соответствующими возможностями. В настоящее время разработано несколько концепций беспроводного доступа. Серийно выпускается оборудование, реализующее функции "мобильности терминала". С точки зрения вопросов, рассматриваемых в монографии, удобно ввести классификацию "беспроводных технологий", основанную на допустимой удаленности терминала от того оборудования, которое осуществляет его подключение к телекоммуникационной системе. Не следует рассматривать приведенные ниже соображения как попытку введения некой новой классификации в дополнение к общепринятым принципам описания различных классов радиосредств. Первым (простейшим) терминалом, обеспечивающим некоторую возможность перемещения абонента, можно считать бесшнуровой (cordless) телефонный аппарат. Этот вид терминала позволяет абоненту устанавливать соединения (исходящие и входящие), находясь в любой точке некоторой территории, а также передвигаться По этой территории во время разговора. Устройство подключения в ТФОП для такого бесшнурового терминала представляет собой аналог обычного ТА, подключаемого через розетку к распределительной коробке. Расстояние, на которое может удаляться абонент от устройства под- ключения в ТФОП, зависит от ряда факторов [33] и может колебаться от нескольких метров до сотен метров. Абоненты, расположенные на значительном удалении от МС (единицы или десятки километров), могут использовать технические средства, получившие в отечественной технической литературе название "радиоудлинители". Этот термин обычно используется для обозначен и я индивидуальной или спаренной АЛ, созданной по радиоканалу. Степень мобильности абонента зависит в этом случае от способа организации радиоканала. Если, например, используется направленная антенна, то практически никакой возможности перемещения у абонента может и не быть. В других ситуациях - особенно при использовании систем с многостанционным доступом [34] - допускается перемещение абонента практически по всей зоне обслуживания соответствующего оборудования. Иными словами, для подобных вариантов подключения абонентов в ТФОП степень "мобильности терминала" определить достаточно сложно. Тем более что и радиоудлинители, и системы с многостанционным доступом используются, как правило, не для того, чтобы поддерживать функции "мобильности". В качестве второго вида терминала, обеспечивающего возможность перемещения абонента в достаточно широких географических пределах, следует назвать оконечное оборудование, применяемое в тех радиотелефонных системах, которые были основаны до реализации сотовых сетей. Характерным примером такой системы может служить отече45

ственное оборудование "Алтай". Дальнейшее развитие подобного оборудования осуществляется согласно концепции транкинговой связи [35]. В системах транкинговой связи допустимая удаленность терминала от базовой станции может достигать несколько десятков километров и более. Например, для оборудования SuperTrunk в [36] приводится диапазон от 25 до 100 километров. Эти величины определяют расстояние между терминалом и базовой станцией, которая, в свою очередь, может соединяться с устройством подключения в ТФОП пучком СЛ достаточно большой длины. Таким образом, мобильность терминала в транкинговой системе определяется не только свойствами радиоканала, но и принципами связи базовой станции с ТФОП. Можно считать, что расстояние порядка сотни километров не будет существенной преградой для рассматриваемого класса терминалов. Третий вид терминала - оконечное оборудование, предназначенное для работы в сотовых сетях мобильной связи. Конечно, сотовые сети могут обслуживать разные (по своим географическим размерам) территории. Но перспективные сотовые сети рассчитаны на поддержку "мобильности терминала" в пределах суши Земного шара. Характерным примером может служить перспективная наземная мобильная система связи общего пользования, обозначаемая англоязычной аббревиатурой FPLMTS - Future Public Land Mobile Telecommunication System [34]. Сеть FPLMTS дополняется аналогичными системами, обеспечивающими связь в самолетах и на судах водного транспорта. Есть все основания считать, что в этом случае "мобильность терминала" ничем не ограничена, если не брать в расчет полеты на высотах, превышающих порог для гражданской авиации и, тем более, аспекты космонавтики. Недавно МСЭ предложил заменить труднопроизносимую аббревиатуру FPLMTS новым акронимом IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), который можно перевести как "Международная мобильная связь XXI века". Интересна еще одна сторона персонализации в сетях абонентского доступа. Применение беспроводных технологий часто сопровождается появлением нового Оператора. Это, в свою очередь, может привести к конкуренции в сети абонентского доступа. Особенность такой конкуренции заключается в том, что Операторы используют разные среды распространения сигналов. 1.3.2.5. Сеть доступа и обмен видеоинформацией При обмене информацией в реальном времени мы, в основном, говорим и слушаем, то есть используем органы речи и слуха. Известно, что человек обладает пятью органами чувств - зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Следовательно, при телефонной связи мы "используем" только один орган чувств. Принято считать, что почти 90%

46

всей информации, которой располагает человек, получено благодаря органам зрения. Вероятно, это обстоятельство и стимулирует широкое развитие телекоммуникационных услуг, связанных с обменом видеоинформацией. С точки зрения изменения основных функций сети абонентского доступа это означает, в первую очередь, существенное расширение полосы пропускания АЛ даже при использовании современных алгоритмов "сжатия" видеоинформации. Требования к полосе пропускания для видеоинформации превосходят аналогичные величины, присущие телефонии, на два порядка и более. Это, в свою очередь, означает кардинальное изменение принципов проектирования сети доступа, так как ее пропускная способность (но не структура и принципы управления) определяется уже не телефонной нагрузкой, а объемом передаваемой видеоинформации. Второй фактор, касающийся изменения требований к сети абонентского доступа, состоит в необходимости улучшения качественных характеристик среды распространения сигналов. Известно, что речь обладает большой избыточностью; даже на фоне значительных помех и шумов можно разобрать то, что говорит другой абонент, или, по крайней мере, догадаться об этом. Для обмена видеоинформацией необходимы каналы достаточно высокого качества. Как правило, в современных сетях абонентского доступа для передачи речи и видеоинформации используется одна и та же среда распространения сигналов вне зависимости от того, осуществляется ли этот процесс ЦСИО или отдельными коммутируемыми (вторичными) сетями. Отказы (чаще всего - обрывы кабеля) могут привести к своего рода информационной изоляции абонента. По этой причине усиливаются требования к надежности сети абонентского доступа. Забегая вперед, можно сказать, что такая перспективная концепция развития электросвязи как "Виртуальная реальность" [37] предусматривает передачу информации для "включения" всех остальных органов чувств - вкус, обоняние и осязание. По оценкам, высказанным на одном семинаре американскими специалистами, требования к пропускной способности такой линии передачи - при сегодняшней технологической базе средств преобразования соответствующих ощущений в электрические сигналы и устройств их обработки - может достигать нескольких терабитов в секунду. Одна из перспективных телекоммуникационных услуг - покупка товаров, осуществляемая прямо из дома; в англоязычной технической литературе эта услуга именуется Teleshopping [38] или Ноте Ordering System [39]. Считается, что для такого способа покупки товаров очень важно реализовать хотя бы примитивную передачу информации, воспринимаемую органами осязания [37]. По этой причине переда47

ча информации, предназначенной для восприятия органами вкуса, обоняния и осязания, не должна рассматриваться как домыслы фантастов. Я склонен считать решение подобных проблем ответом на спрос, который будет сформирован рынком телекоммуникационных услуг в самом начале XXI века. Для практической реализации концепции "Виртуальная реальность" необходимо решить ряд задач, из которых целесообразно выделить две следующие: - создание экономичных средств преобразования информации, связанной с органами вкуса, обоняния и осязания, в сигналы, которые могут быть переданы через сеть электросвязи; - разработка алгоритмов, позволяющих "сжимать" подлежащую передаче информацию до такой степени, при которой будет обеспечен экономический эффект от коммерческой эксплуатации соответствующих систем. Обмен видеоинформацией можно рассматривать как первый этап воплощения концепции "Виртуальная реальность". Он требует существенного повышения пропускной способности телекоммуникационной системы и, следовательно, сети абонентского доступа. Эволюция "Виртуальной реальности" связана с передачей еще большего объема информации. Возможно, что необходимая пропускная способность сети абонентского доступа не будет измеряться в терабитах в секунду, но величины порядка нескольких гигабит в секунду представляются вполне вероятными.

Легче познать людей вообще, чем одного человека в частности (Франсуа де Ларошфуко. Максимы) 1.4. СТРУКТУРНЫЕХАРАКТЕРИСТИКИ АБОНЕНТСКИХ СЕТЕЙ

1.4.1. Основные понятия

Представим абонентскую сеть в виде графа [40], который состоит из множества вершин х1, X2, ... хn и множества ребер а1, а2, ... аm. Примерами структурных характеристик графа могут служить: - число вершин графа (п), определяющее количество кабельных шкафов и других элементов абонентской сети; - расположение любой вершины графа (xk), позволяющее указать координаты точки, в которой размещается какое-то оборудование абонентской сети; - длина ребра графа (ak), связанная с протяженностью кабеля, прокладываемого на магистральном или распределительном участках абонентской сети; - микроструктура ребра графа (ak), представляющая, в частности, информацию о числе абонентских кабелей, проложенных в одном направлении. Можно назвать еще несколько видов структурных характеристик.. Но, с точки зрения рассматриваемых в монографии вопросов, целесообразно ограничиться двумя из них: распределение длин АЛ и распределение емкостей используемых кабелей. Эти две характеристики и рассматриваются в данном параграфе. Выбор эпиграфа, принадлежащего блестящему перу герцога Ларошфуко, должен - по замыслу автора - подчеркнуть следующее: - приведенные ниже характеристики справедливы, как правило, для некой "усредненной" абонентской сети; - характеристики конкретной абонентской сети могут иногда существенно отличаться от средних величин. Зачем нужно знать распределение длин и емкостей АЛ? Подобные, сугубо практические, вопросы очень важны для исследователя. Мне (как, вероятно, многим научным работникам) приходилось сталкиваться с такими ситуациями, когда исследование, стимулированное реальной практической проблемой, трансформировалось в процесс, имеющий мало общего с ожидаемым результатом. Поэтому назовем несколько примеров практических задач, для решения которых необходимо знать структурные характеристики АЛ. Первый пример касается интересов разработчиков нового оборудования систем передачи и Операторов, планирующих его приобретение. В [41] приводятся такие данные: 4

Заказ №2843

49

- разработано новое оборудование для передачи цифрового потока по существующим АЛ; - технические характеристики устройства и параметры эксплуатируемых АЛ таковы, что подключение в МС возможно для абонентов, расположенных на расстоянии от точки предполагаемого подключения до 18000 футов (чуть менее 5,5 км); - известен прогноз численности абонентов ТФОП, заинтересованных в использовании предлагаемого оборудования. Вопрос заключается в том, чтобы более или менее достоверно оценить потенциальный рынок предлагаемого оборудования. Конечно, в первую очередь необходимо определить место, где может располагаться точка подключения терминала к телекоммуникационной системе. Если такое подключение будет выполняться на каждой коммутационной станции, то достаточно знать функцию распределения (ФР) длин АЛ. Та часть ФР, которая лежит по оси длин до величины 18000 футов, будет определять долю абонентов, могущих использовать предлагаемое оборудование. Вероятно, что искомая величина близка к 100%. Если подключение терминалов будет выполняться только в транзитных (узловых) коммутационных станциях, то необходимо анализировать совместную ФР для АЛ и СЛ. В этом случае результат будет качественно другим. По всей видимости, в [41] представлен результат именно такого анализа, так как доля потенциальных пользователей оценивается в упомянутой работе в диапазоне от 20% до 30%. Второй пример представляет проблему, актуальную с точки зрения как производителей кабельной продукции, так и Операторов ТФОП. Знание структурных характеристик существующей абонентской сети позволяет решить следующие задачи: - сформулировать технические требования к перспективным абонентским кабелям (километрическое затухание, число жил или оптических волокон, строительная длина и т.п.); - оценить (по годам или иным единицам измерения) потребность в новых абонентских кабелях, если известны сроки службы эксплуатируемых линейных сооружений, прогнозы, касающиеся введения услуг, требующих существенное расширение полосы пропускания АЛ, и некоторые другие данные; - выполнить предварительные расчеты затрат на реконструкцию системы абонентского доступа, связанную с переходом от существующей структуры сети АЛ к кольцевой. Можно перечислить еще несколько технико-экономических задач, решение которых прямо или косвенно опирается на знание структурных характеристик существующей абонентской сети. Несомненно, что появятся и новые задачи, также связанные с этими характеристиками. Длину АЛ и емкости используемых кабелей можно рассматривать

50

как случайные величины. По этой причине, в двух следующих параграфах рассматриваются ФР длин АЛ и емкостей абонентского кабеля. 1.4.2. Распределение длин абонентских линий

На рисунке 1.7, взятом из [12], показаны ФР длин АЛ для четырех ТФОП - России, США, Италии и Финляндии.

В российской ТФОП используются достаточно короткие АЛ, если сравнивать их протяженность с аналогичными величинами, характерными для телефонных сетей США, Италии и Финляндии. В ряде публикаций содержатся численные оценки длин АЛ для ТФОП других стран, которые, к сожалению, не позволяют построить соответствующие ФР. Тем не менее, результаты обработки этих данных свидетельствуют о том, что рисунок 1.7 отражает весьма общую картину относительно ФР длин АЛ для ТФОП большинства стран. Рисунок 1.7 отличается от рисунка 3.24, приведенного в [12] одной кривой, относящейся к американской ТФОП. Это объясняется тем, что для рисунка 1.7 использованы статистические данные, приведенные в [26, 42]. Указанные в этой книге величины отражают результаты статистического обследования, проведенного в США. Они не совпадают с теми цифрами, которые были приведены в [43] и использовались для рисунка 3.24 в монографии [12]. Ряд дополнительных данных позволяет судить о высокой достоверности результатов,

51

изложенных в [26, 42]. По этой причине на рисунке 1.7 распределение длин АЛ для ТФОП в США построено по данным, содержащимся в [26, 42]. Максимальные длины АЛ (третья колонка таблицы 1.2) представлены, на первый взгляд, невероятными величинами. Около десяти лет назад мне довелось участвовать в проведении статистических обследований труднодоступных и удаленных групп потенциальных абонентов СТС для разработки рекомендаций по их телефонизации. Полученные результаты показали, что на территории России есть регионы, в которых расстояние между группой удаленных абонентов и ближайшей АТС даже превышает максимальные длины АЛ в ТФОП в США. Аналогичные регионы есть и в других странах, что подтверждается, например, отчетом [44], подготовленным МСЭ. Интересные данные были получены американскими специалистами при проведении в 1983 году статистического обследования абонентских сетей [42]. Используемая в [42] терминология несколько отличается от системы понятий, принятой в рекомендациях МСЭ. В частности, для измерения протяженности АЛ вводятся термины "Рабочая длина" АЛ (Working Length), "Общая длина" (Total Length) и "Суммарная длина ответвлений" (Total Bridged-Tap). Выражению "длина АЛ" для моделей, предложенных в разделе 1.2, соответствует более всего первый термин. Поэтому в таблице 1.2 приведены значения именно "рабочей длины" АЛ. Результаты в [42] приведены отдельно для АЛ делового и квартирного секторов. Таблица 1.2 Тип абонентской линии квартирный сектор деловой сектор

Минимальная длина АЛ

Максимальная длина АЛ

Средняя длина АЛ

56,7м

34801 м

3290м

61м

30369 м

2689м

В российской ТФОП эксплуатируются АЛ, затухание которых не превышает 4,5 дБ [29]. Эта величина не распространяется на кабели с диаметром токопроводящих жил 0,32 мм. Для АЛ с таким диаметром проводников затухание не должно превышать 3,5 дБ. Допустимая величина затухания АЛ определена из соображений качества передачи речи. С точки зрения устойчивой работы коммутационных станций, нормируется допустимое сопротивление АЛ по постоянному току. Естественно, что допустимая длина АЛ выбирается так, чтобы удовлетворялись нормы как по затуханию АЛ, так и по ее сопротивлению постоянному току. Вывод о том, что для квартирного сектора АЛ, в среднем, длиннее, чем для делового сектора, подтверждает и рисунок 1.8, подготовленный

52

на основе трех графиков, приведенных в [45] для североамериканской ТФОП.

Следует обратить внимание на тот факт, что для конкретной ГТС или СТС показанные на рисунке 1.8 ΦР не могут считаться справедливыми. Рассмотрим такую гипотетическую модель: - предприятия располагаются около границ пристанционного участка и не используют учрежденческо-производственные АТС (УПАТС); - жилые дома концентрируются около места размещения РАТС, а часть абонентов подключены к ней через концентраторы. Для подобной модели можно подобрать такие характеристики пристанционного участка и структурного состава абонентов, что кривые Для делового и квартирного секторов на рисунке 1.8 поменяются местами. Этот пример приведен для того, чтобы подойти к очень важной проблеме. Изменения в сфере производства влияют на соотношение между крупными, средними и мелкими предприятиями. Было бы полезно оценить воздействие подобных процессов на структурные характеристики сетей абонентского доступа. Второй важный фактор - со53

временные принципы градостроения. Изменение этажности жилых зданий, роста удельного веса коттеджей и другие причины заметно влияют на структурные характеристики сетей абонентского доступа. В [46] приведена таблица, в которой указаны две величины допустимой длины АЛ в зависимости от диаметра токопроводящих жил в кабеле. Для жил с диаметром 0,5 мм длина АЛ не должна превышать 3,22 км, а при диаметре жил 0,32 мм - 1,88 км. Конечно, встречаются и более длинные АЛ, использующие специальные усилители. Но в целом, величину 3,22 км можно считать максимальной длиной АЛ для отечественных ГТС. Минимальная длина АЛ определяется расстоянием между зданием АТС и ближайшим к нему домом. Эта величина измеряется десятками метров. Если предположить, что это расстояние составляет примерно 30 метров, то для вычисления средней длины АЛ необходимо знать закон распределения абонентов на пристанционном участке. Обычным предположением в таких ситуациях считается закон равномерной плотности [47]. Эти предположения позволяют оценить среднюю длину АЛ (при диаметре токопроводящих жил в кабеле 0,5 мм) величиной 1625 метров. В СТС максимальная длина АЛ будет выше за счет весьма широкого использования кабелей с большим диаметром жил и воздушных цепей. В [48] приведена таблица с детальным перечислением максимальных длин АЛ в зависимости от материала и диаметра проводов, используемых для подключения телефонных аппаратов к различным типам сельских АТС. Судя по данным, содержащимся как в [48], так и в ряде других работ, в СТС могут использоваться достаточно длинные АЛ. Графики, показанные на рисунке 1.7, характеризуют АЛ в целом, но она состоит из нескольких участков. Длины этих участков весьма интересны с практической точки зрения, поскольку создание перспективной сети абонентского доступа в ряде случаев начинается с замены отдельных фрагментов АЛ. В [49] для шведской ТФОП приводится следующее распределение длин различных участков абонентской сети: - магистральный участок (primary network) - 1700 метров или 79,1% от общей протяженности АЛ; - распределительный участок (secondary network) - 400 метров или 18,6% от общей протяженности АЛ; - абонентская проводка (distribution network) - 50 метров или 2,3% от общей протяженности АЛ. Пример из отечественной практики проектирования приведен в [50], где рассматривается модель абонентской сети, построенная на базе кабеля с диаметром токопроводящих жил 0,32 мм. Из-за разницы диаметров проводников абсолютные значения длин заметно расходятся 54

с теми, что характерны для шведской ТФОП. Существенно то, что наблюдается хорошее соответствие между процентным соотношением длин по одноименным участкам АЛ (в скобках указана разница для величин, выраженных в процентах): - магистральный участок - 886 метров или 74,7% от общей протяженности АЛ (отклонение составляет 4,4%); - распределительный участок - 240 метров или 20,2% от общей протяженности АЛ (отклонение составляет 1,6%); - абонентская проводка - 60 метров или 5,1% от общей протяженности АЛ (отклонение составляет 2,8%). В существующей практике проектирования абонентских сетей [50 52] считается, что все АЛ, умещающиеся в круге с центром в кроссе и радиусом примерно 500 метров, целесообразно включать в коммутационную станцию по бесшкафной системе. Эту часть абонентской сети иногда называют "зоной прямого питания". Достоинства и недостатки шкафной системы хорошо изложены в технической литературе, касающейся аспектов проектирования абонентской сети [50 - 52]. Известны также численные оценки по оптимальному расположению распределительных шкафов. В частности, в [52] рекомендуется устанавливать распределительные шкафы емкостью на 1200 АЛ (ШР-1200x2) на расстоянии не менее 650 м от кросса АТС. Кабели связи, используемые в абонентской сети, могут заметно различаться по своей емкости в зависимости от многих факторов, из которых весьма существенны: - емкость коммутационной станции, для которой создается абонентская сеть; - участок абонентской сети (магистральный или распределительный), для которого оцениваются структурные характеристики; - градостроительные принципы, использованные для застройки в той части городской или сельской местности, где установлена коммутационная станция. В отечественной технической литературе мне не удалось найти сведений, касающихся соответствующей статистики. Поэтому пришлось провести обработку данных, полученных из реальных проектов абонентских сетей. Анализ реальных проектов позволил получить новую информацию, относящуюся к применению различных кабелей связи. Результаты расчета ряда параметров абонентских сетей, проведенного на основе пяти проектов, представлены в таблице 1.3. Если сравнить данные, приведенные в таблицах 1.2 и 1.3, то сразу же бросается в глаза следующее: средняя длина АЛ для российских ГТС существенно меньше аналогичной величины для североамериканской ТФОП. Этот факт объясняется рядом причин. Основными из них, 55

Таблица 1.3 Номер проекта

Средняя длина АЛ

Коэффициент вариации длины АЛ

1 2 3 4 5

1298 м 1513м 797м 1216м 1571м

0,45 0,57 0,47 0,86 0,49

по всей видимости, можно считать два обстоятельства: - специфика градостроительных принципов, используемых в России и странах Северной Америки [53]; - разные нормы на допустимую величину затухания АЛ, принятые в России [29] и в Северной Америке [54]. В [26] приведены некоторые данные, позволяющие считать, что средняя длина АЛ в российской ТФОП меньше, чем аналогичная величина в телефонных сетях многих других стран мира. В частности, средняя длина АЛ во Франции составляет 1,7 км, в Тайване - 1,85 км, в Австралии - 2,1 км, в Южной Корее - 2,2 км. Длина АЛ и емкость магистрального кабеля, в терминах общей теории статистики [55], относятся к первичным признакам. А с учетом формы их представления в проектной документации обе эти величины следует считать дискретными. Следовательно, ФР длин АЛ (для каждого проекта) представляет собой ступенчатую функцию. Для рассматриваемых проектов были построены пять ФР длин АЛ [56]. Проверка гипотезы относительно их принадлежности к одной генеральной совокупности осуществлялась по критерию Уилкоксона [57] при уровне значимости 5%. За исключением третьего проекта для него характерны весьма короткие АЛ - все ФР оказались подобными. В результате анализа статистических данных по всем пяти проектам можно выделить следующие "усредненные" характеристики абонентской сети: математическое ожидание длины АЛ - 1280 м, коэффициент вариации этой величины - 0,59. Более подробные статистические оценки, полученные при анализе ряда конкретных проектов по созданию абонентских сетей, содержатся в работе [56]. Эти данные - с учетом тенденций изменения структурных характеристик абонентских сетей - хорошо согласуются с оценками, полученными специалистами Акционерного общества "Гипросвязь СПб" при анализе проектов, выполненных в 80-х годах [58]. Расчеты, проведенные на основе этих проектов, определяют характеристики абонентской сети следующим образом: математическое ожидание длины АЛ 56

1517,6 м при коэффициенте вариации - 0,61. ФР длин АЛ для пяти исследованных проектов можно сравнить с кривой, приведенной на рисунке 1.7 для российской ТФОП. Такое

сопоставление - рисунок 1.9 - интересно по той причине, что данные, использованные для рисунка 1.7, получены более десяти лет назад. Проверка этих двух ФР по критерию Уилкоксона показала, что гипотеза об их принадлежности к одной генеральной совокупности верна. 1.4.3. Распределение емкости абонентского кабеля

Анализ величин, касающихся емкости абонентского кабеля, проводился по тем же пяти проектам, что послужили исходными данными для результатов, изложенных в предыдущем параграфе. Рассматривался магистральный участок абонентской сети. Соответствующие кабели обычно имеют большую емкость, а по мере приближения к распределительным шкафам постепенно распаиваются на линии меньшей емкости. В таблице 1.4 приведены средние значения и коэффициенты вариации емкости магистрального кабеля. 57

Таблица 1.4 Номер проекта

1 2 3 4 5

Средняя емкость магистрального кабеля

Коэффициент вариации емкости . магистрального кабеля

807

0,47 0,48 0,51 0,40 0,22

1172

300 494 533

Для рассматриваемых пяти проектов были построены ФР емкости магистрального кабеля. Результирующая ФР представлена на рисунке 1.10 [56]. Проверка гипотезы относительно их принадлежности к одной генеральной совокупности осуществлялась по критерию Уилкоксона [57] при уровне значимости 5%. Результаты расчетов показали, что распределение емкостей магистрального кабеля идентично для 67% всех попарных сравнений. Среднее значение емкости магистрального кабеля составляет 761 пару, а коэффициент вариации этой величины равен 0,42. Эти данные не так хорошо согласуются с оценками, полученными специалистами Акцио-

58

мерного общества "Гипросвязь СПб" при анализе проектов, выполненных в 80-х годах [58]: средняя емкость магистрального кабеля 400 пар при коэффициенте вариации, равном 0,59. Все подобные оценки, безусловно, нуждаются в критическом осмыслении при изучении перспективных сетей абонентского доступа, имеющих иную структуру и реализуемых на базе современных технических средств. Введением в эту проблему может служить следующий раздел первой главы, в котором сформулированы качественные аспекты эволюции абонентских линий.

Историю цивилизации можно выразить в шести словах: чем больше знаешь, тем больше можешь (Эдмонт Абу) 1.5. ОСНОВНЫЕТЕНДЕНЦИИ ЭВОЛЮЦИИ АБОНЕНТСКИХ СЕТЕЙ

1.5.1. Общее Процессы эволюции, применительно к АЛ, можно рассматривать с нескольких точек зрения. Мне представляется, что лучше затронуть те аспекты модернизации АЛ, которые важны для излагаемых в следующих разделах монографии вопросов. Для этого на рисунке 1.11 вводится абстрактная модель, позволяющая прокомментировать существенные моменты процесса, связанного с эволюцией абонентской сети.

Три плоскости в этой модели связаны с основными вопросами, которые будут изложены в разделе 1.5. В параграфе 1.5.2 анализируются аспекты, касающиеся изменения требований к пропускной способности

60

абонентской сети. Двигаясь по часовой стрелке, мы переходим к вопросам, связанным со структурой абонентской сети. Этому направлению посвящен параграф 1.5.3. Параграф под номером 1.5.4 относится к тематике "среда распространения сигналов" и некоторым смежным вопросам. Итак, три параграфа в разделе 1.5 посвящены комментариям к изображенной на рисунке 1.11 модели, которая призвана обобщить основные процессы эволюции сети абонентского доступа. В разделе 1.5 целесообразно изложить еще два важных (по мнению автора) вопроса. Во-первых, важная практическая задача состоит в том, чтобы использовать существующие АЛ для передачи широкополосных сигналов. Соответствующие телекоммуникационные технологии кратко анализируются в параграфе 1.5.5. Во-вторых, несомненный интерес представляют прогностические оценки, прямо или косвенно связанные с сетями абонентского доступа. В параграфе 1.5.6 представлены некоторые результаты прогнозирования, интересные с точки зрения вопросов, затронутых в монографии. 1.5.2. Пропускная способность абонентской сети Вернемся к первой плоскости рисунка 1.11 и рассмотрим кривую, которая иллюстрирует процесс роста пропускной способности сети абонентского доступа. Переход от скоростей порядка 50 Бод, используемых в телеграфии, к полосе пропускания шириной 3,1 кГц совпадает, по времени, с началом создания первых сетей телефонной связи. Следует подчеркнуть, что на этом этапе начался переход от цифровой (телеграфной) системы электросвязи к аналоговой (телефонной). Следующий характерный этап - введение услуг ЦСИО. Основной (базовый) доступ в ЦСИО имеет конфигурацию 2B+D. Пользователю предоставляются два прозрачных В-канала (64 кбит/с каждый), предназначенных для передачи различной информации, и один служебный D-канал (16 кбит/с). Информационная скорость в сети абонентского доступа составляет, таким образом, 144 кбит/с [59]. Этот этап применительно к сети абонентского доступа - можно рассматривать как переход от аналоговой системы электросвязи к цифровой. Повышение скорости передачи до 2,048 Мбит/с позволяет ввести ряд новых телекоммуникационных услуг. В первую очередь, такая пропускная способность необходима для ЦСИО при организации доступа на первичной скорости со структурой 30B+D (скорость передачи по D-каналу в этом случае составляет 64 кбит/с). Некоторые услуги, связанные, в частности, с обменом видеоинформацией, также могут быть предложены потенциальным пользователям, если их средства Доступа обеспечивают скорость передачи порядка 2,048 Мбит/с. 61

Далее на первой кривой указан номинал пропускной способности 140 Мбит/с. Эта величина примерно соответствует информационной скорости передачи в широкополосной ЦСИО. В принципе, между точками 2,048 и 140 Мбит/с также можно выделить несколько этапов, касающихся применения таких новых методов передачи информации как ADSL, HDSL, VDSL и им подобных (в параграфе 1.5.5 эти варианты использования существующих АЛ рассмотрены более подробно). Упомянутые технологии ориентированы на использование существующих АЛ и обеспечивают - в одном направлении - передачу цифрового потока на скоростях от 1,5 до 51 Мбит/с [60]. Для обеспечения двухсторонней передачи с одинаковой скоростью может использоваться технология типа SDSL, но обеспечиваемая ее пропускная способность составляет величину порядка 384 кбит/с [60]. После номинала 140 Мбит/с стоит знак "?" и показаны три возможных сценария дальнейшей эволюции в части пропускной способности сети абонентского доступа: оптимистический, прагматический и пессимистический. Первый сценарий назван оптимистическим в предположении, что: - эффективность телекоммуникационной системы, с точки зрения пользователя, повышается при росте пропускной способности сети абонентского доступа; - доходы Оператора пропорциональны пропускной способности сети абонентского доступа. Оптимистический прогноз можно рассматривать как модель, в которой учитываются тенденции к передаче информации, связанной практически со всеми органами чувств человека. В ближайшие годы каких-либо существенных достижений в области сжатия такой информации не ожидается. Третий сценарий заметно отличается от первого. Он базируется на двух основных предположениях: - в обозримой перспективе не будет формироваться платежеспособный спрос на услуги, требующие существенного (по сравнению со скоростями, нужными для обмена видеоинформацией) расширения пропускной способности сети абонентского доступа; - прогресс в области сжатия видеоизображений и иные достижения приведут к возможности снижения требуемой пропускной способности сетей абонентского доступа. Промежуточное положение занимает второй (прагматический) сценарий. То, по какому сценарию будут развиваться события, на мой взгляд, не так уж существенно. Основной вывод состоит в том, что в обозримой перспективе будут отчетливо проявляться требования к увеличению пропускной способности сети абонентского доступа.

62

1.5.3. Структура абонентской сети Нижняя плоскость рисунка 1.11 позволяет проанализировать тенденции, касающиеся эволюции тех структур, которые используются для построения сетей абонентского доступа. Если обратиться к терминологии, принятой в теории графов [40], то первые абонентские сети можно рассматривать как звездообразные структуры [5]. По мере роста емкости местных телефонных сетей увеличивались удельные затраты на АЛ. Разработка принципов экономичного построения абонентских кабельных сетей [61] привела к появлению древовидных структур, которые, как известно, отличаются низкой надежностью. В современных сетях абонентского доступа появляются отдельные фрагменты, построенные на базе кольцевых структур. Такие структуры на рисунке 1.11 названы комбинированными. Они постепенно трансформируются в полностью кольцевые структуры, обеспечивающие как экономию кабельной продукции, так и достаточно высокую надежность сети абонентского доступа [62]. После кольцевой структуры на рисунке 1.11 поставлен знак "?". Возможны разные варианты. Предварительный вывод, который напрашивается при анализе тенденций "персонализации" в электросвязи, состоит в том, что привлекательной структурой будущих сетей абонентского доступа может стать топология типа "решетка" [40]. Аспекты выбора оптимальной структуры сети абонентского доступа подробно рассматриваются во второй главе. Это позволяет закончить - в разделе 1.5 - изложение вопросов, относящихся к структуре абонентской сети

1.5.4. Среда распространения сигналов Левая плоскость рисунка 1.11 посвящена тем аспектам эволюции АЛ, которые связаны со средой распространения сигналов. Три кривые иллюстрируют рассматриваемые тенденции применительно к кабельным линиям (что характерно для большинства абонентских сетей), системам спутниковой связи и радиотехническим средствам. История практического применения кабельных линий в абонентских сетях началась с воздушных цепей. Вскоре стало очевидно, что дальнейшее развитие абонентских сетей необходимо осуществлять на базе многопарных симметричных кабелей. Использование ОК стало возможным - по техническим и экономическим соображениям - только в последние годы. На соответствующем фрагменте рисунка 1.11 показаны два этапа, характерные для использования ОК. Последняя точка - "Оптический кабель" - знаменует полный переход к этой среде распространения сигналов. Иными словами, ОК занимает все пространство между кроссом телефонной станции и помещением пользователя. Предшествующий этап назван "Оптический кабель плюс коаксиал". Такой подход

63

может рассматриваться только как один из примеров доведения ОК до какой-либо точки, находящейся вне помещения абонента. Более того, необходимо уточнить два вопроса: расположение той точки, где заканчивается ОК, и тип среды распространения сигналов, которая "продолжает" АЛ до помещения пользователя. Для ответа на первый вопрос целесообразно сослаться на ряд публикаций, например [63 и 64]. В этих работах определяются основные стратегии использования оптического кабеля в сетях доступа: до здания - FTTB (В - Building), до места установки ШР - FTTC (С - Curb), до жилого дома - FTTH (Η - Home), до офиса - FTTO (О - Office), до удаленного модуля коммутационной станции - FTTR (R - Remote), до границ некой территории, названной зоной, - FTTZ (Z - Zone) и т.п. Все подобные стратегии можно обозначить общей аббревиатурой FTTOpt (Opt - Optimum) - доведение оптического кабеля до оптимальной, с точки зрения Оператора и/или пользователя, точки. Применение оптического кабеля создает хорошую основу для введения телекоммуникационных услуг, ориентированных на широкополосные каналы связи. По этой причине ту часть АЛ, которая доходит до помещения пользователя, лучше всего строить на базе сред распространения сигналов, способных обеспечить широкую полосу пропускания сигналов. Один из примеров такого решения - коаксиальный кабель, что, собственно, и обусловило появление соответствующего названия на рассматриваемом рисунке. Сети абонентского доступа, построенные на оптическом и коаксиальном кабелях, получили широкое распространение [65]. Они известны по аббревиатуре HFC (Hybrid Fiber/Coax). Подобные решения особенно популярны у Операторов кабельного телевидения. Кривая, иллюстрирующая эволюцию кабельных линий, по традиции заканчивается знаком "?". Основная причина заключается в том, что в обозримой перспективе можно ожидать как появление новых типов оптических волокон, так и практическое применение кабелей с металлическими жилами, использующими сверхпроводящие компоненты. Системы спутниковой связи используются в сетях абонентского доступа в исключительных случаях. Однако появление достаточно экономичных систем типа VSAT и USAT [66] позволяет надеяться на более широкое применение спутниковой связи. Для ряда регионов России системы спутниковой связи могут рассматриваться как единственное средство, позволяющее построить сеть абонентского доступа. Но подобное применение систем спутниковой связи требует детальной проработки множества других проблем, только косвенно затрагивающих проблемы абонентского доступа. Этим и объясняется знак "?", завершающий соответствующую кривую рисунка 1.11. 64

Применение радиотехнических средств в сетях абонентского доступа началось давно. Первенцем, по всей видимости, можно считать радиоканал, предназначенный для создания одной АЛ. На профессиональном жаргоне связистов комплекс оборудования для организации АЛ получил название "радиоудлинитель". Затем появились многоканальные системы, аналоговые и, несколько позже, цифровые. Первые многоканальные системы использовались для организации связи типа "point-to-point"; это словосочетание можно перевести как конфигурация "точка - точка". Чаще всего, такое решение подразумевает установку оборудования радиорелейной линии (РРЛ) для подключения к МС выносного модуля. Для организации связи с группой терминалов, распределенных по некоторой территории, были разработаны системы типа point-tomultipoint [67]. В отечественной технической литературе такая конфигурация называется либо многоточечной, либо "точка - множество точек". В названии таких систем в английском языке используются слова Multiple Access. Специалисты по радиосвязи обычно переводят их как многостанционный доступ. Такая трактовка подчеркивает физику процесса. Под станцией, в данном случае, понимается оконечное устройство. Это значит, что система многостанционного доступа обеспечивает возможность обслуживания нескольких терминалов. Специалисты по проводной связи обычно переводят слова Multiple Access как множественный или коллективный доступ. Оба перевода, с точки зрения современной терминологии, можно считать правильными [68]. Существенные изменения в принципах использования радиосредств в сетях доступа произошли только в последние годы. Они связаны с использованием сотовых (Cellular) технологий [69], которые позволяют очень эффективно использовать выделенный Оператору спектр частот. Сотовые сети используются как в мобильных, так и в стационарных системах связи. Развитие электросвязи привело к появлению концепции "Персональная связь". Этот термин трактуется в технической литературе не всегда однозначно. Ряд определений приведен, например, в монографии [69]. Среди изложенных в этой книге трактовок наиболее удачный, на мой взгляд, вариант предложен Комиссией Европейского Сообщества: "Персональная связь (Personal Communications) - это предложение, в будущем, набора телекоммуникационных услуг, который: - может быть разработан на индивидуальной основе, чтобы отвечать требованиям всех абонентов; - позволяет абонентам связываться вне зависимости от места расположения и используемых средств доступа; - обладает привлекательными свойствами для пользователей и 5 Заказ № 2843

65

низкой стоимостью, что подразумевает широкое использование данного вида связи". Таким образом, персональная связь, в общем случае, обеспечивается не только радиосредствами. Можно сказать, что процесс "персонализации" в телекоммуникационной системе требует интеграции сетей электросвязи, обслуживающих стационарных и мобильных абонентов. Некоторые Операторы уже сообщили о создании сетей персональной связи. Предлагаемые в этих сетях услуги еще не полностью раскрывают функциональные возможности системы персональной связи. Тем не менее, первые попытки реализации этого нового направления в развитии телекоммуникаций позволят получить интересные результаты, имеющие большую практическую ценность. Требования к перспективной сети персональной связи изучаются в работах МСЭ и ETSI. Знак "?" в конце третьей кривой объясняется именно тем, что эти требования еще не обрели форму полноценных рекомендаций и стандартов. Конечно, рисунок 1.11 и комментарии к нему не могут раскрыть все аспекты эволюции сетей абонентского доступа. Тем не менее, некоторые общие представления, содержащиеся в этом параграфе, позволяют перейти к изложению следующих вопросов, относящихся к модернизации существующих абонентских сетей. Во-первых, целесообразно рассмотреть возможность использования существующих АЛ для передачи широкополосных сигналов. Этому направлению совершенствования абонентских сетей посвящен параграф 1.5.5. Во-вторых, практический интерес представляют прогностические оценки, относящиеся, прямо или косвенно, к сети абонентского доступа. В параграфе 1.5.6 приведен ряд подобных оценок. 1.5.5. Расширение полосы пропускания существующих АЛ 1.5.5.1. Актуальность проблемы Большую головную боль у Оператора вызывают телекоммуникационные технологии, спрос на которые формируется очень быстро, а соответствующие изменения в системе электросвязи требуют значительных затрат времени и денег. К подобным телекоммуникационным технологиям многие специалисты, в первую очередь, относят сеть Internet [70] и услуги, называемые в англоязычной технической литературе Video-on-Demand [71]. В тексте монографии эти слова будут переводиться как "Видео по заказу". Я согласен с теми авторами, кто сравнил неожиданное успешное появление Internet на рынке услуг электросвязи и информатики с "чертом, выскочившим из табакерки". В следующем параграфе будут приведены некоторые статистические данные по трафику в Internet и составленные на их основе прогнозы. Возможно, что большинство

66

читателей (из числа тех, кто не отложит книгу до этого параграфа) согласится с такой оценкой феномена, касающегося появления Internet. Услуга "Видео по заказу" играет важную роль в общем перечне функциональных возможностей Ш-ЦСИО. Но она может быть введена и до создания Ш-ЦСИО, тем более что маркетинговые исследования свидетельствуют о значительном спросе на эту услугу. Кстати, интересные рассуждения по поводу данной услуги содержатся в книге Б. Гейтса [72], перевод которой на русский язык вышел в 1995 году под названием "Дорога в будущее". Суть услуги "Видео по заказу" заключается в том, что абонент может обратиться к любому видеосерверу и выбрать, с помощью меню, интересующую его программу (например, фильм или рекламный материал). Процессом пользования услугой можно управлять с помощью процедур, схожих с теми, что используются при работе с видеомагнитофоном: абонент может возвращаться назад для повторного просмотра какого-либо эпизода, "перемотать" ленту вперед, остановить картинку для ее подробного изучения и выполнить ряд других операций. Итак, существуют, по крайней мере, две телекоммуникационные технологии, оказывающие существенное влияние на систему электросвязи и, что особенно важно для рассматриваемых в монографии вопросов, - на сеть абонентского доступа. Теперь, когда ясен ответ на вопрос "Кто виноват?", можно переходить к проблеме "Что делать?". 1.5.5.2. Общая идея технологий xDSL

Одна из существенных особенностей работы в среде Internet состоит в том, что объем информации, передаваемой от пользователя к сети, и поток данных в обратном направлении различаются, в общем случае, на несколько порядков. Следовательно, пропускная способность каналов прямого и обратного направления, создаваемых для обмена информацией между терминалом пользователя и соответствующим сервером Internet, может быть разной. От пользователя к сети организуется канал передачи данных с относительно низкой скоростью, а от сервера Internet к терминалу пользователя создается высокоскоростной канал передачи данных. Еще более ярко возможность использования таких несимметричных каналов передачи информации проявляется в системах, предоставляющих услуги "Видео по заказу". Абонент, фактически, осуществляет только выбор программ и выполняет неслож-, ные процедуры управления процессом получения интересующей его информации. От видеосервера к терминалу передаются, в основном, движущиеся изображения (чаще всего - фильмы), что подразумевает использование каналов с достаточно широкой полосой пропускания. 67

В этом случае, в сети абонентского доступа могут применяться каналы обмена информацией с разной пропускной способностью в направлениях приема и передачи. Таким образом, появляется возможность использования существующих АЛ для введения определенного класса услуг. Данное решение - при всех "подводных камнях" - обладает двумя неоспоримыми преимуществами: быстрое введение новых услуг и минимальные затраты на модернизацию сети абонентского доступа. Спрос, как известно, рождает предложение. Разработчики оборудования передачи достаточно быстро нашли оригинальные решения, что привело к появлению нескольких новых технологий, обычно обозначаемых аббревиатурой xDSL [73]. Последние три буквы (DSL) - сокращение от "Digital Subscriber Line" - цифровая абонентская линия. Латинская буква "х" используется подобно "переменной" в алгебре. Чаще всего используются пять ее значений (A, RA, H, S и V), определяющих следующие технологии передачи информации по существующим АЛ [60, 73, 74]: 1) ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line (асимметричная цифровая абонентская линия); 2) RADSL - Rate Adaptive Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с адаптивной скоростью); 3) HDSL - High Bit Rate Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с высокой скоростью передачи битов); 4) SDSL - Symmetrical Digital Subscriber Line (симметричная цифровая абонентская линия); 5) VDSL - Very High Bit Rate Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия с очень высокой скоростью передачи битов). Считается, что основными технологиями будут ADSL и VDSL [75j. Но идея VDSL ориентирована на короткие АЛ, что определяет достаточно узкую сферу применения соответствующего оборудования. Подтверждением актуальности ADSL служит создание специальной международной организации по разработке соответствующих стандартов - ADSL Forum [76]. Подобные организации формируются только по тем направлениям, которые требуют ускоренной разработки стандартов, то есть по самым актуальным проблемам развития телекоммуникационной системы. В качестве подтверждения можно привести такие названия как ATM Forum [77] и UMTS Forum [78]. ATM (Asynchronous Transfer Mode) - асинхронный режим переноса информации, который, как считают многие специалисты, будет широко применяться в широкополосных сетях электросвязи. UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) - перспективная концепция универсальной телекоммуникационной системы для поддержки услуг 68

"Мобильность терминала" и "Персональная мобильность". Рассмотрим общую идеологию xDSL с точки зрения частотного диапазона. Учитывая характеристики эксплуатируемых АЛ [26], необходимо использовать весьма ограниченные ресурсы частотного диапазона и сложные методы модуляции сигнала. Возможные варианты решения этих проблем хорошо изложены в ряде статей по технологии xDSL. Можно, например, найти интересные сведения в [73, 79]. Подобные аспекты технологии xDSL мы рассматривать не будем. Я бы хотел ограничиться только рисунком 1.12 [80], который дает наглядное представление о диапазоне частот, используемом для технологии ADSL при введении услуги "Видео по заказу" [71].

Судя по рисунку 1.12, АЛ должна обеспечить полосу пропускания сигнала до величины порядка 400 кГц. Но в [81] приведен рисунок, на котором полоса пропускания цифровой АЛ составляет порядка 1,1 МГц. Можно назвать ряд факторов, существенно ограничивающих полосу пропускания АЛ. Это, в первую очередь, - длина АЛ (затухание и сопротивление) и число жил в кабеле (взаимные влияния). В статьях [45, 60, 73, 75, 76, 81, 82, 83], а также в ряде других работ, приведены любопытные данные, касающиеся области возможного применения технологии XDSL с точки зрения длины АЛ. Соответствующие ограничения представлены в приведенной ниже таблице: 69

Таблица 1.5 Скорость передачи, Мбит/с

Максимальная длина АЛ, км

0,75 1,5 2,0 6,0 9,0 13,0 26,0 52,0

3,6 4,1 - 5,4 4,8 3,6 2,7 1,4 0,9 0,3

Технология передачи

Комментарии

.

См. примечание 1 См. примечание 2 См. примечание 3

SDSL ADSL ADSL/HDSL ADSL ADSL VDSL VDSL VDSL

Примечания к таблице 1.5: 1) численные оценки, указанные в первой строчке таблицы 1.5, отражают усредненные данные; 2) диапазон 4,1 - 5,4 км определяет возможную длину АЛ при различных диаметрах жил и числа АЛ в кабеле; 3) выбор технологии влияет - наравне с параметрами кабеля - на максимальную длину АЛ. Вероятно, все разновидности технологии xDSL будут, в той или иной степени, использоваться в сетях абонентского доступа. Тем не менее, следует упомянуть о заметном преобладании публикаций, касающихся ADSL. Именно по этой причине ниже приводятся некоторые дополнительные сведения, относящиеся к технологии ADSL. 1.5.5.3.Технология ADSL

Большой интерес к технологии ADSL объясняется рядом причин, из которых существенны две: - на телекоммуникационном рынке сформировался платежеспособный спрос на услуги, допускающие использование каналов обмена информацией с существенно различной полосой пропускания в направлениях приема и передачи сигналов; - максимальная длина физической цепи, на которой может работать оборудование ADSL, будет, как правило, больше, чем длина подавляющего большинства существующих АЛ. Пример применения технологии ADSL показан на рисунке 1.13, заимствованном из [84]. Для функциональных блоков сохранены (внутри соответствующих прямоугольников) оригинальные названия. АЛ, используемая для телефонной связи, присоединяется к удаленному модулю ADSL через телефонную розетку. Удаленный модуль ADSL обеспечивает передачу в направлении соответствующего терминала цифрового потока 2,048 Мбит/с и двухсторонний обмен сигналами управления со скоростью 16 кбит/с. Приведенные на рисунке

70

численные характеристики цифровых потоков взяты из [84]. Таким образом, из помещения абонента к кроссу идет линия, по которой передается сигнал, объединяющий цифровой поток от терминала, использующего технологию ADSL, и информацию, передаваемую по АЛ (например, речь или факсимильные сообщения). По этой причине на рисунке 1.13 использовано обозначение "АЛ". Возможно, что более точным было бы обозначение типа "канал ТЧ". Через кросс осуществляется подключение цифрового тракта к устройству, названному на рисунке 1.13 "Станционный модуль ADSL". В этом устройстве происходит обработка сигнала, передаваемого между двумя модулями ADSL. В результате, выделяются два цифровых потока - ADSL (2,048 Мбит/с и 16 кбит/с) и аналоговая АЛ, которая через кросс подключается к коммутационной станции ТФОП. Технология ADSL позволяет, в определенном смысле, осуществить интеграцию средств абонентского доступа. На рисунке 1.14, в качестве примера, приведен вариант использования технологии ADSL для организации абонентского доступа к трем телекоммуникационным сетям. Этот рисунок составлен на основе материалов, приведенных в [76]. В качестве примеров терминального оборудования, которое может использовать абонент, на рисунке 1.14 показаны три устройства: - телевизор с приставкой, позволяющей управлять процессом получения видеоинформации; - терминал ЦСИО, используемый для выхода на сеть интегрального обслуживания; - персональный компьютер, подключаемый (в данном варианте) к сети передачи данных. С левой стороны рисунка 1.14 показаны соответствующие сети. Для терминала, названного "телевизор с приставкой", приведен наиболее 71

простой пример сети - кабельное телевидение (КТВ). Сеть передачи данных с коммутацией пакетов (ПД-КП) показана как типичный вариант подключения персонального компьютера. Функциональный блок, названный на рисунке 1.14 "Сеть в помещении абонента" (в оригинале - Premises Distribution Network), представляет широкий спектр оборудования различной сложности. В качестве примеров, которые иллюстрируют разницу между выполняемыми функциями, в [76] .перечислены локальная сеть Ethernet и простой кросс. Узел доступа (Access Node) может выполнять такие функции, как концентрация нагрузки, преобразование протоколов и маршрутизация вызовов. Он может располагаться в МС или в какой-либо точке сети абонентского доступа. Для концепции использования ОК, названной выше FTTOpt, узел доступа может, в частности, располагаться в точке сопряжения различных сред распространения сигнала - оптических волокон и медных проводников. Два блока (ATU-C и ATU-R) в тексте работы [76] не расшифрованы. Но такие же аббревиатуры использованы в докладе [81]. Сокращение ATU-C образовано из сочетания слов "ADSL Transceiver Unit, Central Office" - приемопередатчик ADSL, расположенный на коммутационной станции. Аналогично, аббревиатура ATU-R составлена из выражения "ADSL Transceiver Unit, Remote Terminal", то есть приемопередатчик ADSL, расположенный в удаленном модуле. Интересным дополнением рисунка 1.14 может считаться эталонная модель системы, разработанная ADSL Forum. На рисунке 1.15 эта модель показана в том виде, в котором она воспроизведена в [76]. Модель, введенная ADSL Forum, содержит ряд эталонных точек интерфейсов. Описание этих интерфейсов не входит в круг вопросов, рассматриваемых в монографии. Рисунок 1.15 включен в состав данного параграфа по двум причинам. Во-первых, он может оказаться по72

лезным для специалистов, прямо или косвенно связанных с технологией xDSL. Во-вторых, он очень интересен с методологической точки зрения - четкой стандартизации всех возможных интерфейсов.

POTS - Plane Old Telephone Service (традиционные услуги ТФОП На этом заканчивается краткое изложение системных аспектов технологии ADSL. И в заключение параграфа 1.5.5 приведем некоторые соображения по области использования технологии VDSL. 1.5.5.4. Технология VDSL Принципы передачи сигналов для технологий ADSL и VDSL очень похожи друг на друга [84, 85]. Интересны - с точки зрения затронутых в монографии вопросов - их основные различия в области применения соответствующего оборудования. Их проще всего рассматривать в категориях "длина - скорость передачи". Очевидно, что областью потенциального применения технологии ADSL может стать практически вся абонентская сеть. Это связано с тем, что для российской ТФОП характерны достаточно короткие АЛ. Важно отметить, что на практике могут возникать сложности с оборудованием ADSL даже на очень коротких АЛ. Проблема заключается в эксплуатационных характеристиках абонентской сети, которые могут существенно отличаться от ожидаемых [86]. Но в любом случае скорость передачи, обеспечиваемая оборудованием ADSL, не превысит значений, приведенных в таблице 1.5. Таким образом, для скоростей передачи свыше 10 Мбит/с необходимо ориентироваться на технологию VDSL. Но такое решение 73

ограничивает число потенциальных абонентов из-за того, что допустимо использовать только весьма короткие АЛ. В частности, скорость передачи 52 Мбит/с достигается для АЛ, длина которой примерно равна 300 м. По этой причине технологию VDSL обычно рассматривают в комбинации с другими методами построения АЛ. Как правило, практический интерес вызывают решения типа FTTOpt + VDSL [84, 85]. Один из возможных сценариев, основанных на подобном компромиссе, показан на рисунке 1.16. Для этого сценария выделено пять вариантов использования тех-

нологии VDSL. В четырех случаях предполагается совместное использование ОК и абонентского кабеля с медными жилами. Для всех пяти вариантов линии максимальной протяженности обозначены как Li. Эти значения могут различаться, но всегда должно соблюдаться условие Li ( Lmax - предельной длины физической цепи, которая может быть использована для установки оборудования VDSL. Первый вариант иллюстрирует возможность применения оборудования VDSL в АЛ, расположенных в зоне прямого питания. В этом случае среда распространения сигналов остается однородной. Очевидно, что подобное решение будет весьма экономичным. Второй вариант предусматривает совместное использование абонентского кабеля с медными жилами и ОК. В данном случае ОК располагается между кроссом коммутационной станции и мультиплексором. К мультиплексору подключаются АЛ разной длины, максимальная из которых обозначена как L2. По этим линиям может передаваться 74

цифровая информация с использованием технологии VDSL. Аналогичное решение, но основанное на установке концентратора, представлено третьим вариантом. Существенной особенностью этого решения может считаться возможность более эффективного использования ОК на участке между концентратором и кроссом коммутационной станции. Четвертый вариант подразумевает использование УПАТС. Это решение, с точки зрения технологии VDSL, эквивалентно третьему варианту. УПАТС, как правило, поддерживает более широкий спектр услуг по сравнению с тем коммутационным оборудованием ТФОП, которое обслуживает абонентов квартирного сектора. Это обстоятельство позволяет прогнозировать широкое применение технологии VDSL владельцами УПАТС. Пятый вариант иллюстрирует применение технологии VDSL для выхода на устройство, названное в [85] мультиплексором доступа к услугам (Service Access Multiplexer - SAM). Подобные устройства могут подключаться не только к коммутационным станциям, но и к каким-либо серверам. Характерным примером такого мультиплексора служит оборудование, обеспечивающее подключение клиентов к серверу, поддерживающему услугу "Видео по заказу". Таким образом, существует несколько вариантов применения технологии VDSL. Соответствующие сценарии, как правило, ориентированы на совместное использование эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами и ОК, обеспечивающих передачу широкополосных сигналов на большое расстояние. Когда работа над окончательной редакцией монографии была почти завершена, мне довелось принять участие в работе семинара "Лаборатории Белла - Прошлое. Настоящее. Будущее", организованного известной компанией Lucent Technologies. В докладах были изложены результаты новых работ, проведенных авторитетным исследовательским центром, известным практически всем российским ученым - Bell Labs. В докладе, который прочитал Джон Амос (John Amoss), сотрудник Подразделения передачи данных Bell Labs, я услышал о новой технологии, называемой U-ADSL. Под буквой "U" скрывается слово Universal, то есть универсальная или всеобщая. Основные цели, ради которых разрабатывается технология UADSL, заключаются в решении следующих задач: - упростить монтаж оборудования, максимально используя концепцию "Plug and Play", что можно перевести как девиз "Подключай и работай"; - предложить вариант реализации, предусматривающий размещение аппаратных средств в персональном компьютере, о чем практически договорились такие известные поставщики вычислительной техники как 75

Compaq, Intel и ряд других крупных компаний; - ввести в следующую версию Microsoft Windows программное обеспечение для поддержки оборудования U-ADSL; - обеспечить возможность работы оборудования U-ADSL практически при любых (в пределах допустимых для ТФОП норм) параметрах АЛ. Естественно, что такие требования определяют относительно низкие скорости обмена информацией: в направлении к терминалу эта величина оценивается уровнем 1,5 Мбит/с, а в направлении к сети 512 кбит/с. Если такие скорости будут приемлемы для большой группы потенциальных пользователей, то эта новая технология сможет найти достойную нишу на рынке оборудования xDSL. 1.5.6. Прогнозы развития сетей абонентского доступа В этом параграфе приводятся некоторые прогностические оценки, прямо или косвенно связанные с развитием сетей абонентского доступа. Подобные результаты интересны сами по себе. Но они могут оказаться очень полезны при решении ряда практических вопросов создания современных сетей абонентского доступа. Конечно, речь не идет о простом копировании тенденций, свойственных, например, сетям электросвязи в развитых странах. Дело в том, что процессу модернизации российской телекоммуникационной системы присущи весьма специфические особенности. Итак, мы переходим к результатам прогнозирования. В качестве первого примера целесообразно привести оценки использования различных сред распространения сигналов в перспективных сетях абонентского доступа. Один из, интересных прогнозов, касающихся применения традиционных и новых сред распространения сигналов для создания новых АЛ, приведен в [87]. На рисунке 1.17 эти результаты показаны для проектов, выполненных в 1994 году, и для гипотетических сетей доступа 2003 года. Интересны, по крайней мере, две тенденции: существенное снижение доли АЛ, построенных на кабелях с медными жилами, и доминирующее положение тех сценариев применения ОК, которые подразумевают использование оптического волокна совместно с другой средой распространения сигналов. Именно такая идея заложена в концепцию FTTC/R, когда ОК прокладывается от коммутационной станции до ШР или аналогичного устройства в составе выносного модуля. А далее (до терминала) используется либо двухпроводная АЛ, либо канал, организуемый с помощью радиотехнического оборудования. Любопытно и то, что рынок новых АЛ, реализуемых на базе технологии ADSL, оценивается величиной 1%, что, на первый взгляд, представляется странным на фоне многочисленных публикаций по xDSL.

76

Конечно, в ряде других работ приводятся иные, более оптимистические, оценки. Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что технологии xDSL рассматриваются большинством специалистов как промежуточное решение. Это отражается и в названиях ряда статей. Приведем название одной из таких публикаций [88] - "ADSL будет жить до победы волоконно-оптических технологий". Кстати, автор этой статьи считает, что к концу 2001 года 25% пользователей Internet выберут либо технологию ADSL, либо кабельные модемы. Из работы [41] следует, что в 2001 году объем продаж кабельных модемов и оборудования ADSL будут одинаковым. Таким образом, в начале следующего века примерно 12,5 процентов пользователей Internet будут - в качестве средств доступа - ориентироваться на оборудование ADSL. Теперь необходимо оценить темпы роста ТФОП и Internet. Обратимся к рисунку 1.18, который заимствован из [89], чтобы сравнить темпы развития двух интересующих нас телекоммуникационных систем. Сравнивая крайние диаграммы, можно вычислить соотношение между темпами роста ТФОП и Internet как 1:6,3 к 1994 году. Вероятно, это различие к концу нашего века будет еще больше. Такой вывод вытекает из впечатляющих темпов развития Internet [90, 91]. Несложные логические выкладки позволяют убедиться в том, что прогноз в отно77

шении ADSL выглядит достаточно достоверным. Косвенным подтверждением этих оценок может служить приведенный в [74] прогноз использования технологий, входящих в семейство xDSL. Соответствующие кривые показаны на рисунке 1.19. В докладах [92, 93], представленных на форуме Международной Академии Связи в 1997 году, содержатся статистические данные и прогностические оценки емкости всемирной телефонной сети. Если использовать результаты, изложенные в этих докладах, и прогноз, приведенный на рисунке 1.19, то можно сделать приближенные расчеты на 2003 год. Этот год интересен тем, что именно к такой дате относится прогноз применения технологии типа ADSL, который показан на рисунке 1.17. Емкость всемирной телефонной сети на 2003 год возрастет до 1000 млн номеров [93]. Суммарный рынок технологий xDSL к этому времени - на основе рисунка 1.17 - составит примерно 9,5 млн линий, то есть, доля линий xDSL на рынке средств абонентского доступа составит 0,95%. Эта величина хорошо согласуется с оценкой рынка xDSL, представленной на рисунке 1.17. Три приведенных выше рисунка более или менее проясняют перспективы использования эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами. Но не менее важны оценки, касающиеся перспектив внедрения новых сред распространения сигналов, ориентированных, прежде всего, на создание широкополосных ка-

78

налов связи. Отчасти, ответ на этот вопрос содержит рисунок 1.17. Величина 16% для технологий FTTH/O определяет, в какой-то мере, прогнозируемый спрос на услуги, поддерживаемые широкополосными каналами связи. Безусловно, эта величина должна уточняться. Один из прогнозов, полезный с точки зрения повышения достоверности соответствующих оценок, приведен в [94]. Рисунок 1.20 иллюстрирует часть приведенных в [94] кривых. Прежде всего, хотелось бы обратить внимание читателей на ось ординат. Соотнесение многих показателей, используемых в электросвязи, с числом жилищ становится традиционным. Ранее широко применялись характеристики, определяющие какую-либо величину в расчете на одного человека, сто человек, одну семью. Классический пример - телефонная плотность. Телефонный аппарат обычно устанавливается - вне зависимости от числа семей и общего количества живущих людей - в квартире, отдельном доме, на даче, то есть в том месте, которое можно назвать жилище. По этой причине, использование показателей, связанных с понятием "жилище", представляется весьма разумным. Конечно, любой способ вычисления подобных показателей имеет свои преимущества и

79

недостатки. Но понятие, аналогичное "жилищу", отсутствует и в официальной государственной статистике. В сборнике "Россия в цифрах" [95] вводится понятие "домохозяйство". Кстати, "средний размер домохозяйства" - так называется таблица 2.1.8 в [95] - составляет по России 2,84 человека. Если для России и США эти величины примерно равны, то умножением величин по оси ординат (рисунок 1.20) на коэффициент 2,84 можно оценить численность потенциальных пользователей широкополосных услуг. На рисунке 1.20 показаны четыре кривые. Авторы этого прогноза считают, что наименьшим спросом на рынке широкополосных услуг будет пользоваться видеотелефония. Этот вид связи подразумевает, что корреспондирующие абоненты устанавливают соединение с помощью видеотелефонов, то есть специализированных терминалов. Вряд ли такой вид связи будет популярен среди относительно молодой части населения, ориентирующейся на общение (в том числе, и визуальное) посредством персональных компьютеров. Поэтому "скромный" прогноз потенциального рынка видеотелефонии представляется оправданным. Следующая кривая иллюстрирует тенденцию спроса на услуги "Видео по заказу". Поведение этой кривой отражает тот заметный спрос, который характерен для услуги "Видео по заказу". Можно отметить, что 80

очень похожие прогнозы относительно этой услуги приводятся в ряде статей, которые опубликованы в технической литературе последних лет. Интересен вид третьей кривой, названной "Плата за просмотр". В оригинале использована аббревиатура APPV (Advanced Pay Per View). Название услуги подчеркивает тот факт, что клиент платит за время, в течение которого он получает информацию. Оплачиваемое время может начисляться различными способами: только за период просмотра какого-либо фрагмента программы, за всю программу целиком после заранее оговоренной задержки или иным образом. Другая форма расчетов клиента с Оператором заключается в том, что устанавливается плата за канал вне зависимости от времени его использования. Этот вариант так и называется - "Плата за канал"; он известен по аббревиатуре РРС (Pay Per Channel). Третья кривая относится к улучшенному (Advanced) варианту услуги "Плата за просмотр"; это прилагательное на рисунке 1.20 опущено. В точке, лежащей где-то на рубеже XX и XXI веков, ожидается падение спроса на данную услугу. Эта тенденция имеет достаточно простое объяснение. Услуги типа "Видео по заказу" гораздо привлекательнее для абонентов; ради нее часть клиентов будет отказываться от услуги "Плата за просмотр". Наконец, четвертая кривая показывает бурный рост рынка видеоигр. Движущие силы этого вида услуг не нуждаются в комментариях. Они

81

особенно хорошо понятны родителям, чьи дети уже освоили данную сферу развлечений, не всегда благотворно влияющую на здоровье и успехи в учебе. Интересны приведенные в [96] данные, касающиеся ожидаемого рынка для различных скоростей передачи информации. Соответствующие кривые для ФРГ приведены на рисунке 1.21 в относительных единицах. За "единицу" принят 1997 год, но для 2004 года на каждой кривой приведены и абсолютные значения суммарного числа портов. Работа [96] содержит также данные, связанные со скоростью 155 Мбит/с, используемой в качестве стандарта для стыка пользовательсеть Ш-ЦСИО [97]. Но приведенные (в относительных единицах) данные полностью совпадают с прогностической кривой для 34 Мбит/ с. Если прогнозы, представленные кривыми на рисунке 1.21, достоверны, то вызывает интерес следующая тенденция: менее активный рост числа каналов, реализующих доступ на скорости 2,048 Мбит/с. Возможно, что рисунок 1.22, в какой-то мере, содержит одно из вероятных объяснений. Две кривые, приведенные в [71], пересекаются в точке 2,048 Мбит/с в 1995 году. Это может означать, что в дальнейшем: - обмен видеоинформацией для услуг, которые не относятся к пере-

82

даче изображений с высоким качеством, будет, в основном, осуществляться на скоростях, меньших 2,048 Мбит/с; - распределение телевизионных программ высокого качества и организация стыков пользователь-сеть в Ш-ЦСИО будут ориентированы на цифровые каналы с пропускной способностью выше 2,048 Мбит/ с. Вернемся к рисункам 1.20 и 1.21, чтобы рассмотреть важный аспект планирования сети доступа - деление абонентов на две группы: деловые (business) и квартирные (residential). Такой подход можно считать традиционным при проектировании местных телефонных сетей. Иногда в отдельную группу выделяют таксофоны [98], имеющие специфические параметры телефонной нагрузки. В отечественной телефонии эти группы чаще называются "секторами". Мне, при выполнении различных работ, попадались статистические данные, относящиеся к различным региональным телекоммуникационным системам. Примечательно то, что структурный состав абонентов и статистика телефонной нагрузки подчиняются закону Парето и правилу "20:80" [99]. Соотношение между квартирными и деловыми абонентами составляет, примерно, 80:20. Но 20% деловых абонентов создают около 80% междугородной и международной нагрузки. На рисунке 1.23 [100] показан прогноз роста абонентов "квартирного сектора", которые будут использовать новые телекоммуникационные услуги. К 2010 году, судя по характеру кривых, процесс введения новых

83

услуг еще не войдет в фазу "насыщения". Но уже к этому времени доля квартирных абонентов, усредненная по всем трем кривым, составит 15%. Можно только догадываться о дальнейшем характере изменения трех приведенных на рисунке 1.23 графиков. Одна из наиболее вероятных гипотез заключается в том, что и для новых телекоммуникационных технологий закон Парето и правило "20:80" будут справедливы. На этом основная часть первой главы монографии заканчивается. В заключение, вместо традиционного раздела "Выводы", я решил очень кратко прокомментировать ряд основных положений, ради которых эта глава была написана.

Истина не лежит на поверхности явлений (Антуан де Сент-Экзюпери) 1.6. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОММЕНТАРИИ КПЕРВОЙ ГЛАВЕ

Интересная особенность абонентской сети заключается в том, что на протяжении многих десятилетий она не претерпела столь глубоких изменений, какие коснулись других элементов телекоммуникационной системы - коммутационных станций, систем передачи и терминального оборудования. Но, судя по всему, этот этап в истории электросвязи заканчивается. Дальнейшее развитие телекоммуникационной системы связано с рядом существенных изменений в принципах построения абонентских сетей. Этот процесс повлиял даже на систему понятий и терминов, относящихся к этому элементу телекоммуникационной системы. В современной технической литературе принят термин "Access Network", который в монографии переводится тремя словами - "Сеть абонентского доступа". Иногда, впрочем, прилагательное "абонентский" опускается, что делает перевод более близким к оригиналу, но менее понятным читателю. В разделе 1.2 приведены некоторые термины, необходимые для изложения затронутых в монографии вопросов. Предложен и ряд моделей сети абонентского доступа, позволяющих проиллюстрировать используемую далее систему понятий. Сети абонентского доступа, как правило, не создаются на новом месте. В большинстве случаев основная задача Оператора заключается в модернизации всей системы линейно-кабельных сооружений, вследствие чего постепенно будет создаваться современная сеть абонентского доступа. Функции, которые в телекоммуникационной системе выполняет сеть абонентского доступа, начинают изменяться. Трансформация этих функций определяется главными тенденциями развития электросвязи: интеграция, интеллектуализация, персонализация и повышение пропускной способности. Нет необходимости перечислять все те соображения, которые сформулированы в параграфе 1.3.2; достаточно выделить три самых существенных момента: - сеть абонентского доступа становится единой вне зависимости от того, в какой степени процессы интеграции затрагивают телекоммуникационную систему в целом; - сеть абонентского доступа существенно усложняется в части используемых технических средств, функциональных возможностей и процедур управления; - сеть абонентского доступа должна обладать возможностью существенного (на несколько порядков!) повышения своей пропускной

85

способности по мере возникновения спроса на те услуги, введение которых подразумевает использование широкополосных каналов связи. Процессы повышения пропускной способности сети абонентского доступа связаны не только с введением услуг, ориентированных на применение широкополосных каналов связи. Некоторые тенденции, наблюдаемые, на первый взгляд, в далеких от электросвязи дисциплинах, стимулируют рост пропускной способности сети абонентского доступа. Первым примером может служить широкое использование в персональных компьютерах графической оболочки Windows и текстового процессора Word for Windows, что приводит к заметному росту длины файлов, которые могут передаваться через сеть электросвязи [101]. Второй пример - рост числа пользователей, желающих получить доступ к информационным ресурсам, не покидая своего дома [72]. Такая организация труда называется "работа дома" (workat-home); она приводит к росту обмена, в первую очередь, нетелефонной информацией. Для разработки принципов построения перспективной сети абонентского доступа и методов ее планирования необходимо проанализировать структурные характеристики существующих АЛ. Приведенные в разделе 1.4 оценки дают определенную информацию об абонентской сети в целом. Это, конечно, не исключает необходимость проведения подобного анализа для каждого конкретного пристанционного участка. Кроме того, было бы весьма полезно изучить влияние на структурные характеристики сетей абонентского доступа современных принципов градостроения, диверсифицированных показателей надежности (с точки зрения подключения терминала к коммутационной системе) и ряда других факторов. Основные аспекты эволюции абонентских сетей изложены в разделе 1.5. В качестве наиболее существенных тенденций, определяющих процесс дальнейшего развития абонентских линий, анализируются три направления: пропускная способность, структура сети доступа и среда распространения сигналов. Если воспользоваться краткими формулировкам, то соответствующие выводы сводятся к уже упоминавшимся выше положениям. Во-первых, перспективная сеть абонентского доступа должна - в каждом конкретном случае - обеспечивать такую полосу пропускания, которая необходима абоненту. Верхний предел скорости передачи вскоре будет, по всей видимости, измеряться сотнями Мбит/с. Вовторых, переход от существующей абонентской сети (совокупности АЛ) к перспективной сети доступа будет сопровождаться появлением новых топологий, среди которых предпочтение отдается кольцевой структуре. В-третьих, отчетливо проявляется диверсификация сред распространения сигналов, которые могут применяться для создания

86

и развития сетей абонентского доступа, но доминировать будет оптическое волокно. Последний тезис (об оптическом волокне) не следует возводить в абсолют. Прежде всего, необходимо помнить о том, что поддержка таких перспективных функциональных возможностей, как "Мобильность терминала" и "Персональная мобильность",опирается на беспроводные технологии. Кроме того, значительная часть вариантов по внедрению ОК подразумевает их совместное использование с уже проложенными кабелями с медными проводниками. Наконец, на телекоммуникационном рынке появилось оборудование семейства xDSL, которое способно обеспечить существенное расширение полосы пропускания традиционных АЛ. В разделе 1.5 значительная часть текста посвящена изложению системных аспектов применения различных технологий xDSL. Основное внимание уделено концепции ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия), которая, по мнению многих специалистов, в ближайшие годы будет основным направлением в повышении пропускной способности АЛ. Возможно, что технология U-ADSL также будет успешно применяться многими операторами. Приступая к разработке принципов построения перспективных сетей абонентского доступа, очень полезно ознакомиться с соответствующими прогнозами. Это позволяет проанализировать ряд показателей, прямо или косвенно определяющих общие контуры сети абонентского доступа. В конце раздела 1.5 приведен ряд прогностических оценок, заимствованных из научно-технической литературы. Эти сведения полезны для понимания требований к перспективным сетям абонентского доступа. Кроме того, эти результаты служат хорошей базой для решения конкретных задач прогнозирования.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 1

1. От мастерских до акционерного общества. АО "ЛЕНТЕЛЕФОНСТРОЙ", Концерн "СВЯЗЬСТРОЙ". - Санкт-Петербург, 1994, 39 с. 2. Развитие связи в СССР. Под ред. Н.Д. Псурцева. - М.: Связь, 1967, 479с. 3. "Пупинизация" - Большая Советская Энциклопедия, Том 21, М: "Советская Энциклопедия", 1975, с. 229. 4. "Крарупизация" - Большая Советская Энциклопедия, Том 13 , М: "Советская Энциклопедия", 1975, с. 323. 5. Ануфриева О.А. Из истории развития городской телефонной связи. - В кн.: Системы управления информационных сетей. М.: Наука, 1983. с. 5 - 18. 6. Городская телефонная связь: Справочник/ Б.З. Берлин, А.С. Брискер, Л.С. Васильева и др.; Под ред. А.С. Брискера и К.П. Мельникова М.: Радио и связь, 1987. 280 с. 7. Р.А. Allen, P.H. Lisle. Planning the Access Network in a Changing Environment. - British Telecommunications Engineering, Vol. 10, April 1991, pp. 8 -12. S.S.Davidsson, L.Johansson, E.Ohlsson.Subscriber Multiplexers in the Swedish Network. - Ericsson Review, No 2, 1988, pp. 2 - 6 . 9. И.В. Ситняковский, В.И. Мейкшан, Б.Н. Маглицкий. Цифровая сельская связь; Под ред. М.Д. Бенедиктова. М.: Радио и связь, 1994, 248 с. 10. Денисьева О.М. Цифровые системы передачи для абонентских линий. - Вестник связи, N9, 1995, с. 37 - 38. 11. I. Hawker, P. Cochrane. Future Scenarios for Telecommunications Networks. - European Transactions on Telecommunications, Vol. 4, No 6, November - December 1993, pp. 651 - 658. 12. Соколов Н.А. Эволюция местных телефонных сетей. - Издательство ТОО Типография "Книга", Пермь, 1994, 375 с. 13. Р.А. Caballero. Network planning in low density areas. - Electrical Communication - 1 st Quater, 1995, pp. 53 - 58. 14. A. D(az-Hern(ndez. Rural Communications: A Comparative Analysis of Radio Technologies. - Electrical Communication - 1 st Quater, 1993, pp. 91 - 96. 15. Зубовский Л.И., Мешков А.А., Садовский И.Б., Шварцман В.О. Передача цифровой информации по ТФОП. - Вестник связи, N6, 1993, с. 39 - 42. 16. Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи. М.: Радио и связь, 1995, 488 с. 17. CCITT. Blue Book, Volume III - Fascicle III.4 "General Aspects of Digital Transmission Systems; Terminal Equipment", Geneva, 1989. Recommendation G.702 "Digital Hierarchy Bit Rates", pp. 41 - 44.

88

18. L. Van Hauwermeiren, P. Spruyt, D. Mestdagh. Offering Video Services over Twisted Pair Cables to the Residential Subscriber by means of an ATM based ADSL Transmission System. - XV International Switching Symposium ISS'95, Berlin, April 23 - 28, 1995, Proceedings, Vol. 1, pp. -447 - 451. 19. E. Auer, D. Helmst(dt, C. Hoogendoom, G. Ohlendorf, L. Schmidt. A generic service access network platform. - Telcom report international, Vol. 18, April 1995, pp. 5 - 10. 20. ГОСТ Р50889-96 "Линейные сооружения местных телефонных сетей. Термины и определения", 1996. 21. CCITT. Manual "Local Network Planning", ITU, Geneva, 1979, 246 p. 22. Судовцев В.А., Судовцев А.В. Терминология по электросвязи. Μ.: Радио и связь, 1994, 160 с. 23. Т. Miki. Towards the Service-Rich Era. - IEEE Communications Magazine, February 1994, pp. 34 - 39. 24. Report of the Sixth Strategic Review Committee on European Information Infrastructure. Part B: Main Report and Annexes (ETSI/ TA22(95)5), 1995. 25. Булгак В.Б., Варакин Л.Ε., Ивашкевич Ю.К., Москвитин В.Д.^ Осипов В.Г.. Концепция развития связи Российской Федерации. - М.: Радио и связь, 1995, 224 с. 26. S.V. Ahamed., V.B. Lawrence. Design and Engineering of Intelligent Communication Systems. - Kluwer Academic Publisher, 1997, 675 p. 27. Мячев А.А. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993, 351 с. 28. ITU-TS. Handbook on Transmission Planning. - Geneva, 1993, 74p. 29. Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС). Книга И. - М.: Прейскурантиздат, 1988, 313 с. 30. Давыдов Г.Б., Рогинский В.Н., Толчан А.Я. Сети электросвязи. М.: Связь, 1977, 360 с. 31. Варакин Л.Е., Кучерявый А.Е., Соколов Н.А., Филюшин Ю.И. Интеллектуальная сеть: концепция и архитектура. - Электросвязь, 1992, N 1,с. 7- 10. 32. Варакин Л.Е., Соколов Н.А. Универсальная Персональная Связь. - Электросвязь, 1993, N 7, с. 4 - 6. 33. J. Gardiner, В. West. Personal Communications System and Technologies. - Artech House, Boston-London, 1995, 238 p. 34. J.P.Padjett, C.G. G(nther, T. Hattori. Overview of Wireless Personal Communications. - IEEE Communications Magazine, January 1995, pp. 28. - 40. 35. "Концепция использования в России транкинговых систем при 89

организации коммерческих сетей связи" - Информкурьер, N 2, 1995 (Приложение 2), с. 1 - 8. 36. Гугалов К.Г., Любомудров Д.Ю. Новые возможности транкинговой связи. - Вестник связи, N9, 1995, с. 27 - 28. 37. W.H. Chriss. Network of the Future. - In the Proceedings of the Seminar of AT&T, Moscow, 1995, 22 p. 38. A. Lahr. Multimedia applications and technologies. - Telcom Report International, Volume 18/July/August, N4, 1995, pp. 25 - 27. 39. K. Stordahl, E. Murphy. Forecasting Long-Term Demand for Services in the Residential Market. - IEEE Communications Magazine, February 1995, pp. 44 - 49. 40. H. Кристофидес. Теория графов: Алгоритмический подход. - Μ.: Мир, 1978, 432 с. 41. В. Snyder. DSL: coming soon? - Telephony/February 3,1997, pp. 28, 29, 32, 34, 36. 42. BOC Notes on the LEG Networks - 1990, Issue 1, March 1991: Chapter 4 "Network Design and Configuration", 47 p. 43. J. Koljonen. Closing the generation gap. - TE&M, November, 1/ 1992, pp. 80 - 84. 44. ITU-TS. Introduction of New Technologies in Local Networks. Geneva, 1993, 189 p. 45. S. Ahamed, P.L. Gruber, J-J. Werner. Digital Subscriber Line (HDSL and ADSL) Capacity of the Outside Loop Plant. - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 13, No. 9, December 1995, pp. 1540 1549. 46. Вемян Г.В. Передача речи по сетям электросвязи. - М.: Радио и связь, 1985, 272 с. 47. Жданов И.М., Кучерявый Е.И. Построение городских телефонных сетей. - М.: Связь, 1972, 136 с. 48. Лившиц Б.С., Новиков А.Г., Фарафонов Л.С. Сельские автоматические телефонные станции. - Связьиздат, 1958, 196 с. 49. Е.М Olsson. A System for Flexible Service-Independent Access Network Solution. - Ericsson Review, N 3, 1995, pp. 118 - 123. 50. Смолянский Μ.Ε. Проектирование линейных сооружений ГТС. - М.: Радио и связь, 1989, 176 с. 51. Дубровский Е.П. Канализационно-кабельные сооружения связи. -- М.: Высшая школа, 1991, 320 с. 52. Овсянников А.И., Колесников В.А., Цыбулин М.К. Основы проектирования сооружений связи: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1991, 232 с. 53. Владимиров В.В., Фомин И.А. Основы районной планировки. М.: Высшая школа, 1995, 224 с. 54. Engineering and Operations in the Bell System / Prepared by Member

90

of the Technical Staff and the Technical Publication Department AT&T Bell Laboratories; R.F. Rey, Technical Editor. - AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, N.J., 1983, 884 p. 55. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики. М.: Финансы и Статистика, 1996, 367 с. 56. Соколов Н.А., Крендзель А.В. Структурные характеристики абонентских сетей. - Электросвязь, 1997, N 11, с. 13 - 15. 57. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. - М.: Наука, 1969, 511 с. 58. Сборник справочных материалов по проектированию С.2.-02288. - Гипросвязь-2, Ленинград, 1988 г., 90 с. - 59. Хаусли Т. Системы передачи и телеобработки данных. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1994, 456 с. 60.F.M.Fenton, J.D. Sipes. Architectural and Technological Trends in Access: An Overview. - Bell Labs Technical Journal, Vol.1, No. 1, Summer 1996, pp. 3 - 10. 61. Мархай Е.В. Основы технико-экономического проектирования городских телефонных сетей. - М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1953, 424. 62. N. Sokplov. Digital Cross Connects Application for the Future Subscriber Network. - ITC Specialists Seminar/Cracow, Poland, 1991, April 22 - 27, Vol. 2, pp. 215 - 218. 63. H. Shinohara, I. Yamashima, T. Miki. Evolution Scenario for the Integrated Fibre-Optic Subscriber System. - Telecommunication Journal, N 3, 1993, pp. 109- 118. 64. I. Sakakibara, F. Higashiyama. Future Development of Optical Subscriber Network. - NTT Review, Vol. 3, No 6, 1991, pp. 21 - 26. 65. D. Carballal, G. Salamanca, D. Deloddere. Access Network Evolution. - Alcatel Telecommunications Review - 3rd Quarter 1996, pp. 167 - 175. 66. M.H. Дьячкова, В.И. Дьячков. VSAT в России, Вестник связи, N И, 1994, с. 11 - 13. . 67. N. Williams. Economics of Local Loop Competition by Radio Access. - Policy Symposium "Strategy for Expanding Telecommunications Infrastructure": Special Session of the World Telecommunication Forum, Part 1, Singapore, 17 -19 May, 1993. 68. Орлов С.Б. Англо-русский словарь по сетям и сетевым технологиям. - М.: "СОЛОН", 1997, 301 с. 69. A. Hadden. Personal Communications Networks: Practical Implementation. - Artech House, Boston-London, 1995, 294 p. 68. W.C.Y. Lee. Cellular has a future in PCS. - TE&M, February, 15/ 1992, pp. 41 - 43. 69. N. Williams. Economics of Local Loop Competition by Radio Access.

91

- Policy Symposium "Strategy for Expanding Telecommunications Infrastructure": Special Session of the World Telecommunication Forum, Part 1, Singapore, 17 -19 May, 1993. 70. B.O. Szuprovicz. Interactive Communications: New Technologies and Future Directions. - Computer Technology Research Corp., 1995,-223 p. 71. K. Englund, L. Larsson. Video-on-Demand - Telia to Start Field Test During 1994. - TELE, N2, 1994, pp. 6 - 9. 72. B. Gates. The Road Ahead (with N. Myhrvold and P. Rinearson) Viking - Penguin Books Ltd., 1995, 286 p. 73. G.T. Hawley. System Considerations for the Use of xDSL Technology for Data Access. - IEEE Communications Magazine, March 1997, pp. 56 60. 74. P. Meade. The year of ADSL: Business, consumers want faster connections. - America's Network, February 1, 1997, p. 18. 75. K. Lynch, P. Rubin, R. King, M. McGinity. Infinite Possibilities. tele.com, April Ϊ997, pp. 51 - 57. 76. K. Maxwell. Asymmetric Digital Subscriber Line: Interim Technology for the Next Forty Years. - IEEE Communications Magazine, October 1996, pp. 100 - 106. 77. Ермишин Д.А. Сети ATM: стандартизация и подходы к реализации. - Сети №7, 1994, с. 124 - 127. 78. New in brief: UMTS Forum Formed. - Telecommunications, February 1997, p. 26. 79. Даленбах Д., Мирошников Д. HDSL Watson - высокоскоростная цифровая передача для абонентских линий и межстанционных связей. - ТелеВестник, N2, 1996, с. 60 - 62. 80. A. Stewart, M. Warwick. Hot Technology or Just Hot Air. Communications International, February 1995, pp. 7, 8, 12. 81. G.V. der Pias. ADSL, a new technology for broadband services. "Forum of the International Telecommunication Academy", Proceedings, Moscow, 4 - 6 February 1997, pp. 2-1 - 2-5. 82. M. Barton, L. Chang, R. Hsing. Performance Study of High-Speed Asymmetric Digital Subscriber Line Technology. - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 44, No. 2, February 1996, pp. 156 - 157. 83. G. Yilmaz, G. Durusoy. Studies on Application Possibility of Local Telephone Cables for 2 Mbit/s ISDN Transmission. - ITC'96 Conference Record (Istanbul-T(rkiye, 14 - 17 April 1996) , Vol. 1, pp. 199 - 202. . 84. M.Sharpe, R. Guyon, P. Lisle. The Evolving Structure of the Access Network. - British Telecommunications Engineering, Issue 18, 1995, pp. 10.1.1 - 10.1.15. 85. M. Shariff. Worth more with a "V". - Telephony/October 21, 1996, pp. 20 - 22, 24. 86. Парфенов Ю.А. "Экология" Среды передачи сигналов. - Вест-

92

ник связи, N3, 1997, с. 34 - 37. 87. Report: "The Local Loop". - Telecommunications News, March 1st, 1994, Vol. 11, No. 5, p. 7. 88. Эссик К. ADSL будет жить до победы волоконно-оптических технологий. - Computerworld Россия, 29 апреля 1997, с. 26. 89. Бакаш Ф. Телеком-95 и несостоявшаяся октябрьская революция. - ТелеВестник N4, 1995, с. 14 - 23. 90. P. Jenkins. Internet. - British Telecommunications Engineering, Vol. 15, April 1996, pp. 39 -45. 91. Петров В. Internet - сегодня и навсегда. - ТелеВестник, N3, 1995, с. 44 - 46. 92. Булгак В.Б. Связь Российской Федерации - составная часть Глобальной информационной инфраструктуры XXI века. - "Forum of the International Telecommunication Academy", Proceedings, Moscow, 4 - 6 February 1997, pp. 1-1 - 1-4. 93. Варакин Л.Е. Развитие мира - развитие связи: основные тенденции роста. - "Forum of the International Telecommunication Academy", Proceedings, Moscow, 4 - 6 February 1997, pp. 2-1 - 2-25. 94. R. Franz, M. Scholz. Interactive Video - services, success factors and network solution. - XV International Switching Symposium ISS'95, Berlin, April 23 - 28, 1995, Proceedings, Vol. 1, pp. 257 - 260. 95. Россия в цифрах. Краткий статистический сборник. - М.: "Финансы и статистика", 1996, 400 с. 96. Network Evolution to Broadband. - Alcatel Telecommunications Review - Special Telecom 95 Issue, 1995, pp. 102 - 108. 97. G.C. Kessler, P. Southwick. ISDN: Concept, Facilities and Services (Third Edition). - McGraw-Hill, 1996, 672 p. 98. Попова AT. Проектирование квазиэлектронных АТС. - Μ.: Радио и связь, 1987. 168 с. 99. Варакин Л.Е. Закон Парето и правило 20/80: распределение доходов и услуг связи. - Труды Международной Академии Связи, 1/97, с. 3 - 10.

100. В.Т. Olsen, A.Zaganiaris, К. Stordahl, L.A. Ims, D. Myhre, Т. (verli, Μ. Tahkokorpi, I. Welling, M. Drieskens, J. Mononen, M. L(hteenoja, S. Markatos, M. de Bortoli, U. Ferrero, M. Ravera, S. Balzaretti, F. Fleuren, N. Gieschen, M. de Oliveira, E. de Gastro. Techno-Economic Evaluation of Narrowband and Broadband Access Network Alternatives and Evolution Scenario Assessment. - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 44, No. 6, August 1996, pp. 1184 - 1201. 101. Терлекчиев К.Р. Применение беспроводной связи. - Сети, 1995, N 7 (39), с. 38 - 42.

Добрые нравы имеют большее значение, чем хорошие законы (Тацит)

2. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУП А Festina lente (Не делай наспех) 2.1. ПОДКЛЮЧЕНИЕ АБОНЕНТОВ К ЦИФРОВЫМТЕЛЕФОННЫМаАНЦИЯМ

2.1.1. Несколько предварительных замечаний Все соображения, изложенные в разделе 2.1, основаны на том, что подключение абонентов к телекоммуникационной системе будет осуществляться через цифровую телефонную станцию. В этом плане для нас весьма существенны два обстоятельства: - тип телефонной станции, так как цифровое коммутационное оборудование диктует определенные принципы построения ГТС и СТС

[1-41;

- вид основной среды распространения сигналов (кабель с медными жилами или оптическими волокнами). Принципы цифровизации ГТС и СТС, строго говоря, не входят в круг вопросов, непосредственно связанных с сетями абонентского доступа. Тем не менее, некоторые аспекты применения цифрового коммутационного оборудования могут существенно влиять на принципы создания или модернизации сетей абонентского доступа. В параграфе 2.1.2 изложены те аспекты цифровизации ГТС и СТС, которые представляют практический интерес с точки зрения абонентского доступа. Использование цифровой (как, впрочем, и аналоговой) коммутационной станции подразумевает достаточно широкое использование кабелей связи для организации АЛ. Это, конечно, не исключает применения радиотехнических средств для подключения некоторой части абонентов к коммутационной станции. Но для оптимального сценария - при создании сети абонентского доступа или ее модернизации - необходимо проанализировать и другую возможность. Речь идет о том, чтобы отказаться от установки коммутационной станции. Такой подход рассматривается в разделе 2.5. Основная область практического применения подобного решения - сельская связь. Текст предыдущего абзаца постепенно ведет читателя к одному весьма важному выводу, который, на мой взгляд, очень сложно обосновать, даже используя современные экономико-математические

94

методы. Если бы я решился ввести эпиграф к дальнейшим рассуждениям, то рискнул бы перефразировать профессора Преображенского, героя романа Μ А. Булгакова "Собачье сердце". Слова Филиппа Филипповича можно трансформировать следующим образом: "Следовательно, разруха не в системе связи, а в головах".. Заранее приношу свои извинения тем специалистам по проектированию и построению сетей связи, которые понимают, что внедрение цифровой техники передачи и коммутации означает существенную качественную модернизацию всей телекоммуникационной системы. Но мне известны примеры, когда руководство местной телефонной сети принимало решение в пользу самых неудачных вариантов использования цифровой техники передачи и коммутации. К этому следует добавить неодолимое -желание некоторых Операторов сохранить возможность спаренного включения терминалов, соединить цифровые коммутационные станции трактами аналоговых систем передачи... Можно, к сожалению, привести и другие примеры подобных анахронизмов. Итак, резюмируем цель этого лирического отступления: создавая современную сеть абонентского доступа, необходимо понимать, что решается одна из важнейших задач создания телекоммуникационной системы XXI века. Коль скоро я стал ссылаться на источники, редко используемые для технико-экономического анализа, можно, еще раз вспомнив известные истины, сформулировать одно из ключевых правил создания или модернизации сети абонентского доступа в виде постулата: "Приносить пользу и не вредить". Возможно, этот принцип Гиппократ трактовал шире, чем одну из чисто профессиональных заповедей Врача. В любом случае, эти слова мне кажутся уместными. Следующее замечание относится к классификации возможных вариантов установки цифровой коммутационной станции. Прежде всего, необходимо отметить тот неприятный факт, что методика оптимального построения местной телефонной сети в условиях весьма широкого использования цифровой коммутационной техники еще не разработана. Следовательно, для выбора экономичной структуры сети абонентского доступа необходимо рассмотреть все возможные сценарии цифровизации ГТС и СТС. Эти сценарии могут быть объединены в три большие группы. Соответствующие решения изложены в параграфах 2.1.3 - 2.1.5. Последний комментарий определяет круг рассматриваемых ниже вопросов. В основном, мы будем разрабатывать структуру сети абонентского доступа. Эти результаты безусловно имеют самостоятельное значение, но они интересны и для постановки задач планирования сети абонентского доступа.

95

2.1.2. Некоторые особенности цифровизации местных телефонных сетей 2.1.2.1. Сетевые аспекты Стратегия развития местной телефонной сети может рассматриваться как долгосрочный план, который принят Оператором для поэтапной модернизации эксплуатируемой им телекоммуникационной системы. Подобный план включает в себя несколько важных положений, среди которых нам будут особо интересны два следующих: - ожидаемое изменение Операторской деятельности, касающееся перечня предлагаемых абонентам услуг; - выбранный Оператором сценарий цифровизации местной телефонной сети. Почему Оператору местной телефонной сети необходимо искать новые ниши на рынке телекоммуникационных услуг? Ответ на этот вопрос проясняет рисунок 2.1, заимствованный из [5]. Удельный вес доходов Операторов от услуг телефонной связи за период [ΤΙ, Τ2] снизится с 80% до 50%. Период [ΤΙ, Τ2] для местных сетей России будет колебаться в достаточно широких пределах. Мне представляется, что для некоторых ГТС время "Т1" уже наступило; такая гипотеза основана преимущественно на оценках ряда Операторов. Для местных телефонных сетей период [ΤΙ, Τ2] может оцениваться, в среднем, как 10 лет. Тенденция, иллюстрируемая рисунком 2.1, диктует изменения в •стратегии Операторской деятельности. Многие Операторы ТФОП в развитых странах активно расширяют сферу своего бизнеса. Во-первых, форсируется естественное (эволюционное) развитие ТФОП, заключающееся во введении услуг Интеллектуальной Сети и ЦСИО. А

96

I

во-вторых, происходит вторжение некоторых Операторов ТФОП на рынок широкополосных услуг. В основном, конкурентная борьба развернулась в сфере кабельного телевидения [6], Операторов которого, в свою очередь, давно привлекает рынок телефонной связи. Эти соображения, на первый взгляд, весьма далеки от практических задач оптимального построения сети абонентского доступа. И в ряде случаев решения Оператора по введению новых услуг практически не окажут влияния на принципы реализации сети абонентского доступа. Но вероятна и принципиально иная картина. Например, Оператор принимает решение заменить АТС всех уровней иерархии на коммутаторы ATM; такой сценарий рассматривается, в частности, в работах [7, 8]. В данном случае, принципы построения сети абонентского доступа могут кардинально отличаться от решений, типичных для ТФОП. Известные мне проекты модернизации местных телефонных сетей в развитых странах пока не предусматривают столь резкий качественный переход, каким является использование в качестве устройств распределения информации исключительно коммутаторов ATM. Поэтому далее мы будем предполагать, что, по крайней мере, все МС в перспективных местных телефонных сетях будут системами с коммутацией каналов. Но отличительной особенностью этих МС будет повышение емкости вплоть до 100000 номеров [9 - 12], что обеспечивает экономичное построение ГТС и СТС. Естественно, такое повышение емкости МС актуализирует разработку новых принципов построения сетей абонентского доступа. Два последних предложения вплотную приближают нас к весьма важному вопросу - выбору Оператором сценария цифровизации местной телефонной сети. Можно выделить три базовых сценария. Ниже будут рассмотрены их технические аспекты. А в параграфе 2.1.2.3 читатель сможет найти некоторые соображения, касающиеся экономических оценок каждого сценария. Первый сценарий - поэтапная модернизация местной телефонной сети. Существенная особенность этого сценария состоит в том, что на каждом этапе решается локальная задача. Например, происходит установка новой АТС в застраиваемом микрорайоне города, заменяется устаревшая коммутационная станция и так далее. В этом случае, практически невозможно определить структурные характеристики ГТС (или СТС) к тому времени, когда она превратится в полностью цифровую телефонную сеть, то есть, достаточно сложно оценить число коммутационных станций и топологию сети. Второй сценарий подразумевает разработку оптимальной структуры полностью цифровой местной телефонной сети. После этого составляется программа реализации выбранной Оператором структуры ? Заказ №2X4·.

97

ГТС или СТС. Таким образом, результаты цифровизации местной телефонной сети известны заранее. Кроме того, весь процесс модернизации расписан по этапам. Выполнению второго сценария будет препятствовать множество факторов, часть которых невозможно предвидеть при разработке соответствующей программы. Оператор, вероятно, будет вынужден искать компромиссное решение между первым и вторым сценариями. Таких решений может быть несколько. Их совокупность можно рассматривать как третий сценарий цифровизации местной телефонной сети. Рассмотрим гипотетическую ГТС малой емкости, состоящую из четырех электромеханических РАТС. Задача Оператора состоит в том, чтобы за десять лет заменить все электромеханические РАТС цифровыми коммутационными станциями. Будем считать, что каждая i-ая РАТС была введена в эксплуатацию раньше, чем РАТС с индексом Процесс модернизации ГТС иллюстрируется рисунком 2.2, состоящим из двух фрагментов. Левый фрагмент показывает процесс модернизации ГТС по первому сценарию, а правый - по второму. Введем для второго сценария гипотезу об оптимальной структуре цифровой ГТС. Будем полагать, что самое эффективное решение - установка одной цифровой коммутационной станции с концентраторами. Первый сценарий подразумевает поэтапную замену электромеханических АТС. Структура ГТС в таком случае не изменяется. Последнее предположение определяет число этапов в процессе модернизации местной телефонной сети. Если (согласно первому сценарию) шаг за шагом заменяются все четыре электромеханические станции, то логично рассматривать четыре этапа модернизации ГТС. Первый этап идентичен для обоих сценариев. Аналоговая РАТС1 заменяется цифровой коммутационной станцией. Используя терминологию, предложенную в первой главе, новые цифровые станции будем обозначать аббревиатурой МС (местная станция). Не исключено, что при введении МС1 произойдут определенные изменения соответствующей сети абонентского доступа. Но эти возможные изменения не приведут к ее существенной реконструкции. На втором этапе проявляется принципиальное различие между двумя сценариями. Первый сценарий подразумевает замену аналоговой РАТС2 на цифровую коммутационную станцию МС2. Во втором случае РАТС2 заменяется концентратором, обозначенным как К1. Это означает, что сеть абонентского доступа начинает существенно меняться. Забегая вперед, отметим, что все четыре пристанционных участка постепенно сольются в единую сеть абонентского доступа. Третий этап предусматривает замену электромеханической РАТСЗ.

98

Если Оператор выбрал первый сценарий, то сеть абонентского доступа Цифровой коммутационной станции МСЗ не претерпит существенных изменений. Выбор второго сценария подразумевает замену РАТСЗ конЦентратором К2, что приводит к дальнейшему расширению границ пристанционного участка МС1. Сеть абонентского доступа этой коммутационной станции содержит уже два концентратора. Четвертый этап завершает процесс цифровизации ГТС, выбранной в качестве модели местной телефонной сети. Если Оператор выбрал первый сценарий, он получит полностью цифровую ГТС, содер-

99

жащую четыре коммутационные станции, то есть структура местной сети не изменяется. Если Оператор продолжает реализацию второго сценария, то цифровая ГТС превращается в сеть, называемую нерайонированной [13]. Это происходит, когда вместо РАТС4 устанавливается концентратор КЗ. Итак, на примере цифровизации гипотетической ГТС рассмотрены два сценария модернизации местных телефонных сетей. Выше упоминался и третий сценарий, который был определен как компромиссное решение между первым и вторым сценариями. Компромиссных решений может быть несколько, но все они образуют некое множество - третий сценарий модернизации ГТС. На рисунке 2.3 показаны примеры компромиссных решений, которые принимаются на четвертом этапе модернизации ГТС.

Левая часть рисунка 2.3 иллюстрирует компромиссное решение, которое заключается в отказе от установки концентратора при замене РАТС4. Вместо демонтируемой АТС устанавливается вторая цифровая коммутационная станция - МС2. Подобное решение может возникнуть при каких-либо изменениях в организации местной телефонной связи. Простейший пример - строительство нового жилого микрорайона, что подразумевает заметный рост численности потенциальных абонентов. Если необходимо подключить большое число новых абонентов, то не исключена ситуация, когда установка новой МС2 станет экономически выгоднее, чем применение концентратора. Правая часть рисунка 2.3 показывает другое компромиссное решение. Вместо демонтируемой РАТС4 используются два концентратора. Один из концентраторов (КЗ) подключается к МС1 через концентратор К2. Такую структуру обычно называют двухступенчатой. Другой концентратор (К4) подключается к МС1 непосредственно. Данное компромиссное решение может оказаться эффективным, если РАТС4 демонтируется в два этапа. 100

Достоинства и недостатки каждого сценария необходимо оценивать комплексно. Обсуждение этого вопроса лучше провести в конце следующего параграфа, когда мы будем располагать некоторыми технико-экономическими оценками. 2.1.2.2. Экономические аспекты

Затраты на цифровизацию местной телефонной сети зависят от множества факторов. Безусловно, выбор сценария также влияет как на технические характеристики телекоммуникационной системы, так и на ее стоимость. В этом параграфе мы введем следующее условие: любой сценарий цифровизации ГТС (или СТС) приводит к созданию цифровой сети с заранее заданными и практически одними и теми же техническими характеристиками. Что это значит? Во-первых, цифровая местная телефонная сеть должна обеспечивать установленные для ТФОП показатели качества обслуживания вызовов и качества передачи речи. Во-вторых, абонентам местной телефонной сети должны быть доступны все обязательные для ТФОП услуги вне зависимости от места включения АЛ коммутационная станция, концентратор или иное устройство сети абонентского доступа. В-третьих, местная цифровая телефонная сеть должна обеспечить введение широкого спектра новых телекоммуникационных услуг, предусмотренных, например, концепциями ЦСИО и Интеллектуальной Сети. Конечно, цифровые телефонные сети, построенные на основе разных сценариев, будут различаться по своим техническим характеристикам. Но эти различия не столь существенны. Таким образом, возможные сценарии цифровизации местных телефонных сетей целесообразно сравнивать по экономическим показателям. Результаты соответствующего анализа можно использовать в качестве критерия оптимальности проектных решений. В первую очередь, рассмотрим эффективность использования цифровых коммутационных станций большой емкости. Исследуемую характеристику можно выразить функцией С = F(N),

(2.1)

где С - стоимость одного номера (порта) цифровой коммутационной станции, а N - емкость этой станции. Примерный характер интересующей нас функции может быть установлен следующим образом. Рассматривается ряд контрактов на покупку Операторами цифровых коммутационных станций емкостью N1> N 2 ,..., Nk. Статьи затрат, приходящиеся на коммутационное оборудование, позволяют для каждого контракта рассчитать стоимость одного номера - С1, С2,... , Ck соответственно. Эти результаты позво-

101

ляют построить дискретную функцию, характер которой на рисунке 2.3 показан заштрихованными столбиками. Функцию F(N) желательно представить непрерывной кривой. Это несложно сделать, используя, например, метод наименьших квадратов [14]. Проблема заключается в том, что стоимость оборудования, приобретаемого по контракту, либо составляет коммерческую тайну, либо не разглашается Оператором по иным причинам. Таким образом, накопить статистические данные, необходимые для достоверной оценки функции F(N), не так просто. Имевшиеся в моем распоряжении неофициальные сведения позволяют ввести гипотезу (ее необходимо тщательно проверить) о том, что стоимость одного номера цифровой коммутационной станции емкостью N номеров может оцениваться следующим соотношением:

(2.2) где С0 - стоимость одного номера коммутационной станции с "эталонной" емкостью N0. В качестве "эталона" целесообразно выбрать величину 10000 номеров, которая является типичной емкостью для электромеханических АТС. Для сравнения вариантов можно оперировать относительными единицами, которые позволяют найти самое экономичное решение, хотя и дают абсолютных стоимостных характеристик каждого из рассматриваемых решений. Величину С0 можно, в таком случае, принять за единицу. Вычисления по формуле (2.2) дают следующие любопытные оценки:

102

- при установке цифровой коммутационной станции для включения 5000 абонентов стоимость одного номера составит 1,26 от эталонного значения; - повышение емкости цифровой коммутационной станции в четыре раза (модель ГТС, введенная в предыдущем параграфе) обеспечивает уменьшение затрат на один номер до 0,63 от эталонного значения; - использование крупных цифровых коммутационных станций емкостью 100000 АЛ снижает стоимость одного номера до 0,46 от эталонного значения. Напомним, что результаты этих оценок получены по формуле (2.2), которая предложена после обработки небольшого числа проектов. Тем не менее, реальное соотношение цен на цифровое коммутационное оборудование разной емкости будет, по всей видимости, очень близким к приведенным выше оценкам. Вернемся к модели гипотетической ГТС, введенной в предыдущем параграфе. Рассмотрим инвестиционный цикл [15] для цифровизации этой ГТС. На рисунке 2.5 показан инвестиционный цикл, отражающий четыре этапа модернизации местной телефонной сети. Эти этапы показаны на рисунке 2.3 для первого и второго сценариев "цифровизации ГТС. На рисунке 2.5 начальные моменты каждого из четырех этапов обозначены латинскими буквами А, В, С и D соответственно. Использование коммутационной станции большой емкости не означает, что Оператор должен приобрести к моменту "А" оборудование в полном объеме. Принципы разработки современных цифровых коммутационных станций учитывают возможность постепенного наращивания функциональных блоков, предназначенных как для подключения новых абонентов, так и для повышения производительности устройств, обрабатывающих трафик. Тем не менее, стоимость цифровой коммутационной станции с максимальной емкостью Μ номеров, используемой для подключения N абонентов (Ν < М), всегда будет больше, чем стоимость аналогичного оборудования, для которого величина N является предельным значением числа подключаемых АЛ. Если обратиться к обозначениям, использованным на рисунке 2.5, то это утверждение выражается следующим неравенством: I2A > I1A. Суммарные инвестиции для реализации первого и второго сценариев обозначены на рисунке 2.5 как S1 и S2 соответственно. Понятно, что эти величины определяются суммой инвестиций на всех этапах модернизации телефонной сети: S1 = I1A+ I1B+ I1C + I1D ; S2 = I2A + I2B + I2C + I2D (2.3)

Ранее было установлено, что инвестиции на модернизацию теле103

фонной сети по второму сценарию будут меньше, чем в том случае, когда Оператор выберет первый сценарий, то есть, S1 > S2. Это означает, что существует некая точка "Т", принадлежащая отрезку [А, D], в которой суммарные инвестиции равны для первого и второго сценариев. С точки зрения инвестиционного цикла очень важно знать, где находится эта точка. Значение "Т" определяется множеством факторов. Практически, оно является случайной величиной с плотностью распределения f(t), которое задано на отрезке [A, D]. На рисунке 2.6 показаны три примера поведения функции f(t), определяющих наиболее вероятное нахождение точки "Т". Современные методы экономического анализа сценариев, по которым модернизируется телекоммуникационная система, учитывают

104

факторы, весьма существенные для Оператора связи [15, 16]: условия получения банковского кредита, инфляционные процессы, инвестиционный климат и другие. Но реальные условия, в которых Оператору приходится выбирать сценарий для модернизации своей телекоммуникационной системы, часто не укладываются в классические модели эконот мики. Даже широко известный двухтомник "Экономикс", Кэмпбелла Р. Макконнелла и Стэнли Л. Брю, не охватывает ситуации, могущие вызвать вопросы у Оператора.

Не умалял важности экономического анализа двух базовых сценариев цифровизации телефонных сетей, попробуем сформулировать рекомендации практического характера, которые, возможно, будут полезны на этапе принятия Оператором соответствующих административных решений: - во-первых, целесообразно оценить потенциальный выигрыш от использования цифровых коммутационных станций большой емкости, используя формулу (2.2) или иные соотношения; - во-вторых, полезно выполнить расчеты инвестиций, приходящиеся на каждый отдельный этап цифровизации телефонной сети, и. просуммировав их по формуле (2.3), вычислить суммарные затраты для каждого сценария; - в-третьих, определить наиболее вероятное положение точки "Т", в которой затраты по обоим сценариям становятся равными; - в-четвертых, соотнести полученные результаты с факторами, которые сложно учесть с помощью математических методов (в частности, возможность получения кредита от поставщика телекоммуни-

105

кационного оборудования, повышение шансов на лидерство на рынке новых услуг и тому подобное). Общий вывод из анализа двух сценариев цифровизации местной телефонной сети состоит в том, что каждое решение имеет свои достоинства и недостатки. Отличительные особенности первого сценария - минимальные затраты на первом этапе цифровизации сети при максимальной величине суммарных инвестиций. Второй сценарий гарантирует минимальные суммарные инвестиции, но он связан с эффектом, именуемым в экономической литературе [15, 16] "замораживание капитальных вложений". В предыдущем параграфе мы договорились о том, что после описания экономических аспектов цифровизации местной телефонной сети будут кратко изложены достоинства и недостатки рассмотренных выше сценариев. Результаты такого анализа - даже в ущерб ряду деталей, иногда весьма существенных, - удобно представлять в табличной форме. Приведенная ниже таблица 2.1 содержит четыре показателя, характеризующие три основных сценария цифровизации местной телефонной сети. Таблица 2.1 отражает субъективное мнение автора, который, кстати, никогда не работал в организациях, занимающихся эксплуатацией или проектированием сетей электросвязи. Таблица 2.1 Показатели

Первый сценарий

Второй сценарий

Третий сценарий

Сложность проектирования

Минимальная

Максимальная

Средняя

Возможность изменить проект

Минимальная

Минимальная

Максимальная

Стоимость цифровизации сети

Максимальная

Минимальная

Близка к максимальной

Начальные инвестиции

Минимальные

Максимальные

Близки к максимальным

Этой таблицей завершается описание основных особенностей цифровизации местных телефонных сетей. Изложенные выше соображения связаны с вопросами, которые рассматриваются в трех следующих параграфах. Начнем их анализ с задач, которые возникают в процессе подключения к ТФОП новой группы абонентов. 2.1.3. Подключение кТФОП новой группы абонентов Рассматриваемые ниже вопросы связаны со следующей ситуацией: появляется новая группа абонентов, подключение которой к ТФОП целесообразно осуществить за счет установки новой коммутационной станции. Такая задача, как правило, возникает в процессе прове-

106

дения районной планировки [17], если принимается решение о создании нового массива жилых домов, крупного промышленного центра или иных сооружений на большой территории. Очень важно отметить существенную особенность рассматриваемого варианта - в границах будущего пристанционного участка не существует никаких сооружений, необходимых для построения сети абонентского доступа. Возникающие в подобных ситуациях задачи достаточно просты с точки зрения проектирования сети абонентского доступа. Соответствующие методы оптимизации уже разработаны [18]. Как правило, легче найти оптимальные решения для сложной системы, которая проектируется, а не находится в эксплуатации. Сложные проблемы присущи, скорее, практическим аспектам создания сети абонентского доступа при установке новой коммутационной станции. Это объясняется отсутствием готовой инфрастуктуры (кабельной канализации, распределительных шкафов и других технических средств, которые могут быть использованы для подключения абонентов к новой коммутационной станции). Для дальнейших рассуждений нам понадобится модель гипотетического пристанционного участка. Она приведена на рисунке 2.7. В границах пристанционного участка показаны три проспекта и три улицы, которые находятся на территории новой застройки. Конечно, Оператор в большинстве случаев будет решать задачи, касающиеся модернизации эксплуатируемых сетей абонентского доступа. Тем не менее, многие города будут расширяться за счет застройки новых территорий [17]. Поэтому проблемы построения сети абонентского доступа для вновь вводимой МС также актуальны для Операторов ТФОП. Допустим, что проектировщику заранее известны основные исходные данные о сети абонентского доступа. Рассмотрим аспекты использования УПАТС, введя следующие предположения: - ряд зданий, в которых точно будут расположены УПАТС, заранее известны Оператору, располагающему также информацией о емкости этих станций и оценками трафика; - потенциальные места размещения новых УПАТС, равно как и их емкость, могут прогнозироваться по косвенным данным - документы районной планировки, тарифная политика, стимулирующая предприятия различных форм собственности к использованию собственных коммутационных станций, и тому подобное; - несколько УПАТС, места размещения которых и емкость практически невозможно предсказать в процессе проведения проектных работ, появятся после завершения строительства сети абонентского Доступа; - наконец, сеть абонентского доступа должна обеспечивать временное включение в МС беспроводных (Wireless) УПАТС [19], кото-

107

рые могут использоваться при проведении различных выставок, сезонных распродаж, когда необходимо организовать связь для абонентов, работающих в зоне действия МС не постоянно, и в ряде других случаев. Таким образом, определить все места размещения УПАТС не представляется возможным. Существенно проще решается задача оптимального расположения концентраторов. Естественно, при решении этой оптимизационной задачи необходимо найти структуру сети абонентского доступа с учетом размещения УПАТС, включая те, места размещения которых можно определить весьма достоверно. На территории пристанционного участка будут, в обозримой перспективе, установлены выносные модули других коммутируемых (вторичных) сетей. В первую очередь начнут монтироваться базовые станции (БС) системы персональной связи, работающей, например, по стандарту Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) [19]· Вероятно, выносные модули систем кабельного и интерактивного теле-

108

видения также будут размешаться на территории пристанционного участка. Таким образом, в границах сети абонентского доступа появятся дополнительные выносные модули, которые необходимо связать со своими коммутационными станциями или серверами более высокого уровня иерархии. Модель пристанционного участка, показанная на рисунке 2.8, состоит из МС, трех концентраторов (ΚΙ, Κ2 и КЗ), двух стационарных и одной беспроводной УПАТС. В границах пристанционного участка также размещаются БС системы персональной связи и центр распределения КТВ. Аббревиатуры БС, КТВ и WPABX написаны на рисунке 2.8 наклонными буквами. Это сделано для того, чтобы выделить два весьма важных обстоятельства: - во-первых, все три выносных модуля (БС, WPABX и КТВ) не

109

относятся к традиционным для ГТС и СТС техническим средствам; - во-вторых, коммерческая эксплуатация этих выносных модулей начнется позже, чем введение концентраторов и стационарных УПАТС. Сплошными линиями показан фрагмент коммутируемой (телефонной) сети, в границах которого будет осуществляться подключение трех концентраторов и двух УПАТС к МС по радиальной схеме. Пунктирные линии обозначают перемычки между теми площадками, где расположены выносные модули. Совокупность сплошных и пунктирных линий иллюстрирует структуру транспортной сети. Здесь целесообразно сделать еще одно замечание, касающееся проблемы разделения системы абонентского доступа на транспортную (первичную) и коммутируемые (вторичные) сети. На рисунке 2.9 показаны две плоскости. Транспортная сеть расположена в верхней плоскости. Она состоит из девяти сетевых узлов (СУ); этот термин вводится как перевод выражения "Network Node", часто используемого в англоязычной литературе по транспортным сетям. Все девять СУ пронумерованы. Нулевой СУ расположен в одном помещении с МС. Аналогично, другие СУ территориально совмещены с выносными модулями коммутируемых (вторичных) сетей. Транспортная сеть состоит из трех колец; один СУ (под шестым номером) не входит ни в одно из колец. Кольца II и III имеют общий элемент - трассу между нулевым и пятым СУ. Объединение ряда СУ в три кольца и подключение шестого СУ прямым пучком СЛ не следует рассматривать как результат решения задачи оптимального построения транспортной сети. Структура транспортной сети выбрана произвольно. Ресурсы транспортной сети предназначены для передачи различной информации. В модели показаны три коммутируемые (вторичные) сети, использующие ресурсы транспортной системы. Фрагмент местной телефонной сети образован МС, ее концентраторами и УПАТС. Сеть персональной связи (СПС) использует БС, находящуюся на территории пристанционного участка. Эта БС через нулевой СУ (кроссовое оборудование МС) подключается к коммутационной станции СПС. Таким образом, границы пристанционных участков МС и коммутационной станции СПС могут не совпадать. Их территории перекрываются только частично. Сеть КТВ - в нашей модели - имеет центр распределения программ, расположенный на территории пристанционного участка МС. Но этот центр через кроссовое оборудование МС должен быть соединен со студией КТВ широкополосными каналами. Сеть доступа для КТВ также имеет с пристанционным участком МС разные границы.

110

Итак, транспортная (первичная) сеть обслуживает трех основных потребителей. Все три коммутируемые (вторичные) сети различаются либо своей структурой, либо используемыми транспортными ресурсами. Теперь попробуем сформулировать задачи, которые должны быть решены в процессе планирования сети абонентского доступа при введении новой коммутационной станции. Эти задачи, как правило, связаны между собой. Тем не менее, их можно разделить условно, что позволяет выделить следующие аспекты планирования сети абонентского доступа: - во-первых, нахождение оптимального места (или ряда точек) размещения новой коммутационной станции; - во-вторых, поиск оптимальных мест размещения выносных модулей, включая вероятные места размещения подобного оборудования, для всех коммутируемых (вторичных) сетей; - в-третьих, оценка требований (для всех коммутируемых сетей) к ресурсам транспортной сети, необходимым на отдельных этапах прогнозируемого периода; - в-четвертых, нахождение оптимальной структуры транспортной сети и разработка эффективной стратегии ее развития. 2.1.4. Замена аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию Процесс замены аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию можно рассматривать с двух точек зрения. Во-первых, результатом этого процесса может стать просто замена старого коммутационного оборудования с определенными изменениями в сети абонентского доступа. Именно такой подход изложен в данном параграфе. Во-вто-

111

рых, этот процесс может стать первым этапом при замене нескольких аналоговых АТС одной цифровой коммутационной станцией. Этот сценарий рассматривается в следующем параграфе. Таким образом, материал, содержащийся в параграфе 2.1.4, имеет самостоятельное значение. Одновременно, предлагаемые решения представляют собой определенный фундамент для анализа следующего варианта (параграф 2.1.5) использования цифровой коммутационной станции - замены нескольких аналоговых АТС. Когда целесообразно заменять цифровой коммутационной станцией одну аналоговую АТС? Ответ на этот вопрос требует, прежде всего, выбрать тот критерий, который позволяет принимать соответствующее решение. В качестве такого критерия целесообразно использовать емкость устанавливаемой цифровой коммутационной станции (с учетом ее расширения при подключении новых абонентов). Но выбору критерия предшествует еще одна проблема, которую необходимо обсудить в первую очередь. С методологической точки зрения эта проблема служит хорошим примером "отрыва" теории планирования сети от практики ее создания. Рассмотрим модель ГТС, представленную на рисунке 2.10. Эта модель объясняет сформулированные в предыдущем абзаце положения. На рисунке показаны два этапа развития ГТС, состоящей из четырех коммутационных станций. Момент ввода первой цифровой коммутационной станции, именуемой далее МС1, соответствует началу модернизации ГТС. Время ввода МС1 обозначено на рисунке 2.10 как t=0. Продолжительность эксплуатации всех аналоговых станций к моменту t=0 указано для каждой АТС курсивом. . Особенность рассматриваемой модели состоит в том, что АТС1, которая уже проработала 25 лет, должна быть заменена. Три другие АТС были установлены недавно. Предполагается, что АТС2 и АТСЗ работают семь лет, а АТС4 - пять лет, то есть, три аналоговые АТС еще могут работать, как минимум, десять лет. В этой ситуации никакой критерий, формально определяющий оптимальную емкость цифровой коммутационной станции, не может быть использован в реальной практике планирования сети. Вернемся к критерию оптимальности рассматриваемого сценария. Прежде всего, целесообразно оценить емкость АТС, используемых в местных телефонных сетях. Необходимые для таких оценок данные содержатся в статистических отчетах, подготавливаемых Государственным Комитетом Российской Федерации по связи и информатизации. К началу 1996 года средняя емкость координатной АТС, используемой в ГТС, составила 2546 номеров. Эта же величина для цифровой коммутационной станции равна 4846 номеров. Для специалистов, занимающихся теоретическими аспектами планирования местных телефон-

112

ных сетей, такие величины, мягко говоря, вызывают удивление. Мы (мало сведущие в реальной практике построения местных телефонных сетей) привыкли считать, что типовая емкость городской АТС, как декадно-шаговой, так и координатной, составляет примерно 10000 номеров. Чем же вызвано такое расхождение теории и практики? Величина средней емкости координатных АТС рассчитана по всем городам. Следовательно, в разряд ГТС попали и сети маленьких городов, емкость которых и определяет столь малое, на первый взгляд, значение средней емкости городской АТС. Вероятно, при ранжировании ГТС по емкости можно ожидать большее значение средней емкости координатной АТС для крупных сетей. В отчете Санкт-Петербургской ГТС за 1996 год содержатся статистические данные, позволяющие оценить среднюю емкость координатной АТС величиной 8623 номера. Это подтверждает гипотезу об использовании в крупных городах коммутационных станций большей емкости, чем по России в целом. Итак, мы нашли логическое объяснение весьма низкой средней емкости городской координатной АТС. Иная картина складывается с величиной 4846 номеров, определяющей математическое ожидание Цифровой коммутационной станции. Для Санкт-Петербургской ГТС этот показатель несколько выше - 6668 номеров. Для окончательных выводов необходимо проанализировать ряд проектных решений. Тем не менее, возникает ощущение, что цифровое коммутационное оборудование на значительной части ГТС внедряется по весьма неэффективным сценариям. Средняя емкость координатной АТС, используемой в СТС, составила - также к началу 1996 года - 140 номеров. Для цифровой коммутационной станции эта величина заметно выше - 318 номеров. Первая вели8 Заказ № 2843

113

чина очень хорошо согласуется с той областью значений емкости сельских АТС, которой оперируют специалисты по планированию местных телефонных сетей. А вторая величина также внушает некоторые, но не столь обоснованные, как для ГТС, опасения. Конечно, окончательные выводы могут быть сделаны только после анализа соответствующих проектных решений. Если численные оценки, приведенные выше, достоверны, то замена одной аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию будет, как правило, очень плохим с экономической точки зрения решением. Об этом говорит приведенный на рисунке 2.4 график. Но в ситуациях, модель которых представлена рисунком 2.10, такое решение становится вынужденным. Как повысить эффективность цифровой коммутационной станции небольшой емкости? Если станция устанавливается в строгом соответствии с рекомендациями, утвержденными Администрацией связи [20], то пучки СЛ, связывающие ее с аналоговыми АТС, образуются по каналам ДСП. На рисунке 2.10 пучки СЛ от МС1 к АТС2, АТСЗ и АТС4 отмечены квадратиками; обычно таким способом маркируются цифровые каналы и тракты. В этом случае в кроссах аналоговых АТС можно подключать различные выносные модули к МС1 через цифровые тракты транспортной сети. Это означает, что к МС1 могут быть подключены цифровые УПАТС, мультиплексоры ЦСИО [21] и другие выносные модули, находящиеся в зоне обслуживания аналоговых АТС. На рисунке 2.11 показана соответствующая модель ГТС. В левой части рисунка 2.11 показаны зоны обслуживания трех аналоговых АТС. В границах этих зон обслуживания находятся три УПАТС и два мультиплексора ЦСИО. В кроссовом оборудовании аналоговых АТС осуществляется подключение этих пяти выносных модулей непосредственно к МС1. Структура полученной коммутируемой сети показана в правой части рисунка 2.11, иллюстрирующего предлагаемое решение. Подключение выносных модулей, расположенных в зонах обслуживания аналоговых АТС, к цифровой коммутационной станции - весьма эффективное решение с учетом следующих аргументов: - расширяется ТФОП за счет новых групп абонентов, которые ранее не могли включиться в аналоговые АТС по каким либо причинам (как правило, такая ситуация возникает из ограниченной емкости электромеханических коммутационных станций); - освобождается номерная емкость в зонах обслуживания аналогевых АТС, если УПАТС, подключенные ранее к этим типам коммутационных станций, переключаются в МС1;

- для абонентов УПАТС и выносных модулей, расположенных в 114

зонах обслуживания аналоговых АТС, становятся доступными практически все виды услуг, поддерживаемых аппаратно-программными средствами МС1. Итак, вариант замены аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию может оказаться вынужденным решением Оператора. Но его отличие от сценария, рассмотренного в следующем параграфе, заключается, пожалуй, только в длительности промежутка времени между заменой первой и второй аналоговых АТС. Это утверждение станет ясней для читателей, которые прочтут и следующий параграф раздела 2.1. 2.1.5. Замена нескольких АТС одной коммутационной станцией Этот сценарий использования цифрового коммутационного оборудования может служить весьма интересным примером перехода от районированной ГТС к нерайонированной сети. Развитие ГТС на базе аналоговых АТС подразумевало переход от нерайонированной сети к районированной. Такая трансформация ГТС происходила при ее емкости свыше 8000 номеров [13]. При замене аналоговых АТС на цифровые коммутационные станции ситуация существенно изменяется. Экономически выгодно использовать цифровые коммутационные станции большой емкости. Емкость сети, начиная с которой целесообразно проводить районирование сети, возрастает, практически, на порядок [9 - 12]. Таким образом, для некоторых ГТС история развития будет представлять пример известного постулата: "Все возвращается на круги своя". Попробуем пояснить это утверждение с помощью рисунка 2.12, отражающего процесс модернизации гипотетической ГТС. Точка tc соответствует дате ввода первой телефонной станции, когда на территории города была создана нерайонированная ГТС. В верхней части рисунка 2.12 этот факт отражен в виде скачкообразного роста монтированной емкости ГТС. В нижней части рисунка также изобра115

жена ступенчатая функция. Эта функция показывает, что на отрезке (t0, t,) в данной ГТС используется только одна телефонная станция. В момент t l происходит установка второй АТС, что, как известно [13], приводит к преобразованию нерайонированной ГТС в районированную сеть. В точке t2 устанавливается третья АТС, связанная с двумя другими телефонными станциями по принципу "каждая с каждой". Таким образом, до момента t3 функционируют три АТС, причем их суммарная емкость составляет около 50% от уровня насыщения ГТС основными телефонными аппаратами. Допустим, что к моменту t3 необходимо ввести новую АТС, но первая из установленных ранее станций уже должна демонтироваться из-за физического износа коммутационного оборудования. Итак, Оператор ТФОП заменяет аналоговую АТС на цифровую коммутационную станцию. Это означает, что общее число телефонных станций не изменяется, но увеличивается емкость ГТС. Предположим, что точка t4 определяет момент времени, когда Оператор должен решить две задачи. Во-первых, требуется заменять вторую из

116

введенных когда-то аналоговых станций. Во-вторых, к ТФОП необходимо подключить группу новых абонентов. Решить эти две задачи можно следующим образом: - в помещении демонтируемой АТС устанавливается выносной модуль (в частности, - концентратор), который включается в цифровую коммутационную станцию; - новые группы абонентов подключаются к концентраторам или иным выносным модулям цифровой коммутационной станции, устанавливаемым в любой точке ГТС. Таким образом, в точке t4 происходит расширение емкости ГТС при сокращении числа коммутационных станций, работающих в сети. До точки t5 ГТС остается районированной телефонной сетью. Но после этого момента демонтируется последняя аналоговая АТС, ее абоненты переключаются в выносные модули цифровой коммутационной станции, а ГТС становится нерайонированной. Дальнейшая судьба структуры ГТС зависит от соотношения между двумя величинами. Первая величина (Мsat) - прогнозируемый уровень насыщения данной ГТС основными телефонными аппаратами. Вторая величина (Nmax) - максимальная емкость цифровой коммутационной станции, используемой для развития данной ГТС. Если справедливо условие Nmax > Мsat, то ГТС останется нерайонированной сетью. В противном случае (возможно, что в отдаленной перспективе) в ГТС будет установлена еще одна цифровая коммутационная станция. Здесь необходимо сделать одно замечание. Когда монтированная емкость ГТС будет приближаться к уровню Nmax, могут появиться иные способы подключения абонентов к телекоммуникационной системе. В частности, один из весьма вероятных сценариев развития сетей электросвязи - применение технологии ATM [4, 22]. С точки зрения проблем, порожденных развитием сетей абонентского доступа, этот вопрос рассматривается в разделе 2.4. Рассмотрим процесс замены нескольких аналоговых АТС одной Цифровой коммутационной станцией на примере модели гипотетической ГТС. Структура, приведенная на рисунке 2.10, будет, по всей видимости, самой удачной моделью, так как позволит нам понять сходство и различие между сценариями цифровизации ГТС, которые рассматриваются в параграфах 2.1.4 и 2.1.5 соответственно. Сохраним Для модели все основные предположения, введенные ранее, за исключением одного, касающегося целесообразности длительной эксплуатации аналоговых АТС. Процесс цифровизации ГТС начинается с замены аналоговой АТС1 на цифровую МС1. Это означает, что рисунок 2.10 полностью соответствует первой фазе модернизации ГТС. Исключение составляют численные значения сроков эксплуатации аналоговых АТС. На рисунке 2.13, 117

который иллюстрирует процесс замены остальных аналоговых АТС выносными модулями МС1, "возраст" коммутационных станций не указывается. Рассматриваемый ниже сценарий основан на принципах, приведенных в [4, 23]. Этап I, как мы договорились ранее, определяет замену аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию. В дальнейшем эта цифровая станция (МС1) будет расширяться за счет подключения выносных модулей, размещаемых, как правило, в помещении демонтируемых аналоговых АТС. Следующий шаг (этап II) представляет собой замену АТСЗ на концентратор, которому присвоен номер "1". На этом и следующих этапах развития ГТС мы будем считать, что роль выносных модулей МС1 играют концентраторы. Подчеркнем одну существенную деталь второго этапа развития ГТС:

118

между концентратором и аналоговыми АТС нет прямых пучков СЛ. Но это не означает, что могут ухудшиться показатели качества обслуживания вызовов или надежность сети. Если в процессе проектирования транспортной сети не были допущены существенные просчеты, то основные показатели функционирования ГТС будут, по крайней мере, не хуже, чем те, которые были ей присущи до введения цифрового коммутационного оборудования. На этапе III аналоговая АТС2 заменяется концентратором К2. В результате, в сети остается только одна аналоговая АТС. Но ГТС еще принадлежит к классу районированных сетей. Наконец, демонтируется последняя аналоговая АТС - этап IV. На рисунке 2.13 показана ситуация, когда эта АТС заменяется двумя концентраторами - КЗ и К4. Теперь рассматриваемая ГТС становится нерайонированной. Географические границы сети абонентского доступа заметно расширяются. Это, конечно, стимулирует поиск новых сетевых решений, направленных на экономичное построение данного элемента телекоммуникационной системы. Строго говоря, такое утверждение справедливо и для всех других сценариев, объединенных разделом 2.1 "Подключение абонентов к цифровым телефонным станциям". Некая общность рассмотренных в разделе 2.1 вариантов позволяет разработать ряд рекомендаций, справедливых для сетей абонентского доступа при различных стратегиях внедрения цифрового коммутационного оборудования. В параграфе 2.1.6 рассматривается обобщенная модель сети абонентского доступа. 2.1.6. Несколько общих замечаний к разделу 2.1 В предыдущих параграфах раздела 2.1 были рассмотрены возможные сценарии построения сети абонентского доступа для различных вариантов цифровизации местной телефонной сети. Если опустить некоторые второстепенные детали, то можно ввести общую модель перспективной сети абонентского доступа. Рассмотрим две плоскости такой модели: транспортная сеть и телефонная сеть. Эти две плоскости показаны на рисунках 2.14 и 2.15 соответственно. Кроссовое оборудование МС может рассматриваться как центр транспортной сети, к которому подключаются все десять кроссов выносных концентраторов, мультиплексоров и УПАТС. На рисунке 2.14 представлены следующие варианты подключения кроссов пяти концентраторов, четырех УПАТС и одного мультиплексора: - кольцевая структура, в состав которой входит кросс МС (например, кроссы ΚΙ, Κ2 и МС); - кольцевая структура, элементы которой соединяются с кроссом МС через другое кольцо (кроссы УПАТС1 и УПАТС2, подключаемые к кроссу первого концентратора); - прямой пучок СЛ (например, к кроссу третьего концентратора),

119

который в перспективе "войдет" в состав кольца, что показано пунктирной линией; - прямой пучок СЛ (между кроссами МС и УПАТСЗ), который, в силу ряда причин, не может быть введен в состав какого-либо кольца. Методы выбора оптимальной структуры транспортной сети мы рассматривать не будем. В этом параграфе мне бы хотелось ограничиться только одним вопросом - как связаны между собой структуры транспортной и телефонной сетей? Обратимся к рисунку 2.15, который содержит те же десять выносных модулей. В границах зоны прямого питания все АЛ непосредственно включаются в абонентские комплекты МС. Аналогичная структура включения АЛ используется на участке терминал - абонентский комплект выносного модуля (концентратора, мультиплексора или УПАТС). Сами выносные модули могут соединяться с МС непосредственно (радиальная схема) или через транзитное оборудование (радиально-узловая схема). Все выносные модули, кроме УПАТС 1, включены в МС по радиальной схеме. Возможность реализации заданной структуры телефонной сети обеспечивается ЦКУ и МВК транспортной сети. Эти элементы транспортной сети выполняют ряд важных функций. В их перечень входит, в частности, сопряжение различных сред распространения сигналов. В точках перехода от ОК к кабелю с медными жилами может устанавливаться оборудование xDSL, позволяющее передавать информацию с высокой скоростью без замены всех эксплуатируемых линейных сооружений. Рисунок 2.16 иллюстрирует основные варианты организации тракта 120

передачи информации на участке между терминальным оборудованием и кроссом цифровой коммутационной станции. Вариант (а) может считаться оптимальным решением для подключения к кроссу коммутационной станции терминалов, расположенных в зоне прямого питания, то есть на расстоянии нескольких сотен метров. На рисунке 2.16 для

121

варианта (а) показано подключение телефонных аппаратов. Это не исключает использования соответствующих АЛ для передачи факсимильных сообщений и данных через модем. Варианты (б) и (в) иллюстрируют две возможности использования технологий FFTC, FTTR - доведение ОК до ШР или удаленного модуля. С точки зрения вариантов (б) и (в) обе технологии равнозначны. В обоих случаях выполняется преобразование оптического сигнала в электрический (обозначение о/е - аббревиатура от слов "optical/electrical"). На этом сходство вариантов (б) и (в) заканчивается. Вариант (б) предназначен для подключения телефонных аппаратов. Он очень похож на вариант (а), то есть также позволяет использовать АЛ для передачи факсимильных сообщений и данных через модем. Вариант (в) предназначен для решения двух задач. Во-первых, обеспечивается подключение телефонного аппарата к коммутационной станции. Во-вторых, создается тракт передачи цифровой информации за счет использования аппаратуры ADSL. На рисунке 2.16 показан только фрагмент тракта передачи цифровой информации от терминала до кросса. Через кроссовое оборудование может быть установлен тракт до встречного терминала или сервера. Варианты (г) и (д) иллюстрируют две возможности использования -технологий FTTO, FTTH - доведение ОК до помещения офиса или жилого дома. Варианты (б) и (г) очень схожи. Различие состоит в том, что та часть АЛ, которая организована по двухпроводной физической цепи, в варианте (г) будет, в среднем, существенно короче. Это справедливо и для варианта (д), что позволяет, при необходимости, использовать аппаратуру VDSL, которая обеспечивает очень высокую скорость передачи цифровой информации. Вариант (е) показывает возможность подключения абонентов с помощью беспроводных средств, в частности, оборудования многостанционного доступа. Подробнее аспекты применения различных беспроюдных технологий в сетях абонентского доступа изложены в разделе 2.5. Модели, показанные на рисунках 2.14, 2.15 и 2.16, универсальны для сетей абонентского доступа, создаваемых при различных сценариях цифровизации местных телефонных сетей. Принципы построения каждой конкретной сети абонентского доступа выбираются, в конечном счете, Оператором, который должен учитывать множество факторов. Мне бы хотелось обратить внимание специалистов, принимающих соответствующие решения, на технико-экономические особенности различных сценариев, которые могут использоваться при создании и модернизации сетей абонентского доступа. Для сравнения этих сценариев предлагается нечто подобное алгоритму, приведенному на рисунке 2.17. Давайте, для начала, вспомним рисунок 2.1, приведенный на пер-

122

вых страницах второй главы. Основное назначение этой иллюстрации состоит в том, чтобы предупредить Оператора ТФОП о вероятном снижении доли доходов, получаемых за счет услуг телефонной связи. Ромб "Расширение спектра услуг" на рисунке 2.17 возвращает нас к этой, весьма сложной для Оператора, задаче. Ее решение, во многом, определяется финансовыми возможностями Оператора и конкуренцией на рынке телекоммуникационных услуг. Если Оператор выбирает сценарий, связанный с введением новых услуг, он должен принимать решения, подразумевающие возможность существенного расширения пропускной способности сети абонентского доступа. В противном случае, Оператор может планировать сеть абонентского доступа без заметного увеличения ее пропускной способности. Следует отметить, что оба сценария приводят к одной и той же задаче: сохранять или изменять границы пристанционного участка? На рисунке 2.17 указаны вероятности соответствующих решений. Для левой ветки (решение, связанное с расширением пропускной способности сети доступа) с вероятностью р1 будут изменены границы пристанционного участка. С вероятностью р2 = 1 - р1 будет принято решение, которое не связано с изменением границ пристанционного участка. Это же решение, для правой ветки, принимается с вероятностью q2. Изменению границ пристанционного участка соответствует вероятность q1 = 1 - q2 Изменение границ пристанционного участка связано, более всего, с ростом емкости устанавливаемых цифровых коммутационных станций. Тенденция повышения емкости цифровых коммутационных станций производит сильное впечатление. Например, разработанная известной компанией Siemens AG система коммутации EWSD позволяет создавать МС емкостью до 600000 номеров [24]! Я бы очень хотел обратить внимание на эту величину тех Операторов и специалистов по планированию местных сетей, которые "видят" дальнейшее развитие ГТС как процесс замены аналоговых АТС на цифровые коммутационные станции такой же емкости, то есть порядка 10000 номеров. Заманчиво, конечно, оценить величины р. и qr Давайте исходить из того, что большинство Операторов примет решения, направленные на использование цифровых коммутационных станций большой емкости. Тогда: р1 > р2 и q1 > q2 Применение цифровых коммутационных станций большой емкости, по всей видимости, может рассматриваться как решающий фактор в вопросе о границах пристанционного участка. Это дает основание для следующей гипотезы: рi~qj В нижней части рисунка 2.17 перечислены основные технологические решения, касающиеся структуры сети абонентского доступа. Выделены три важных аспекта модернизации этой сети. Рассмотрим их, отталкива-

123

ясь от вышестоящего уровня. Если изменяются границы пристанционного участка, то могут - с разными вероятностями - разыгрываться три сценария: - создание системы кольцевых структур на базе ОК, что не исключает использование технологий типа FTTOpt для оптического волокна и xDSL для медных жил (вероятность такого решения обозначим через r1); - модернизация сети абонентского доступа с использованием технологий типа FTTOpt и xDSL, но без реализации кольцевых структур (вероятность такого решения обозначим через r2); - сохранение структуры существующей сети, основанной на кабелях с медными жилами (вероятность такого решения обозначим через r3). Эти же три сценария могут рассматриваться и в том случае, если Оператор решает сохранить границы пристанционного участка. Однако вероятность выбора каждого сценария будет иной. На рисунке 2.17 соответствующие вероятности обозначены через s1, s2 и s3 соответственно. Создание кольцевых структур на базе существующих линейно-кабельных сооружений - очень сложная задача. Вернемся к моделям, введенным в параграфе 2.1.3 "Подключение к ТФОП новой группы

124

абонентов". Образование колец, показанное, в частности, на рисунке 2.8 пунктирными линиями, подразумевает - применительно к существующим принципам проектирования абонентских сетей - образование линий межшкафной связи. Такие линии (соответствующий пример приведен на рисунке 1.2 в первой главе) могут быть созданы, чаще всего, в результате прокладки новой кабельной канализации. Подобные работы могут быть связаны с большими затратами. Кроме того, их проведение может оказаться просто невозможным из-за ограничений, отличных от финансовых проблем. В качестве характерного примера можно назвать запрет на строительные работы в исторической части города. Тем не менее, создание кольцевых структур может быть выполнено за счет использования линий межшкафной связи, реализуемых на базе беспроводных технологий. В разделе 2.5 эта возможность будет рассмотрена более подробно. Итак, создание кольцевых структур в сети абонентского доступа, в принципе, возможно. Однако этот процесс может начаться после проведения ряда этапов в общем цикле модернизации сети абонентского доступа. Это означает, что вероятности r1 и s1 не велики. Очевидно также, что r1 > s1. Технологии типа FTTOpt и, особенно, xDSL уже апробированы некоторыми Операторами. Модернизация сети абонентского доступа начнется, в большинстве случаев, именно на базе этих технологий. Поэтому вероятности r2 и S2 будут превосходить другие значения ri и si. Существующая структура абонентской сети может сохранится, по всей видимости, в том случае, если не меняются границы пристанционного участка. Таким образом, величина s3 может иметь тот же порядок, что и вероятность s2. При изменении границ пристанционного участка ситуация изменяется кардинально. Вероятность г3 близка к нулю, то есть r3