Курсовая работа: Конструирование радиорелейной линии
Технология сетей коллективного доступа
Для организации относительно недорогого доступа в Интернет жителей многоквартирных домов разработаны технологии СКД: HomePNA и PLC (Power Line Communication). Сеть доступа развертывается на существующей в доме кабельной инфраструктуре (витая медная пара, проводка радиотрансляционных сетей, электрическая проводка), а концентратор трафика может подключаться к узлу служб с использованием различных систем передачи (кабельных, радио и др.).
Для домашних сетей подходит оборудование гибридных Ethernet или mini-DSLAM при использовании в качестве концентратора трафика мультиплексоров DSL.
Технология HPNA разработана альянсом Home Phoneline Networking Alliance (стандарты: HPNA 1.0, HPNA 1.1, HPNA 2.0 и HPNA 3.0). Системы доступа HPNA 1.x обеспечивают коллективный доступ к каналу с пропускной способностью 1 Мбит/с на расстоянии до 150 м (HPNA 1.0) и до 300 м (HPNA 1.1). В стандарте HPNA 2.0 пропускная способность коллективного канала увеличена до 10 Мбит/с при дальности до 350 м. В стандарте HPNA 3.0 пропускная способность увеличится до 100 Мбит/с.
Технологии симметричного DSL-доступа
Технологии симметричного DSL-доступа используются при предоставлении услуг объединения LAN, организации выносов, подключении оборудования пользователя к транспортным сетям по симметричным медным линиям. К этой группе относятся технологии HDSL, SDSL, MDSL, MSDSL, SHDSL, HDSL2/4 И VDSL.
Симметричные технологии xDSL различают по числу пар используемых проводов. В частности, самая «древняя» симметричная технология HDSL (high bit rate DSL) применяется для передачи по одной, двум или трем парам, причем в каждой паре осуществляется дуплексная передача. Часть «родословного дерева» xDSL для симметричных технологий представлена на рис. 2 /9/.
Рис. 2. Классификация симметричных xDSL-технологий по числу пар используемых проводов
Сначала появился вариант HDSL для двух пар, нормированный в ANSI, который использует кодирование 2B1Q. Затем прошла стандартизация HDSL для трех, двух и одной пар в ETSI с использованием 2B1Q или CAP. Часто употребляются обозначения HDSL2 и SDSL2, причем технология HDSL2 рассчитана исключительно на передачу Т1, a SDSL2 поддерживает скорости от 384 кбит/c до 2,304 Мбит/с (с шагом 64 кбит/с).
Технологии SDSL2 предназначались в основном для делового сектора. Но возможности комбинированной передачи речи и данных, повышенная потребность частного сектора в скорости передачи и хороших технических характеристиках (таких, как спектральная совместимость, аварийное питание и т.д.) могут в будущем привести к тому, что SDSL2 заменят ISDN в частном секторе и тем самым создадут серьезную конкуренцию асимметричным службам xDSL. Первые образцы оборудования SDSL2 были представлены на выставках «Ce-BIT'99» и «Telecom» /10/.
Технологии асимметричного xDSL-доступа
Если первоначально развитие симметричных технологий xDSL в основном было ориентировано на потребности делового сектора, то асимметричные технологии xDSL предназначались для частного сектора. Такой подход определяет существенную разницу в требованиях к ним. В частном секторе было необходимо, чтобы уже существующая телефонная служба (ТфОП или BRI-ISDN) продолжала работать и при переходе на ADSL. Классификация асимметричных xDSL-технологий приведена на рис. 3.
Рис. 3. Классификация асимметричных xDSL-технологий
ADSL (так называемая Full-rate ADSL) первоначально требовала наличия разветвителя. Технология обеспечивала максимальную скорость передачи в прямом направлении – 6,144 Мбит/с, а в обратном – 0,640 Мбит/с. Разделение осуществляется с помощью эхокомпенсации или методом частотного разделения. Разветвители необходимы как со стороны АТС, так и со стороны абонентов. В ADSL после долгой конкуренции САР (амплитудно-фазовая модуляция) и DMTV (дискретная мультитоновая технология) последний вид модуляции получил наибольшее распространение.
Первые версии ADSL имели следующие отношения скоростей передачи в прямом и обратном направлениях: ADSL1 – 1,5 Мбит/с / 16 кбит/с; ADSL2 – 3 Мбит/с / 16 кбит/с; ADSL3 -6 Мбит/с / 64 кбит/с).
Технологии группы КТВ
Использование сетей КТВ для построения интерактивных сетей доступа к мультимедийным услугам стало возможным с появлением в 1997 году стандарта DOCSIS (Data over Cable Service Interface Specification), разработанного по инициативе организации операторов кабельных сетей Северной Америки MCNS (Multimedia Network System Partners Ltd.). Для построения гибридных (HFC – Hybrid Fiber Coaxial) сетей КТВ сегодня имеется 5 стандартов: три американских (DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1 и DOCSIS 2.0), один европейский (Euro-DOCSIS) и один международный (Рек. J.112 ITU-T), объединяющий требования американских и европейского стандартов. Дальнейшее развитие европейского (IPCableCom) и американского (PacketCable) вариантов спецификаций на HFC-сети продолжается в части создания дополнительных возможностей и внедрения новых услуг. Для организации прямого канала в сетях КТВ США применяется полоса частот 6 МГц (Рек. J.83.B. ITU-T) в диапазоне частот 88–860 МГц. При использовании модуляции 256QAM скорость передачи данных в прямом канале достигает 42 Мбит/с. В Европе для этих целей занимается полоса частот 8 МГц (Рек. J.83.A ITU-T) в диапазоне частот 108–862 МГц, а скорость передачи составляет 52 Мбит/с. Отличие европейских и американских сетей КТВ не ограничивается только указанными характеристиками. Они разнятся также методами сигнализации и организации интерфейса V5, методами обеспечения безопасности и т.д. В целом эти различия и определили появление двух стандартов на обратный канал в интерактивных сетях КТВ: DOCSIS и EuroDOCSIS /11/. Стандарт DOCSIS 1.0 определяет физический и МАС-уровни, уровень управления для кабельных модемов и головных станций CMTS (Cable Modem Termination System), принципы обеспечения сетевой безопасности (шифрование и аутентификация) и качество обслуживания. Для организации обратного канала выделен диапазон частот 5–42 МГц. Скорость передачи в обратном канале для этого канала не превышает 1 Мбит/с. Дальнейшее совершенствование стандартов DOCSIS шло по пути увеличения пропускной способности обратного канала, обеспечения механизмов QoS для IP-телефонии и мультимедийных приложений. В третьей версии стандарта DOCSIS 2.0 скорость передачи в обратном канале составляет около 30 Мбит/с. В Европе для организации обратного канала выделен диапазон частот 5–65 МГц, а скорость передачи составляет около 42 Мбит/с./12/
Оптические технологии группы OAN
Группа технологий FTTx (Fiber To The x, где x может быть заменен на B – Building – здание или Cab – Cabinet – распределительный шкаф сети абонентских линий, см. рис. 1) предназначена для совместного использования с технологиями ADSL и VDSL и позволяет более эффективно использовать пропускную способность этих технологий благодаря сокращению длины медно-кабельных линий связи /13/.
Эти технологии позволяют предоставлять индивидуальному пользователю каналы с пропускной способностью выше 1 Гбит/с, однако стоимость их пока высока. В настоящее время для предоставления пользователям широкополосных услуг используются обычно смешанные медно-оптические сети доступа. Существует несколько концепций разворачивания сети доступа смешанного типа. Одна из них называется HFC (Hybrid Fiber Coaxial) и предполагает доведение оптики до точки концентрации, при этом распределительная абонентская сеть строится на основе коаксиальных кабелей. Данная архитектура не получила широкого распространения и используется обычно лишь операторами кабельного телевидения. Другая концепция является разновидностью концепции FTTx и носит название FTTB (Fiber To The Building – «волокно к зданию», то есть доведение ВОЛ С до офисного здания). Согласно концепции FTTB распределение сигналов по абонентам внутри здания осуществляется по витым медным парам с использованием преимущественно технологии VDSL. На рис. 4 представлены другие варианты концепции FTTx.
Рис. 4. Технологии оптического доступа
Варианты доступа FTTH и FTTB пока не получили широкого распростра – нения. Связано это в основном с тем, что их реализация требует от оператора значительно больших инвестиций, чем построение DSL-инфраструктуры, поскольку для предоставления абоненту высокоскоростного канала (до нескольких Гбит/с) необходимо во много раз увеличить пропускную способность опорных сетей, протянуть оптоволокно до абонента, разработать немало новых приложений и, самое главное, убедить абонента заплатить за это деньги. Поэтому многие операторы до сих пор стараются использовать имеющуюся медно-кабельную инфраструктуру.
Подгруппа технологий PON – это семейство быстроразвивающихся, наиболее перспективных технологий широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну. Суть технологии пассивных оптических сетей, вытекающая из ее названия, состоит в том, что ее распределительная сеть строится без каких-либо активных компонентов: разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности – сплиттеров. Следствием этого преимущества является снижение стоимости системы доступа, уменьшение объема необходимого сетевого управления, высокая дальность передачи и отсутствие необходимости в последующей модернизации распределительной сети.
Из технологий подгруппы PON на сегодняшний день известны 4 вида (рис. 5) /14/
:• APON (ATM PON);
• BPON (Broadband PON);
• GPON (Gigabit PON);
• EPON (Ethernet PON).
Рис. 5. Концепция построения САД на базе оптоволокна
2.2 Исследование модели каналов связи в телекоммуникационных системах
Проведем классификацию каналов связи.
Канал связи – это совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигналов с определенными свойствами от одного пункта к другому. При построении системы связи, как правило, является заданным звеном, с которым источники и получатели сообщений должны быть согласованы посредством передатчиков и приемников.
По физической природе каналы связи делятся на:
1. Механические – используются для передачи материальных носителей информации;
2. Акустические – передают звуковой сигнал;
3. Оптические – передают световой сигнал;
4. Электрические – передают электрический сигнал.
Электрические и оптические каналы связи могут быть:
– проводными, использующими для передачи сигналов проводниковые линии связи (электрические провода, кабели, светодиоды и т.д.);
– беспроводными (радиоканалы, инфракрасные каналы и т.д.), использующими для передачи сигналов электромагнитные волны, распространяющиеся по эфиру.
По форме передаваемой информации каналы связи делятся на:
– аналоговые – по аналоговым каналам предается информация, представленная в непрерывной форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины;
– цифровые – по цифровым каналам передается информация, представленная в виде цифровых (дискретных, импульсных) сигналов той или иной физической природы.
В зависимости от возможных направлений передачи информации различаю:
– симплексные КС, позволяющие передавать информацию только в одном направлении;
– полудуплексные КС, обеспечивающие попеременную передачу информации в прямом и обратном направлении;
– дуплексные КС, позволяющие вести передачу информации одновременно и в прямом и в обратном направлениях.
Каналы связи могут быть:
– коммутируемыми;
– некоммутируемыми.
Коммутируемые каналы создаются от отдельных участков(сегментов) только на время передачи по ним информации; по окончании передачи такой канал ликвидируется(разъединяется).
Некоммутируемые (выделенные) каналы создаются на длительное время и имеют постоянные характеристики по длине, пропускной способности, помехозащищенности.
По пропускной способности их можно разделить на:
– низкоскоростные КС, скорость передачи информации в которых от 50 до 200 бит/с; это телеграфные КС, как коммутируемые (абонентский телеграф), так и некоммутируемые;
– среднескоростные КС, например аналоговые (телефонные) КС; скорость передачи в них от 300 до 9600 бит/с, а в новых стандартах V90-V92 Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) и до 56000 бит/с.
– высокоскоростные (широкополосные) КС, обеспечивающие скорость передачи информации выше 56000 бит/с.
Физической средой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных КС обычно являются проводные линии связи: группы либо параллельных, либо скрученных («витая пара») проводов.
Для организации широкополосных КС используются различные кабели, в частности:
– неэкранированные с витыми парами из медных проводов (UTP);
– экранированные с витыми парами из медных проводов(STP);
– волоконно-оптические;
– коаксиальные;
– беспроводные радиоканалы.
Витая пара – это изолированные полупроводники, попарно свитые между собой для уменьшения перекрестных наводок между проводниками.
UTP кабели чаще других используются в системах передачи данных, в частности в вычислительных сетях. Выделяют пять категорий витых пар UTP: первая и вторая категории используются при низкоскоростной передачи данных; третья, четвертая и пятая _ при скоростях передачи соответственно до 16,25 и 155 Мбит/с.
STP-кабели обладают хорошими техническими характеристиками, но имеют высокую стоимость, жесткие и неудобны в работе, требуется заземления экрана. Они делятся на типы: Type 1, Type 2 Type 3 Type 5 Type 9. Из них Type 3 определяет характеристики неэкранированного телефонного кабеля, а Type 5 – волоконно-оптического кабеля. Наиболее популярен кабель Type 1 стандарта IBM, состоящий из двух пар скрученных проводов, экранированных проводящей оплеткой, которую положено заземлять.
Коаксиальный кабель представляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком и окруженный свитой из тонких медных проводников экранирующей защитной оболочкой.
Основу волоконно-оптического кабеля составляют «внутренние подкабели» – стеклянные или пластиковые волокна диаметром от 5 (одномодовые) до 100 (многомодовые) микрон, окруженные твердым заполнителем и помещенные в защитную оболочку диаметром 125–250 мкм. В одном кабеле может содержаться от одного до нескольких сотен таких «внутренних подкабелей»). Кабель, в свою очередь, окружен заполнителем и покрыт более толстой защитной оболочкой, внутри которой положен один или несколько силовых элементов, принимающих на себя обеспечение механической прочности кабеля.
Радиоканал – это беспроводной канал связи, прокладываемый через эфир. Система передачи данных (СПД) по радиоканалу включает в себя радиопередатчик и радиоприемник, настроенные на один и тот же радиоволновой диапазон, который определяется частотной полосой электромагнитного спектра, используемой для передачи данных. Высокоскоростной доступ предоставляет пользователям каналы со скоростью передачи 2 Мбит/с. и выше./15/
2.3 Анализ протоколов маршрутизации в компьютерных сетях
Маршрутизация (Routing) – это способ направления сообщений по различным сетям, посредством которого устройства доставляют сообщения получателям. Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты). Статическими маршрутами могут быть:
– маршруты, не изменяющиеся во времени;
– маршруты, изменяющиеся по расписанию;
– маршруты, изменяющиеся по ситуации – административно в момент возникновения стандартной ситуации.
Существуют два основных типа протоколов маршрутизации: протоколы внутренних маршрутизаторов (IGP – interior gateway protocol), для маршрутизаторов, находящихся внутри автономной системы (autonomous system), и протоколы внешних маршрутизаторов (EGP – exterior gateway protocol), для маршрутизаторов, которые общаются с маршрутизаторами в других автономных системах.
2.3.1 Протокол RIP
RIP (Routing Information Protocol) – один из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в небольших компьютерных сетях. Алгоритм маршрутизации RIP (алгоритм Беллмана – Форда) был впервые разработан в 1969 году, как основной для сети ARPANET./1/
