ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГРУППЫ 09-ОЗИ:
Жучков Д.В.

Системы широкополосной передачи информации

Введение

Широкополосный или высокоскоростной доступ в Интернет обеспечивается с помощью ряда технологий, которые позволяют пользователям отправлять и принимать информацию в гораздо больших объемах и с гораздо более высокими скоростями, чем в случае получившего широкое распространение в настоящее время доступа в Интернет по обычным телефонным линиям. Широкополосный доступ обеспечивает не только высокую скорость передачи данных, но и непрерывное подключение к Интернету (без необходимости установления коммутируемого соединения) и так называемую «двустороннюю» связь, т. е. возможность как принимать («загружать»), так и передавать («сгружать») информацию на высоких скоростях.
Широкополосный доступ не только обеспечивает богатство информационного наполнения («контента») и услуг, но и способен преобразить весь Интернет как в плане предлагаемого Сетью сервиса, так и в плане ее использования. По всей вероятности, многие из будущих применений широкополосного доступа, которые позволят наиболее полно раскрыть его технологический потенциал, еще только предстоит освоить.
Для предоставления широкополосного доступа в Интернет могут использоваться множество различных носителей и технологий передачи данных. К ним относятся кабельная связь, усовершенствованный телефонный сервис под названием «цифровая абонентская линия» (Digital Subscriber Line, DSL), спутниковая связь, фиксированный беспроводный доступ и другие. Несмотря на то, что многие (хотя и не все) учреждения и коммерческие организации уже имеют широкополосный доступ в Интернет, до сих пор не решена проблема предоставления широкополосного доступа на отрезке линии связи, ведущем непосредственно в дома пользователей (так называемая «последняя миля»). В настоящее время ряд конкурирующих телекоммуникационных компаний разрабатывают, внедряют и рекламируют специфические технологии и услуги, предназначенные для предоставления широкополосного доступа широким слоям населения.

История вопроса и анализ

"Широкополосный или высокоскоростной доступ в Интернет обеспечивается с помощью ряда технологий, которые позволяют пользователям отправлять и принимать информацию в гораздо больших объемах и с гораздо более высокими скоростями, чем в случае получившего сейчас широкое распространение доступа в Интернет по обычным телефонным линиям. В настоящее время целый ряд телекоммуникационных компаний разрабатывают, внедряют, рекламируют и продают конкретные технологии и услуги в целях предоставления широкополосного доступа в Интернет домашним пользователям. Между тем, федеральное правительство, действуя через Конгресс и Федеральную комиссию по связи (ФКС), стремится обеспечить честную конкуренцию между участниками рынка с тем, чтобы широкополосный доступ в Интернет был физически и финансово доступен всем американцам, которые хотят его иметь".(1)

Что такое широкополосный доступ, и почему он имеет столь большое значение?

"В 1990-е годы рост Интернета шел по экспоненциальному закону. В докладе «ХэррисИнтерэктив» за апрель 2002 г. отмечается, что в настоящее время доступ в Интернет имеют более 66% совершеннолетних жителей США. Сегодня большинство домашних пользователей Интернета выходят в Сеть по тем же телефонным линиям, что используются для обычной голосовой связи. Для выхода в Интернет посредством коммутируемого соединения используется персональный компьютер, оснащенный модемом. Подключение к Интернету обеспечивает (за соответствующую плату) выбранный пользователем поставщик услуг Интернета (ПУИ). Модем преобразовывает аналоговые сигналы (речь) в цифровые, которые позволяют передавать «биты» информации. (6)
Чем выше скорость передачи данных, тем быстрее можно загружать файлы или «перепрыгивать» с одной Веб-страницы на другую. Наиболее высокоскоростной модем из тех, что применяются на обычных телефонных линиях, обеспечивает максимальную скорость передачи данных примерно 45 тыс. бит в секунду (бит/с). Его называют еще «модемом со скоростью передачи 56К». Однако по мере того, как контент «Всемирной паутины» становится все более сложным, все более очевидными становятся ограничения, накладываемые относительно невысокой скоростью передачи данных по обычным телефонным линиям (такой доступ называют еще «узкополосным»). Например, загрузка 10-минутного видеофильма или дистрибутива крупной программы с помощью модемного соединения со скоростью передачи 56K может превратиться в весьма продолжительное и унылое занятие. В случае же использования широкополосного доступа в Интернет, при котором скорость передачи данных многократно превышает пресловутые 56K, пользователи могут комфортно смотреть видеофильмы или загружать программное обеспечение и другие «увесистые» файлы за считанные секунды. Широкополосный доступ обеспечивает не только высокую скорость передачи данных, но и постоянное подключение к Интернету (пользователю не нужно «дозваниваться» до ПУИ), а также так называемую «двунаправленную» связь – т. е. возможность одновременно принимать («загружать») и передавать («сгружать») информацию на высоких скоростях". (6)
"Широкополосный доступ не только обеспечивает богатство информационного наполнения («контента») и услуг, но и способен преобразить весь Интернет как в плане предлагаемого Сетью сервиса, так и в плане ее использования. Например, двустороннее высокоскоростное соединение могло бы использоваться для интерактивных применений, таких как онлайновые классы, демонстрационные залы или медицинские клиники, при которых учитель и ученик (или клиент и продавец, врач и пациент) с помощью своих компьютеров могут видеть и слышать друг друга. Можно было бы использовать «постоянное» подключение к Интернету для мониторинга безопасности жилища, автоматизации быта или даже дистанционного лечения больных через «Всемирную паутину». Благодаря высокой скорости передачи данных и большому объему передаваемой информации, обеспечиваемым широкополосным соединением, такое соединение могло бы также служить для организации так называемого «пакетного» предоставления услуг, при котором услуги кабельного телевидения, «видео по требованию», голосовой связи, передачи и приема данных и другие услуги предоставляются по одной и той же линии связи. По правде говоря, вполне может статься, что многие из применений, наилучшим образом использующих технические возможности широкополосного доступа и одновременно поражающих воображение потребителей, еще только предстоит разработать". (6)
"В настоящее время многие (хотя и не все) учреждения и коммерческие организации уже имеют широкополосный доступ в Интернет. Одна из главных проблем (а также открывающихся громадных деловых возможностей) по-прежнему связана с предоставлением широкополосного доступа на отрезке линии связи, ведущем непосредственно в дома пользователей (так называемая «последняя миля»). В настоящее время широкополосный доступ в Интернет имеют приблизительно 8% семей США. Сегодня подавляющее большинство домашних пользователей «Всемирной паутины» используют «узкополосный» доступ, т. е. они подключаются к Сети с помощью модема и телефонного провода. Однако переключение жилого фонда на широкополосный доступ уже началось: в некоторых населенных пунктах и районах компании стали предлагать различные виды широкополосного сервиса. По данным компании «Дж.П. Морган», 73% семей выходят в Интернет с помощью проводной модемной линии связи, а 45% семей – с помощью DSL. В целом степень наличия широкополосной связи находится на уровне почти 85%. Однако лишь 12% семей, имеющих техническую возможность подключиться к Интернету по каналам широкополосного доступа, сделали это . В настоящее время стоимость услуг широкополосного доступа для населения составляет от примерно 50 долл. в месяц и выше плюс несколько сотен долларов на оплату оборудования и монтажа".(6)

Технологии широкополосного доступа

"Для предоставления широкополосного доступа в Интернет может использоваться множество различных носителей и технологий передачи данных. К ним относятся кабельная связь, усовершенствованный телефонный сервис под названием «цифровая абонентская линия» (Digital Subscriber Line, DSL), спутниковая связь, наземная (или фиксированная) беспроводная связь и другие. Наиболее широко используемыми технологиями предоставления широкополосного доступа в настоящее время являются кабельная связь и DSL. Оба этих вида связи требуют модификации уже существующей физической инфраструктуры, подключенной к дому (т. е., линий кабельного телевидения и телефонной связи). Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки и, по всей вероятности, они будут конкурировать друг с другом по своей эффективности, цене, качеству обслуживания, широте географического охвата, дружелюбию к пользователям и другим факторам. Ниже приводятся краткие сведения о кабельной связи, DSL и других перспективных технологиях широкополосного доступа".(2)

Кабельная связь
"Та же кабельная сеть, по которой в настоящее время транслируются программы кабельного телевидения, подвергается изменениям для обеспечения широкополосного доступа в Интернет с максимальными скоростями приема и отправки информации соответственно 3-10 млн бит в секунду (Мбит/с) и от 128 тысяч бит в секунду (Кбит/c) до 10 Мбит/с. На практике скорости передачи данных лежат в диапазоне от нескольких тысяч Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Поскольку кабельные сети используются пользователями совместно, в часы пиковой загруженности, когда сеть одновременно используется большим числом клиентов, скорость доступа может снижаться. Совместное пользование сетью также ведет к проблемам с безопасностью и уязвимости пользователей перед хакерами".(5)

Цифровая абонентская линия (DSL)
"DSL – это технология модемной связи, которая преобразует существующие телефонные линии с медным проводом в высокоскоростные каналы двухсторонней передачи данных. Скорость передачи информации составляет до 7 Мбит/с, а приема – до 1 Мбит/с. Скорости могут зависеть от состояния телефонного провода и расстояния между домом и центральной АТС телефонной компании (т. е., зданием, в котором размещен телефонный коммутатор). Поскольку ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line, асимметричная цифровая абонентская линия) использует гораздо более высокие частоты, чем при голосовой связи, по одной и той же телефонной линии могут пересылаться как речь, так и данные. Таким образом, клиенты могут говорить по телефону, находясь при этом в Интернете, и голосовая связь будет поддерживаться даже в том случае, если сервис ADSL выйдет из строя. ADSL, как и технология кабельной широкополосной связи, предполагает «постоянное» подключение к Интернету без необходимости набора телефонного номера ПУИ. Однако, в отличие от кабельной связи, ADSL имеет одно преимущество – ADSL-линия не является объектом совместного использования клиентом и центральной АТС. Таким образом, в периоды большого Интернет-трафика скорость передачи данных не обязательно будет снижаться. Неудобство, связанное с использованием кабельной линии связи, заключается в том, что развертывание технологии ADSL ограничивается расстоянием между домом пользователя и центральной АТС. В настоящее время ADSL доступна только домам, расположенным от центральной АТС на расстоянии не более 18 тыс. футов (приблизительно три мили). Однако поставщики услуг DSL в настоящее время изучают способы дальнейшего увеличения «радиуса действия» этой технологии".(4)

Спутниковая связь
"6 ноября 2000 г. компания «Старбэндкоммьюникейшнз» объявила о вводе в действие первой службы доступа в Интернет на базе системы двусторонней спутниковой связи для домашних пользователей, обеспечивающей скорости приема и передачи данных соответственно 500 и 150 Кбит/с. 21 декабря 2000 г. компания «Хьюз» анонсировала свою новую систему двунаправленной широкополосной спутниковой связи с разрекламированной скоростью приема данных 400 Кбит/с и передачи – до 125 Кбит/с. 2 августа 2001 г. «Хьюз» объявила о своем намерении предложить подписчикам службы «ДирекТВ» доступ в Интернет по широкополосному спутниковому каналу (получившему название «ДирекУэй»). Эта услуга будет стоить 60-70 долл. в месяц и оплачиваться отдельно от стоимости телевизионных услуг. Между тем не за горами появление модернизированных систем высокоскоростного спутникового доступа в Интернет по каналам двухсторонней связи. Спутниковая сеть подобно кабельной сети является системой общего пользования, а это чревато возможными проблемами с нарушением неприкосновенности частной жизни и снижением скорости в зависимости от загруженности сети. Другим недостатком спутникового доступа в Интернет является его восприимчивость к помехам и сбоям при неблагоприятных погодных условиях. Вместе с тем большим преимуществом спутниковой связи является ее вседоступность. Если кабельная связь и DSL недоступны многим американцев в силу технических причин, то подключиться к Интернету через спутник может любой, у кого есть спутниковая антенна. Это превращает спутниковую связь в одно из возможных решений проблемы подключения к Интернету сельских или удаленных районов, не охваченных другими технологиями".(5)

Другие технологии
"Для организации широкополосного доступа в Интернет для населения могут применяться или уже применяются и другие технологии. Системы наземной или фиксированной беспроводной связи передают информацию по атмосферным радиоволнам с высотных зданий или антенн. Хотя такие системы используются главным образом в коммерческих организациях, беспроводная связь начинает использоваться и для предоставления широкополосного доступа в Интернет населению. Ее преимуществами являются гибкость и более низкая стоимость развертывания в доме клиента (не требуется прокладка или модернизация кабельных или телефонных линий). Недостатки – ограничения, связанные с необходимостью размещения приемника и передатчика на линии прямой видимости (в ряде случаев), восприимчивость некоторых технологий к неблагоприятным погодным условиям и дефицит свободных полос частот. В 2000 бюджетном году ФКС начала проводить аукционы по продаже частотных диапазонов, в настоящее время занятых вещательными каналами с номерами 60-69. Эти и другие частоты в полосе частот 700 МГц являются возможными кандидатами для использования в беспроводных системах широкополосного доступа. Ряд беспроводных технологий, соответствующих различным зонам электромагнитного спектра, также обладают неплохим потенциалом. К ним относятся диапазоны высоких частот (выше 24 ГГц), низких частот (многоточечная распределительная служба или MDS, частоты ниже 3 ГГц), широкополосная служба персональной связи (PersonalCommunicationsServices, PCS), служба беспроводной связи (2,3 ГГц) и нелицензированный частотный диапазон".(2)
"Еще одной технологией широкополосного доступа в Интернет является оптико-волоконная сеть с доведением оптического кабеля до пользователя (FiberToTheHome, FTTH). Оптико-волоконный кабель, уже используемый коммерческими организациями для создания линий высокоскоростной связи для передачи речи и данных на большие расстояния, имеет громадную пропускную способность, превышающую один гигабит в секунду (1000 Мбит/с). Главным препятствием для широкого развертывания FTTH является высокая стоимость подвода оптико-волоконной линии к домам пользователей. Ряд телефонных компаний изучает возможные варианты предоставления услуг FTTH по разумной цене. Некоторые предприятия коммунального обслуживания также рассматривают возможность предоставления широкополосного доступа в Интернет по оптико-волоконным линиям, проложенным по уже существующим кабелепроводам, или уже предлагают такую услугу. Кроме того, некоторые компании изучают целесообразность передачи данных по линиям электроснабжения, которые проложены практически во все дома. Эта технология обещает громадные скорости передачи информации, однако для ее внедрения потребуется решить ряд серьезных технических проблем".(1)

Заключение

Возможность выбора является отличительной чертой современного цифрового мира телекоммуникаций. Причем все новые технологии в определенной мере конкурируют друг с другом, что позволяет ожидать роста качества предоставляемых услуг и снижения их стоимости.
Несмотря на конкуренцию между провайдерами, продвигающими на рынок различные технологии, нет оснований предполагать, что, в конце концов, какая-либо из технологий одержит победу. Все технологии, в силу своих основополагающих различий, имеют шанс на существование и на свою долю пользователей. Выбор остается за пользователями.
Оптимальная технология доступа должна быть достаточно дешёвой, требуя дополнительных затрат только при добавлении новых пользователей; она должна предоставлять пользователю не только высокую пропускную способность, но и обеспечивать необходимое качество передачи QoS (Quality of Service) для заказанной услуги (например, время задержки сигнала не более максимально допустимого, гарантированную неравномерность этой задержки в полосе частот передачи сигнала, требуемую надёжность и т.д.). Все методы доступа, включая медные или оптико-волоконные кабели, кабельные модемы или беспроводные системы, отвечают в той или иной мере этим требованиям. К сожалению, ни одна из технологий не отвечает всем требованиям сразу.

Список ссылок

1. История развития широкополосного доступа URL:http://www.infousa.ru/information/ib10045.htm
2. Технологии широкополосного доступа http://www.tssonline.ru/articles2/fix-op/tehnol-shirokopolosn-dostupa
3. Линии DSL и ADSL URL:http://www.artkis.ru/adsl.php
4. Спутниковый интернет URL: http://cosmolink.ru/stati/shirokopolosnyi_spytnikovyi_internet_protokoly_i_prilozheniya.html
5. Кабельный широкополосный интернет URL: intsat.ru/internet-skorosti.html
6.Широкополосный доступ в интернет URL: www.artkis.ru/adsl.php