Моделі й архітектура мережі доступу

Мережа доступу (МД) є складовою більш загальної телекомунікаційної мережі (ТКМ), тому є необхідність визначити її місце і функцію у взаємодії з іншими складовими ТКМ, необхідність розглянути її архітектуру. Загальні відомості щодо загальної архітектури і моделі МД розглянуті в Рекомендації ITU-T G.902 (11/95).

Рисунок.2.5 Загальна архітектура мережі доступу

TMN (Telecommunications Management Network) — мережа управління електрозв’язком; AN (Access Network) — мережа доступу; SN (Service Node) — вузол послуг; UNI (User-Network Interface) — інтерфейс «користувач — мережа» (точка присутності мережі доступу); SNI (Service Node Interface) — інтерфейс вузла послуг; TN (Transport Network) — транспортна мережа.

Протокольну модель мережі доступу подано на рис. 6.3.2. До моделі входять рівні: фізичний, трактів, каналів, підтримки доступу й управління і системи: управління і підтримки можливостей доступу.

Рисунок.2.6 Протокольна модель мережі доступу

Протокольна модель указує на можливості реалізації різних протокольних (алгоритмічних, технологічних) рішень терміналам користувачів у мережі зв’язку. При цьому фізичний рівень підтримує транспортування і захист трафіка по фізичному середовищу (мідному або оптичному кабелю, радіо- або оптичному каналу) у вигляді сигналів цифрових систем PDH, SDH, ATM, пакетів Ethernet, модемної передачі. Фізичний рівень може бути представлений секціями-ділянками мультиплексування і регенерації сигналів.

Рівень трактів забезпечує створення й обслуговування маршрутів передачі даних для користувачів з різними терміналами і запитами на послуги зв’язку.

Рівень каналів визначає види каналів мережі доступу (фізичні канали, віртуальні канали, канали певних послуг тощо).

Рівень підтримки доступу найчастіше асоціюється з сигнальними системами, наприклад, для доступу до телефонної мережі, до мережі N-ISDN, до мережі B-ISDN.

На рівень управління покладені задачі підтримки у функціональному стані всіх протокольних рівнів за рахунок реалізації постійного контролю функцій через операційні системи управління. Функції управління повномасштабно можуть бути реалізовані через спеціалізовані системи управління, які, як свідчить досвід, охоплюють мережі доступу оператора на великих територіях (у межах міст, областей).

Система підтримки можливостей доступу може включати такі функції, як: прогнозування послуг, розрахунок показників якості й економічних показників, довідково-інформаційні функції тощо.

Протокольна модель мережі доступу дозволяє точніше визначити функції мережі доступу: призначених для користувача інтерфейсів; транспортні функції; сервісних портів (інтерфейсів) комутації; вбудовані функції; функції системи управління.

Рисунок.2.7 Базовий прототип мережі доступу

Лінія передачі абонентів (Subscriber Transmission Line, STL) з’єднує вузол надання послуг з терміналом мережі і проходить мережу доступу. Вона може бути утворена фізичним з’єднанням, каналом (аналоговим або цифровим), складовим каналом, віртуальним каналом або групою каналів для однакових або різних послуг. Лінія передачі проходить крізь абонентну лінію (Subscriber Line, SL), інтерфейс UNI, мережний блок NU, розподільну мережу (Distribution Network, DN), вузол розподілу CDN, сполучну магістраль (Backbone Network, BN). Найпроблемнішими ділянками лінії передачі абонента є SL, що в літературі має назву «останньої милі», і розподільна мережа DN.

Базова структура мережі доступу істотно відрізняється від структури абонентської лінії телефонної мережі, зокрема, на міській телефонній мережі (ГТС) (рисункок).

Рисунок.2.8 Схема побудови абонентської лінії ГТС

У порівнянні з мережею ГТС (рис. 6.3.4), МД — це універсальна мережа, в якій можуть бути гарантовані будь-які телекомунікаційні послуги із смугою частот передаваних сигналів від тональних (0,3...3,4 кГц) до десятків і сотень мегагерц (для телевізійних сигналів аналогового і цифрового форматів). Для реалізації універсальних можливостей MД можуть бути використані оптичні лінії передачі, проводові та радіолінії.

Мережі ж телефонних ліній непридатні для надання широкосмугових послуг, проте вони можуть частково входити до мереж доступу на різних ділянках, наприклад, на ділянці розподілу (див. рис. 6.3.4), відповідній ділянці SL мережі доступу (див. рис. 6.3.3). Для реалізації послуг нетелефонного типу, наприклад N-ISDN, знадобиться заміна абонентської проводки (див. рис. 6.3.4), виконаної зазвичай кабелем ТРП або ПРППМ, на кабель з високочастотними крученими парами (категорії 5).

Для розв’язання завдань створення універсального доступу до телекомунікаційної мережі ITU-T запропонував у низці своїх рекомендацій типові структури мереж доступу із застосуванням проводових і оптичних ліній, радіоліній, відкритих оптичних ліній, приклади яких наведено на рисунок

Рисунок.2.9 Типова архітектура мережі доступу:
а — архітектура «каскад» (дерево); б — архітектура «зірка»; в — архітектура «кільце»

Серед різних архітектурних рішень для MД необхідно виділити пасивну оптичну мережу ПОМ (Passive Optical Network, PON), яка відзначається відносно низькими витратами на реалізацію і забезпечує інтерактивний трафік з широкосмуговими сигналами на одній або декількох оптичних частотах в одному скловолокні. Як ключові елементи розгалуження в PON можуть бути використані оптичні пристрої розділення потужності сигналу, які здатні розділяти й об’єднувати системи різних напрямів передачі оптичних частот. Приклад PON (подано на рисунку 2.10)

Рисунок.2.10 Приклад пасивної оптичної мережі PON

В особливо відповідальних випадках надійність такої мережі забезпечується дублюванням кабельної лінії. Розглянута архітектура може бути реалізована в MД з різними фізичними середовищами, у тому числі й у PON.

Мережі доступу можна класифікувати за технологічними рішеннями і розбити на проводові і безпроводові. Приклад технологій проводового доступу подано на рис. 6.3.7. Основою для реалізації цих технологій служать мідні дроти і волоконні світловоди.

Рисунок.2.11 Приклади технологій проводового доступу: