| |
Перспективы развития интегральных
систем широкополосной связи
Николай Мамаев
В современном обществе продолжается интенсивный процесс
развития сетей различного назначения: передачи данных, телефонных,
компьютерных, телевизионных, интеллектуальных. Внедряются новые
виды услуг связи и вещания: спутниковое телевизионное и звуковое
вещание при передаче цифровых и аналоговых сигналов, модернизируются
наземные сети телерадиовещания путем перехода на цифровые методы
передачи, способные интегрировать информацию, передаваемую от различных
источников.
В Европе разработана и реализуется исследовательская
программа "Передовые услуги и технологии связи" (Advanced
Communications Technologies and Services – ACTS), призванная перейти
к следующему этапу создания глобального информационного пространства.
В программе ACTS разрабатываются следующие направления:
• интерактивные цифровые мультимедийные сети;
• дальнейшее развитие волоконно-оптических сетей или так называемых
фотонных технологий;
• создание интегральных высокоскоростных сетей передачи информации;
• развитие мобильных персональных сетей связи (сотовых, персонального
вызова, транкинговых и т.п.);
• развитие интеллектуальных сетей, позволяющих оперативно удовлетворять
требования пользователей, поставщиков услуг и операторов
сетей;
• решение вопросов безопасности систем связи, конфиденциальности
передаваемой информации и услуг при высоком качестве
обслуживания.
Россия практически представлена в каждом из разрабатываемых
проектов.
Всего по программе ACTS разрабатывается более 15 проектов,
в ней участвуют представители одиннадцати стран мира, в том числе
США и Японии.
Одним из основных проектов этой программы является создание
"Интегральной широкополосной связи на широковещательных сетях"
(Integrated Broadband Communications on Broadcast Network – IBCoBN).
Задачи проекта IBCoBN:
• внедрение интегральной широкополосной связи в существующие и вновь
создаваемые сети кабельного телевизионного вещания (КТВ)
стран–членов Европейского сообщества (ЕС);
• количественная оценка потенциальных пользователей различных категорий
предприятий и населения малого и среднего бизнеса, пожилых
и нетрудоспособных людей в услугах широкополосной связи;
• разработка спецификаций оборудования для реализации интегральных
сетей на базе сетей КТВ и рекомендаций по созданию общеевропейских
стандартов и протоколов для таких сетей;
• определение спецификаций для проектирования архитектуры сети с
полным набором услуг и проектов преобразования существующих
и строящихся кабельных ТВ-сетей в интегральные широкополосные сети
связи;
• проведение экспериментов по внедрению широкополосной связи в действующих
сетях КТВ
стран-участниц проекта.
В число участников программы ACTS входят: Белоруссия,
Болгария, Венгрия, Израиль, Канада, Литва, Польша, Россия, США,
Чехия и Япония. В соответствии с Европейским проектом сети с полным
набором услуг (Full Service Network – FSN) предполагается создавать
на базе современных сетей кабельного телевидения.
Главным условием для преобразования сети КТВ в сеть
с полным набором услуг (FSN) является организация канала связи от
абонента к головной станции.
К полному набору услуг в интегральной широковещательной
сети можно отнести:
• предоставление нескольких пакетов аналоговых и цифровых телевизионных
и радиовещательных программ, причем каждый пакет может
включать десятки программ;
• наличие обратного канала, предоставляющего возможность абонентам
реализовать режимы видео по требованию (Video on demand
– VOD) и оплаты по факту просмотра программы или за установленный
период времени (pay-per-view – PPV);
• предоставление телефонных услуг;
• реализация интеллектуальных услуг – мультимедиа, телемагазин,
охранная и пожарная сигнализация, подключение абонентов
к сети Интернет, предоставление каналов передачи данных и многое
другое.
В России непосредственное участие в экспериментах по
проекту IBCoBN принимают научно-исследовательский институт "Рубин"
(г. Санкт-Петербург) и районный кабельный оператор – компания "ТВ-ИКС".
В НИИ "Рубин" был создан испытательный стенд для отработки
технических решений по созданию сети с полным набором услуг, а компания
"ТВ-ИКС" организовала экспериментальный участок широкополосной
сети КТВ в поселке Горелово Ленинградской области. Этот участок
был включен в состав автоматизированной системы учета и управления
теплопотребления микрорайона. За три месяца эксплуатации экспериментального
участка автоматизированного учета теплопотребления был достигнут
экономический эффект более $50 тыс. В дальнейшем компания "ТВ-ИКС"
планирует организовать учет потребления электроэнергии в различных
районах города Санкт-Петербурга.
Специалисты "НИИ-Рубин" и "ТВ-ИКС"
рассчитали, что в регионе с 1,5 млн. потенциальных абонентов современной
сети кабельного телевидения рынок широкополосных интерактивных услуг
составит не менее 200…300 тыс. абонентов. Перспективная широкополосная
кабельная сеть на 100 тыс. абонентов, начиная со второго года эксплуатации,
может дать доход более $1800 тыс. ежегодно.
Состояние сетей кабельного ТВ в России и основные
направления их развития
В 1980-е гг. в России активно развернулось проектирование
и строительство сетей кабельного телевидения для распределения программ
ТВ-вещания в метровом диапазоне (в полосе 40…240 МГц). Распределительная
сеть выполнялась на коаксиальных кабелях устаревших марок, вносивших
довольно заметное затухание при прохождении сигнала и неравномерность
в амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики кабельных
сетей.
Эти сети включали сравнительно небольшое число пользователей
(от 50…100 до нескольких тысяч), не обеспечивали организацию обратных
каналов и возможностей дальнейшего увеличения числа их абонентов.
В Европе, США и других развитых странах в 1990-е гг.
стали внедряться гибридные сети с применением волоконно-оптических
и коаксиальных кабелей. Широкополосные и протяженные магистрали
строятся на волоконно-оптических кабелях, а домовые сети - на коаксиальных.
Подобные сети позволяют довести до пользователей ТВ-программы метрового
(МВ) и дециметрового (ДМВ) диапазонов, радиовещательные программы
(в полосе 76…108 МГц), а при необходимости сеть может быть уплотнена
сигналами передачи данных и телефонией. Гибридные сети технически
позволяют организовать обратные каналы, для которых, обычно, отводится
полоса 5…40 МГц.
Таким образом, для реализации кабельной сети с полным
набором услуг использовать старые схемы практически невозможно и
нецелесообразно как с технической, так и с экономической точки зрения,
ибо это потребует замены не только кабелей, но и всех усилительных
и развязывающих элементов сети (ответвителей, сумматоров, усилителей
и др.
Один из вариантов современной гибридной многофункциональной
волоконно-коаксиальной сети с обратным каналом, обеспечивающей полный
набор услуг, представлен на рисунке.
 |
|
Схема гибридной многофункциональной сети:
1 – центральная станция, 2 – телецентр,
3 – головная станция наземного ТВ, 4 – РВ студия,
5 – студия КТВ, 6 – станция спутникового ТВ,
7 – диспетчерская служба городского хозяйства, 8
– гибридная распределительная сеть (РС), 9 – домовая
РС, 10 – абонентский терминал (ТВ-телевизор, ПК – персональный
компьютер, ТФ – телефонный аппарат)
|
Схема включает:
• центральную станцию (1), управляющую всей сетью города,
крупного населенного пункта;
• головную станцию спутникового телевидения (6) с антеннами
разных
размеров, ориентированных на различные спутники;
• головную станцию наземного телевидения (3);
• студии кабельного телевидения (5) и
радиовещания (4);
• гибридную интерактивную широкополосную распределительную
сеть на волоконно-коаксиальных кабелях (8);
• домовую распределительную сеть
кабельного телевидения (9);
• абонентские интерактивные терминалы
(10), включающие, кроме трансивера,
компьютер, телевизионный приемник,
телефонный аппарат.
Центральная станция сети связана двусторонними каналами
с вычислительными сетями предприятий, гостиниц, диспетчерской службой
городского хозяйства, со станциями наземного и спутникового ТВ-вещания
и студиями.
В указанной на схеме сети можно выделить три уровня:
первый уровень магистрального доступа от транспортного
узла до коаксиального, обычно выполняемого в виде оптического
кольца;
второй уровень, включающий также и радиальные ответвления
на крупные коаксиальные узлы, проектируется, как правило,
на волоконно-оптических кабелях;
третий уровень образуют коаксиальные субмагистральные
и домовые распределительные сети, а также абонентские
линии и терминалы. Сеть третьего уровня может обслуживать от нескольких
сотен до тысячи и более абонентов.
Гибридные волоконно-коаксиальные сети позволят передавать
не только десятки аналоговых телевизионных программ, но и цифровые
потоки со скоростями 2,5…10 Гбит/с, что гарантирует пропускание сотен
цифровых телевизионных и радиовещательных программ.
В настоящее время в ряде городов России ведутся работы
по созданию локальных сетей с полным набором услуг (FSN).
В частности, в Москве, в муниципальном округе "Дорогомилово"
создана гибридная широкополосная кабельная сеть, охватывающая 9800
пользователей. Реализация системы передачи данных по сети планировалась
по мере поступления заявок на услугу, технические возможности для
этого в системе созданы. Московская фирма "Комкор-ТВ" строит
гибридную волоконно-коаксиальную абонентскую сеть, способную предложить
широкий спектр услуг: два пакета радиовещательных и телевизионных
программ. Один из пакетов, состоящий из 16 ТВ-программ и девяти радиовещательных
– бесплатный, второй, из 22 кодированных ТВ-программ, принятых с иностранных
спутников, платный.
По сети "Комкор-ТВ" может быть предоставлен
высокоскоростной доступ в Интернет: в прямом канале на скоростях 128,
256 и 512 кбит/с, при этом скорость передачи в обратном канале, работающем
в полосе 5…35 МГц – 64 кбит/с с возможностью ее увеличения по запросу
абонента. Фирма готова к предоставлению услуги "индивидуальные
виртуальные сети" (Virtual private network – VPN), позволяющие
пользователям соединиться с офисной сетью из дома через кабельную
сеть.
На июнь 2000 г. сеть была полностью построена в Хамовниках
на 15 тыс. потенциальных абонентов, в Чертанове - на 75 тыс., в Зеленограде
- на 15 тыс. абонентов. В течение 5 лет сеть "Комкор-ТВ"
должна охватить около 1,5 млн. квартир города.
В любой локальной кабельной сети, в зависимости от числа
абонентов, предусматривается проектом строительство 1...5 головных
станций, осуществляющих взаимодействие сети с телевизионными и вещательными
студиями, с телецентром и станцией приема спутникового телевидения.
В этом случае одна из головных станций выполняет функции центральной.
Применение волоконно-оптических кабелей на первом и втором
уровнях объясняется тем, что они позволяют передавать несколько цифровых
потоков в одном световоде на разных длинах волн (обычно 1310 и 1550
нм), а также организовать независимую передачу сигналов навстречу
друг другу на одной и той же волне. Эти свойства световодов позволяют
производить спектральное уплотнение одного оптического кабеля несколькими
цифровыми потоками.
При встречной передаче независимых сигналов по одному
оптическому кабелю применяются оптические ответвители, позволяющие
выводить часть мощности и вводить другой оптический сигнал в общий
поток.
Для такого варианта сети оптимальной является древовидная
структура: от ствола к ветвям направляются широкополосные сигналы
– цифровые или аналоговые телевизионные и радиовещательные программы,
а в обратном направлении – узкополосные сигналы от различного рода
датчиков, звуковые сигналы, запросы абонентов и т.п.
Создается и расширяется широкополосная кабельная сеть
"Инфолайн" в Московской области, где размещено 74 города
с населением более 100 тыс. человек.
В настоящее время отдельные участки широкополосной кабельной
сети "Инфолайн" уже функционируют в городах: Королеве, Юбилейном,
Мытищах, общее количество абонентов - около 9 тыс. Сетью, предоставляющей
пакет из 30 ТВ-программ и услуги телефонии, охвачено около 40 тыс.
квартир. Плата за подключение к сети 100 руб., абонентская плата за
пакет из 30 ТВ-программ – 45 руб. в месяц.
С февраля 2000 г. в Мытищах предоставляется два пакета
с частотным разделением каналов. Один из пакетов - социальный - включает
20 российских каналов МВ- и ДМВ-диапазонов, а также спутниковые каналы
на разных языках. Стоимость этого пакета -29 рублей в месяц. Второй
пакет - базовый, в него входят широко распространенные европейские
ТВ-программы Fox Kids, Animal Planet, Discovery, CNN, BBC World и
др. Его стоимость - $5, причем для абонентов базового пакета социальный
предоставляется бесплатно. Планируется дальнейшее расширение базового
пакета.
В настоящее время к экспериментальной сети города Мытищи
подключено около 80% общего числа квартир в этой сети.
В кабельной сети "Инфолайн" насчитывается около
10 тыс. телефонных абонентов. Преимущество данной сети особенно проявляется
в значительном увеличении скорости получения информации через Интернет:
до 30 Мбит/с вместо 33 кбит/с при использовании телефонного модема.
Стоимость кабельного и телефонного модемов примерно одинакова. Такое
резкое увеличение скорости передачи в сети Интернет обеспечивается
местной цифровой АТС, соединенной ВОЛС с цифровой АТС в Москве.
В заключение кратко сформулируем преимущества волоконно-коаксиальных
сетей.
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) позволяют:
• передавать цифровые потоки со скоростью до 10 Гбит/с;
• вводить в световод независимые сигналы навстречу друг другу на волне
одной длины и несколько цифровых потоков в одном направлении
на волнах разной длины;
• практически неограниченно расширять и развивать сети, подключая
к оптическому кольцу новые радиальные направления на волоконно-оптических
линиях или удлиняя их до 100 км и более;
• организовывать интеллектуальные сети для обслуживания и диспетчеризации
служб городского хозяйства, для предоставления сервисных
услуг различным слоям населения;
• возможность консультаций и обучения, выбора
товаров и т.п. на дому.
Необходимость развития интегральных систем широкополосной
связи подтверждается появлением специальных бирж, осуществляющих продажу
и покупку полосы пропускания. Такие биржи уже работают в Нью-Йорке
(Arbinet - http://www.arbinet-x.com), в Сан-Франциско (Rate Exchange
- http://www.rateexchange.com), в Вашингтоне (Global Tele Exchange
- http://www.gte.com), в Гонконге (Asia Capacity Exchange – http://www.asia.com),
в Дубаи (International Tele-communication Clearing Corporation). Покупатели
и продавцы полосы пропускания реализуют сделку через специальные узлы
соединения.
Наличие таких узлов позволяет продавцам предоставлять
при запросе полосу в течение нескольких секунд вместо многих месяцев,
ранее затрачиваемых на реализацию сделки.
Специалисты считают, что в ближайший год в торговлю полосой
пропускания будут вовлечены: торговцы электроэнергией, телекоммуникационные
компании, крупные финансовые корпорации, торговые дома. Одной из первых
фирм, выдвинувших и реализовавших идею торговли полосой пропускания,
была компания Enron Communication, которая является дочерней фирмой
трансконтинентального газового и энергетического гиганта Enron. Преимуществом
таких компаний перед другими является однажды приобретенное право
в виде землеотводов под энергетическую инфраструктуру и определяющее
большую часть затрат на прокладку оптоволоконных линий связи. Кроме
того, эти компании могут прокладывать ВОЛС на опорах высоковольтных
линий передач электроэнергии.
Компания Enron Communication тщательно проанализировала
рыночную ситуацию и передовые технологии, приняв решение строить свою
сеть на основе IP-протокола (Internet Protocol).
В 1990 г. Интернет использовался абонентами для передачи
друг другу писем из 20 слов, а всего через 10 лет по нему появилась
возможность передавать качественное видео.
Предполагается, что к 2003 г. компьютер не будет основным
устройством доступа в Интернет. Внедрение услуг Интернет-радио и видео
потребует значительного увеличения полосы пропускания. Так, например,
по прогнозам компании Morgan Stanley Dean Witter, общемировые потребности
в полосе пропускания были в 2000 г. – 5405 Гбит/с, в 2002 г. они составят
28789 Гбит/c, а в 2004 г. – 63222 Гбит/с.
Обороты рынка IP-телефонии в 1999 г. составляли $264 млн.,
а к 2006 г. они вырастут до $91 млрд.
Из вышеперечисленного материала следует вывод о необходимости
ускоренного развития волоконно-оптических линий связи и внедрения
таких услуг, как аудио, видео и телефонии на основе IP-протокола в
России.
|
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
