Лекция 1 Телекоммуникации

ВВЕДЕНИЕ
Настоящее время характеризуется стремительными темпами развития телекоммуникаций.
В последнее время в массовые услуги связи добавились доступ в Интернет сотовая связь, цифровое телевидение, интернет вещей, электронная почта. За счет внедрения волоконно оптических линий связи, цифровых систем передачи существенно возросли объемы передаваемого трафика, появилось много новых телекоммуникационных технологий:
PON (полно оптические сети),
IP-телефония, ADSL, WI-FI и др., существенно возросло качество передач.
Широкое внедрение компьютеров в производственную деятельность и повседневную жизнь также стимулирует развитие телекоммуникаций, требует существенной скорости передачи информации, повышения качества обслуживания. Цифровые методы обработки телекоммуникационных сигналов, цифровых технологий распределения информации и управления сетями приводят к слиянию информационных и телекоммуникационных технологий. Основные услуги телекоммуникаций можно разделить на следующие виды:
• телеметрия, интернет;
• телефония, IP;
• радиовещание ;
• передача данных ПД (доступ в Интернет, электронная почта и др.)
• телевидение включает цифровое телевидение.

Эти услуги различаются как по необходимой скорости передачи информации, так и по времени сеанса связи. Самые низкие скорости передачи и время сеанса требуются для телеметрии, когда сигналы с нескольких датчиков (давления, температуры, влажности и т.п.) передаются в центр управления. Самые большие объемы скорости и длительности сеанса необходимы для цифрового телевидения, высокоскоростного передачи данных. Телефония и радиовещание занимают промежуточное положение. Важным выводом из этого является то, что современные телекоммуникационные системы должны обеспечивать одновременно все эти услуги, передавать низкоскоростные и высокоскоростные потоки по одним и тем же каналам связи.
По времени сеанса требования достаточно жесткие, так как системы должны работать практически непрерывно с высокой надежностью.
Переход к цифровым технологиям обеспечивает высокую помехоустойчивость передачи, повышает ее качество и надежность, существенно сокращает вес и габариты оборудования. Поскольку представление цифрового сигнала одинаково для всех видов трафика, то это создает реальную платформу для их объединения в одном канале передачи.


1.ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ТСС)

1.1Каналы, тракты, системы и сети передачи информации ТСС предназначены для передачи информации. Информация – совокупность сведений, данных, знаний о каких-либо процессах, явлениях, объектах и т.п., способных храниться, передаваться и преобразовываться для деятельности человека.
Носителем информации является сообщение, которое, в свою очередь, преобразуется в первичный электрический сигнал U(t). После прохождения  по линии  передачи сигнал испытывает обратное преобразование. В качестве линии передачи используются разные виды кабелей. На сегодняшний день одними из самых популярных являются витая пара и оптоволокно. Также довольно широко используются радиорелейные, спутниковые линии связи, WI-FI радио каналы и др.
Канал передачи : начинается и оканчивается у абонентов, но не включает в себя оконечные терминальные устройства.
Персональный компьютер, мобильная станция либо обычный телефонный аппарат, это всего лишь оконечное устройство. Эти устройства – имеют назначение – преобразования  сигналов, из одной формы в другую, доступные пониманию человека.

 Система передачи – образуют канал передачи вместе с оконечными устройствами. Рассмотренный канал передачи является двухточечным и односторонним, т.е. передача сообщений осуществляется в одну сторону. Если источник и приемник поочередно меняются местами, то для обмена сигналами необходимо использовать двухсторонний канал связи, допускающий передачу как в одну, так и в другую сторону.   Это значит необходимо  выполнить разделение трактов приема и передачи. Традиционно для этой цели применяют дифференциальную систему. 
В АК, абонентских комплектах ЦАТС,  есть такое устройство. С его помощью, тракт  разделяется  на  два направления. Тракт  передачи и  тракт приема. В этих трактах устанавливают аналого-цифровой  и цифро-аналоговый преобразователи. 
1.2Основные принципы построения телекоммуникационных сетей
Телекоммуникационные сети разделяются по следующим признакам:

а) Сеть передачи (транспортная сеть, первичная сеть) – основа для оказания и распределения услуг.  В сеть передачи входят: - системы передачи; - сетевые узлы – комплексы технических и программных средств, которые образуют долговременные (некоммутируемые) соединения групповых трактов и каналов; - сетевые станции – сетевые узлы, в которых осуществляется распределение каналов и групповых трактов между вторичными сетями.
б) Вторичные сети – сети связи, коммутируемые и некоммутируемые, распределяющие информацию по службам и абонентам. Эти сети существуют на основе транспортных сетей и отличаются друг от друга способом распределения.
 
Вторичные сети делятся на:
- телефонные;
- передачи данных;
- инфокоммуникационные;
- мобильные, (радиальные и сотовые)
 - телерадиовещания и т.п.

Каждая вторичная сеть нацелена на конкретную услугу (конкретные виды сервиса).                Но каждая служба и вторичная сеть могут предоставлять дополнительные услуги. Например:
телефонная сеть –  речевые  спектра 03-3,4 кГц услуги, Интернет, сеть передачи данных – услуги IP-телефонии, Цифровое телевидение.   
Служба электрической связи  сегодня, это, комплекс аппартно-программных средств, предоставляющий услуги связи.
Службы – системы связи третьего уровня.
Сети управления телекоммуникациями (TMN) ,эти сети предназначены для решения следующих задач:
 - управление конфигурацией сети, что предполагает непосредственный и удаленный доступ администраторов сети к формированию и развитию ее структуры, подключению и отключению региональных операторов и других пользователей и развитие услуг связи;
 - управление неисправностями, предполагающее контроль состояния сети, обнаружение и локализацию в некоторых случаях, устранение  возникших неисправностей , оповещение пользователей о проводимых работах;
- управление качеством связи;
- управление расчетами за услуги связи;
- управление безопасностью: защита от несанкционированного доступа в сеть на уровне баз данных и системы управления, соблюдение конфиденциальности при предоставлении данных.
Цифровые  сети 

Телекоммуникационные технологии включают системы и средства для передачи данных на расстоянии. Основные примеры на 2026 год включают:

ISDN –Цифровые сети с интеграцией услуг;  Этот тип сетей  строился на базе  зарубежных цифровых АТС :
АХЕ 10; MD-110;  EWSD;  SI-2000 (3000); Платформы различной емкости - Фирмы Хуавей  Отечественных АТС Э :  КВАНТ Е; Вектор ; Протон ССС. При модернизации цифровых сетей ISDN,  начали применять «ТРАНСПОРТНЫЕ ОПТОВОЛОКОННЫЕ  СЕТИ».
В транспортных сетях первоначально применялась  технология АТМ, такая же, как и  внутри этих АИСЭ. Но  из за низкой скорости  155 мБ/с , перешли на синхронную цифровую иерархию SDH. У которой  скорость передачи  от 544 мБ/с  и  даже  гБ/с.
• Мобильная связь: Стандарты 5G (широкое покрытие) и развивающиеся сети 6G, обеспечивающие сверхвысокую скорость и минимальную задержку.
• Спутниковая связь: Низкоорбитальные системы (например, Starlink) для обеспечения глобального интернет-доступа в удаленных регионах.
• Волоконно-оптические линии (ВОЛС): Технологии передачи данных с помощью света, являющиеся основой магистральных сетей интернета.
• Беспроводные сети малого радиуса: Wi-Fi 7 и Bluetooth последних версий для локального обмена данными.
• IP-телефония (VoIP): Передача голосовых вызовов через интернет-протоколы (Skype, WhatsApp, корпоративные АТС).
• Интернет вещей (IoT): Протоколы NB-IoT и LoRaWAN для связи между датчиками и устройствами в «умных городах». Информационно-телекоммуникационные системы в глобализованном мире.
 В области систем управления свое развитие она получила в концепции «сетецентрической войны»                Ее авторами принято считать сотрудников  США в январе 1998 г. Сегодня сетецентрические подходы в той или иной степени реализуются в системе государственного управления, бизнесе, экономике и технике.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ.

Протокол – это условия работы устройства или системы, в которых оговариваются все требования предъявляемые к системе и операции которые должны быть выполнены системой в соответствии с её функциональными обязанностями. А так же последовательность и способ выполнения операции.
Сетевой адаптер – это устройство осуществляющее приём сообщений от других управляющих устройств, для передачи их в ЦУУ.
Мультимедиа – это технология позволяющая передать и использовать различные виды сообщений, представленные в различной форме.
Интеллектуальная – (мыслящая, реагирующая), сеть, которая реагирует на изменение ситуации, а точнее величины нагрузки в пределах сети, либо на каком-то участке этой сети, и позволяющая реализовать разносторонние услуги по своим групповым трактам.
Роуминг – это возможность предоставления услуг в зоне действия чужой (станции), сети своего стандарта (AMPS, GSM, NMT), либо получения услуг в зоне действия другого стандарта, при наличии специального оборудования.
Маршрутизация цифровых сообщений – это процесс выбора звена сигнализации для каждого сообщения подлежащего отправке.
Интенсивность нагрузки – это количество сообщений пропущенных, либо поступивших на коммутационную систему, или в сеть за единицу времени 1 час (т.е.= 60 мин = 3600 сек.).
Транзакции – это возможности объединения функции при обмене данными без установления соединения. Т.е. это связь между двумя ТСАР, для реализации передачи данных пользователей.
Идентификатор – это символ или группа символов, которые служат для обозначения абонента.
Виртуальный канал – это записанный канал.
Виртуальный контейнер – это пакет имеющий флаг, заголовок и информационную часть, в которой размещается какая то информация в цифровой, форме, и предназначается для переноса информации от пункта А к пункту Б в электронной системе, или сети.
Телефонный порт – это устройство предназначенное для приёма информации (данных).
Шлюз – это порт предназначенный для приёма и преобразования сигналов.
Телефония – наука изучающая способы преобразования речевого сообщения, и их параметры.

Интернет телефония – это передача речевого сообщения по компьютерной сети, с использованием мультимедиа.
Факс почта – это архивация и выдача факсимильных сообщений с помощью компьютера либо факс-модема.
Офисная телефония – это телефония в замкнутой сети, либо в выделенной замкнутой сети. Т.е. это дополнительная услуга цифровых фиксированных, либо мобильных сетей.

Речевая почта – автоматическая запись сообщений в отсутствии абонента.
Переадресация – изменение маршрута звонка.
Компрессия – сжатие речевого сообщения с предварительным кодированием.
Интеграция – объединение.
Локальная – местная, замкнутая.
Слот – блок, плата.
Эхо – многократное повторение отражённого сигнала.
Конфигурация – форма соответствующая каким либо функциям.
Сеть – это совокупность комплекса станционных и линейных систем обеспечивающих адресный перенос сообщений.
Интерфейс – устройство связи состоящее из пучка линий.
Транспортная сеть – это сеть предназначенная для переноса данных со скоростями от 622 кбит/с до 25 Гбит/с, т.е. больших потоков различной информации и сигнальных единиц.

АТМ-коммутатор 3 Com Core Builder 7000 H.D. – предназначен для объединения в масштабе сети АТМ – (Асинхронного режима передачи) – магистрали и локальных сетей.
Интернет телефон KTI-2000 – используется для предоставления для телефонных переговоров через сеть интернет.
Недостатки IP – это:
невозможность предсказать поток трафика в сети
алгоритм расчёта маршрутов поглощает значительную часть вычислительной мощности
слишком большие потери из-за непредсказуемости сети
не естественность звучания голоса из-за узкой полосы тракта
дороговизна и непредсказуемость оконечного терминального оборудования рядовым гражданам
узкая область применения из-за перечисленных недостатков
большие задержки, а иногда и “выпадение” пакетов
невозможность передачи факсимильных сообщений по сетям интернет.

ISDN-цифровая сеть с интеграцией услуг – это глобальная сеть, адресация в ней строится по телефонному принципу и исходит из концепции ’’списочный’’ номер, как в обычной аналоговой сети. Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и включает в себя:
код страны
код сети
код местной сети.
Абонентский номер
Субадрес, т.е. адрес конкретной подсети, состоит из 32 десятичных цифр и используется для детальной адресации к определенному устройству.
В чем суть интеграции в ISDN.
В первую очередь – это интеграция двух типов организации сетей:
с коммутацией каналов (СКК)
с коммутацией пакетов (СКП)

На более высоком уровне - это интеграция служб- например
служба передачи
телеслужбы и т. д.

Как строятся сети ISDN.

Стратегия наложенной сети
Построение путем объединения “Островков” в ISDN.
При построении топологии планируемой транспортной сети необходимо предусматривать необходимое резервирование сетевых элементов на аппаратном и сетевом уровне, резервирование трафика, увязать топологию сети с организацией ее управления и синхронизации, предусмотреть организацию соответствующих сетей доступа и их подключение к ЦПС. После такой первичной проработки топологии транспортной сети обычно проводят ее оптимизацию на сетевом и элементном уровне.
Для облегчения дальнейшего рассмотрения основ построения топологии ЦПС в дополнение к сказанному выше определим некоторые понятия сетей СЦИ/SDH.
Агент - активный компонент оборудования, который управляет этим оборудованием, контролирует его и посылает в сеть управления электросвязью (TMN) сообщения о его состоянии. Агент может получать команды управления от менеджера.
Встроенный канал управления - канал для передачи команд и сообщений между агентами и менеджерами. Служит основой построения сети управления электросвязью.
Кольцо - кольцевая топологическая структура сети СЦИ/SDH - типовой сетевой шаблон.

Контроллер - аппаратная реализация агента в оборудовании СЦИ/SDH.
Линия - физическая среда передачи, обеспечивающая передачу информации (голоса, видео, данных) по физическому каналу между линейными портами двух смежных сетевых элементов. Линии могут быть оптическими, электрическими, радиорелейными.
 
Линейный порт - точка окончания линии СЦИ/SDH, по которой передается транспортный поток уровня STM-N (N=1, 4, 16,...) с соответствующим (оптическим или электрическим) интерфейсом - интерфейс передачи.

Менеджер - активный компонент управления, посылающий команды агентам и принимающий от них сообщения.

Пользовательский интерфейс - интерфейс (электрический или оптический) подключения полезной нагрузки сетевого элемента - порт нагрузки.

Резервирование - режим работы физического объекта (сетевого элемента, линии) в сети, при котором обеспечивается реверсивное переключение режима его работы для двух состояний - без полезной нагрузки (резерв) и с полезной нагрузкой.
Сетевой элемент - единица оборудования ЦСП в сети, имеющая интерфейсы передачи, пользовательские интерфейсы и 0-интерфейс.
 
Сеть управления электросвязью (TMN) - встроенная в транспортную сеть многоуровневая система управления.

Система управления - основана на архитектуре агент - менеджер, управляет сетевыми элементами.

Тракт - транспортный объект уровня сети трактов, обеспечивающий целостность передачи информации по соединениям уровня трактов. Другими словами, тракт - это составное виртуальное соединение между пользовательскими интерфейсами (пользователями) различных сетевых элементов.
Узел сети - элемент сети передачи, управляемый одним встроенным системным контроллером.
 
Участок - транспортный объект физической среды передачи, поддерживающий целостность передачи информации через соединение уровня участков (от точки формирования кадра СЦИ/SDH до точки его расформирования).

F-интерфейс - интерфейс, с помощью которого оборудование СЦИ/SDH подключается к терминалу обслуживания.

Q-интерфейс - интерфейс, с помощью которого оборудование СЦИ/SDH подключается к системе управления.

Сети СЦИ/SDH обладают встроенной отказоустойчивостью за счет избыточности кадров, способности мультиплексоров осуществлять резервирование трактов и возможности аппаратного резервирования жизненно важных блоков сетевых элементов.
Кроме того, за счет соответствующей топологии сегментов транспортной сети в виде колец достигается резервирование линий, а за счет соответствующей организации топологии сопряжения сегментов сети - резервирование трафика в сегментах сети.
Таким образом, проблема резервирования в сети СЦИ/SDH является многоплановой и тесно связанной с организацией топологии сегментов сети и сети в целом.
Здесь мы ограничимся лишь некоторыми наиболее важными с практической точки зрения проблемами резервирования при планировании сети СЦИ/SDH. Обычно основной базовой конфигурацией сети является топология двойных колец, образующих сегменты сети. Для повышения надежности и живучести всей сети смежные сегменты-кольца сопрягаются друг с другом не менее чем в двух узлах. В сети предусматривается необходимая степень резервирования трафика путем резервирования трактов за счет соответствующей избыточности пропускной способности сети.
Рассмотренные общие вопросы планирования цифровых первичных сетей являются основой при планировании реальных современных сетей связи и, естественно, не исчерпывают всего многообразия проблем, возникающих при разработке и планировании транспортных сетей различного масштаба.
Наиболее существенным в планировании современных сетей связи становится интеграция первичной и вторичных сетей в единую мультисервисную сеть на основе интеграции современных сетевых технологий.

PDH ПЛЕЗИОХРОННЫЕ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ ИЕРАРХИИ.

Первая иерархия, порожденная скорость 1544 кбит/с, давала последовательности :
DS1; DS2; DS3; DS4 в соответствии с коэффициентами мультиплексирования n=24; m=4; i=7; k=6. 24кан* 64=кбит/с=1554кбит/с .Здесь и далее DSo/DS4 здесь и далее 0-го; 1-го; 2-го; 3-го и 4-го уровня иерархии.
Вторая иерархия, порожденная скоростью 1544 кбит/с, дает последовательность:
 1544/ 6312/ 32064- 97728 кбит/с. n=24; m=4; i=5; k=3. Данные иерархия позволяет передавать: 24; 96; 480; и 1440 каналов. Dso.
Третья иерархия,  порожденная скоростью  2048 кБит/с, давала последовательность :                Е 1 – Е 2 – Е 3 – Е 4 – Е 5   или:    2048-8448-34368-139264-564992  к бит /с при: m=4; i=4; k=4; i=4.
Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для североамериканкой — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.

Основные принципы синхронизации

В плезиохронных, «как бы синхронных», ЦСП используется принцип ВРК, поэтому правильное восстановление исходных сигналов на приеме возможно только при синхронной и синфазной работе генераторного оборудования на передающей и приемной станциях. Для нормальной работы плезиохронных ЦСП должны быть обеспечены следующие виды синхронизации:
Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки цифровых сигналов в линейных и станционных регенераторах, кодеках и других устройствах ЦСП, осуществляющих обработку сигнала с тактовой частотой Fт.

Существует несколько вариантов тактовой синхронизации:

Сонаправленный интерфейс: по отдельным линиям ведётся дополнительная передача тактовых сигналов;
Противонаправленный интерфейс: один блок (контролирующий) задает другому (подчиненному) рабочую тактовую частоту;
Интерфейс с централизованным задатчиком (задающим генератором): задающий генератор выполняет тактирование всех узлов оборудования.
Цикловая синхронизация обеспечивает правильное разделение и декодирование кодовых групп цифрового сигнала и распределение декодированных отсчетов по соответствующим каналам в приемной части аппаратуры;
Цикловая синхронизация осуществляется следующим образом. На передающей станции в состав группового цифрового сигнала в начале цикла вводится цифровой синхросигнал (СС). На приемной станции устанавливается приемник синхросигнала (ПСС), который выделяет цикловой синхросигнал из группового цифрового сигнала и тем самым определяет начало цикла передачи.
Поток Е1
Различают 3 типа потока Е1:

Неструктурированный (нет разделения на канальные интервалы КИ
[зарубежные источники: Time Slot], логическая структура не выделяется;
поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется при передаче данных;
Поток с цикловой структурой (выделяются канальные интервалы, но сигналы управления и взаимодействия (СУВ) не передаются) – ИКМ-31;
Поток со сверхцикловой структурой (выделяют и цикловую, и сверхцикловую структуру) – ИКМ-30.
Структура потока Е1 определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК.
Линейный сигнал системы построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рисунке выше (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала). Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 60 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации). Длительность СЦ Тсц=2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц0 по Ц15). Длительность цикла Тц=125мкс и соответствует интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала(таймслота) длительностью Тки=3,906 мкс. Канальные интервалы КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ0 и КИ16 — под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р1-Р8) длительностью по Тр=488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Ти=244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует). Интервалы КИ0 в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи данных (ДИ). В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС — LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интервалы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС — LOM). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1 — Ц15) передаются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 — для 2-го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 свободны. С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8-ми битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того передаётся служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 раз в 15 циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то конкретного канала). Для этих целей был выбран 16-й канальный интервал. В один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего 30 каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить 15 раз, следовательно, с Ц1 по Ц15 передаём всю информацию о СУВ. Таким образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл содержит сверхцикловой СС («0000» в 1-х четырёх байтах –MFAS). В 6-м бите передаётся потеря сверхцикла (LOM).
Мне приходилось сталкиваться с людьми которые пытаясь объяснить структуру потока Е1 предстовляли его в качестве трубы, куда запиханы 32 трубы меньшего размера(32 таймслота), это довольно наглядно, но абсолютно не правильно т.к. в ПЦИ передача данных осуществляется последовательно, побитно, а не параллельно.

 Урок 2    Основы построения топологии цифровой первичной сети

 

При построении топологии планируемой транспортной сети необходимо предусматривать необходимое резервирование сетевых элементов на аппаратном и сетевом уровне, резервирование трафика, увязать топологию сети с организацией ее управления и синхронизации, предусмотреть организацию соответствующих сетей доступа и их подключение к ЦПС. После такой первичной проработки топологии транспортной сети обычно проводят ее оптимизацию на сетевом и элементном уровне.
Для облегчения дальнейшего рассмотрения основ построения топологии ЦПС в дополнение к сказанному выше определим некоторые понятия сетей СЦИ/SDH.
Агент - активный компонент оборудования, который управляет этим оборудованием, контролирует его и посылает в сеть управления электросвязью (TMN) сообщения о его состоянии. Агент может получать команды управления от менеджера.
Встроенный канал управления - канал для передачи команд и сообщений между агентами и менеджерами. Служит основой построения сети управления электросвязью.
Кольцо - кольцевая топологическая структура сети СЦИ/SDH - типовой сетевой шаблон.
Контроллер - аппаратная реализация агента в оборудовании СЦИ/SDH.
Линия - физическая среда передачи, обеспечивающая передачу информации (голоса, видео, данных) по физическому каналу между линейными портами двух смежных сетевых элементов. Линии могут быть оптическими, электрическими, радиорелейными.
Линейный порт - точка окончания линии СЦИ/SDH, по которой передается транспортный поток уровня STM-N (N=1, 4, 16,...) с соответствующим (оптическим или электрическим) интерфейсом - интерфейс передачи.
Менеджер - активный компонент управления, посылающий команды агентам и принимающий от них сообщения.
Пользовательский интерфейс - интерфейс (электрический или оптический) подключения полезной нагрузки сетевого элемента - порт нагрузки.
Резервирование - режим работы физического объекта (сетевого элемента, линии) в сети, при котором обеспечивается реверсивное переключение режима его работы для двух состояний - без полезной нагрузки (резерв) и с полезной нагрузкой.
Сетевой элемент - единица оборудования ЦСП в сети, имеющая интерфейсы передачи, пользовательские интерфейсы и 0-интерфейс.
Сеть управления электросвязью (TMN) - встроенная в транспортную сеть многоуровневая система управления.
Система управления - основана на архитектуре агент - менеджер, управляет сетевыми элементами.
Тракт - транспортный объект уровня сети трактов, обеспечивающий целостность передачи информации по соединениям уровня трактов. Другими словами, тракт - это составное виртуальное соединение между пользовательскими интерфейсами (пользователями) различных сетевых элементов.
Узел сети - элемент сети передачи, управляемый одним встроенным системным контроллером.
Участок - транспортный объект физической среды передачи, поддерживающий целостность передачи информации через соединение уровня участков (от точки формирования кадра СЦИ/SDH до точки его расформирования).
F-интерфейс - интерфейс, с помощью которого оборудование СЦИ/SDH подключается к терминалу обслуживания.
Q-интерфейс - интерфейс, с помощью которого оборудование СЦИ/SDH подключается к системе управления.

Резервирование и топология сети

Сети СЦИ/SDH обладают встроенной отказоустойчивостью за счет избыточности кадров, способности мультиплексоров осуществлять резервирование трактов и возможности аппаратного резервирования жизненно важных блоков сетевых элементов. Кроме того, за счет соответствующей топологии сегментов транспортной сети в виде колец достигается резервирование линий, а за счет соответствующей организации топологии сопряжения сегментов сети - резервирование трафика в сегментах сети.
Таким образом, проблема резервирования в сети СЦИ/SDH является многоплановой и тесно связанной с организацией топологии сегментов сети и сети в целом.
Здесь мы ограничимся лишь некоторыми наиболее важными с практической точки зрения проблемами резервирования при планировании сети СЦИ/SDH. Обычно основной базовой конфигурацией сети является топология двойных колец, образующих сегменты сети. Для повышения надежности и живучести всей сети смежные сегменты-кольца сопрягаются друг с другом не менее чем в двух узлах. В сети предусматривается необходимая степень резервирования трафика путем резервирования трактов за счет соответствующей избыточности пропускной способности сети.
Рассмотренные общие вопросы планирования цифровых первичных сетей являются основой при планировании реальных современных сетей связи и, естественно, не исчерпывают всего многообразия проблем, возникающих при разработке и планировании транспортных сетей различного масштаба.
Наиболее существенным в планировании современных сетей связи становится интеграция первичной и вторичных сетей в единую мультисервисную сеть на основе интеграции современных сетевых технологий.

PDH ПЛЕЗИОХРОННЫЕ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ ИЕРАРХИИ.

Первая иерархия, порожденная скорость 1544 кбит/с, давала последовательности :
DS1; DS2; DS3; DS4 в соответствии с коэффициентами мультиплексирования n=24; m=4; i=7; k=6. 24кан* 64=кбит/с=1554кбит/с .Здесь и далее DSo/DS4 здесь и далее 0-го; 1-го; 2-го; 3-го и 4-го уровня иерархии.
Вторая иерархия, порожденная скоростью 1544 кбит/с, дает последовательность:
 1544/ 6312/ 32064- 97728 кбит/с. n=24; m=4; i=5; k=3. Данные иерархия позволяет передавать: 24; 96; 480; и 1440 каналов. Dso.
Третья иерархия,  порожденная скоростью  2048 кБит/с, давала последовательность :                Е 1 – Е 2 – Е 3 – Е 4 – Е 5   или:    2048-8448-34368-139264-564992  к бит /с при: m=4; i=4; k=4; i=4.
Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для североамериканкой — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.


Основные принципы синхронизации

В плезиохронных, «как бы синхронных», ЦСП используется принцип ВРК, поэтому правильное восстановление исходных сигналов на приеме возможно только при синхронной и синфазной работе генераторного оборудования на передающей и приемной станциях. Для нормальной работы плезиохронных ЦСП должны быть обеспечены следующие виды синхронизации:
Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки цифровых сигналов в линейных и станционных регенераторах, кодеках и других устройствах ЦСП, осуществляющих обработку сигнала с тактовой частотой Fт.

Существует несколько вариантов тактовой синхронизации:

Сонаправленный интерфейс: по отдельным линиям ведётся дополнительная передача тактовых сигналов;
Противонаправленный интерфейс: один блок (контролирующий) задает другому (подчиненному) рабочую тактовую частоту;
Интерфейс с централизованным задатчиком (задающим генератором): задающий генератор выполняет тактирование всех узлов оборудования.
Цикловая синхронизация обеспечивает правильное разделение и декодирование кодовых групп цифрового сигнала и распределение декодированных отсчетов по соответствующим каналам в приемной части аппаратуры;
Цикловая синхронизация осуществляется следующим образом. На передающей станции в состав группового цифрового сигнала в начале цикла вводится цифровой синхросигнал (СС). На приемной станции устанавливается приемник синхросигнала (ПСС), который выделяет цикловой синхросигнал из группового цифрового сигнала и тем самым определяет начало цикла передачи.
Поток Е1
Различают 3 типа потока Е1:

Неструктурированный (нет разделения на канальные интервалы КИ [зарубежные источники: Time Slot], логическая структура не выделяется; поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется при передаче данных;
Поток с цикловой структурой (выделяются канальные интервалы, но сигналы управления и взаимодействия (СУВ) не передаются) – ИКМ-31;
Поток со сверхцикловой структурой (выделяют и цикловую, и сверхцикловую структуру) – ИКМ-30.

Структура кадра передачи ЦСП ИКМ-30.
Структура потока Е1 определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК.
Линейный сигнал системы построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рисунке выше (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала). Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 60 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации). Длительность СЦ Тсц=2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц0 по Ц15). Длительность цикла Тц=125мкс и соответствует интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала(таймслота) длительностью Тки=3,906 мкс. Канальные интервалы КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ0 и КИ16 — под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р1-Р8) длительностью по Тр=488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Ти=244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует). Интервалы КИ0 в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи данных (ДИ). В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС — LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интервалы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС — LOM). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1 — Ц15) передаются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 — для 2-го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 свободны. С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8-ми битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того передаётся служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 раз в 15 циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то конкретного канала). Для этих целей был выбран 16-й канальный интервал. В один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего 30 каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить 15 раз, следовательно, с Ц1 по Ц15 передаём всю информацию о СУВ. Таким образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл содержит сверхцикловой СС («0000» в 1-х четырёх байтах –MFAS). В 6-м бите передаётся потеря сверхцикла (LOM).
Мне приходилось сталкиваться с людьми которые пытаясь объяснить структуру потока Е1 предстовляли его в качестве трубы, куда запиханы 32 трубы меньшего размера(32 таймслота), это довольно наглядно, но абсолютно не правильно т.к. в ПЦИ передача данных осуществляется последовательно, побитно, а не параллельно.

***         Контроль ошибок передачи

Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.

 
Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.

По полиному x4+x+1 определяется наличие ошибки. Биты С1, С2, С3, С4 – это остаток от деления подцикла (8-ми циклов) на полином x4+x+1. При этом результат вставляют в следующий подцикл. Принимаем значение 1-го подцикла, сравниваем со 2 – м. При несовпадении выдаётся сообщение об ошибке. Биты Е1 и Е2 предназначены для передачи сообщений об ошибке на сторону передатчика по первому и по второму циклу (Е1 – для первого, Е2 – для второго). Для корректной обработки в чётных циклах (кроме 14 и 16) вводится сверхцикловой синхросигнал (001011) для контроля ошибок.
Физический уровень модель OSI в ПЦИ
Физический уровень включает в себя описание электрических параметров интерфейсов и параметров сигналов передачи, включая структуру линейного кода. Эти параметры описаны в Рекомендации ITU-T G.703.
Для ПЦИ определены следующие физические интерфейсы:
Е0 – симметричная пара (120 Ом);
Е1 – коаксиальный кабель (75 Ом) или симметричная пара (120 Ом);
E2, Е3, E4 – коаксиальный кабель (75 Ом).
Для потоков определено использование следующих линейных кодов:
Е0 – AMI;
E1, E2, Е3 – HDB3;
Е4 – CMI.
Для каждого потока определена маска допустимых пределов формы импульса в линии.

Заключение
В заключение сформулируем основные правила планирования цифровых первичных сетей связи:
Долгосрочное планирование
1. Выбор среды передачи
2. Анализ существующего и определение планируемого трафика
3. Классификация узлов сети и выбор базовых топологий сети
4. Анализ и определение требований по надежности
5. Обеспечение заданного уровня надежности в сети
6. Определение энергетического потенциала линий связи и оборудования ЦСП
7. Определение стоимости линий связи и оборудования ЦСП
8. Учет специальных условий и требований заказчика (пользователя) сети
9. Полная оптимизация сети (с помощью соответствующих программных средств)
10. Деление сети на управляемые части или сегменты
11. Предусматривается необходимый уровень эксплуатации будущей сети

Тема*****    Организация первичных сетей связи
Первичные сети связи – совокупность узлов связи, в состав которых входят системы передач, и направляющих систем, связывающих эти узлы определенным образом.
Данная совокупность охватывает определенную территорию и предназначена для организации каналов и трактов различного вида.
Создание первичной сети осуществляется на основе объединения потоков информации различного вида. В результате чего появляется возможность использования мощных систем передач и направляющих систем, увеличивается эффективность сети в целом.

Первичные сети делятся на магистральные, зоновые и местные. Магистральные сети предназначены для организации каналов между крупными городами областного значения.
ТСУI – территориальный сетевой узел I уровня организуется на крупнейших пересечениях магистралей;
СУВI – сетевой узел выделения каналов и трактов I уровня;
СУПI – сетевой узел переключения каналов и трактов I уровня (кроссовая коммутация);
МСС – магистральная сетевая станция, роль которой выполняет ЛАЦ МТС;

Первичные магистральные сети обслуживаются ТЦМС (территориальный центр магистральной связи) и ТУМС (технический узел магистральной связи).
  Зоновые первичные сети предназначены для организации каналов различного вида между узлами, которые находятся в населенных пунктах областного подчинения. Территория зоны совпадает с территорией области.

ЛАЦ ЗС – линейно-аппаратный цех зоновой связи;
ЛАЦ РЦ – линейно-аппаратный цех районного центра;
ВСС – внутризоновая сетевая станция;
МРСУ – межрайонный сетевой узел;
ТСУII и МСС располагаются на МТС в параллельных или смежных цехах.

Внутризоновые первичные сети обслуживаются ЭТУС (эксплуатационно-технический узел связи) и РУС (районный узел связи).

  Местные сети предназначены для организации каналов для местных вторичных сетей. Повторяют конфигурацию местных вторичных сетей.
Первичные сети характеризуются использованием разнообразных направляющих систем, различных систем передачи, в отличие от других имеют большую протяженность в канало - километром.

**Вторичные сети связи и их классификация

Вторичные сети связи – совокупность узлов связи, в состав которых входят системы коммутации и системы управления, связанные между собой определенным образом каналами, организованными первичной сетью. Данная совокупность предназначена для передачи и распределения определенного вида информации.
Для организации вторичных сетей используются каналы и тракты, образованные первичной сетью.

***.Классификация вторичных сетей.

По способу коммутации:
коммутируемые:
с кроссовой (долговременной) коммутацией: абонентский телеграф,
низкоскоростная передача данных;
с оперативной коммутацией:
с коммутацией каналов: телефонная сеть;
с коммутацией пакетов сообщений ;
некоммутируемые:
высокоскоростная сеть передачи данных;
передача газетных полос;
звуковое вещание и ТВ;
с коммутацией пакетов сообщений
передача графических изображений;
видеоуслуга мобильной и  IT  технологий;

**** По способу передачи информации:
аналоговые сети;
цифровые сети.
По качеству обслуживания потребителя:
вероятность потерь сообщения;
время ожидания;
качество передаваемого изображения и т.д.
***** Общая характеристика современных телефонных модемов

В современных сетях доступа на модемы возлагаются задачи  обеспечения связи по конфигурации
 "точка–точка" между ПЭВМ абонента и сервером поставщика услуг ПД (провайдера) либо между двумя ПЭВМ   по каналам тональной частоты (КТЧ).
Типовой модем, как правило, включает цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) на передаче, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на приеме и устройство переключения (коммутации) "телефон/модем".  Если  организована  передача  данных от ПЭВМ посредством модема, то  обеспечение  телефонных  переговоров по этой же 2-проводной  АЛ  невозможно, что является существенным недостатком модемной связи.

Основными характеристиками модемов являются скорость ПД, вид модуляции, возможность дуплексной связи, способ разделения направлений передачи и типы поддерживаемых сервисных функций.
Максимально достижимая скорость ПД ограничена ЭППЧ телефонного  канала                 (300–3 400 Гц). 
При  модуляционной  скорости 1 бит/с = 1 бод скорость ПД по КТЧ не может превысить 3 100 бит/с.
Однако посредством повышения модуляционной скорости (в 6–9 раз) и применения передовых методов модуляции информационная скорость в направлении передачи может достигать 53–56 кбит/с .
В современных телефонных модемах используются три основных вида модуляции: частотная (ЧМ), фазоразностная (ФРМ) и амплитудно-фазовая (АФМ).

При ЧМ (Frequency Shift Keying, FSK) значениям "0" и "1" информационного бита соответствуют свои частоты гармонического сигнала при неизменной его амплитуде.

 Область применения ЧМ – низкоскоростные (до 1 200 бит/с), но высоконадежные телефонные модемы, позволяющие осуществлять связь на каналах с большими помехами и в условиях значительных нелинейных искажений.
При ФРМ (Differential Phase Shift Keying, DPSK) каждому информационному элементу ставится в соответствие не абсолютное значение фазы, а ее изменение относительно предыдущего значения.
Однако, как показывают исследования данного подхода, если в линейном коде одним битом кодируется более трех бит исходного сообщения (23 = 8 фазовых состояний), помехоустойчивость передачи дискретной информации резко снижается. Поэтому для обеспечения высоких скоростей ПД в модемах часто используются комбинированные амплитудно-фазовые методы модуляции.

Многопозиционную АФМ (Quadrature Amplitude Modulation, QAM)  называют еще квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ). Здесь вместе с изменениями фазы сигнала применяется манипуляция его амплитудой .
В высокоскоростных модемных протоколах может использоваться другой тип АФМ – треллис-модуляция (Trellis Coded Modulation, TCM), или модуляция с решетчатым кодированием (МРК). Этот вид модуляции позволяет повысить помехозащищенность передачи информации (снизить требования к отношению сигнал/шум в канале) по сравнению с КАМ на величину от 3 до 6 дБ.
Для обеспечения дуплексной ПД по 2-проводной  АЛ в модемной связи предусматриваются следующие способы разделения направлений передачи частотный (ЧРНП), временной (ВРНП) и с применением дифференциальных систем и адаптивной эхокомпенсации (ДРНП).
Самым распространенным в модемной технике до сих пор является ЧРНП.
Если направлениям передачи выделяются равные частотные полосы, модемный протокол называется симметричным. Если модем поддерживает более скоростную ПД в одном направлении, чем в другом, а ЧРНП осуществляется на неравные по ширине спектральные подканалы, то модемный протокол называется асимметричным.
В средне- и высокоскоростных модемах широкое распространение сегодня получили разделение направлений передачи дифсистемами и линейное кодирование типа 2B1Q (2 Binari 1 Quaternari). Реализуется данный подход на 2-проводных АЛ аналогично соответствующему интерфейсу основного доступа УЦСИС .

Современные модемы не ограничиваются обеспечением ПД по КТЧ, и способны реализовывать ряд дополнительных функций, называемых сервисными. Важнейшими из них являются:
передача факсимильных сообщений;
передача голосовой почты;
автоматические распознавание голос/факс/модем и переключение в соответствующий режим;
защита от несанкционированного доступа (НСД) к связи через модем: по паролю, с помощью обратного звонка и специфики процедур установления соединения;
автоматический определитель номера (АОН);
автоответчик (АО);
автоматическая самодиагностика;
ручное и автоматизированное тестирование модема (канала);
автоматическое восстановление соединения после разрыва с возобновлением прерванного процесса ПД;
автоматический переход на запасную коммутируемую линию при повреждении основной выделенной.

Здесь следует отметить, что передача факсимильных сообщений предусмотрена в модемах только в полудуплексном режиме за счет ВРНП.
Скорость передачи в этом режиме не превышает 2 400 кбит/с.
В настоящее время к основным протоколам МСЭ-Т физического уровня модемной связи принято относить следующие:
V.21 – дуплексный протокол с ЧРНП и ЧМ.
В нижнем подканале "1" кодируется частотой 980 Гц, а "0" – 1 180 Гц.
В верхнем подканале соответственно 1 650 Гц и 1 850 Гц.
Модуляционная и информационная скорости равны (300 Бод и 300 бит/с).
Прежде всего данный протокол находит применение в качестве "аварийного" при невозможности использовать другие протоколы модемной передачи вследствие низкого качества КТЧ.
 Такие модемы предназначены для приложений, требующих высокой надежности связи (передача сигналов управления факсимильной передачей, прием данных телеконтроля, связь с банкоматами или кассовыми аппаратами и т. п.).
V.22 – дуплексный протокол с ЧРНП и ФРМ. Несущая частота нижнего подканала
1 200 Гц, верхнего – 2 400 Гц. Модуляционная скорость составляет 600 Бод.
Имеет режимы ФРМ и ДФРМ, что позволяет поддерживать  ПД со скоростью 600 или 1 200 бит/с.
V.22bis – дуплексный протокол с ЧРНП и КАМ.
Несущие частоты и модуляционная скорость соответствуют стандарту V.22.
Имеет режимы КАМ-4 и КАМ-16. Соответственно, информационная скорость может быть
1 200 или 2 400 бит/с, при этом режим 1 200 бит/с полностью совместим с V.22.
Протокол V.22bis утвержден МСЭ-Т в качестве ведущего стандарта для всех среднескоростных модемов.
V.32 – дуплексный протокол с ДРНП, КАМ или МРК. Частота несущего сигнала составляет 1 800 Гц, модуляционная скорость равна 2 400 Бод. Таким образом, используется полоса пропускания КТЧ от 600 до 3 000 Гц.
Модем V.32 поддерживает режимы КАМ-2, КАМ-4 и КАМ-16, что обеспечивает скорость ПД 2 400, 4 800 и 9 600 бит/с.
На скорости 9 600 бит/с возможно применение 32-позиционной МРК.
V.32bis – дуплексный протокол с ДРНП и МРК.
 Несущие частоты и модуляционная скорость соответствуют стандарту V.32.
Однако основными являются режимы МРК-16, МРК-32, МРК-64 и МРК-128.
 Соответственно информационная скорость может быть 7 200, 9 600, 12 000 и 14 400 бит/с.

В режиме МРК-32 модемы протоколов V.32 и V.32bis полностью совместимы.
Протокол V.32bis утвержден МСЭ-Т в качестве ведущего стандарта для всех скоростных модемов.
V.34 – протокол ПД с адаптируемой к характеристикам КТЧ скоростью передачи.
Стандарт V.34 предусматривает 6 номиналов модуляционной скорости: 2 400, 2 743, 2 800, 3 000, 3 200 и 3 429 Бод.
 В качестве линейного сигнала используется четырехмерная сигнально-кодовая конструкция со сверточным кодированием на 16, 32 и 64 состояния. На КТЧ высокой протяженности в передатчике предусматривается амплитудно-фазовое предыскажение сигнала. Кроме того, предусматривается возможность выбора одного из одиннадцати заранее подготовленных "шаблонов" спектра передаваемого сигнала, позволяющих учесть особенности передаточных характеристик различных типов АЛ. В результате применения таких технических решений и был получен универсальный протокол адаптируемой ПД по КТЧ со скоростями в диапазоне от 2 400 до 33 600 бит/с.
Кроме того, в модемах стандарта V.34 предусмотрено предоставление пользователю различных сервисных услуг, таких как факсимильная связь, АОН, АО, дополнительный  низкоскоростной канал ПД (управления) до 200 бит/с, асимметрия скорости в разных направлениях передачи и др.
По мнению экспертов , V.34 – это последний протокол модемной связи по КТЧ, так как в нем обеспечена близкая к теоретическому пределу скорость ПД. Однако следует отметить, что скорость ПД в 33 600 бит/с реализуется в телефонных каналах высокого качества, характерных для Западной Европы и США, где проектировались модемы этой серии. В нашей стране из-за более сложной помеховой обстановки в сети телефонной связи общего пользования скорость работы таких модемов обычно не превышает 14 400–28 800 бит/с.
Дальнейшее повышение скорости ПД специалисты   связывают с внедрением цифровых методов ПД. Переходным в этом смысле является стандарт модемной связи V.90.
V.90 – асинхронный дуплексный протокол ПД с возможностью использования ИКМ. Условиями реализации этого протокола является наличие цифровых АТС и соединительных линий между ними, а также оснащение узла доступа провайдера специальным оборудованием – серверами модемного доступа V.90.
В соответствии со стандартом V.90 поток данных, поступающих от провайдера к пользователю, не проходит фазу цифроаналогового преобразования. Отсутствие шумов и искажений, порождаемых ЦАП/АЦП, способствует повышению отношения сигнал/шум в организуемом тракте, что само по себе уже создает условия для увеличения скорости ПД. Предусмотренное протоколом применение ИКМ обеспечивает в направлении к пользователю информационную скорость 56 кбит/с. Поток данных в направлении от пользователя передается, как правило, в аналоговом виде, то есть сигнал проходит ЦАП/АЦП. Сохранение в модемах серии V.90 аналогового окончания связано с необходимостью их встречной работы с типовыми телефонными модемами, например серии V.34. Следовательно, в направлении передачи от пользователя скорость ПД не превышает 33 кбит/с. Естественно, применение модемов протокола V.90 выдвигает жесткие требования к качеству АЛ, где реализуется ЧРНП или ДРНП. На участке "ЦАТС пользователя – сервер доступа" используются типовые ОЦК, характеристики которых поддерживаются соответствующими ЦСП. При данном подходе скорость ПД теоретически может составлять 64 кбит/с, однако стандартом V.90 предусмотрено ее ограничение до 56 кбит/с.
Существует целый ряд причин такого положения, основная из которых связана с особенностью эволюции ИКМ-кодеков .
Исследования 8-разрядных ИКМ-преобразователей аналогового сигнала с 256 = 28 уровнями квантования (8 ; 8 = 64 кбит/с) показали, что в последнем (младшем) бите доля шумов квантования и продуктов нелинейного преобразования
(A- или m-типа) наибольшая. Исключение каждого последнего (младшего) бита из октетов ИКМ и, следовательно, снижение скорости ПД до 7 ; 8 = 56 кбит/с, несколько ухудшало естественность восприятия речи, но значительно улучшала помехозащищенность телефонных переговоров.
Современные ИКМ-кодеки имеют частоту дискретизации выше 8 (до 20), однако для возможности их применения в системах с преобразователями старого парка сохранена октетная структура цикла передачи, при этом младший бит в восстановлении речевого сообщения не используется. В этой связи ПД по каналам с ограниченной полосой пропускания осуществляется со скоростью 56 кбит/с .
В протоколе V.90 цифровой модуляции подвергается последовательность с выхода ПЭВМ, а не речевая информация, однако стандартом установлен предел скорости ПД в 56 кбит/с, так как при этом учитывается необходимость "экономии" полосы пропускания АЛ для реализации различных методов разделения направлений передачи.
В отечественной СТфОП на коммутируемых каналах и эта скорость практически не может быть достигнута. Это связано с тем, что при работе на скорости 56 кбит/с пиковая мощность сигнала превышает национальные стандарты для телефонных каналов, образованных многоканальной каналообразующей аппаратурой. Для снижения пиковой мощности сигнала до допустимых пределов скорость ПД снижена до 53 кбит/с. Из изложенного следует, что модем протокола V.90 при работе с сервером (модемом) этого же стандарта в направлении к пользователю по коммутируемому каналу обеспечивает ПД со скоростью 53 кбит/с, а по выделенному каналу – до 56 кбит/с. В обратном направлении или при организации дуплексной связи с любым другим телефонным модемом скорость обмена информацией не может превышать 33 кбит/с.
Для современных модемов к настоящему времени разработаны и внедрены протоколы канального уровня, реализующие различные алгоритмы защиты от ошибок. Как правило, эти алгоритмы базируются на помехоустойчивом кодировании и реализуют принципы решающей обратной связи (РОС), например методом автоматического повтора запроса (Automatic Repeat request, ARQ).
 Циклические коды, применяемые при этом, обладают высокой надежностью обнаружения/исправления ошибок даже в случае внесения невысокой избыточности в передаваемые данные. Указанные аспекты и составили основу самого распространенного на сегодняшний день протокола коррекции ошибок модемной связи V.42 МСЭ-Т.
Таким образом, типовые телефонные модемы являются устройствами, реализующими протоколы ПД физического и канального уровней. В самых современных модемах реализуются интеллектуальные функции, для чего эти устройства снабжаются собственной системой управления, использующей микропроцессоры. Программные средства модемов также разнообразны и сложны.
Развитие модемной техники обусловило появление нового семейства средств абонентского доступа, получивших название "интеллектуальные модемы" . Наряду с расширением перечня услуг, предоставляемых пользователям, данные устройства способны диагностировать линию, самотестироваться, определять оптимальный режим передачи заданного объема информации и др.
** Принципы построения типового телефонного модема
Современный модем является сложным многофункциональным средством ПД, конструктивно представляющим собой либо типовую плату внутри ПЭВМ, либо автономное устройство, подключаемое к COM-порту компьютера. Соответственно модемы классифицируются на внутренние и внешние.
Функциональная блок-схема типового внешнего модема стандарта V.34

Основными узлами модема являются:
блок сопряжения с АЛ;
дифференциальная система;
блок аналогового окончания;
блок сопряжения с ПЭВМ;
блок пользовательского интерфейса;
блок сервиса и устройства питания.
Блок сопряжения с АЛ (Direct Access Arrangement, DAA) предназначен для обеспечения физического интерфейса с КТЧ (в отечественных источниках – стыка "С1-ТЧ"), а также реализации функции удержания (фиксации) телефонного соединения. Для физического подключения модема к КТЧ (коммутации телефон/модем) применяется входное устройство блока.
Линейный трансформатор обеспечивает симметричность аналогового входа модема и согласование сопротивлений блока и КТЧ. 
Устройство защиты (УЗ), как правило, составляют схема защиты от перенапряжений и фильтр радиопомех. Устройство формирования сигналов (УФС) используется при работе модема по коммутируемым КТЧ. Здесь формируются сигналы импульсного набора номера, "отбой" (постоянным током менее 0,5 мА) и "удержание линии" (постоянным током более 8 мА). Дифференциальная система (HYBRID) обеспечивает переход от 2-проводной АЛ к 4-проводной схеме аналогового окончания.
Блок аналогового окончания (Analog Front End, AFE) предназначен не только для цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования данных, но и линейного их кодирования/декодирования.

В современных модемах важной функцией этого блока является адаптация процесса ПД к характеристикам используемого КТЧ (выбор параметров модуляции, типов корректоров и фильтров предыскажений, режимов эхокомпенсации). В связи с этим основным узлом блока является устройство ЦОС, включающее цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) и устройства памяти. DSP в ходе обработки сигналов взаимодействует с активным эхокомпенсатором (ЭХК), системой АРУ линейного усилителя (ЛУС) приема, ЦАП и АЦП. Выходной сигнал модема формируется ЦАП.
Сглаживающий фильтр (СФ), как правило, выполняется на базе интегральной технологии "переключающихся конденсаторов". Он способствует практически полному ослаблению сигналов на частотах выше 4,6 кГц. В модемах стандарта V.34 в СФ включены схемы предыскажений.
Входной сигнал поступает на полосовой фильтр (ПФ), ограничивающий полосу пропускания КТЧ.
В современных модемах ПФ представляет собой набор "шаблонов" спектральных характеристик АЛ.
Далее сигнал усиливается программно управляемой схемой АРУ и декодируется в АЦП.
Блок сопряжения с ПЭВМ, или контроллер модема (Modem Controller, MC), обеспечивает физический интерфейс с ПЭВМ, управление DSP, выбор протоколов коррекции ошибок и сжатия информации, реализует взаимодействие с пользовательским блоком.
Управляющее устройство (УУ) работает по записываемой программе, поставляемой вместе с модемом. Для обеспечения ПД в ПЭВМ также должна быть инсталлирована специальная служебная программа (драйвер), организующая взаимодействие ПО компьютера и ПО модема.
Носителями программ в УУ модема являются устройства памяти (ППЗУ и ОЗУ), подобные тем, что используются в ПЭВМ.
УУ посредством УФС организует обмен СУВ с АТС и модемом корреспондента при установлении и разрушении соединения. При этом СУВ передаются соответственно до и после передачи данных от ПЭВМ. Алгоритмы управления установлением (разрушением) соединения аналогичны тем, что используются при организации телефонной связи с АТА .
Алгоритмы сжатия информации и защиты от ошибок реализуются устройством защиты от ошибок (УЗО). Выходное устройство обеспечивает физическое подключение модема к ПЭВМ по 9- или 25-проводной схеме. Здесь следует отметить, что внешние модемы взаимодействуют с компьютером по цепям интерфейса RS-232С/V.24. 25-проводная схема подключения поддерживает работу модема как в асинхронном, так и синхронном режимах обмена данными с ПЭВМ.
Подключенные по 9-проводной схеме внешние и все внутренние модемы могут работать только в асинхронном режиме. Для этого в их состав входит дополнительная микросхема памяти.
Блок пользовательского интерфейса (User Interface) включает звуковую карту, платы управления и отображения. Встроенный в модем динамик озвучивает процессы, происходящие в телефонном канале. Визуализацию этих процессов обеспечивает панель отображения, включающая светодиоды или двухстрочные жидкокристаллические индикаторы.
Панель управления (Сontrol key) представляет собой набор джамперов и переключателей начальных установок модемов.
В изделиях с LCD кнопочная панель (key) сосредоточивает все функции по управлению режимами работы модема.
Блок сервиса включает различные устройства (факс, автоответчик, АОН и т. п.), расширяющие возможности модема в соответствии с реализуемыми ими сервисными функциями.
Устройствами питания являются преобразователи, распределители и стабилизаторы питающих напряжений. Встроенные модемы получают питание ± 5 В (реже ± 12 В) от компьютера. Внешние модемы используют питание от источников переменного тока 220 В.
Таким образом, конструкция модемов обеспечивает передачу данных между ПЭВМ по телефонным линиям. При этом телефонные модемы могут использоваться только для связи в конфигурации "точка-точка".
В настоящее время модемы являются удобным и недорогим средством доступа к удаленным службам ПД. Однако невозможность использования занятого модемом телефонного канала для организации телефонного разговора вынуждает пользователей искать более совершенные технологии абонентского доступа, в том числе оборудование цифровых абонентских линий.

**Организация абонентского доступа на основе цифровых абонентских линий

Одним из путей решения проблем доступа отдельного абонента к сетям связи различного назначения в последние годы стала технология цифровых абонентских линий (Digital Subscriber Line, DSL). Термин цифровая абонентская линия (ЦАЛ) впервые появился в спецификациях цифровой сети с интеграцией служб [7]. В начале 80-х годов прошлого века этим термином обозначалась АЛ для дуплексной цифровой передачи данных со скоростью 160 кбит/с между сетевым окончанием и АТС при реализации основного абонентского доступа в узкополосной ЦСИС.
В настоящее время термином DSL обозначается технология (набор протоколов физического уровня ЭМВОС) высокоскоростной ПД по физическим линиям (медным парам, многопарным кабелям связи и т. п.). Сущность современной технологии DSL уже вышла за рамки русскоязычного термина ЦАЛ. Линия, определяемая как DSL, может являться не только абонентской, но и соединительной линией между различными источниками и потребителями цифрового трафика. Оборудованием, на основе которого строится DSL, могут быть устройства ЦСИС (NT и LT), модемы для физических линий, линейные цифровые адаптеры (например CSU/DSU) и др.
*** Общая характеристика и классификация технологий цифровых абонентских линий
Главная задача, поставленная разработчиками при создании технологии DSL, заключалась в максимальном расширении полосы пропускания медных телефонных пар, имеющихся в большом количестве в абонентских окончаниях СТфОП [6]. В отличие от модемов, предоставляющих абоненту только полосу частот КТЧ (0,3–3,4 кГц), технологии DSL обеспечивают использование всей полосы пропускания АЛ (как правило, до 420–500 кГц), а уже в узле доступа нагрузка распределяется коммутационными системами СТфОП и СПД и далее передается по соответствующим типовыми каналам и трактам.


В сети доступа DSL предусмотрены следующие узлы: устройство объединения речевых сигналов и потоков данных в абонентской установке пользователя – DSL модемы; устройства частотного разделения сигналов – DSL разделители (POTS Splitter); устройства концентрации нагрузки и взаимодействия с СПД – DSL мультиплексоры доступа (DSL Access Module, DSLAM).
Все перечисленные узлы могут быть реализованы в виде автономных технических средств или встраиваемых плат. DSL модем (с встроенным разделителем или без) часто называют абонентским полукомплектом ЦАЛ. Соответствующие ему приемопередатчик и порт мультиплексора доступа DSL при этом играют роль станционного полукомплекта ЦАЛ.
Абонентский и станционный полукомплекты, а также физическая цепь между ними образуют систему передачи цифровой абонентской линии.
Основная задача ЦАЛ – обеспечение эффективного использования полосы пропускания АЛ в ходе предоставления услуг, запрашиваемых абонентом. Она решается за счет применения специальных методов кодирования (модуляции) сигналов речи и данных. В устройствах современных ЦАЛ распространение получили либо схемы модуляции, в которых передача сигнала осуществляется в полосе модулирующих частот (например кодом 2B1Q), либо схемы, предусматривающие перенос сигнала в более высокий диапазон.
В последнем случае реализуется один из двух подходов:
перенос сигнала одной поднесущей (в общем случае ее синфазной и квадратурной составляющими) – последовательная передача (например КАМ);
перенос сигнала несколькими поднесущими – параллельная передача на основе дискретной многочастотной модуляции (Discrete Multitone Modulation, DMT).
Здесь следует заметить, что при наличии у абонента АТА на DSL модем может возлагаться задача аналого-цифрового преобразования речевого сигнала. В ряде реализаций DSL сигнал от АТА передается в аналоговом виде в полосе 0,3–3,4 кГц до АТС, а для передачи данных выделяется надтональная область (выше 4 кГц) полосы пропускания АЛ. В таких системах частотный разделитель включается в состав обоих полукомплектов ЦАЛ.
Основная задача DSLAM разделить принятый трафик на речевые и неречевые сигналы и передать их на соответствующие коммутационные системы.
Как правило, мультиплексор DSL концентрирует нагрузку от всех ЦАЛ, подключенных к данному узлу доступа, а станционные полукомплекты содержат ЦАП. В этом случае и при полностью аналоговом телефонном тракте речевые сигналы с выхода DSLAM коммутируются на аналоговые входы АТС.
Пользовательские данные мультиплексором доступа DSL направляются в соответствующую СПД. Практически все современные DSLAM оснащаются средствами коммутации протоколов Ethernet 10Base-T, что позволяет использовать на узлах доступа типовые цифровые концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы [6]. Современной тенденцией является оснащение мультиплексоров доступа DSL интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к современным мультисервисным телекоммуникационным сетям. Все это определяет высокую сложность и значительную стоимость DSLAM.
Таким образом, эффективное использование полосы пропускания АЛ достигается путем организации некоммутируемых трактов передачи речевых и/или неречевых данных на основе применения современных методов модуляции и линейного кодирования. Маршрутизация телефонных сообщений и данных осуществляется коммутационными системами соответствующих специализированных сетей (ССОП и СПД).
В рамках технологии DSL была разработана целая совокупность частных технологий ПД по физическим линиям. Для их дефиниции принято обозначение xDSL, где вместо индекса "x" подставляются различные латинские буквы, кратко характеризующие отличия данной технологии ЦАЛ от всех остальных. Основными классификационными признаками технологий xDSL являются:
скорость передачи информации;
допустимая дальность связи;
симметричность трафика.
Последняя характеристика, как и в модемной связи, отражает соотношение скоростей цифровых потоков в направлениях передачи к сети и пользователю.
К настоящему времени к ЦАЛ относят рассмотренные ниже системы передачи дискретной информации по физическим линиям.
1. HDSL (High Bit-Rate DSL) – высокоскоростная ЦАЛ (ВЦАЛ).
Это первая реализация xDSL, получившая широкое применение в ССОП. Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии цифровой ПД и речи по трем, двум или одной витым парам медных проводов.
В отличие от линий ИКМ, где пары проводов закрепляются за направлениями передачи и приема, ВЦАЛ осуществляют двухстороннюю передачу сигналов по каждой паре проводов, но с меньшей скоростью. Так, в шестипроводной ВЦАЛ по каждой паре данные передаются со скоростью 784 кбит/с. Такое решение обеспечивает передачу данных со скоростью 2,048 Мбит/с по трем парам проводов без регенерации на расстояние до 4,5 км, по двум парам проводов на расстояние 3,5 км. Для сравнения: 4-проводная ИКМ-30 имеет участок безрегенерационной передачи не более 2 км.
4-проводные ВЦАЛ широко внедряются в современные сети связи для организации первичного доступа к ЦСИС, а также в качестве соединительных линий различного назначения, например между УАТС и АТС , пользователями и сервером Internet, локальными сетями центрального офиса и филиала  б) и т. п.
В типовых образцах ВЦАЛ используются либо линейное 1B2Q кодирование цифрового потока, либо двухуровневая амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) с подавлением несущей (Carrierless Amplitude/Phase Modulation, CAP). В более поздних версиях ВЦАЛ применяются многоуровневая АИМ (Pulse Amplitude Modulated, PAM) и дискретная многочастотная модуляция (ДММ), обеспечивающие большую помехозащищенность ПД.
Системы с ДММ являются ВЦАЛ второго поколения (ВЦАЛ-2, HDSL II), позволяющими передавать цифровые сигналы по одной паре проводов со скоростью 2,048 Мбит/с без регенерации на расстояние порядка 3 км. Новые образцы оборудования ВЦАЛ-2 обеспечивают безрегенерационную ПД (2,048 Мбит/с) на дальность от 5 км (для провода сечением 0,5 мм) до 18 км (1,2 мм).
Таким образом, технология HDSL является перспективной быстро развивающейся технологией абонентского доступа, составляющей альтернативу линиям связи с ПЦИ (ИКМ).


*** SDSL (Single Line DSL) – однолинейная ЦАЛ (ОЦАЛ). Технология однолинейная ЦАЛ обеспечивает симметричную ПД со скоростью до 2,048 Мбит/с по одной паре медных проводов на расстояние до 2 км. Данная технология зародилась раньше ВЦАЛ и в определенном смысле является предшественницей технологии HDSL II.
Системы ОЦАЛ применяются в настоящее время для организации нескольких телефонных трактов (до 8) по одной 2-проводной АЛ. Основным недостатком ОЦАЛ считается ограниченная дальность связи и невозможность использования на ней регенераторов.

*** SHDSL (Symmetric High Bit-Rate DSL) – симметричная высокоскоростная ЦАЛ (СВС ЦАЛ). Это один из самых последних стандартов ПД, являющийся развитием ВЦАЛ.
Система СВС ЦАЛ способна поддерживать скорость цифрового потока до 2,3 Мбит/с по витой паре и до 4,6 Мбит/с по 4-проводной линии. Возможность применения регенераторов позволяет организовать СВС ЦАЛ протяженностью до 18,5 км при длине регенерационной секции в 3 км. Технология симметричной высокоскоростной ЦАЛ и используемый в ней способ кодирования – многоуровневая АИМ с применением корректирующего решетчатого кода (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation, TC-PAM) – выбраны МСЭ в качестве основных стандартов для высокоскоростной ПД по медной паре.

***IDSL (ISDN DSL)–цифровая абонентская линия ЦСИС.
Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную симметричную ПД на скорости в 144 кбит/с (общая скорость цифрового потока 160 кбит/с).
Скорость передачи в АЛ составляет 80 кбит/с, так как используется линейный код 1B2Q. В отличие от абонентской линии основного доступа ЦСИС линия IDSL является некоммутируемой. Кроме того, линия IDSL не поддерживает протоколов активизации и является постоянно (always on) включенной (как и любая линия, организованная с применением технологии xDSL), в то время как в BRI ЦСИС требуется установление соединения.
IDSL может использоваться для организации основного доступа в ЦСИС по витой паре длиной до 3 км. Однако при этом абоненты теряют возможность иметь полный набор услуг ЦСИС, в том числе ряд ДВО.
*** ADSL (Asymmetric DSL) – асимметричная ЦАЛ (АЦАЛ). Уже из названия следует, что технология является асимметричной, то есть скорость ПД от сети к пользователю значительно выше, чем в обратном направлении.
Данная технология рассчитана на абонентов, работающих в режиме "запрос" – "получение данных", например для организации доступа в сеть Internet 
 В этой технологии используются преимущества некоммутируемой передачи данных: АЦАЛ постоянно подключена и исключает необходимость установления соединения. Следовательно, ее применение минимизирует затраты времени на организацию процесса получения данных, что особенно важно при запросе платных услуг в СПД (например Internet).
Особенностью АЦАЛ является аналоговая передача речевых сигналов и ПД в надтональной области полосы пропускания АЛ.
В связи с этим абонентский и станционный полукомплекты содержат частотные разделители (согласованные пары ФНЧ-ФВЧ с частотой среза 4 кГц). Достоинством такой организации ЦАЛ является сохранение телефонного тракта даже в случае отказа устройств ПД, так как питание АТА в этом случае может осуществляться от АТС.
Современные системы АЦАЛ способны поддерживать скорость ПД от пользователя к сети от 128 кбит/с до 1,5 Мбит/с, а в обратном направлении от 384 кбит/с до 7,1 Мбит/с  Это делает возможным предоставление пользователям различных мультимедийных услуг ("Видео по требованию" и др.).
  Длина АЦАЛ (медной пары с сечением провода не менее 0,5 мм) может достигать         5,5 км.
Для поддержания таких высоких показателей качества функционирования разработчиками технологии были предъявлены очень жесткие требования к параметрам технических средств ЦАЛ. Кроме того, для обеспечения столь высокой скорости ПД в АЦАЛ впервые применена ДММ c 256 несущими (DMT-256).
Все это обусловило сложность, и, следовательно, значительную стоимость оборудования АЦАЛ, что ограничило распространение этой технологии среди индивидуальных пользователей ССОП.

*** UADSL (Universal ADSL) – универсальная асинхронная ЦАЛ (УА ЦАЛ). Данная технология есть упрощенная модификация технологии АЦАЛ.
В английских источниках можно встретить такие обозначения данной технологии, как ADSL Lite (практичная, облегченная АЦАЛ), или G. lite. Целью создания УА ЦАЛ является необходимость снизить затраты на организацию асинхронного доступа к СПД.
Для достижения поставленной цели в оборудовании УА ЦАЛ исключены дорогостоящие частотные разделители, а модуляция DMT-256 заменена на DMT-96 (т. е. снижено число несущих частот до 96). В результате УА ЦАЛ поддерживает скорость ПД от пользователя к сети до 384 кбит/с, а в обратном направлении до 1,5 Мбит/с при длине витой пары в 3,5 км. Увеличение дальности связи до 5,5 км потребует снижения скорости соответственно до 198 и 640 кбит/с.
Преимуществами данной модификации ЦАЛ являются простота ее инсталляции и невысокая стоимость. К недостаткам УА ЦАЛ можно отнести невозможность телефонных переговоров при выходе из строя устройств ПД или пропадании местного питания абонентского полукомплекта.

*** R-ADSL (Rate-Adaptive DSL) – адаптивная по скорости ЦАЛ (АС ЦАЛ). Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость ПД, что и технология ADSL, но при этом оборудование ЦАЛ реализует автоматическую адаптацию скорости передачи к состоянию физической цепи. Основной задачей при этом становится оперативный обмен служебными сигналами между полукомплектами ЦАЛ для своевременного включения алгоритмов адаптации.
Повышение "интеллекта" оборудования (использование дорогих микропроцессоров) вылилось в дополнительное повышение стоимости систем АС ЦАЛ.

*** VDSL (Very High Bit-Rate DSL) – сверхвысокоскоростная ЦАЛ (СВ ЦАЛ). Технология VDSL является наиболее производительной в семействе асинхронных технологий xDSL: оборудование СВ ЦАЛ обеспечивает скорость передачи данных от пользователя к сети от 1,5 до 2,3 Мбит/с, а в обратном направлении до 52 Мбит/с по одной витой паре. СВ ЦАЛ предназначена для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности и является дальнейшим развитием АЦАЛ. Максимальная дальность связи для этой технологии составляет от 300 до 1 300 метров. Это расстояние можно увеличить, если до помещения пользователя проложен оптический кабель (ОК), а медные пары служат только абонентской проводкой. Очевидно, что использование ОК является относительно дорогим вариантом доступа и больше характерно для абонентских систем крупных учреждений, ориентированных на применение АТМ технологий.
В связи с этим оборудование VDSL поддерживает режим "АТМ поверх DSL" с постоянной (CBR), переменной (VBR) или неопределенной (UBR) скоростью передачи .
В системах VDSL модем играет роль интегрального устройства доступа (Integrated Access Device, IAD), преобразуя абонентскую нагрузку в поток пакетов Frame Relay или ячеек АТМ, который в сервере доступа DSL (DSL Access Server, DSLAS) распределяется по предназначению.
В отличие от DSLAM, DSLAS обеспечивает коммутацию и трафика и сигнализации АТМ. Такое техническое решение позволяет, в отличие от рассмотренных выше систем xDSL, использовать СВ ЦАЛ либо для организации одновременно до 16 типовых телефонных трактов, либо для организации широкополосного доступа к СПД, либо для передачи сигналов телевидения высокой четкости.

*** Использование технологии СВ ЦАЛ в сетях доступа с АТМ
Технологии xDSL продолжают свое совершенствование с учетом современных тенденций в эволюции телекоммуникационных систем.
Одним из новых направлений развития xDSL является технология передачи данных по физическим цепям линий электропередачи (ЛЭП), получившей название "электромодемы" и обозначение "PDSL".
***  Пример применения систем PDSL 
 Абонентский полукомплект такого оборудования носит название сетевого (NTU), а станционный полукомплект – линейного (LTU) окончания (по аналогии с узкополосной ЦСИС). На устройства сетевого и линейного окончания системы абонентского доступа PDSL кроме типовых функций передачи информационного потока возлагаются задачи защиты ЦАЛ от высоких напряжений, имеющихся на клеммах щитов электропитания (ЩЭП). Упрощенная модификацияPDSL обеспечивает передачу данных по сетям электропитания 220–360 В. С помощью таких средств организуются корпоративные ЛВС, технологические СПД (например, по контактной сети железной дороги) и пр.
Имеющееся разнообразие систем xDSL привело к необходимости создания на узлах доступа универсальных xDSL-платформ, включающих станционные полукомплекты (линейные окончания) нескольких технологий ЦАЛ одновременно, например SDSL, HDSL, IDSL, ADSL или др. Такая архитектура системы абонентского доступа способствует обеспечению максимального расширения номенклатуры услуг, предоставляемых пользователям телекоммуникационных сетей.
Особенности построения типового оборудования цифровых абонентских линий
Несмотря на имеющееся разнообразие технологий xDSL принципиально различными с технической точки зрения, являются два основных типа ЦАЛ. Во-первых, ЦАЛ с передачей речевой информации в цифровом виде в общем потоке данных (SDSL, HDSL, HDSL II, SHDSL и IDSL).
Во-вторых, ЦАЛ с типовым аналоговым телефонным трактом и передачей данных в надтональной области спектра (ADSL и ее различные модификации).
В абонентских установках систем первой группы должны использоваться либо ЦТА, либо АТА с адаптерами. В противном случае абонентские комплекты ЦАЛ должны включать АЦП/ЦАП .
АЦП реализует типовые ИКМ или АДИКМ. При использовании ИКМ речь преобразуется в поток 64/56 кбит/с. Кодер АДИКМ обеспечивает передачу речевых данных со скоростью 32 или 16 кбит/с. При необходимости аналоговый сигнал в ходе его преобразования в цифровой может быть сжат для ИКМ до 28,8 кбит/с, а для АДИКМ – до 14,4 и 4,8 кбит/с соответственно. Такое сжатие, естественно, приводит к некоторому снижению качества передачи речи.
Структурная схема системы передачи ОЦАЛ представлена на рисунке 3.6 .Из схемы видно, что в модеме оцифрованные речевые сообщения объединяются методом ВРК в мультиплексоре (МР) с данными, а также с каналом сигнализации и синхронизации (типовым С-каналом). Кодер (К) осуществляет линейное кодирование потока данных (в данном случае кодом 2В1Q).
Электронное управляющее устройство (УУ) функционирует по записанной программе. Синхронизация узлов модема DSL реализуется выделителем тактовой частоты (ВТЧ) по принимаемому от DSLAM цифровому потоку. Импульсный вход/выход устройств ОЦАЛ используются для ввода/вывода пользовательских данных (с ПЭВМ, ООД и т. п.). Соответствующие интерфейсы обеспечиваются входным (Вх.У) и выходным (Вых.У) устройствами. В направлении приема осуществляются обратные преобразования сигнала, для чего в схеме предусмотрены декодер (ДК) и демультиплексор (ДМ).
Если используется 2-проводная АЛ, в схеме организовано ДРНП с применением активных эхокомпенсаторов (ЭХК).
Станционный полукомплект ОЦАЛ кроме перечисленных выше функций осуществляет разделение трафика на речевые и неречевые сообщения. При этом телефонные сообщения на АТС могут передаваться как в цифровом, так и в аналоговом виде.
 В последнем случае в станционном комплекте предусматриваются ЦАП. Кроме того, управляющее устройство DSLAM осуществляет обмен СУВ с соответствующими коммутационными системами (интерфейс "Упр. СК").
Здесь следует отметить, что в большинстве систем ЦАЛ обеспечивается адаптивное изменение степени сжатия речевых сигналов в зависимости от имеющегося ресурса пропускной способности. Так, если в восьмиканальной ОЦАЛ речевыми сигналами заняты четыре канала, в блоке АЦП применяется АДИКМ 32 кбит/с, а если все восемь – используется АДИКМ 16 кбит/с. Это позволяет пользователю конфигурировать передаваемую нагрузку по своему желанию.

Например, в этой ЦАЛ можно организовать один тракт передачи данных 64 кбит/с и два телефонных тракта по 32 бит/с.
Остальные представители первой группы технологий ЦАЛ отличаются от рассмотренной системы применяемыми методами модуляции цифрового сигнала. Для примера рассмотрим особенности построения оборудования, реализующего технологию HDSL II.
Системы ВЦАЛ-2 используются, как правило, для обеспечения ПД со скоростью 2,048 (1,544) Мбит/с по 2-проводной АЛ. Главной особенностью рассматриваемой технологии является применение АИМ-16 (PAM-16) и нового способа разделения направлений передачи, получившего Метод OPTIS опирается на аддитивные свойства АИМ и объединяет достоинства ЧРНП и ДРНП. Полоса пропускания ЦАЛ разбивается на частотные подканалы (A, B и С), а принимаемое сообщение выделяется при помощи ДС и активных эхокомпенсаторов посредством вычитания из суммарного сигнала известного сигнала своей передачи. Диапазоны частот, занимаемые каждым из направлений передачи, несмотря на равные скорости импульсных потоков, имеют различную ширину. Эти диапазоны не совпадают, но перекрываются. При передаче спектрам мощности сигналов встречных потоков ЦАЛ задается различная форма, учитывающая в числе других факторов параметры конкретной АЛ.

Такие системно-технические решения обеспечивают в станционном полукомплекте ЦАЛ максимальное снижение мощности переходных помех на ближнем конце.
Здесь следует отметить, что переходные помехи на ближнем конце долгое время ограничивали скорость ПД для 2-проводных систем xDSL величиной 1,024 Мбит/с.
Станционные полукомплекты всех направлений связи располагаются в едином конструктиве DSLAM, т. е. пространственно сближены. Поэтому с приемной стороны DSLAM достижимое отношение сигнал/переходная помеха долгое время не отвечало требованиям высокоскоростной ПД. Для абонентских полукомплектов, расположенных у пользователей и поэтому пространственно разнесенных, данный фактор не имел решающего значения.
Метод OPTIS позволил преодолеть возникшие трудности, а полученная в результате многих исследований форма спектральной плотности мощности сигналов получила название "interlocking", что можно перевести как "сцепленный" или "сблокированный" спектр.
Функциональная схема модема абонентского полукомплекта ВЦАЛ-2, реализующего метод OPTIS, представлена на рисунке 3.8. Основными узлами такого устройства являются блоки цифрового окончания (ЦО), формирования битового потока (ФБП) и сопряжения с АЛ.

***  Функциональная блок-схема типового модема ВЦАЛ-2

Блок цифрового окончания обеспечивает независимость цикла передачи модема ВЦАЛ-2 от структуры входного цифрового потока, что позволяет использовать полезную емкость тракта либо как единый цифровой канал 1,544 (2,048) кбит/с, либо как совокупность цифровых каналов меньшего объема (16, 32, 64, … кбит/с).
Таким образом, модем становится "прозрачным" к виду абонентской нагрузки.
Согласующие устройства (СУ) блока обеспечивают физическое подключение абонентских устройств и ввод/вывод служебного канала (С-канала) для обмена СУВ со станционным полукомплектом. Этот канал емкостью 8 кбит/с формируется в регистре управления и состояния (РУС). Данный регистр также отвечает за установление режима работы модема: диагностика (шлейф в ЦО) или ПД.
Цифровой поток с суммарной скоростью 1552 (2,056) кбит/с поступает на формирователь битового потока (Bit Pump). Его основная функция на передаче – синтез сигнала в соответствии с требованиями метода OPTIS.
Формирователь кортежей (Форм. корт) преобразует каждые три бита принимаемого сигнала в одиночные символы – кортежи (tupples). В кодере TCM к трем битам каждого кортежа добавляется избыточный бит, формируемый в генераторе проверочных символов (Ген. ПС), и в результате операции свертки образуется "решетчатый" код – 16-уровневый АМИ сигнал. Избыточные биты используются в ходе функционирования устройства защиты от ошибок (УЗО), которое по командам с УУ реализует алгоритмы РОС (в зависимости от качества приема обеспечивает повтор предыдущего или передачу следующего цикла). Фильтр передатчика (Tx Filter) принимает символы с выхода УЗО и формирует сигнал в соответствии с "маской".
На приеме блок ФБП осуществляет вычитание сигнала своей передачи, преобразованного ЭХК из суммарного сигнала на выходе ДС. При этом на выходе сумматора-формирователя (СФ), собранного на сигнальном процессоре, получается АИМ дискретный поток. Линейный усилитель (ЛУС) приема, охваченный АРУ, обеспечивает компенсацию медленных замираний принимаемого сигнала.
Декодер TCM выполнен в виде трех работающих совместно устройств: корректора (Кор) приема, квантователя (Кв) и декодера Витерби (ДВ). Корректор приема включает адаптивный фильтр, компенсирующий межсимвольные искажения, и корректор РОС, осуществляющий проверку правильности приема проверочных бит. Квантователь выполняет пробную идентификацию принятых символов, необходимую для дальнейшей реализации алгоритма Витерби.
Данный алгоритм позволяет декодеру принять решение на основе оценки параметров не отдельного импульса, а последовательности символов, что способствует снижению вероятности битовой ошибки (Bit Error Ratio, BER). Применение АИМ с решетчатым кодированием и рассмотренной системы декодирования способствует, при прочих равных условиях, увеличению отношения сигнал/шум на 5 дБ.
Модуль УУ включает микропроцессор и устройства памяти, необходимые для регулирования процессов установления режимов работы модема, формирования битового потока, эхокомпенсации и декодирования, а также защиты от ошибок.
Блок сопряжения с АЛ выполняет типовые для данной категории устройств функции обеспечения физического подключения АЛ. ДС позволяет перейти от 2-проводной схемы АЛ к 4-проводной схеме модема, а также участвует в реализации метода OPTIS, используя адаптивно перестраиваемый балансный контур (БК). ЛУС передачи способствует повышению мощности и фильтрации сигнала на передачу. 
Входной усилитель предназначен для предварительного усиления и фильтрации принимаемого сигнала.
Модулятор (демодулятор) служит для получения (восстановления) сигнала с характеристиками, согласованными с параметрами используемой АЛ.
В дорогих системах ВЦАЛ-2, как правило, применяется ДММ.
 Линейный трансформатор с устройством защиты от перенапряжений и фильтром радиопомех формирует линейное окончание модема.
Станционный полукомплект ВЦАЛ-2 имеет аналогичную функциональную схему и строится на той же компонентной базе. Его УУ кроме рассмотренных ранее функций организует обмен СУВ с СК соответствующих телекоммуникационных сетей.
Особенностью оборудования ЦАЛ второй группы является сохранение аналогового речевого тракта 0,3–3,4 кГц, поэтому в абонентской линии обычно организуется три подканала: аналоговый телефонный, высокоскоростной поток к абоненту и низкоскоростной от абонента.
Исследования показали, что диапазон частот, пригодный для ПД по паре металлических проводов, может составлять полосу от 4 кГц до 1 МГц. Однако не все реальные АЛ (особенно большой протяженности), имеют требуемые характеристики, поэтому в существующих системах АЦАЛ приходится ограничивать полосу пропускания тракта ПД значением 500 кГц, что влечет за собой соответствующее уменьшение скорости потоков.
Скорости передачи встречных импульсных последовательностей зависят не только от характеристик собственно физической цепи. Исследования показали, что решающим фактором, ограничивающим качество функционирования АЦАЛ, является мощность переходной помехи на дальнем конце.
Достижимое на сегодняшний день отношение сигнал/помеха не позволяет в отечественных АЛ превысить скорость передачи потока данных к пользователю в         2 Мбит/с. Полоса частот, выделяемая для встречного подканала, значительно уже, поэтому скорость передачи в нем обычно ограничена несколькими сотнями кбит/с. Рассмотренные подканалы ПД (высокоскоростной к пользователю и низкоскоростной к сети) могут разделяться на основе ЧРНП или ДРНП.
  Из представленного видно, что на АЛ низкого качества целесообразно использовать систему IDSL как самую узкополосную. Тогда скорость ПД в подканалах не превысит 160 кбит/с.
Сигнал АЦАЛ с ЧРНП имеет самый широкий спектр, однако в данной системе имеется возможность организации двунаправленного служебного подканала (рис. 3.9, б). Очевидно, для реализации такой АЦАЛ качество АЛ должно быть самым высоким.
При недостаточно высоком качестве медной пары рациональными решениями проблемы абонентского доступа могут быть системы АЦАЛ с ДРНП (рис. 3.9, в) или ВС ЦАЛ-2.
Модем АЦАЛ включает те же функциональные узлы и реализует те же технические решения, что и рассмотренные ранее модемы. Основное отличие абонентского полукомплекта АЦАЛ заключается в наличии частотного разделителя (встроенного или внешнего).
Здесь следует отметить, что в системах G.lite аналоговый телефонный канал отделяется от тракта ПД защитной частотной полосой, что позволило не применять POTS Splitter. При этом для снижения взаимного влияния трактов G.lite друг на друга пришлось существенно снизить скорость передачи пользовательской информации.
В подканалах ПД всех асинхронных систем DSL, как правило, реализуются алгоритмы защиты от ошибок на основе решающей обратной связи. В высокоскоростном тракте могут использоваться решетчатые, а в низкоскоростном (служебном) циклические помехоустойчивые коды.
Выходной сигнал асинхронных систем передачи ЦАЛ формируется, как правило, на основе CAP или DMT-256.
В целом асинхронные системы ЦАЛ представляют собой альтернативу синхронным DSL и ЦСП, так как ориентированы на интерактивные услуги с преобладанием потока данных к пользователю.
Особенно удобны такие средства связи для пользователей, ориентированных на удаленный доступ к базам (хранилищам) данных (знаний) или доступ в Internet.
В качестве вывода по разделу следует отметить, что, несмотря на имеющиеся различия, все технологии xDSL представляют собой оборудование цифрового абонентского доступа, предназначенное в основном для работы по медным парам. Такие направляющие системы в большом количестве имеются в системах абонентского доступа современных ССОП. Как средство ПД оборудование xDSL занимает промежуточное положение между телефонными модемами и ЦСП.
Однако все чаще средства xDSL используются для:
организации абонентских выносов;
оборудования соединительных линий между СК местных сетей;
формирования линий передачи распределительных сетей СД;
обеспечения привязки небольших СК местных сетей к оконечным узлам ТС.
Недостатками технологии ЦАЛ на сегодняшний день считаются:
возможность организации связи только в конфигурации "точка–точка";
ограниченность показателей качества связи от мощности переходной помехи на ближнем конце станционного полукомплекта ЦАЛ;
необходимость использования дорогостоящей кабельной инфраструктуры (структурированных кабельных систем пятой категрии) при необходимости передачи данных на скорости выше 2 048 кбит/с на расстояние, большее одного километра;
невозможность плавного изменения скорости ПД для более точного ее согласования с текущими параметрами АЛ как это делается в модемных протоколах V.34 ;
отсутствие в современных СК абонентских комплектов, обеспечивающих интегрированное включение оборудования xDSL, в то время как абонентские комплекты СК для ЦСИС разработаны и получили широкое распространение .


****  Построение систем абонентского доступа на основе мультиплексоров
Простым способом подключения к сети группы абонентов с однотипными терминальными устройствами является применение мультиплексоров (МР). Широкое распространение получили МР, использующие технологию временного разделения каналов (Time Division Multiplex, TDM). Это вид мультиплексирования, при котором парам взаимодействующих систем для передачи данных физический канал предоставляется по очереди. Для построения абонентских узлов концентрации применяется каскадное соединение МР [19]. Недостатком типовых МР, реализующих TDM, является ограниченность номенклатуры поддерживаемых ими интерфейсов .
Как правило, такие МР способны объединять каналы плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) от E0 до E3.
На основе МР TDM разработано целое поколение "гибких" мультиплексоров, которые наряду с объединением каналов ПЦИ способны поддерживать взаимодействие с оконечными станциями в ходе предоставления абонентам различных услуг связи. Вариант построения сети доступа на основе мультиплексоров типа МП представлен на рисунке 4.2.
Мультиплексоры МП обеспечивают формирование из сигналов абонентских интерфейсов (АИ) с различными скоростями передачи (аналоговых, цифровых, базового доступа УЦСИС) групповых цифровых сигналов Е1 (G.704) одного (МП-1), двух (МП-2), четырех (МП-4) и восьми (МП-8) направлений передачи .
Блоки абонентских интерфейсов конфигурируются под конкретные приложения. В приведенном примере:
блок АИ АТА обеспечивает аналоговые интерфейсы, осуществляет ввод/вывод речевых сигналов в диапазоне 0,3–3,4 кГц, их преобразование в ОЦК. Блок АИ АТА реализуется в виде совокупности абонентских и станционных комплектов, позволяющих подключить соответствующее количество абонентских и соединительных линий и интерпретировать сообщения сигнализации аналоговых АТС;
блок АИ ЦТА предназначен для ввода/вывода ОЦК в сигнал Е1 одного из направлений передачи;
блок АИ ЦСИС организует базовый доступ УЦСИС. Реализация цифровых АЛ при этом может осуществляться как на уровне S/T так и U-интерфейсов.
При необходимости любой из указанных МП может снабжаться блоками АИ RS-232С, V.35, V.36/X.21 и др.
Станционные интерфейсы МП могут быть представлены разнообразными средствами – от стандартных блоков первичного группового сигнала (ПГС) до систем HDSL и устройств формирования волоконно-оптического линейного тракта (ВОЛТ). Схема подключения станционных окончаний типового мультиплексора МП представлена на рисунке 4.2.
Из схемы видно, что мультиплексор МП-2 обеспечивает прием/передачу потоков Е1 из ВОЛТ или HDSL-тракта с возможностью резервирования по типу "1+1", преобразование сигналов, принятых из АЛ в ОЦК 64 кбит/с, и мультиплексирование их в поток Е1 одного из направлений передачи. Кроме того, МП способен реализовать транзитную передачу невыделяемых из одного потока Е1 индивидуальных цифровых сигналов в другой поток Е1.
Центральным элементом схемы является системный блок МП, в составе которого следует выделить управляющее устройство, собранное на микропроцессоре, контроллеры информационной и управляющих шин, устройства памяти, в которых хранятся программное обеспечение МП, данные конфигурации АИ и блоков ПГС.
Блок контроля и управления (КУ) предназначен для подключения средств мониторинга МП, например ПЭВМ оператора (техника). Этот интерфейс используется при необходимости переконфигурировать мультиплексор (например заменить АИ).
Последние поколения МР допускают применение расширенного перечня типов блоков АИ. Так, при необходимости предоставления абонентам услуг пакетной телефонии и ПД вместе с МР TDM следует применять дополнительные устройства (пакетные маршрутизаторы) либо использовать статистические мультиплексоры (статистическое уплотнение данных и сжатие речевой информации). Например, для обеспечения абонентского доступа к сети Frame Relay используются либо устройство, называемое сервер доступа FR (Frame Relay Access Device, FRAD), либо мультипротокольный пакетный (периферийный) коммутатор. Последний представляет собой универсальное устройство , совмещающее в себе функции узла коммутации и доступа Frame Relay, центр коммутации пакетов Х.25, моста/маршрутизатора локальной вычислительной сети (ЛВС), телефонного коммутатора и пр.
В последние годы с ростом возможностей периферийных мультиплексоров, расширением номенклатуры поддерживаемых ими протоколов появилось новое поколение коммутационной техники – многофункциональные мультиплексоры (ММ). В сетях доступа на ММ могут возлагаться функции коммутатора, маршрутизатора, моста ЛВС и мультиплексора "речь/данные/факс/видео" и шлюза защиты информации .
Последние образцы ММ поддерживают только коммутацию пакетов, что, по мнению части экспертов, позволяет сконфигурировать устройство исходя из любых потребностей конкретных пользователей. Очевидно, что такое решение существенно усложняет управление сетью абонентского доступа и увеличивает его стоимость.

Так, при создании СД на базе ММ одной из важнейших задач является совместная маршрутизация информации, имеющей ограниченное время передачи (речь, звук и видео "в прямой трансляции") и данных, допускающих задержку при доставке (электронная почта, факс, звук и видео "в записи").
Сообщениям первого типа ("интерактивной" информации) присваивается приоритет (относительный или абсолютный) перед сообщениями второго типа. В соответствии с существующими стандартами суммарная задержка речевого сигнала в тракте "абонент–абонент" не должна превышать 150 мс. В сетях с коммутацией пакетов добиться выполнения этого требования только назначением приоритетов не всегда удается. Особенно это проявляется при связи на расстояниях свыше 1 000 км.
Данные обстоятельства заставили разработчиков и производителей мультиплексоров "вернуться" к коммутации каналов. Современные ММ реализуют совместную (гибридную и/или адаптивную) коммутацию каналов и пакетов, обеспечивая организацию сквозных соединений для передачи "интерактивной" информации.
Таким образом, современные МР поддерживают существующие протоколы передачи и сигнализации. Однако отсутствие в МР специальных средств управления СД не позволяет этим средствам коммутации вытеснить УАТС из местных сетей.
****      Построение систем абонентского доступа на основе УАТС
Крупные локальные группы пользователей, удаленные от оконечных сетевых узлов, целесообразнее всего объединять при помощи УАТС. Современные УАТС поддерживают большинство имеющихся технологий передачи информации и протоколов сигнализации, что способствует созданию сетей доступа с полной номенклатурой телекоммуникационных услуг. На УАТС могут возлагаться задачи аналого-цифрового и цифроаналогового сопряжения сети доступа и транспортной сети. Кроме того, на УАТС могут быть возложены задачи базовой станции беспроводной связи (например DECT) или контроллера базовых станций макро- (GSM, NMT), микро- (DECT, СТ-2) или пикосотовых сетей связи .
Возможности УАТС существенно определяются ее конфигурацией, которая, в свою очередь, обусловливается информационными потребностями конкретных пользователей этой локальной группы. Наличие в УАТС интерфейсных плат для организации различных видов проводного и беспроводного доступа увеличивает стоимость системы. Однако такое решение является эффективным с точки зрения дальнейшего наращивания сети доступа как в сторону увеличения числа абонентов, так и с точки зрения расширения перечня предоставляемых услуг.
Нагрузка УАТС в явном виде делится на внутреннюю, исходящую и входящую. Наличие собственных коммутационных приборов позволяет при помощи УАТС изолировать сеть связи от внутреннего трафика этой локальной группы абонентов. Фактически УАТС имеет свою локальную сеть доступа, на которой может использоваться любая из соответствующих технологий (модемы, xDSL – средства и др.). Соединительные линии (СЛ) от УАТС к АТС также могут реализовывать различные технологии передачи сигналов, в том числе использовать АСП, ЦСП, средства xDSL и оборудование первичного доступа ЦСИС.
Подключение УАТС  к базовой сети может осуществляться двумя способами:
к абонентскому окончанию АМТС базовой сети;
к станционному окончанию АМТС базовой сети.

Варианты подключения УАТС к базовой сети:
а – к абонентскому окончанию АМТС;
б – к станционному окончанию АМТС
Первый случай подключения характеризует УАТС как средство расширения номерной емкости АМТС. Во втором случае УАТС становится практически полноправным элементом базовой сети.
В промышленном секторе на УАТС могут возлагаться функции организации диспетчерских, оперативных, сервисных и/или справочных сетей и служб. Это связано с тем, что, в отличие от мультиплексоров УАТС может иметь рабочие места телефонистов, позволяющие вмешиваться операторам станции в процессы обслуживания вызовов, управлять алгоритмами установления соединений и т. д.
Развитие УАТС осуществляется в настоящее время посредством расширения номенклатуры предоставляемых услуг и поддерживаемых протоколов. Современные коммутационные системы обеспечивают совместную (гибридную или адаптивную) коммутацию каналов и пакетов .
Другим направлением развития данной технологи доступа является реализация концепции "компьютерно-телефонной интеграции" (Computer Telephone Integration, CTI). Сущность данного подхода состоит в объединении на единой аппаратно-программной платформе функций коммутационной системы и центрального сервера ЛВС предприятия .
Конструктивно такая УАТС представляет собой ПЭВМ, в составе которой имеются платы линейных окончаний и специализированное программное обеспечение (ПО). Такие коммутационные системы получили название "псевдоАТС" (un-PBX)или виртуальными АТС.
Для УАТС на основе ПЭВМ упрощается решение вопросов обеспечения ПД, взаимодействия с ЛВС, базами данных и другими информационными приложениями. Однако разработанные на сегодняшний день платы линейных окончаний имеют ряд ограничений, как по поддерживаемым технологиям сигнализации, так и по предоставляемым дополнительным видам обслуживания. Но un-PBX, в отличие от типовых УАТС, являются открытыми системами в смысле дальнейшего своего совершенствования без привязки к конкретной технологии СД, а только посредством внесения изменений в ПО.
УАТС на основе интеллектуальных серверов являются на сегодняшний день технологической вершиной развития un-PBX. Такая УАТС способна [26]:
выбрать оптимальный в текущих условиях алгоритм обслуживания вызовов (для речи, ПД, мультимедиа-приложений);
организовать деятельность офиса через специальную систему оповещения (систему "офис-менеджмента");
переконфигурировать ЛВС, например под нужды проводимой теле- или видеоконференции;
оказать помощь сотрудникам при эксплуатации данной un-PBX, рабочих станций ЛВС или в ходе использовании тех или иных информационных (телекоммуникационных) услуг.
Из-за широкого применения Internet-технологий un-PBX стали строиться не посредством расширения возможностей одной из рабочих станций корпоративной ЛВС, а на основе модернизации средств IP-сети (например на аппаратно-программной базе привратника или шлюза Н.323).
Несмотря на используемое название рассмотренного подхода "компьютерно-телефонная интеграция", современные un-PBX обеспечивают предоставление пользователям большого объема нетелефонных услуг связи, в том числе поддержку работы распределенного коллектива, видео по запросу и даже телевидение.
По мнению специалистов, дальнейшее развитие коммутационных систем малой емкости СД будет осуществляться в направлении слияния многофункциональных мультиплексоров, УАТС и un-PBX. При количестве пользователей свыше 100 предпочтительнее применение традиционных УАТС и АТС .
Появление волоконно-оптических систем передачи также повлияло на развитие коммутационных систем СД. Рассмотренные ранее устройства концентрации абонентской нагрузки, ориентированные на формирование агрегатного потока 2 048 кбит/с, создавались главным образом для работы по металлическим кабелям. Но с ростом информационных потребностей абонентов на устройство концентрации может поступать несколько компонентных цифровых сигналов 2 048 кбит/с, которые требуется объединить в агрегатный поток 20 и более Мбит/с. В данных условиях целесообразно использовать коммутационную систему с волоконно-оптическим станционным окончанием.
*** Организация абонентского доступа на основе цифровых абонентских концентраторов
Внедрение в современных системах абонентского доступа оптических направляющих систем привело к появлению целого семейства средств концентрации абонентской нагрузки с последующей ее передачей по волоконно-оптическому кабелю. Такие средства получили название "цифровые системы концентрации телефонных линий" (Digital Loop Carrier, DLC). Аппаратура рассматриваемого типа реализует мультиплексирование/демультиплексирование цифровых потоков, принимаемых по АЛ, поэтому считается, что данный вид оборудования занимает промежуточное положение между УАТС и мультиплексорами, обеспечивая передачу данных по любому типу оптических кабелей со скоростью от 1,2 до 34 368 кбит/с. На передаче оборудование DLC представляет собой мультиплексор на базе TDM с различными пользовательскими интерфейсами и линейным интерфейсом для непосредственного подключения к ОК (линейный код CMI). На приеме выполняются обратные преобразования. Архитектура построения сети абонентского доступа на основе применения технологии DLC .
Станционный полукомплект DLC (Ст. DLC), взаимодействующий с АТС и коммутатором сети передачи данных, устанавливают в помещении сетевого узла или узла доступа, абонентские полукомплекты (Аб. DLC) – в местах концентрации пользователей. Вместе станционные и абонентские полукомплекты и ОК между ними образуют систему передачи DLC.
Терминальное оборудование подключается к абонентским полукомплектам посредством обычных медных пар (АЛ), а при наличии плат базового радиоблока DECT – по радио. В отличие от традиционных решений, где абонентское устройство (терминал) соединяется непосредственно с АТС с помощью витой медной пары, в технологии DLC к АТС подводится цифровой групповой поток, в котором содержится несколько десятков или даже сотен каналов.
Станционный полукомплект DLC подключается к АТС цифровыми соединительными линиями. В современных системах DLC групповой поток передается по двум оптическим волокнам (ОВ), находящимся в одном или разных ОК.

Для подключения станционного полукомплекта DLC к АТС вместо ОК возможно применение симметричного кабеля или организация радиорелейной линии, однако данные режимы являются, как правило, аварийными.
Набор пользовательских интерфейсов абонентских полукомплектов DLC включает в себя аналоговый абонентский двухпроводной интерфейс (Z-интерфейс), аналоговый интерфейс с сигнализацией Е&М, цифровой интерфейс (V.24 или V.35), интерфейс ЦСИС. Станционные интерфейсы предусматривают подключение к аналоговым АТС (по абонентскому двухпроводному стыку или интерфейсу Е&М), цифровым АТС (по стыку Е1 с сигнализацией V.51 или стыку Е3 с сигнализацией V.52). Естественно, предусматривается и подключение по интерфейсу ЦСИС и цифровому интерфейсу V.24/V.35 для подключения к сети передачи данных.
Линейные интерфейсы современной аппаратуры DLC весьма разнообразны.
Оптический интерфейс предназначен для подключения полукомплектов DLC к ОВ (линейная скорость передачи от 34 до 155 Мбит/с). Длина волны лазерного излучателя может быть либо 1 310, либо 1 540 нм. Электрический интерфейс соответствует стандартам ПЦИ (Е1–Е3), позволяет подключаться к высокоскоростным сетям, например к сети синхронной цифровой иерархии. Есть возможность подключать аппаратуру через тракты HDSL или радиорелейные линии, а на небольших расстояниях (до 1 км по Е1) соединять элементы системы непосредственно.
Один абонентский полукомплект DLC реализует концентрацию трафика от группы абонентских терминалов численностью до 672 аппаратов. Увеличение мощности узлов доступа реализуется установкой дополнительных полукомплектов аппаратуры. Так, при использовании двух таких блоков и встроенного узла статистического уплотнения появляется возможность для подключения до 2 016 абонентов. Станционные полукомплекты DLC могут работать встречно на межстанционных соединительных линиях, что позволяет строить сети абонентского доступа разной конфигурации, например "звезда", "каскад", "дерево".
В состав типовой системы DLC входит один станционный полукомплект и один или нескольких абонентских полукомплектов. Конструктивно каждый полукомплект представляет статив, который может содержать от одной до восьми 19-дюймовых кассет, одна из которых – блок оптического окончания для подключения ОК. Система DLC управляется с помощью персонального компьютера, подключаемого к любому из полукомплектов. Программное обеспечение позволяет производить конфигурацию (в том числе назначение временных каналов – CROSS-CONNECT), обслуживание, аварийный надзор, самодиагностику, учет нагрузки, сбор статистики, администрирование и т. д.
Современная система передачи DLC может взаимодействовать с периферийными коммутаторами пакетных СПД (по аналогии с рассмотренным выше) и обеспечивает передачу этого трафика по ОК. В перспективных образцах предусматривается интеграция технологий DLC и АТМ.
4.2. Организация абонентского доступа на основе кабельных модемов
Из изложенного в разделе 1 следует, что экстенсивные методы расширения номенклатуры услуг, предоставляемых пользователям современными телекоммуникационными сетями, предусматривают прокладку не только 2-проводных абонентских линий. Ряд использовавшихся ранее технологий доступа подразумевал строительство разветвленных кабельных систем с использованием многопарных симметричных и коаксиальных кабелей.
Применение симметричных  кабелей в сетях доступа связано прежде всего с развитием систем кабельного телевидения (КТВ), разработка и широкое внедрение которых реализуются с 80-90х годов прошлого века . Эти системы изначально предназначались только для доставки в квартиры и офисы совокупности аналоговых телевизионных каналов (по 6 МГц). Сегодня разработчиками оборудования абонентского доступа решается проблема интегрированного использования указанных кабельных систем для предоставления пользователю не только каналов аналогового телевидения, но и услуг аналоговой телефонии и/или передачи данных.
В настоящее время главным принципом построения СД является использование существующих физических цепей для предоставления пользователю всего комплекса телекоммуникационных услуг и прежде всего услуг ПД. Устройства, предназначенные для обеспечения высокоскоростной передачи данных по коаксиальным абонентским кабельным системам, получили название "сетевые кабельные модемы" (СКМ). В России такое оборудование нашло свое применение, главным образом, на сетях кабельного телевидения (КТВ), где оно используется для организации доступа в Internet.
Современные системы КТВ строятся, как правило, коаксиальными или гибридными (волоконно-коаксиальными). В гибридных системах КТВ волоконно-оптический кабель прокладывается от узла доступа  до здания или распределительного устройства (шкафа). Далее коаксиальным кабелем реализуется шинная конфигурация (например "шина на подъезд" или "шина на офис").
Для ПД по такой кабельной системе используются СКМ, позволяющие организовать получение информации, например из сети Internet, по свободным от передач телевизионным (ТВ) каналам. Скорость получаемых данных может превышать 40 Мбит/с и этот ресурс является общим (из-за шинной конфигурации сети) для всех абонентов, подключенных в текущий момент к СПД, и, следовательно, делится поровну между ними. Но даже с учетом этого СКМ является недорогим средством высокоскоростной ПД (4–8 Мбит/с на пользователя), что недостижимо для телефонных модемов, средств основного доступа ЦСИС и недорогих xDSL-систем.
Станционный полукомплект СКМ размещается на узле доступа и обеспечивает обработку пользовательских запросов, высокоскоростную ПД к абонентам и взаимодействие с коммутационной системой СПД. Абонентский полукомплект СКМ подключается к ТВ разделителю (антенному входу абонентской установки) и предназначен для организации трактов пользовательских запросов (от абонентов) и получения данных (от сети) оконечными средствами (ПЭВМ).
Здесь следует отметить, что из-за шинной организации СД и общности ресурса пропускной способности недостатком первых СКМ являлась слабая защищенность процессов ПД конкретного пользователя от несанкционированного доступа (НСД) и атак через Internet. Но доступность и низкая стоимость СКМ привели к тому, что за первые 2 года своего внедрения в Западной Европе к услугам ПД по системе КТВ было подключено более 1 млн абонентов .
Формируемый канал ПД может быть симметричным и асимметричным. В последнем случае скорость передачи в направлении к сети (US) значительно ниже скорости передачи в обратном направлении (DS). По способу разделения направлений передачи различают два способа организации асимметричного доступа через систему КТВ: Cable-Return и TELCO-Return.
В первом случае – Cable-Return – для подканала запросов в полосе пропускания кабеля выделяется специальная частотная полоса и дуплекс организуется по одному кабелю. Такая система доступа способна поддерживать в направлении к сети скорость передачи до 10 Мбит/с (общий ресурс), она проста и экономична. Кроме того, при небольшой модернизации система может быть реорганизована в симметричную. Однако взаимное влияние подканалов ПД друг на друга и на ТВ трансляцию может привести к заметному ухудшению качества получаемых услуг. Кроме того, необходимо принимать меры по разграничению (разрешению конфликтов) доступа пользователей к общему ресурсу запросного канала.
В некоторых системах КТВ используются усилители, из-за чего передача по коаксиальному кабелю может осуществляться только в одном направлении – от сети к абоненту . Тракт запросов в этом случае организуется через телефонный модем (встроенный в СКМ или внешний) и СТфОП (TELCO-Return). Такая система доступа дороже и сложнее в управлении. При этом необходимо занимать еще и телефонную линию, устанавливать соединение через СТфОП (скорость запросного подканала не выше 33,6 кбит/с для каждого пользователя). Однако в данных условиях качество ТВ передач и принимаемого потока данных самое высокое.
Современные СКМ выпускаются в соответствии со стандартом DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), вытесняющим разработанные ранее частные стандарты ПД по сетям СКМ. В данном стандарте, реализующем технологию Cable-Return, предусмотрены асимметричный и симметричный режимы работы. Преимущество СКМ DOCSIS перед всеми предшествующими типами аналогичного оборудования заключается в поддержке пакетных протоколов ПД (включая АТМ) и интерфейсов ЛВС, а также в наличии специальных мер по поддержанию конфиденциальности услуг ПД (защита от НСД и атак через Internet, шифрование и т. д.).

*** Общая схема организации доступа к услугам передачи данных по сети КТВ:
а – по технологии Cable-Return с гибридной (волоконно-коаксиальной) сетью КТВ;
б – по технологии TELCO-Return с коаксиальной сетью КТВ, оборудованной усилителем
Европейская версия данного стандарта DOCSIS обозначается EuroDOCSIS. Применяемые в стандарте методы передачи позволяют объединить достоинства рассмотренных выше методов организации высокоскоростной ПД по сети КТВ.
В настоящее время интерес к применению СКМ постепенно спадает, так как вновь вводимые системы КТВ используют технические решения, более соответствующие современному уровню развития пакетных технологий доступа, например средства АТМ и MPLS.
Необходимо также отметить, что проводные средства доступа по-прежнему являются основным оборудованием СД. Структурированные кабельные системы, коаксиальные, симметричные и волоконно-оптические кабели – все это является технической основой достижения потенциальных характеристик пропускной способности местных и терминальных сетей.
Осознание больших возможностей ОК разработчиками и производителями техники связи привело к появлению ряда специализированных направлений архитектурного построения СД. Основными из них являются [2, 3, 80 и др.]:
гибридная волоконно-коаксиальная сеть (Hybrid fiber/coax, HFC) строится на основе коаксиальной и волоконно-оптической кабельных систем;
концепция "волокно в монтажный шкаф" (Fiber to the curb, FTTC) предусматривает прокладку ОК от центрального узла (районной АТС) до распределительного шкафа (как правило, уличного исполнения), от которого к абонентам организуются витые пары;
концепция "волокно в дом" (Fiber to the home, FTTH) предусматривает прокладку ОК до пользовательского помещения, поэтому является самой широкополосной и самой дорогостоящей.
Существуют и другие решения по использованию ОК при организации "последней мили", такие как "волокно в подъезд", "волокно в офис" и др. Их общим обозначением является аббревиатура FTTx, где x – буква, отражающая особенность реализации технологии.
На сегодняшний день гибридная волоконно-коаксиальная сеть, сформировавшаяся как технология в рамках систем КТВ, является самым доступным по стоимости вариантом построения мультисервисной СД. По мере удешевления ОК основным вариантом организации проводной системы абонентского доступа может стать реализация сети FTTх.
При многих достоинствах у проводных СД есть ряд существенных недостатков. Это прежде всего высокие трудозатраты на прокладку кабелей и фиксированность местоположения абонентов. Для преодоления выделенных недостатков разработаны технологии беспроводного абонентского доступа.
5. Принципы построения систем беспроводного абонентского доступа
Альтернативой проводных (медных, коаксиальных и волоконно-оптических) методов подключения пользовательского оборудования к коммутационным узлам сетей связи являются системы доступа на основе радио- и атмосферных оптических средств связи, получившие название беспроводных систем абонентского доступа (Wireless Local Loop, WLL). Основные достоинства данного способа организации "последней мили" состоят в возможности развертывания абонентских сетей для мобильных пользователей, а также в местах, где прокладка кабелей невозможна или запрещена [29].
***** Организация абонентского радиодоступа
Современные системы абонентского радиодоступа (Radio Local Loop, RLL) способны предоставить пользователю услуги передачи данных, а также доступ в сотовые сети связи. В настоящее время различаются узкополосные и широкополосные (с использованием спектральной модуляции) системы RLL.
Широкополосные системы RLL используют спектральную модуляцию (например Spread-Spectrum), обеспечивая ПД на скоростях до 155 Мбит/с при дальности связи до 4 км. Для работы этих систем требуется прямая видимость между антеннами, находящимися на противоположных концах радиоканала [13, 19].
Узкополосные системы RLL предназначены для обеспечения доступа к ССОП посредством радиоволн в условиях высокой концентрации абонентов, т. е. при большой плотности телефонной нагрузки в радиосотах малого радиуса (диаметром порядка 1 000 м). Поэтому узкополосные технологии RLL называют также технологиями микросотовой связи. Для отдельных абонентов доступ может быть обеспечен и с больших расстояний (до 10 км).
Большинство из узкополосных систем RLL в США базируются на стандартах сотовой связи AMPS, NMT, GSM. Используемые при этом технические решения оптимизированы для покрытия больших территорий и являются наилучшим решением в случае, когда плотность потенциальных абонентов сравнительно невысока.
В Западной Европе и Юго-Восточной Азии большее распространение получили специализированные средства беспроводной телефонии стандартов DECT и СТ-2. Эти стандарты изначально разрабатывались в качестве интерфейсов радиодоступа для случаев ограниченной мобильности, небольших расстояний (до 500 м) и сравнительно высокой плотности пользователей. Общая характеристика стандартов узкополосных систем RLL
Общая характеристика стандартов узкополосных систем RLL
Наименование Диапазон /
его разбиение Примечания
СТ-1 (Cordless Telephony – 1) 825–837 МГц /
10 подканалов Аналоговый стандарт. Частотное разделение (FDMA) пользовательских каналов и направлений передачи. Нет ПД. 40 дуплексных каналов
СТ-1+ (Cordless Telephony – 1+) 825–837 МГц /
10 подканалов FDMA, 80 дуплексных каналов. Нет ПД
СТ-2 (Cordless Telephony – 2) 864,1–868,1 МГц /
40 подканалов FDMA пользовательских каналов, временное разделение направлений передачи (TDD), речь в цифровом виде (АДИКМ-32 кбит/с). Динамическое распределение каналов (DCA). Нет ПД. Поддержка ААЗИ
DEСТ (Digital European Cordless Telecommunications) 1880–1900 МГц /
10 подканалов Доступ с временным разделением каналов (TDMA). В кадре TDMA (10 мс) до 12 дуплексных каналов (TDD) с DCA. АДИКМ-32. ПД. Поддержка ААЗИ
PHS (Personal Handyphone System) 1895–1918,1 МГц /
40 подканалов ; 2 TDMA с TDD и DCA. Кадр TDMA размером 10 мс объединяет до 4-х дупл. каналов. АДИКМ-32. ПД. ААЗИ
Руководящими документами Госкомсвязи РФ в качестве основного на территории России выбран стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications). Он описывает технологию цифрового радиодоступа на расстояния от 5 м до 10 км к услугам сетей электросвязи, включая УЦСИС. Общая схема организации радиодоступа на основе технологии DECT представлена на рисунке 5.1 [8].
В структуре сети абонентского доступа DECT можно выделить четыре типа устройств: абонентский радиоблок (АРБ), терминальный абонентский радиоблок (ТАРБ), базовый радиоблок (БРБ) и узловой концентратор DECT.
Абонентский радиоблок выполнен в виде носимой радиотелефонной трубки с жидкокристаллическим индикатором. Он обеспечивает предоставление абоненту услуг телефонии, а в некоторых моделях и передачи данных. Терминальный абонентский радиоблок предназначен для организации радиодоступа абонентским установкам со стационарными телефонными аппаратами и устройствами передачи данных. Базовый радиоблок (базовая станция микросотовой сети) играет роль сетевого окончания и позволяет обслуживать нагрузку от 6–60 АРБ (ТАРБ).
Узловой концентратор (радиомодуль АТС) обеспечивает обработку радиосигналов пользователей и взаимодействие с ССОП через АТС. К каждому узловому концентратору проводами подключается до 16 БРБ. Интерфейс "БРБ–УК" может быть 2- или 4-проводным. Сам узловой концентратор конструктивно представляет собой либо статив, подключаемый к АТС посредством 3- или 4-проводных линий, либо плату внутри АТС, подключаемую непосредственно к системной шине коммутационного узла.
Стандарт базируется на цифровой передаче данных между БРБ и АРБ (ТАРБ) по технологии множественного доступа с временным разделением (TDMA, Time-Division Multiple Access). Полностью дуплексная связь обеспечивается с помощью временного дуплексирования (TDD, Time-Division Duplexing). Диапазон радиочастот DECT, используемых для приема/передачи, составляет 1 880–1 900 МГц. Рабочий диапазон (около 20 МГц) разделен на 10 радиоканалов по 1,728 МГц, являющихся мультичастотными (МС). Обмен информацией производится кадрами. С помощью временного разделения в каждом кадре создаются 24 временных слота, обеспечивающих 12 дуплексных каналов для приема/передачи речи. При установлении соединения используются 2 из 24 временных слота в каждом кадре: один для передачи, другой для приема (рис. 5.2). Таким образом, каналы для передачи речи/данных в DECT образуются за счет использования 10 несущих частот, технологий временного разделения со множественным доступом (TDMA) и временного дуплексирования (TDD).

Емкость (параметр, учитывающий интенсивность абонентского трафика, ширину используемого частотного диапазона и площадь покрытия, в Эрл/МГц/км2) систем DECT выше, чем у других цифровых систем микро- и макросотовой связи и составляет 500 Эрл/МГц/км2 (этот показатель для систем на базе стандартов GSM и DCS-1800 равен соответственно 10 и 100).
Механизм выбора каналов, применяемый в DECT и известный как непрерывный динамический выбор канала (CDCS, Continuous Dynamic Channel Selection), позволяет соседним беспроводным СД функционировать без мешающего влияния друг на друга.
Каждый из АРБ стандартаDECT в принципе имеет доступ к любому каналу (как к частотному, так и временному). Когда необходимо установить соединение, АРБ выбирает канал, обеспечивающий наиболее качественную связь. После того как соединение установлено данное устройство продолжает анализировать диапазон, и если обнаруживается канал, гарантирующий лучшее качество связи, то переключает соединение на него. Переключение реализуется незаметно для пользователя.
Именно благодаря применению CDCS в системах DECT не требуется планирование частот и их распределение между отдельными СД. Решение проблем электромагнитной совместимости фактически перекладывается на АРБ (ТАРБ). Это обстоятельство позволяет увеличивать общее число используемых каналов путем простого добавления, где это необходимо, новых БРБ.
Стандарт DECT предусматривает ряд функций защиты информации, в том числе шифрование радиосигнала и аутентификацию АРБ. Система идентификации АРБ позволяет одному и тому же устройству связи осуществлять доступ к нескольким различным системам DECT (например к домашнему ТАРБ, УАТС организации и ССОП). При подобной организации несколько служб могут совместно использовать одну и ту же инфраструктуру связи, что экономически выгодно.
Обычно СД DECT организуется в рамках системы деловой телефонии. Данные системы являются либо полностью интегрированными беспроводными УАТС, включающими собственную КС, либо добавочными системами, которые могут быть подключены к существующим телефонным станциям, формируя, таким образом, гибридную систему, поддерживающую как кабельные, так и беспроводные соединения (рис. 5.3). В данном случае узловой концентратор DEСТ выполняет функции шлюза мeжду УАТС и беспроводной системой.
Технология DECT обеспечивает владельцу современного АРБ все услуги ССОП, в том числе передачу факсимиле (до 4,8 кбит/с), данных (до 9,6 кбит/с) или речи (32 кбит/с) через канал с АДИКМ-32; передачу факсимиле и данных (до 28,8 кбит/с) по каналу 64 кбит/с, передачу речи без сжатия (64 кбит/с). Перспективные средства радиодоступа DECT, встраиваемые в абонентскую установку, способны поддерживать 2-проводный аналоговый телефонный и 4-проводный цифровой (64 кбит/с) интерфейсы, широкополосную ПД по каналам 2B + D и 30B + D в ЦСИС, пакетную ПД со скоростью до 552 кбит/с (от ООД или ПЭВМ).

Развитие систем беспроводного радиодоступа происходит сегодня в направлении повышения их пропускной способности и дальности связи. В этом смысле прогрессивными являются широкополосные системы RLL. Используемая в них технология спектральной модуляции наряду с повышением скорости передачи данных обеспечивает защиту радиоканалов от помех и подслушивания.
Известны два метода реализации спектральной модуляции:
"прямой последовательности" (Direct Sequence);
"скачущей частоты" (Frequency Hopping).
Системы, реализующие метод "прямой последовательности", кодируют каждый передаваемый бит с помощью последовательности битов, именуемых чипами. Код известен только передающему и приемному АРБ. Передающее устройство передает чипы по всем выделенным ему частотам.
При использовании метода "скачущей частоты" происходит скачкообразная перестройка частоты радиотехнической системы, при этом время ее работы на каждой возможной частоте очень мало: например некоторые устройства "перескакивают" на новую рабочую частоту каждые 100 мс.
Недостатком широкополосных систем RLL является топологическая ограниченность. Такие средства обеспечивают связь только в радионаправлении ("точка–точка"). Однако имеется ряд достоинств, в числе которых невысокая стоимость, высокая дальность связи при скорости ПД ниже 1 Мбит/с. Так, простейшие образцы оборудования широкополосных систем RLL на основе спектральной модуляции обеспечивают ПД 2 Мбит/с на расстояние 800 м и 384 кбит/с на расстояние до 15 км. Разрабатываемые представители средств связи рассматриваемого типа способны передать трафик АТМ на скорости 20, 50 или 155 Мбит/с на расстояние соответственно 5, 3 и 1 км.
По мнению специалистов, дальнейшее развитие средств беспроводного радиодоступа будет осуществляться посредством слияния технологий микро- и макросотовой связи с применением систем с кодовым разделением (например CDMA-2000). Другим направлением развития средств беспроводной связи является внедрение в СД атмосферных оптических (инфракрасных) линий передачи.
5.2. Организация атмосферного оптического (инфракрасного) абонентского доступа
Инфракрасные (атмосферные оптические) системы передачи используют для переноса информации оптический сигнал, распространяющийся через атмосферу .
Инфракрасные (атмосферные оптические) системы абонентского доступа предназначены для организации беспроводной передачи данных между пользовательским оборудованием и узлами сетей связи. Эти системы обеспечивают дальность связи до 4 км. К их преимуществам относят большую скорость передачи (до 155 Мбит/с); помехозащищенность (не подвержены влиянию радиопомех), разведзащищенность (для снятия информации необходимо обеспечить энергетический контакт с атмосферным каналом), высокую достоверность (вероятность ошибок от 10–10 до 10–9) и др.
Применение инфракрасных (атмосферных оптических) систем передачи не требует согласования в органах Госсвязьнадзора. Такие средства незаменимы в районах с высокой концентрацией радиосредств, в пожароопасных и агрессивных средах, где невозможна или запрещена прокладка кабелей связи.
Классификация атмосферных оптических систем передачи (АОСП), составляющих техническую основу инфракрасных СД, представлена на рисунке 5.4.

Полукомплекты АОСП выполняются в виде приемо-передающих оптических модулей (ППОМ), включающих лазер, приемопередающую оптическую антенну (объектив), фотодетектор и приемник. Связь в системах инфракрасного абонентского доступа может организовываться как в условиях прямой видимости ППОМ, так и в отсутствие таковой. В первом случае обеспечивается максимальная дальность связи, во втором – возможность обмена данными по конфигурации "точка" – "много точек". Направленные АОСП прямой видимости применяются для организации линий привязки абонентских пунктов к узлам доступа, диффузные АОСП для построения беспроводных абонентских сетей внутри помещений.
Общая схема организации инфракрасного абонентского доступа представлена на рисунке 5.5. Установка ППОМ осуществляется на господствующих высотах  зданий или вышках). При необходимости организуется ретрансляционный пункт, включающий два ППОМ.
Надежность связи в беспроводных инфракрасных системах доступа существенно зависит от состояния атмосферы. Для поддержания требуемых значений коэффициента готовности (Кг = 0,92 – 0,999) в современных ППОМ используется до четырех лазерных систем различной мощности. Переключение осуществляется безобрывно, при этом обеспечивается экономичная связь в различных условиях (ясной погоды, дождя, тумана, снега и т. д.).
При большом удалении терминала от ППОМ могут использоваться оптические окончания (ОО), обеспечивающие преобразование импульсной последовательности из электрического вида в оптический (код CMI) и обратно. В этом случае между ППОМ и ОО используется оптическое волокно.
Современные ОО поддерживают большинство применяемых сетевых интерфейсов (Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM).
При необходимости в системе абонентского доступа может использоваться согласующее устройство (СУ), имеющее АЦП и поддерживающее многие протоколы передачи информации и сигнализации (в том числе ЦСИС). В ряде систем беспроводного инфракрасного доступа СУ и/или ОО реализуются в виде плат внутри ППОМ, данные к которому подводятся по кабелю или ОВ.

Для организации функционирования беспроводных ЛВС применяются ненаправленные АОСП. На рисунке 5.6 представлена структурная схема диффузной АОСП на скорости 50 Мбит/с, использующую модуляцию интенсивности и прямое фотодектирование.
Передатчик в качестве оптической антенны использует кластер из восьми лазерных диодов, с выхода которых оптический сигнал пропускается через прозрачный пластмассовый диффузор, предназначенный для создания необходимой диаграммы направленности излучения. Диффузор обеспечивает также ограничение мощности оптического сигнала величиной в 475 мВт. Это предел, определяемый нормами по защите глаз персонала для используемой длины волны l = 806 нм. Передатчик направлен вверх к потолку, чем обеспечивается близкое к равномерному рассеяние излучения.
Существуют и другие подходы к построению СД   , реализация той или иной концепции должна быть обоснованной. Национальные телекоммуникации развиваются очень неравномерно. В одних странах операторы связи уже готовы к предоставлению услуг УПС, в других – еще не окончилась цифровизация телекоммуникаций общего пользования. Для одних уже сложилась потребность в услугах ШЦСИС, для других достаточно телефонии.