44Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Системы Интернет-доступа


С. Лукьяненко Теле-Спутник - 6(44) Июнь 1999 г.


Современный Интернет представляет собой комплекс средств хранения, обработки и предоставления информации. Основными составляющими этого комплекса являются:

  • информационные ресурсы. Это, прежде всего, мощные серверы, оборудованные высокоемкими устройствами хранения данных, а также — высокоскоростные системы поиска необходимой информации;
  • коммуникационные ресурсы, обеспечивающие объединение разнородных сетей в единую систему и предоставляющие средства быстрой передачи данных;
  • системы доступа к ресурсам сервис-провайдера (ISP), а через него — к информационным ресурсам всей сети, независимо от места расположения источника информации.

Качество работы сети Интернет определяется всем комплексом в целом, однако пользователи оценивают этот сложный комплекс, главным образом, по последней составляющей — системе абонентского доступа.

В основе большинства существующих систем абонентского доступа лежат физические линии связи, по которым и выполняется транспортировка объемов данных между ISP и абонентом и которые в большинстве своем закладывались еще при строительстве домов и микрорайонов для обеспечения телефонной связи. К сожалению, емкость существующих кабелей практически исчерпана, а качество телефонных линий традиционно низкое и со временем не улучшается. Таким образом, построение новых систем коммуникаций, к числу которых принадлежит Интернет, сразу сталкивается либо с полным отсутствием свободных пар, либо — с невозможностью получить качественную линию, необходимую для обеспечения требуемых скорости и надежности передачи данных.

Задачу доступа к ресурсам Интернет-провайдера приходится решать, исходя из реальных возможностей.


Системы Интернет-доступа

Способы Интернет-доступа

Под термином “доступ” к ресурсам Интернет-провайдера будем понимать соединение компьютера абонента с сервером-источником для передачи или приема информации. Пользователю необходимо “добраться” до ближайшего ISP, а далее, используя ресурсы внешних (магистральных) каналов провайдера, абонент получает доступ ко всей сети Интернет. Заметим также, что для обычного Интернет-пользователя объемы данных, передаваемых на сервер (например, запросов к источнику информации) и принимаемых от него (ответов), неодинаковы: как правило, соотношение составляет 1:7 и более, то есть трафик абонента несимметричен.

Возможность использования существующей инфраструктуры связи в качестве системы Интернет-доступа определяется многими факторами, в частности:

  • степенью ее развития, то есть способностью охватить максимально возможное количество потребителей;
  • потенциально достижимой скоростью передачи данных;
  • наличием свободного ресурса;
  • величиной затрат на развертывание (дооборудование) инфраструктуры и ее эксплуатацию.

Среди всего существующего разнообразия наиболее широко применяются системы доступа к ISP, использующие:

  • коммутируемые линии телефонных сетей общего пользования (ТфОП);
  • выделенные линии тех же телефонных сетей.

В последнее время появились новые системы доступа на основе:

  • сетей кабельного телевидения;
  • спутниковых каналов связи.

Системы абонентского доступа принципиально отличаются своими потребительскими характеристиками и, прежде всего:

  • способом предоставления канала пользователю (разделяемый или выделенный ресурс);
  • типом используемого физического канала связи (проводный телефонный, кабельный телевизионный, спутниковый), которые, в свою очередь, определяют:
    • максимально возможную скорость передачи данных;
    • достоверность передачи (вероятность ошибки Рош) и надежность соединения;
    • наиболее удобное время суток для эксплуатации системы доступа.

Все это, в итоге, определяет тип оконечного оборудования, удобство работы, величину эксплуатационных расходов, и, наконец, стоимость единицы объема информации в той или иной системе абонентского доступа.


Система Интернет-доступа по коммутируемой телефонной линии

Системы доступа по телефонным линиям

Исторически первыми системами абонентского доступа, которые нашли массовое применение, являются системы на основе телефонных линий.


Система Интернет-доступа по выделенной линии

Доступ по коммутируемой телефонной линии

Доступ к ресурсам провайдера осуществляется по коммутируемой телефонной линии, а все, что необходимо для передачи данных — это модем. Абонент сначала “звонит” по известному номеру телефона провайдера, если телефон не занят — устанавливается связь с сервером доступа. Скорость передачи данных ограничена полосой частот стандартного телефонного канала, которая составляет 3100 Гц. Теоретически достижимая в таком канале скорость передачи, при оптимальных виде модуляции и способе кодирования, составляет 64 кБит/с, и сегодня уже созданы устройства, обеспечивающие скорость передачи информации, близкую к предельной. Однако наиболее распространенные модемы позволяют передавать данные на скорости до 33 кБит/с.

Скорость передачи является важной характеристикой канала доступа, поскольку чем выше скорость, тем больший объем данных можно получить. Средняя скорость работы на киевских коммутируемых телефонных линиях достигает 19,2 кБит/с, а на линиях хорошего качества — и больше. Достоверность передачи обеспечивается аппаратными средствами модема, либо программным способом, в обоих случаях Рош не хуже 10-4, что вполне достаточно для работы большинства приложений.

Коммутируемые линии отличаются высоким уровнем помех и низкой устойчивостью соединения, что проявляется в срывах связи абонента с сервером-источником. Кроме потерь времени, это вынуждает отказываться от приема "длинных" файлов, а также существенно ограничивает количество серверов, с которых абонент может получать данные. Поэтому большинство абонентов вынуждено работать ночью, когда интенсивность нагрузки на телефонные сети и уровень помех существенно ниже, чем в дневное время.

Оборудование для коммутируемых линий сравнительно недорогое, наиболее популярные модемы в Киеве стоят $100...200. Оплата услуг Интернет-доступа в таких системах — почасовая, от $1/час до $3/час, и не зависит от количества переданной информации. Тем не менее, такая система расчетов получила наибольшее распространение.


Система Интернет-доступа по сети CaTV

Доступ по выделенной линии

Для организации доступа используются те же физические линии, однако оборудование для выделенных линий позволяет организовать существенно более скоростной канал, хотя и требования к качеству соединительной линии при этом значительно выше. Кроме того, поскольку соединения между абонентом и провайдером постоянные, то на АТС коммутационное оборудование не используется, а каналообразующее — жестко закреплено за абонентом, что снижает коэффициент использования оборудования и повышает стоимость его эксплуатации.

Провайдер выделяет абоненту порт оборудования передачи данных, что также повышает стоимость соединения. Скорость передачи данных по выделенной линии может достигать 2 МБит/с и выше. Соединения существенно более устойчивы к воздействию помех (отношение сигнал/шум 10...19, Рош не хуже 10-6), их качество практически не зависит от времени суток, а объемы получаемой абонентом информации ограничены только его потребностями — заказанной скоростью на порту, а также пропускной способностью внешних каналов провайдера.

Модемы для выделенных линий значительно дороже, чем для коммутируемых — от $200 до $2000, а стоимость порта составляет от 100 до десятков тыс. долларов в месяц. Поэтому выделенный канал могут позволить себе лишь организации, нуждающиеся в качественном высокоскоростном доступе.

Таким образом, наиболее распространенный способ доступа к провайдеру — на основе коммутируемой телефонной линии, с использованием существующих кабелей городских АТС. Вместе с тем, для обеспечения качественного доступа необходима связь с высокой скоростью передачи и низким уровнем помех, что при нынешней степени развития городской телефонии возможно редко. Выделенные проводные соединения обеспечивают необходимое качество связи, но являются дорогим решением.

Потребность в обеспечении качественного доступа и отсутствие приемлемых традиционных решений этой проблемы привели к появлению на рынке новых систем, использующих другие каналы связи для передачи данных абонентам.


Система Интернет-доступа со спутниковым каналом приема

Система доступа по сети кабельного телевидения

Сети кабельного телевидения по степени охвата потенциальных потребителей не уступают телефонным — телевизионный кабель уже проведен в каждую квартиру, а пропускная способность одного канала кабельной сети на два-три порядка выше, чем в традиционных системах. Именно поэтому использование кабельных TV-сетей позволяет предоставить услуги, недоступные пользователям телефонных систем из-за низкой скорости, и существенно сгладить проблему абонентского доступа.

Для организации Интернет-доступа в сети кабельного телевидения (CaTV) рядом с передающей телевизионной станцией устанавливается головное оборудование, которое формирует каналы передачи информации и обеспечивает обмен данными между Интернет-провайдером и абонентами. На абонентской стороне размещается кабельный модем.

Канал передачи информации абонентам формируется в сетке телевизионных частот. Скорость передачи ограничена шириной спектра стандартного телевизионного канала и составляет 10...33 МБит/с. Канал передачи запросов (от абонента) в одних системах реализован с использованием телефонной линии, в других — формируется в том же телевизионном кабеле, для чего выделяется часть неиспользуемой полосы частот 5...48 МГц, а скорость передачи достигает 2,5...10 МБит/с. Доступ в сети CaTV реализует процедуру предоставления канала по запросу, а общий ресурс распределяется между всеми активными в настоящий момент пользователями. Тем не менее, даже при максимальной нагрузке скорость приема данных одним абонентом в 2...3 раза больше, чем на коммутируемых линиях.

Двунаправленные системы, в которых оба канала — приема и передачи — формируются в телевизионном кабеле, обеспечивают существенно более высокую скорость обмена данными. Однако кабельная сеть является прекрасной приемной системой для внешних помех, которые в диапазоне частот обратного канала достаточно интенсивны. Кроме того, в большинстве кабельных сетей для формирования обратного канала требуется установка в магистральных усилителях дополнительных модулей, а используется обратный канал сегодня только для обеспечения Интернет-доступа.

Системы однонаправленные, с обратным каналом по телефонной линии, могут работать практически в любой кабельной телевизионной сети. Однако расходы абонента увеличиваются из-за необходимости приобретения еще и телефонного модема, а также оплаты услуг телефонного доступа к ISP. Кроме того, для членов семьи создаются дополнительные неудобства из-за продолжительной занятости телефонной линии.

Двунаправленная система Интернет-доступа по сети CaTV введена в коммерческую эксплуатацию в Печерском районе г. Киева и получила название TVGate. Работа в системе оставляет приятные впечатления: абонентский модем готов к работе через минуту после включения питания; отсутствуют досадные срывы соединения, характерные для телефонного доступа, а вероятность ошибки при обмене данными — не хуже 10-6. Система доступа эмулирует протокол Ethernet, имитируя работу абонента непосредственно в локальной сети ISP.

Стоимость абонентского модема для кабельной системы выше, чем для коммутируемой линии, и составляет от $350 и больше. Спектр услуг, предоставляемых в кабельных сетях, достаточно широк: от каналов с гарантированной скоростью, подобно выделенным линиям, до нетрадиционных, когда абоненты оплачивают полученный объем трафика. Несомненно интересна услуга доступа с негарантированной скоростью передачи данных, когда абоненту предоставляется весь имеющийся в системе свободный ресурс. Диапазон цен зависит от конкретной услуги: канал с гарантированной скоростью передачи сравним по стоимости с выделенной линией, а негарантированный доступ обойдется абоненту в $50 в месяц.

Высокие скорость передачи данных и надежность оборудования, удобный интерфейс дают возможность одним модемом обслуживать нескольких потребителей (локальную сеть). Масштабируя головное оборудование, можно повысить скорость в обратном канале до 10 МБит/с и обеспечить передачу симметричного трафика, что позволит предоставлять услуги с интегрированным сервисом, например, одновременную передачу данных и речи (телефонная связь), видеоконференции.

Таким образом, системы Интернет-доступа по кабельным сетям имеют хорошие перспективы. Однако существуют причины, сдерживающие внедрение этих систем. Прежде всего, для обеспечения двунаправленных систем магистральное оборудование CaTV-сети должно обеспечивать передачу сигналов в обратном канале, что в большинстве случаев требует дополнительных затрат от кабельного оператора. Другим недостатком является то, что система Интернет-доступа может предоставлять услуги в пределах, ограниченных кабельной сетью, а техническая возможность полноценного объединения CaTV-сетей разных операторов, как правило, отсутствует.

Системы передачи данных по сетям CaTV справедливо относятся к локальным городским системам. Однако потребность в Интернет существует и за пределами городской черты, где нет возможности предоставить доступ по сети кабельного телевидения, а качество телефонной связи достойно сожаления. Для решения этой проблемы предназначена система Интернет-доступа со спутниковым каналом приема.


Корпоративная система передачи данных со спутниковым каналом приема

Система доступа со спутниковым каналом приема

Системы Интернет-доступа со спутниковыми ретрансляторами относятся к национальным системам, поскольку охватывают территорию, как правило, сравнимую с размерами государства.

Система Интернет-доступа со спутниковым каналом приема данных развернута на Украине и введена в коммерческую эксплуатацию под названием SpaceGate. Прием информации в этой системе выполняется по спутниковому каналу со скоростью до 1,5 МБит/с на абонента. Система работает в Ku-диапазоне (11 ГГц) и обеспечивает устойчивый прием данных с Рош не хуже 10-6 на зеркальную антенну диаметром 0,9...1,8 м (в зависимости от координат точки приема).

Передача в спутниковом сегменте выполняется в формате MPEG-2 со спутника Amos-1, одновременно с трансляцией телеканала СТБ. Это позволяет использовать приемную систему и для просмотра телепередач (через TV-тюнер), и для приема данных Интернет.

Запросный канал передачи данных от пользователя формируется с применением любых доступных систем, чаще всего — на основе телефонной сети. В силу асимметрии трафика объем исходящих данных незначительный, поэтому, благодаря разделению трафика, требования к пропускной способности наземного канала в 7...10 раз ниже, чем в чисто телефонной системе.

Функции управления системой SpaceGate реализует сетевой операционный центр (NOC), который развернут в г. Киеве и выполняет все необходимые функции обеспечения работы абонентов: авторизацию пользователей в системе, управление абонентским приемным оборудованием, маршрутизацию потоков ответных данных через спутниковый ретранслятор, регистрацию абонентов, учет трафика и биллинг.

Базовые информационные ресурсы Украины расположены в Киеве, поэтому весомая часть (около 40%) запросов украинских абонентов направлена именно сюда, либо — транзитом в крупные города СНГ (Москва, С.-Петербург), остальные 60% — за рубеж. Киев связан с этими внешними ресурсами мощными магистральными каналами. Таким образом, размещение именно здесь сетевого центра системы оказалось удачным решением.

Система SpaceGate ориентирована, прежде всего, на решение проблемы Интернет-доступа в регионах, для периферийных пользователей. Явно выраженная централизованная структура системы позволяет легко реализовать на ее основе распределенные информационные системы с центром в г. Киеве и удаленными филиалами, которым необходим оперативный доступ к центральной базе данных. Структура построения системы SpaceGate также удачно соответствует однонаправленным или асимметричным системам передачи данных, выполняющим задачу рассылки информации, например, прогнозов погоды, гранок журналов и газет в электронной форме, постановлений и указов органов власти и т.д.

Стоимость оборудования для работы в системе SpaceGate достаточно высока: карта QPSK-декодера стоит $450, установка спутниковой приемной системы обойдется в $200...1000, в зависимости от диаметра зеркала и сложности монтажных работ. Также необходим модем для коммутируемой телефонной линии, посредством которого абонент может получить доступ к региональному ISP.

Услуги в системе SpaceGate предоставляются с оплатой объема трафика, а стоимость 1 мегабайта информации составляет сегодня от $0,4 до $0,2. Даже с учетом стоимости 1 минуты телефонного времени и оплаты услуг регионального ISP, эксплуатация этой высокоскоростной системы передачи данных оказывается экономически оправданной для самых разных категорий пользователей.

Заключение

Таким образом, сегодня на Украине Интернет-доступ может быть предоставлен в нескольких наиболее массовых системах, в том числе — телефонной связи общего пользования, кабельного телевидения и спутниковых. Все эти системы имеют как преимущества, так и недостатки, которые совместно определяют области применения систем доступа. Несмотря на существенные отличия, вряд ли можно прогнозировать преобладающее развитие одной какой-либо системы, скорее, все они будут развиваться в комплексе, что только улучшит ситуацию на телекоммуникационном рынке.

Более подробную информацию о системах Интернет-доступа, затронутых в статье, можно получить в компании “Глобал Юкрейн”.



 
Теле-Спутник Июнь 1999
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт