Файл: Учебное пособие СанктПетербург 2014.pdf

1
ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ имени А.Ф. Можайского
С.И. МАКАРЕНКО, В.Е. ФЕДОСЕЕВ
СИСТЕМЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ
ВТОРИЧНЫЕ СЕТИ
И СЕТИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2014

2
Рецензенты: кандидат технических наук, доцент А.В. Галанкин, кандидат технических наук А.С. Пономарёв
Макаренко С. И.
Системы многоканальной связи. Вторичные сети и сети абонент- скогодоступа: учебное пособие / С.И. Макаренко, В.Е. Федосеев. –
СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2014. – 179 с.
В учебном пособии предпринята попытка комплексного рассмот- рения технологий и принципов построения систем многоканальной свя- зи во вторичных сетях и сетях абонентского доступа.
Учебное пособие адресовано курсантам, обучающимся по специ- альности «Применение и эксплуатация систем связи космических ком- плексов» и изучающих дисциплину «Системы многоканальной связи специального назначения». Учебное пособие может быть использовано студентами обучающимся по специальностям «Сети связи и системы коммутации» и «Многоканальные телекоммуникационные системы», а также специалистами в области проектирования и организации теле- коммуникационных систем сетей абонентского доступа.
 ВКА имени А.Ф.Можайского, 2014
Типография ВКА имени А.Ф. Можайского
Подписано к печ. 11.12.2014 Формат печатного листа 445×300/8
ГарнитураTimesNewRoman
Авт. л. 11,0
Уч.-печ. л. 22
Заказ 2687 Бесплатно

3
Оглавление
Список сокращений ............................................................................................. 6
Введение ............................................................................................................. 14 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМ
СВЯЗИ ................................................................................................................ 16 1.1 Структурная схема системы связи и классификация ее элементов ....... 16 1.1.1 Каналы связи....................................................................................... 16 1.1.2 Классификация каналов связи ........................................................... 17 1.1.3 Рода связи............................................................................................ 22 1.1.4 Виды связи .......................................................................................... 24 1.2 Структура сетей и систем электросвязи .................................................. 25 1.2.1 Морфологическое описание сети – структура сети .......................... 26 1.2.2 Узлы связи........................................................................................... 28 1.2.3 Каналы и линии связи......................................................................... 29 1.2.4 Управление в сети............................................................................... 29 1.3 Основные требования к системам связи.................................................. 31 2 ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ
СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С МОДЕЛЬЮ OSI ........................................ 38 2.1 Модель OSI как основа описания взаимодействия абонентов сетей и телекоммуникационных систем........................................................ 38 2.2 Уровни модели OSI................................................................................... 40 3 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ ............. 46 3.1 Единая сеть электросвязи – национальная транспортная магистральная сеть ......................................................................................... 46 3.2 Цифровая первичная сеть ......................................................................... 50 3.3 Типовые каналы и тракты аналоговой и цифровой сети электросвязи.................................................................................................... 57 3.4 Вторичные сети связи ............................................................................... 58 3.5 Узлы связи ................................................................................................. 60 3.6 Этапы развития технологий транспортных и телекоммуникационных сетей .................................................................... 62 4 СЕТИ ФАКСИМИЛЬНОЙ, ТЕЛЕФОННОЙ И ТЕЛЕГРАФНОЙ
СВЯЗИ ................................................................................................................ 67 4.1 Организация факсимильной связи ........................................................... 67 4.2 Организация телефонной связи................................................................ 69 4.2.1 Принципы нумерации в системах телефонной связи ....................... 70 4.2.2 Общегосударственная система автоматической телефонной связи......................................................................................... 72 4.2.3 Построение городских телефонных сетей......................................... 73 4.2.4 Построение сельских телефонных сетей........................................... 78

4 4.2.5 Внутризоновые телефонные сети ...................................................... 79 4.2.6 Организация междугородной сети .................................................... 80 4.2.7 Организация международной сети .................................................... 82 4.2.8 Перспективы развития ГТС ............................................................... 83 4.3 Организация телеграфной связи .............................................................. 85 4.3.1 Классификация телеграфных сетей ................................................... 85 4.3.2 Принципы построения телеграфных сетей ....................................... 85 4.3.3 Телеграфные коды .............................................................................. 88 4.3.4 Оконечная телеграфная аппаратура .................................................. 89 4.3.5 Методы фазирования работы оконечной телеграфной аппаратуры................................................................................................... 90 5 СЕТИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ТРАНСЛЯЦИЙ И
ТЕХНОЛГИЧЕСКОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ......................................................... 91 5.1 Общие сведения о структуре и принципах планирования телевизионного вещания ................................................................................ 91 5.1.1 Структура передающей сети телевизионного вещания.................... 91 5.1.2 Планирование передающей телевизионной сети.............................. 92 5.2 Особенности передачи аналоговых телевизионных сигналов по радиорелейным линиям ............................................................................. 94 5.3 Системы кабельного телевидения............................................................ 96 5.3.1 Принципы построения систем кабельного телевидения .................. 96 5.3.2 Способы построения систем кабельного телевидения на коаксиальном кабеле .............................................................................. 97 5.3.3 Особенности систем кабельного телевидения на основе волоконно-оптического кабеля................................................................. 100 5.3.4 Цифровые сети интерактивного кабельного телевидения ............. 103 5.4 Сотовые системы телевидения............................................................... 105 5.5 Принципы организации звукового и телевизионного вещания через телекоммуникационные сети ............................................................. 108 6 СЕТИ И СИСТЕМЫ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА ................................. 111 6.1 Понятие сетей абонентского доступа .................................................... 111 6.2 Проблема «последней мили» ................................................................. 113 6.2.1 Направления решения проблемы «последней мили» ..................... 114 6.2.2 Технологии решения проблемы «последней мили» ....................... 117 6.3 Классификация и краткая характеристика технологий проводного абонентского доступа ............................................................... 118 6.3.1 Технологии локальных сетей ........................................................... 119 6.3.2 Технологии сетей коллективного доступа ...................................... 121 6.3.3 Технологии симметричного DSL-доступа ...................................... 122 6.3.4 Технологии асимметричного DSL-доступа..................................... 124 6.3.5 Технологии кабельных телевизионных сетей................................. 125 6.3.6 Технологии доступа на волоконно-оптических линиях ................. 127 6.4 Анализ технологий доступа в сетях связи России ................................ 128

5 7 ТЕХНОЛОГИИ ДОСТУПА НА ОСНОВЕ ЦИФРОВЫХ
АБОНЕНТСКИХ ЛИНИЙ DSL....................................................................... 131 7.1 Обзор технологии цифровой абонентской линии DSL......................... 131 7.2 Технологии цифровых абонентских линии DSL и их функциональные особенности ..................................................................... 139 7.2.1 Цифровая абонентская линия IDSN ................................................ 139 7.2.2 Асимметричная цифровая абонентская линия ADSL..................... 140 7.2.3 Цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения R-ADSL .................................................................................. 144 7.2.4 Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия VDSL....... 144 7.2.5 Высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL ................ 145 7.2.6 Однолинейная цифровая абонентская линия SDSL ....................... 147 7.2.7 Высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL 2 ............. 148 7.2.8 Сверхбыстродействующие цифровые абонентские линии
SHDSL и G.shdsl ........................................................................................ 150 7.2.9 Цифровой абонентский доступ по линии электропередачи PCL ................................................................................ 153 7.3 Стандартные конфигурации проводного широкополосного доступа .......................................................................................................... 154 8 ТЕХНОЛОГИИ ДОСТУПА НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННО-
ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ .................................................................... 160 8.1 Технологии группы FTTx ....................................................................... 160 8.2 Технология пассивной оптической сети PON ....................................... 163 8.3 Технология Ethernet FTTH ..................................................................... 171
Заключение ....................................................................................................... 174
Список литературы .......................................................................................... 175

6
Список сокращений
ADSL
− Asymmetric Digital Subscriber Line – асимметричная цифровая абонентская линия
APON
− ATM Passive Optical Network – пассивная оптическая сеть стандарта ATM
ARP
− Address Resolution Protocol – протокол разрешения адресов
AT
− абонентский (пользовательский) терминал
ATM
− Asynchronous Transfer Mode – асинхронный метод передачи
BPL
− Broadband over Power Lines – широкополосная передача через линию электропередачи
BPON
− Broadband Passive Optical Network – широкополосная пассивная оптическая сеть
BPSK
− Binary Phase-shift Keying – двоичная фазовая манипуляция
BRAS
− Broadband Remote Access Server – сервер широкополосного доступа
CAP
− Carrierless AM – амплитудно-фазовая модуляция без несу- щей
CC
− Country Code – телефонный код страны
CDMA
− Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением
CDSL
− Consumer Digital Subscriber Line – стандарт абонентской цифровой линии
CiDSL
− Consumer installable Digital Subscriber Line – доступ по абонентской цифровой линии
CISC
− Complicated Instruction Set Computer – архитектура вычисли- тельной системы, реализующая полную систему команд
CSMA/CA − Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance – множественный доступ с контролем несущей и избеганием коллизий
CSMA/CD − Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий
DHCP
− Dynamic Host Configuration Protocol – протокол автоматиче- ского назначения конфигурации
DMT
− Discrete Multi Tone – передача по нескольким несущим
DN
− Directory Number — местный абонентский номер
DOCSIS
− Data over Cable Service Interface Specification – стандарт передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю
DPSK
− Differential Phase Shift Keying – дифференциальная фазовая манипуляция
DSL
− Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия

7
DSLAM
− Digital
Subscriber
Line
Access
Multiplexer
– мультиплексор доступа цифровой абонентской линии xDSL
DTM
− Dynamic synchronous Transfer Mode – динамический режим синхронной передачи
DVB-C
− Digital Video Broadcasting-Cable – цифровое кабельное видео вещание
DVB-S
− Digital Video Broadcasting-Satellite – цифровое спутниковое видео вещание
EPON
− Ethernet Passive Optical Networking – пассивная оптическая сеть Ethernet
ESCON
− Enterprise Systems Connection – соединение учрежденческих систем (с базами данных, серверами)
ETSI
− European Telecommunications Standards Institute – Европей- ский институт по стандартизации в области телекоммуника- ций
FDD
− Frequency-Division for Duplex – частотное мультиплексиро- вание каналов для обеспечения дуплексной связи
FDDI
− Fiber
Distributed
Data
Interface
– распределённый волоконный интерфейс данных
FDM
− Frequency-Division Multiplexing – мультиплексирование ка- налов частотное
FEC
− упреждающая коррекция ошибок
FICON
− Fiber Connection – волоконное соединение для передачи дан- ных
FITB
− Fiber In The Building – организация распределительной сети внутри здания
FTP
− File Transfer Protocol – протокол передачи файлов
FTTB
− Fiber To The Building – доведение волокна до здания
FTTC
− Fiber To The Curb – доведение волокна до кабельного шкафа
FTTCab
− Fiber To The Cabinet – доведение волокна до кабельного шкафа (аналог FTTC)
FTTH
− Fiber To The Home – доведение волокна до квартиры
FTTO
− Fiber To The Office – доведение волокна до офиса
FTTOpt
− Fiber To The Optimum – доведение волокна до оптимального пункта
FTTP
− Fiber To The Premises – доведение волокна до точки присут- ствия клиента
FTTR
− Fiber To The Remote – доведение волокна до удаленного мо- дуля, концентратора
G.Lite
− вариант ADSL, не требующий установки комбинированного электрического фильтра для частотного разделения кана- лов на стороне пользователя

8
G.SHDSL
− Single-pair High-speed digital subscriber line – цифровая абонентская линия, обеспечивающая симметричную дуплексую передачу данных сигнала по паре медных провод ников
GEPON
− Gigabit Ethernet Passive Optical Network – пассивная оптическая сеть Gigabit Ethernet
GFP
− Generic Framing Procedure – процедура формирования обще- го кадра
GMPLS
− Generalised MPLS – протокол обобщенной коммутации по меткам
GPON
− Gigabit PON – пассивная оптическая сеть со скоростью от 1 Гбит/с
HDLC
− High-level Data Link Control – протокол управления каналом высокого уровня
HDSL
− High Bit-Rate Digital Subscriber Line – высокоскоростная цифровая абонентская линия
HDTV
− High-Definition Television – телевидение высокой четкости
HFC
− Hybrid Fiber Coaxial – гибридная сеть кабельного телевиде- ния
HPNA
− Home Phoneline Networking Alliance – объединённая ассо- циация некоммерческих промышленных компаний
IDSL
− ISDN Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия для одной пары проводов, используемой для передачи сиг- налов ISDN
IP
− Internet Protocol – межсетевой Интернет протокол
IPX
− Internet Packet eXchange – межсетевой обмен пакетами iSCSI
− internet Small Computer System Interface – протокол для уста- новления взаимодействия и управления системами хранения данных, серверами и клиентами
ISDN
− Integrated Services Digital Network – цифровые сети с интеграцией служб
ISO
− International Organization for Standardization – международная организация по стандартизации
ISP
− Internet Service Provider – провайдеры услуг Интернет
ITU-T
− InternationalTelecommunication Union – Telecommunication sector
– сектор стандартизации электросвязи
Международного союза электросвязи
LAN
− Local Area Network – локальные сети
LIFO
− Last In – First Out – режим очереди «последним пришел, пер- вым ушел»
LLC
− Logical Link Control – контролер обслуживания сетевого уровня
LLU
− Local Loop Unbundling – отделение абонентских линий
LMDS
− Local Multipoint Distribution System – локальная многоточеч- ная система распределения

9
LTE
− Long Term Evolution – «долговременное развитие» – стан- дарт усовершенствования технологий мобильной передачи данных CDMA, UMTS
LTU
− Line Terminal Unit – оборудование на абонентском узле
MAC
− Media Access Control – контролер доступа к разделяемой фи- зической среде
MCNS
− Multimedia Network System Partners Ltd – организация опера- торов кабельных сетей Северной Америки
MMDS
− Multichannel Microwave Distribution System – многоканальная микроволновая система распределения
MPEG-2
− Moving Picture Experts Group – видео- и аудиостандарт для широковещательного телевидения
MPLS
− Multi-Protocol Label Switching – многопротокольная комму- тация по меткам
MVDS
− Multipoint Video Distribution System - многоточечная система распределения телевизионных программ
MVL
− Multiple virtual Line – многопользовательская виртуальная абонентская линия
NDC
− National Destination Code – междугородный телефонный код
NFS
− Network File System – протокол доступа к сетевым файловым системам
NGN
− Next/New Generation Network – сети связи следующе- го/нового поколения
N-ISDN
− Narrowband
Integrated
Services
Digital
Network
– узкополосная цифровая сеть с интеграцией служб
NPL
− Narrowband over Power Lines – узкополосная передача через линии электропередачи
NTU
− Network Terminal Unit – сетевое абонентское оборудование
OAN
− Optical Access Networks – оптические сети доступа
OFDM
− Orthogonal frequency-division multiplexing – мультиплексиро- вание с ортогональным частотным разделением каналов
OLT
− Optical Line Terminal – терминал (абонент) оптической ли- нии
ONT
− Optical Network Terminal – терминал центрального узла
ONU
− Optical Network Unit – модуль центрального узла
OSI
− Open System Interconnections – модель взаимодействия от- крытых систем
PAM
− Pulse Amplitude Modulation – амплитудно-фазовая модуляция
PDH
− Plesiochronic Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия
PDSL
− Power Digital Subscriber Line – цифровой абонентский доступ по линии электропередачи
PLC
− Power line communication – обмен данными по линии элек- тропередачи
PON
− Passive Optical Network – пассивная оптическая сеть

10
PPP
− Point-to-Point Protocol – протокол доступа «точка-точка»
PPPoA
− Point-to-Point Protocol over ATM – метод доступа с использо- ванием протокола точка-точка «поверх» сети АТМ
PPPoE
− Point-to-Point Protocol over Ethernet – метод доступа с ис- пользованием протокола точка-точка «поверх» сети Ethernet
PSTN
− Public Switched Telephone Network – телефонная опорная сеть
QAM
− Quadrature Amplitude Modulation – квадратурно-амплитудная модуляция
QoS
− Quality of Service – качество обслуживания
QPSK
− Quadrature Phase Shift Keying – квадратурно-фазовая манипуляция
RADIUS
− Remote Authentication Dial In User Service – сервер аутентификации пользователей
R-ADSL
− Rate-Adaptive Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения
RA-HDSL − Rate Adaptive HDSL – цифровая абонентская линия со сту- пенчатой регулировкой скорости
RLL
− Run Length Limited – код с ограничением длины серий
RPR
− Resilient Packet Ring – протокол пакетного кольца с самовос- становлением
SANs
− Storage Area Networks – сети хранения данных (серверы ус- луг, базы данных)
SDH
− Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия
SEC
− Symmetrical Echo cancellation  симметричная передача с эхоподавлением
SECAM
− Séquentiel couleur à mémoire, фр.  последовательный цвет с памятью; система аналогового цветного телевидения
SHDSL
− Single-pair High-speed DSL  симметричная передача данных сигнала по паре медных проводников
SMATV
− Satellite Master Antenna TV – телевизионная система коллек- тивного пользования
SN
− Subscriber Number – зоновый номер абонента
SONET
− Synchronous Optical Networking – синхронная цифровая иерархия
SSL
− Secure Socket Layer – протокол секретного обмена сообще- ниями
STM
− Synchronous Transfer Mode – синхронный режим передачи
STP
− Shielded Twisted Pair – экранированная витая пара
SVC
− Switched Virtual Circuits – перекоммутируемые виртуальные каналы
TC PAM
− Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation – импульсная амплитудная модуляция с треллис-кодированием