12
коммутируемое соединение. При помощи установленного соединения
обеспечивалась передача данных из сети Интернет к пользователю и в
обратном порядке.
Рисунок 3 – Технология Dial-up [25]
Но, у коммутируемого соединения было множество недостатков.
Надежность соединения была достаточно низкой, скорость передачи
(особенно по современным меркам) была очень низкой. К тому же,
качество телефонных линий не всегда хорошее, что отрицательно влияло
на качество передачи в целом. Еще одним весомым отрицательным
фактором коммутируемого соединения было то, что во время
установленного соединения, телефоном пользоваться было нельзя, так как
одновременная передача трафика и голосовой связи на технологии Dial-up
была невозможна. [17]
Правда, несмотря на появление новых технологий передачи данных,
коммутируемый тип соединения до сих пор используется в сетях «клиент-
13
банк», где необходима высокая степень защиты данных. Также данная
технология, использующая модем, используется в беспроводных сетях.
Рисунок 4 – Принцип работы технологии Dial-up [26]
Например, люди, которые путешествуют, для выхода в Интернет
используют беспроводные модемы, которые предназначены для работы в
различных сетях в разных режимах и диапазонах.
Технология ADSL.
Следующим шагом в развитии технологий передачи данных стала
технология DSL (цифровая абонентская линия). В данной технологии стаи
использоваться различные методы модуляции для кодирования данных.
Вследствие различных методов кодирования образовалось несколько
типов DSL. Перечислю некоторые из них: ADSL, HDSL, SHDSL, SDSL,
VDSL, PDSL, IDSL. Каждый из этих типов обеспечивает различную
скорость передачи данных. В свою очередь, и требования к телефонной
линии у каждого типа различные. Например, для технологии ADSL
достаточно одной телефонной пары, а вот для технологии SHDSL
требуется уже две телефонные пары, но, зато, и скорость передачи
существенно выше. [18]
«ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line – Асимметричная
цифровая абонентская линия) входит в число технологий
высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL
(Digital Subscriber Line – Цифровая абонентская линия) и имеющих общее
14
обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data
rate Digital Subscriber Line – Высокоскоростная цифровая абонентская
линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line –
Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.
Общее название технологий DSL возникло в 1989 году, когда
впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование
на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать
технологию передачи данных по витой паре медных телефонных
проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения
высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к
интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не
менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к
ЛВС и другим сетям)». [19]
Работа услуг по технологии ADSL организуется при помощи
модема, установленного у абонента и стоек DSLAM (Access Module),
установленных на АТС. DSLAM оснащены портами стандарта Ethernet,
что значительно упрощает процесс построения и конфигурирования сетей
с использованием стандартных коммутаторов, маршрутизаторов и
концентраторов. Совместимость оборудования DSL c существующей
сетевой инфраструктурой, относительная невысокая стоимость
оборудования (линейного и оконечного), а также отсутствие
необходимости прокладки дополнительных проводов у конечного
пользователя, в конечном итоге, позволили предложить абонентам
телекоммуникационные услуги по относительно невысокой стоимости, а
также упрощали внедрение самой технологии. [20]
Технология DSL стала своеобразным «прорывом» в технологиях
передачи данных. Теперь пользователи могли одновременно пользоваться
Интернетом и телефонной связью, то есть работа телефона не стала
зависеть от Интернет-соединения. Данный фактор достигался за счет того,
15
что Интернет-трафик передавался на частотах, отличных от частот,
используемых голосовой связью. Интернет-трафик передается на высокой
частоте, а голосовая связь- на низкой. Для того, чтобы отфильтровать
высокие частоты от низких, используется сплиттер, а на параллельных
телефонных аппаратах устанавливается микрофильтр.
Рисунок 5 – Технология ADSL [27]
Технология DSL позволяла пользоваться услугами широкополосного
доступа и на линиях с ОПС (охранно-пожарной сигнализацией). До
технологии DSL организовать передачу данных на подобных линиях было
невозможным. Технология DSL, подключенная на линиях с ОПС имеет
стандарт Annex B (обычная линия (без ОПС) имеет стандарт Annex A).
При подключении широкополосного доступа на линиях с ОПС по
технологии DSL необходимо подключить сплиттер перед коммутационной
распайкой ОПС, тем самым обеспечивая фильтрацию частот ОПС от
частот широкополосного доступа. Модем в таком случае, как правило,
подключается непосредственно к выходу DSL сплиттера, так как
телефонная разводка, проложенная по квартире, остается подключенной к
ранее существующей коммутации ОПС, а на выходе сплиттера PHONE
идут голосовые низкие частоты и частоты ОПС. Таким образом, при
подключении широкополосного доступа по технологии DSL на линиях с
16
ОПС необходим сплиттер стандарта Annex B, а также грамотная
коммутация распределительной разводки проводов.
Именно с появлением технологии DSL стало возможным появление
такого понятия как «безлимитный Интернет». К тому же, по сравнению с
Dial-up, стоимость предоставления доступа к сети Интернет существенно
снизилась, что поспособствовало быстрому распространению развитию
услуги Домашний Интернет.
Именно по технологии DSL ПАО МГТС стало предоставлять услугу
по подключению Интернет физическим и юридическим лицам. Темпы
увеличения абонентской базы с появлением услуги Интернет,
подключаемой по технологии DSL, были впечатляющими. Так, за период
2-3 года было подключено значительное количество абонентов, что
появилась поговорка «Интернет теперь есть почти в каждой квартире, где
есть телефон». И, действительно, благодаря невысокой стоимости,
легкости подключения и достаточно хорошей скорости передачи данных
услуга была востребована. Еще одним неоспоримым достоинством
технологии стала возможность подключить дополнительные услуги на
подключенном канале. А именно: появилась возможность подключить
цифровое телевидение и IP-телефонию. Для подключения услуги цифровое
ТВ устанавливается декодер, который подключается к модему, а сам
телевизор подключается непосредственно к декодеру. Цифровое
телевидение позволило предложить абонентам качественное изображение
и различные пакеты телеканалов, в сравнении с аналоговым телевидением,
количество каналов стало исчисляться сотнями, а также, стал доступным
просмотр телепередач, кинофильмов по заказу в любое удобное время,
запись трансляции и многие другие ранее невозможные функции. А для
работы IP-телефонии устанавливается IP-телефон. С помощью IP-
телефонии стало возможным обеспечение более высокого качества связи,
значительное снижение расходов на телефонию, использование новых
17
функций: конференц-связь, цифровой определитель номера, переадресация
и так далее, а также звонки через IP-телефонию не зависят от
загруженности станционного оборудования, поэтому скорость и
гарантированность соединения в разы больше, чем у традиционной
телефонии.
Ну и, наконец, следующим этапом в развитии технологий передачи
данных стала технология PON (Gigabit PON).Основными мотивирующими
факторами к созданию технологии GPON стали: достаточно сильная
изношенность медных телефонных линий, дорогостоящее обслуживание
медных линий (в случае необходимости замены кабелей), так как
стоимость медного кабеля достаточно высока, а замена требуется
относительно часто. К тому же, по технологии DSL, в связи с
возрастающим интернет-трафиком, скоростей передачи данных (даже
максимально возможных на данной технологии) со временем становилось
недостаточно для обеспечения бесперебойной работы дополнительных
услуг. Например, для работы цифрового телевидения необходима ширина
канала 4,7 Мбит/с, а по технологии ADSL (наиболее часто
использующийся стандарт DSL), максимально возможная скорость
передачи данных по каналу до 8 Мбит/с. То есть, если у абонента
подключена услуга цифрового телевидения, то при включенном декодере,
обеспечивающем работу телевидения, для работы услуги интернет
остается ширина канала максимум в 3,3 Мбит/с, что, конечно же,
доставляет массу неудобств абонентам. А, если у абонента заказан тариф
Интернет, например, 6Мбит/с, то работу в сети Интернет на данной
скорости возможно только при выключенном декодере, так как для
одновременной работы услуг Интернет и цифровое телевидение ширины
канала недостаточно. А, с учетом того, что значительная часть медных
телефонных линий способна пропускать максимум 6Мбит/с, то при
включенном декодере, ситуация была и вовсе критической. Также к
18
значительным недостаткам технологии DSL следует отнести тот факт, что
скорость передачи данных в сторону конечного пользователя (абонента) –
нисходящего потока, - значительно выше скорости потока данных от
пользователя в сторону сети – восходящего потока. Объясняется это тем,
что технология ADSL является ассиметричной технологией. Конечно же,
скорости, что нисходящего потока, что восходящего в технологии DSL
значительно выше, нежели по технологии Dial-up, но все же, диссонанс
скорости передачи восходящего потока данных в сравнении со скоростью
передачи нисходящего потока, доставлял массу неудобств конечным
пользователям. [21]
К тому же, максимально скорость линии по технологии DSL зависит
от множества факторов:
- удаленность оконечного оборудования, установленного у абонента
(модема) от DSLAM (стойки на АТС), так как при увеличении длины
линии, возрастает затухание, понижаются «маржины» (соотношение
сигнал/шум), а эти два параметра непосредственно влияют на качество
передачи данных;
- изношенность медных кабельных линий (плохое качество
соединений, окисленные соединения, замокшие кабельные муфты);
- качество и помехоустойчивость оконечного абонентского
оборудования (модемов), так, например, модемы некоторых
производителей более требовательны к качеству линии, поэтому, в случае
некачественной линии, на таком оборудовании чаще происходят разрывы
сессии;
Поэтому разработки в области внедрения новых технологий
передачи данных в широкомасштабное использование велись усиленными
темпами. В результате постепенно началось внедрение технологии GPON
взамен технологии DSL, правда, внедрение новой технологии для
19
использования в телефонных сетях в начальной стадии распространение
происходило достаточно медленными темпами.
Технология GPON.
Последние годы распространение технологии GPON достигло
значительных масштабов. Данную технологию повсеместно внедряют
различные телекоммуникационные компании, а стратегия большинства
компаний нацелена на последующий перевод всего оборудования на
данную технологию.
А, ведь, изучение возможности использования световой энергии для
организации передачи информации начались еще в 60-е годы прошлого
века.
«Хотя оптические сигналы использовались для передачи
информации и ранее, практическое освоение оптического диапазона в
интересах электросвязи началось с изобретения в 1960г. лазеров, которые
обладали высокой когерентностью и направленностью излучения.
Первоначально исследовалась возможность их использования для
организации связи в свободном пространстве. Но из-за большого
затухания оптических волн в атмосфере, особенно в гидрометеорах, это
направление развития не получило. Выпускаемые в настоящее время
атмосферные оптические системы передачи обеспечивают связь лишь на
небольшие расстояния. Поэтому основные усилия были направлены на
создание оптических направляющих систем электросвязи и в 70-е годы
прошлого столетия получено сверхчистое кварцевое стекло и из него
изготовлены первые оптические волокна». [6]
С момента изобретения оптических проводников для передачи
световых сигналов, начались активные разработки в области
телекоммуникационного оборудования, предназначенного для работы с
оптическими сигналами. Разработки в этой сфере продолжались
длительное время и продолжаются до сих пор. Длительное время
20
использование технологии GPON не находило широкого распространения
по причине дороговизны используемого оборудования, отсутствия
магистральных коммуникаций и линейной инфраструктуры, а также
сложности обслуживания и отсутствия оборудования и
квалифицированных специалистов для устранения повреждений. Поэтому
использование данной технологии носило адресный характер, позволить
себе возможность пользования услугами на базе технологии GPON могли
только крупные корпорации. По-настоящему широкое распространение
технология GPON начала получать только в 2000-е годы. Причем, если
речь идет о Российской Федерации, то и на данный момент сети,
построенные по технологии GPON, встречаются лишь в некоторой части
городов-миллионниках. В Москве развитие современной технологии тесно
связано с компанией Московская городская телефонная сеть.
Высокоскоростной стандарт передачи информации приходит на смену
технологии ADSL. В Мире технология GPON также активно развивается
более быстрыми темпами, особенно, если не учитывать масштабы
территории.
Рисунок 6 – технология GPON [28]
21
«GPON – это широкополосные сети мультисервисного доступа, где
по одному кабелю предоставляются услуги интернета, телефонии и
телевидения с гарантированным качеством обслуживания». [18]
Для передачи светового сигнала к абонентам и от абонентов
используется одно оптическое волокно, полоса пропускания которого
динамически распределяется между абонентами. Восходящие потоки
(upstream) от абонентов (от ONT) идут на длине волны 1310 нм, а
нисходящий поток (downstream) от центрального узла (от OLT) к
абонентам идет на длине волны 1490 нм. Длина волны - 1550 нм
используется для передачи видеосигнала (IPTV). Обобщив информацию,
можно сказать, что GPON – сеть, функционирующая по волоконно-
оптической инфраструктуре, на основе которой происходит передача
информации при помощи импульсов света с минимальными затратами
электроэнергии. Малые затраты электроэнергии достигаются за счет
отсутствия электромеханических реле, а также за счет того, что линейные
сооружения и объекты оптической инфраструктуры являются пассивными.
Активными являются лишь оконечные устройства.
Рисунок 7 – сравнение телефонной сети и сети GPON
PON (Passive Optical Network) – технология сетей, основанная на
использовании пассивного сетевого оборудования. Именно отсутствие
активного оборудования на участке от станционного узла OLT до
абонентского устройства ONT, а также возможность обеспечения работы
большого количества абонентов по одному оптическому волокну (что
особенно актуально на участках большой протяженности), относительно