Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра “Телекомунікації”
М. Павликевич
ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ МЕРЕЖІ
9
МЕРЕЖІ ДОСТУПУ
Лекції для студентів cпеціальності
7.092402 “Інформаційні мережі зв’язку”
Львів, 2002
Доступ до Internet
Послуги Internet швидко зростають. Вимоги до мереж загального користування (публічних мереж), особливо до мереж доступу, достатньо високі. Однак технологічні перспективи швидко збільшуються із швидкістю доступу, створюючи публічним мережам можливість відігравати головну роль у дорученні нових видів телекомунікаційних послуг та застосувань до замовників. У сьогоднішньому середовищі доступ через провідні кабелі типу "скручена пара" за допомогою модемів, які працюють у частотному діапазоні телефонії, є нормою для користувачів. З використанням новітніх технологій для користувачів стануть доступними швидкості 500 кб/с, 1.5 Мб/с і навіть 10 Мб/с. Нижче описані чинні та перспективні технології доступу до Internet.
Як здійснюється доступ до Internet

Рис. 7.1. Три основні групи, визначені ставленням до доступу в Internet.
Доступ до Internet здійснюється по-різному для різних груп людей. Ці групи розрізняють за їх стосунком до послуг Internet, як це покаазано на рис. 7.1.
До цих трьох груп відносяться:
кінцеві користувачі, які можуть мати доступ до Internet, а також до інших видів послуг, таких як телефонія або кабельне телебачення;
провайдери послуг даних, які надають доступ до Internet, послуги, подібні до AOL, або інші послуги передавання даних, такі як віртуальна приватна мережева взаємодія;
провайдери телефонії, послуг безпровідного та кабельного зв'язку, які можуть забезпечити сполучення між користувачами і провайдерами послуг даних.
Зауважимо, що дві останні групи можуть поєднуватися, наприклад, ряд компаній надають послуги як телефонії, так і доступу до Internet.
Повертаючись до питання про те, як отримати доступ до Internet, відзначимо, що для провайдерів телефонії, послуг безпровідного та кабельного зв'язку доступом є мережеве з'єднання від розташування користувача до зовнішньої точки під'єднання у вузлі послуг. У традиційній телефонній архітектурі це частіше називають точкою під'єднання провідного кабеля до кросу, що відноситься до головної розподільчої системи (Main Distribution Frame - MDF). Решта мережі провайдера телефонії відноситься до мережі комутації та транспорту.
На відміну від цього, з точки зору Internet-провайдера (Internet Service Provider - ISP) доступ розглядається як сполучення від замовника до мережі провайдера, точніше, від місця розташування замовника до вузла доступу до шлюзу, який обслуговує ISP. Для ISP телефонний доступ, комутація і транспортна мережа є частинами "доступу".
Нижче позиція провайдерів телефонії, послуг безпровідного та кабельного зв'язку є центральною при розгляді новітніх та пропонованих технологій.
Розвиток засобів доступу

Рис. 7.2. Швидкості передавання даних, необхідні для підтримки різних послуг, і швидкості доступу, наяні протягом останніх років.
Розвиток засобів доступу відбувається передовсім під впливом вимог щодо збільшення ширини смуги для підтримки зростаючої кількості користувачів. Перед 1994 роком трафік, який пересилався через Internet, складався передовсім з текстової інформації, а найбільш поширеними видами послуг були пересилання файлів та електронна пошта. Зростання обсягів інформації, яка передається Internet'ом від 1995 року частково обумовлений графічною природою World Wide Web (WWW), що у свою чергу пов'язане з тим, що графічні зображення у цифровій формі складаються з великої кількості бітів. Передавання таких файлів вимагає значно більших швидкостей, ніж це необхідно для порівняно малих текстових файлів. WWW також створив базу для зростання інших застосувань, таких як анімована графіка, аудіо та низькошвидкісне відео. Це у свою чергу створює потребу у збільшенні можливостей високошвидкісного доступу.
Рис. 7.2 показує часові залежності швидкості доступу для трьох частин множини користувачів: середніх, 20% вищих і 2% вищих.
Огляд альтернатив доступу
Технології доступу до Internet можна охопити чотирьома великими категоріями:
з використанням провідних кабелів типу "скручена пара;
з використанням оптоволоконних і коаксіальних кабелів;
з використанням безпровідних систем;
з використанням повністю оптоволоконних систем.
Як показано на рис. 7.3, окремі технології та впровадження містяться всередині цих широких категорій.

Рис.7.3. Альтернативи для доступу.
Телефонні лінії типу "скручена пара" є середовищем доступу, яке сьогодні застосовується абсолютною більшістю індивідуальних користувачів. За певний час будуть впроваджені інші технології, які забезпечать більшу швидкість пересилання даних через це середовище.
Коаксіальні та оптоволоконні системи початково були впроваджені для широкомовного відео. Оскільки цим системам притаманна широкосмуговість, то були опрацьовані техніки, які використовують цю перевагу для швидкісного передавання даних, особливо для доступу до інтернет в домашніх умовах.
Безпровідний доступ до Internet має два види:
сателітарні системи, створені для широкомовного відео, які мають здатність передавати дані з високою швидкістю;
коміркові/персональні комунікаційні послуги (Personal Communications Cervices - PCS) - системи, спроектовані для обслуговування мобільних користувачів.
Переважна кількість систем доступу для користувачів із сфери бізнесу використовують оптоволоконні системи SONET (у США) і SDH в Европі. В майбутньому очікується застосування пасивних оптичних мережевих систем для отримання повністю оптоволоконного доступу користувачами в домашніх умовах.
Розв'язання для провідних кабелів типу "скручена пара"
Існують три головні категорії розв'язань для кабелів "скручена пара" при їх застосуванні для доступу до Internet (див. рис. 7.4):
модеми в смузі частот телефонії (голосу) (Voice band data - VBD);
цифрові абоновані лінії (Digital Subscriber Line - DSL) ISDN;
інші методи DSL (xDSL).

Рис. 7.4. Дані в діапазоні телефонії та ISDN.
Модеми VBD добре відомі і використовуються індивідуальними користувачами та користувачами із сфери малого бізнесу. Вони оперують у діапазоні частот телефонії через кабелі "скручена пара", використовуючи фазову або квадратурну модуляцію для передавання даних. Більшість з них працює із швидкостями 14.4 і 28.8 кб/с; більш нові - до 33.6 кб/с. Впроваджується асиметричний варіант модемного зв'язку із швидкістю від сервера до 56 кб/с і швидкістю у зворотньому напрямку до 33.6 кб/с.
ISDN - це цифрова широкосмугова технологія, яка оперує з двосторонньою швидкістю 144 кб/с, використовуючи схему кодування 2B1Q, і містить два канали B по 64 кб/с і один канал D (16 кб/с). Канали B можна використати для двох телефонних викликів, двох каналів передавання даних, окремого передавання голосу і даних, або для поєднаного передавання даних при128 кб/с. Для стандартного кабеля довжина абонентської петлі обмежена до 6 км.
Технології xDSL
Ряд технологій xDSL стандартизовані або знаходяться в процесі стандартизації в ANSI та ADSL Forum. Як показано на рис. 5, найвищі швидкості для замовників осягаються на малих відстанях від xDSL-модема провайдера. Такі модеми повинні бути розміщені в центральному офісі провайдера або у віддалених точках доступу близько до більшості кінцевих користувачів.

Рис. 7.5. Швидкості потоку "вниз" для різних технологій xDSL.
ADSL. ADSL (асиметрична DSL) є однією з багатьох типів технологій xDSL. Головними стандартами ADSL є ADSL-1, яка визначає швидкість потоку "вниз" 1.5..2 Мб/с і швидкість потоку "вгору" 16..64 кб/с; ADSL-3 із швидкістю "вниз" до 6.144 Мб/с і з двосторонніми каналами до 640 кб/с. Добрі лінії типу "скручена пара без перемичок можуть підтримувати швидкості ADSL-1 на відстанях до 6 км (з провідниками AWG-24 тобто діаметром 0.511 мм) і швидкості ADSL-3 - до 4 км.
ANSI та ADSL Forum впровадили технології дискретної багатотонової модуляції. Однак технологія амплітудно-фазової модуляції без носія (Carrierless Amplitude and Phase - CAP) поширена в лініях ADSL приблизно в 30 разів більше, ніж CAP. Модеми DMT і CAP несумісні, але це питання зовсім не так серйозне, як для модемів у телефонному діапазоні. Модеми VBD мусять бути сумісними від одного кінцевого користувача до іншого, а модеми ADSL оперують тільки в проміжку від кінцевого користувача до мережевого провайдера.
VDSL. Надвисокошвидкісна DSL (Very high-speed DSL - VDSL) передбачає значно вищі швидкості від ADSL, однак через значно менші відстані. Стандарти опрацьовують чотири різні організації: ANSI, ADSL Forum, ATM Forum і DAVIC (Digital Audio-Visual Council). Запропоновано чотири різні технології (CAP, DMT, DWMT і SLC) з метою осягнути меншу потужність і меншу вартість, ніж ADSL.
R-ADSL. Як витікає з назви, модеми технології цифрових абонованих ліній з адаптацією швидкості (Rate-Adaptive DSL - R-ADSL) пристосовують швидкість передавання даних до якості сполучення через скручену пару. Пропоноване програмне забезпечення здійснюватиме це автоматично, з м