Територія Росії характеризується слаборозвиненою інфраструктурою цифрових каналів зв'язку, особливо наземних ліній. На сьогоднішній день найбільш поширеним, а іноді і єдиним засобом організації зв'язку з високим якістю є супутниковий зв'язок. На території Росії вже розгорнуто понад 200 земних станцій, які працюють з геостаціонарними супутниками "Горизонт", що дозволяє підключати користувачів, що знаходяться практично в будь-якій точці Росії. У статті розглядається, як ефективніше використовувати смуги пропускання міжміських та міжнародних ліній зв'язку для організації доступу до супутниковим системам і мережам з закріпленими (виділеними) каналами або багаторазовим доступ з тимчасовим поділом каналів (Time Division Multiple Access - TDMА). Спектр надаваних послуг - передача мови і даних.
Російський ринок телекомунікаційних послуг зростає з кожним роком. Збільшується кількість компаній, розширюється діапазон пропозицій та видів послуг, знижуються ціни. Особливо це помітно у великих містах Росії, де вже зараз цифрові мережі однієї або декількох компаній покривають практично всю територію міста і будь-який бажаючий може отримати весь спектр телекомунікаційних послуг, від установки простого телефону до виходу в мережу Інтернет або інші інформаційні і фінансові мережі. Якщо ж необхідно пов'язати з виділеного цифрового каналу офіси, що знаходяться в різних містах або навіть країнах, або отримати доступ до телекомунікаційної мережі, не представленої в вашому місті, то доводиться звертатися не тільки до місцевих операторів, але і до операторів міжміського та міжнародного зв'язку (ММС).
Завдяки відносній розвиненості земних станцій на території Росії вже створюється технічна можливість організації міжміських та міжнародних цифрових каналів з допомогою супутників. Але вартість каналу DS0 (64 кбіт/с) у цьому випадку буде в 4...7 разів вище, ніж каналу з такою ж швидкістю, але в межах міста. На такі витрати можуть піти деякі потенційні користувачі. Як же знизити витрати на міжміському або міжнародному ділянці і таким чином розширити спектр користувачів?
Можливий варіант рішення - об'єднання в міських наземних дротяних мережах декілька низькошвидкісних каналів користувачів в один канал DS0 (64 кбіт/с) подальшою передачею його на супутникову систему. Сказане дозволить значно знизити вартість організації каналу в розрахунку на одного користувача. Реалізувати таку схему можна двома способами:
- для мереж комутації каналів - використання цифрової компресії мови і об'єднання низькошвидкісних каналів мовлення/даних в один агрегатний (об'єднуючий кілька цифрових потоків в один);
- для мереж Frame Relay, ATM та Х. 25 - використання пакетної/кадрової комутації з динамічним розподілом смуги пропускання.
Як це вирішується компанією "Голден Лайн"?
Мережа компанії "Голден Лайн", що працює на російському телекомунікаційному ринку вже 5 років, - одна з найбільших і розгалужених транспортних мереж в Москві. Основна задача мережі - надання доступу до будь-яких телекомунікаційних мереж і послуг, зокрема, до операторів міжміського та міжнародного зв'язку (ММС) з будь-якої точки Москви. З цією метою організовуються цифрові канали зв'язку з швидкостями від 1,2 кбіт/с до 2,048 Мбіт/с, для з'єднань з мережами комутації каналів, Х. 25 і Frame Relay, a також до 155 Мбіт/с за технологією ATM.
Мережі пакетної комутації Х. 25 отримали широке поширення в 80-х роках і до досі використовуються в багатьох відомчих структурах. Стандарт Х. був 25 розроблено МСЕ ще в 1976 р., він визначає інтерфейс між кінцевим устаткуванням користувача і апаратурою передачі даних мережі пакетної комутації. За рахунок підтримки технології виявлення і корекції помилок він ідеально підходить для передачі даних по лініях зв'язку поганої якості. Високошвидкісна розподілена мережа Frame Relay і ATM забезпечує підключення користувачів до операторів ММС безпосередньо за цими технологіями. Саме тому ефективність використання цих каналів досягається за рахунок динамічного розподілу смуги пропускання. У статті цей варіант організації ліній ММС не розглядається, так як він пов'язаний з проектуванням мереж пакетної та кадрової комутації і вимагає окремого викладу. Слід зазначити, що мережі Х. 25 не підтримують передачу голосу з-за великих затримок.
Стрімко розвивається технологія Frame Relay (ретрансляція кадрів) - це сучасний протокол комутації каналів, аналогічний Х. 25, але використовує спрощену процедуру встановлення та перевірки якості з'єднань. Він розроблений для роботи на більш високих швидкостях (до 34 Мбіт/с) з малими затримками (див. статтю Ст. Неймана "Що таке ретрансляція кадрів?" в журналі "Зв'язок: засоби та способи" № 3, 4/1998 р.). Для мереж Frame Relay якість з'єднань, особливо при передачі мови, залежить від багатьох факторів. Це:
- функціональні характеристики користувацького обладнання, що дозволяють здійснювати стиснення мови, придушення луни і встановлення вищого пріоритету для мовних кадрів;
- залежність розподілу смуги пропускання від кількості з'єднань;
- надання найвищого пріоритету і мінімальних затримок для передачі мови в публічних мережах Frame Relay, через які проходить канал. Ця специфікація стандартизована зовсім недавно і підтримується далеко не всім обладнанням Frame Relay.
ATM (Асинхронна цифрова ієрархія) - високошвидкісна технологія передачі інформації осередками постійного розміру 53 байта, що дозволяє надавати послуги з різними видами трафіку. ATM дозволяє передавати і мова, і дані водному каналі, тобто підтримувати і постійну і змінну швидкості передачі інформації. ATM - ідеальна універсальна середовище передачі, де поєднуються всі переваги мереж виділених каналів і мереж передачі даних з динамічним розподілом смуги пропускання.
Але у світі глобальні мережі ATM ще недостатньо розвинені і занадто дороги для користувачів. Тому ця технологія широко не застосовується.
Для тієї категорії користувачів, яким необхідно для передачі мови і даних на невеликих швидкостях постійне високоякісне з'єднання, пропонується використовувати компресію мови і об'єднання декількох каналів даних/мова в один канал на швидкості 64 кбіт/с. Тут технологія комутації/мультиплексування каналів найбільш надійна і проста в реалізації, так як більшість мереж ММС використовують той же спосіб передачі інформації. Якість передачі даних при цьому не змінюється, якість мовлення погіршується незначно.
Розглянемо докладно технологію цифрової компресії мови і формування каналу 64 кбіт/з з декількох низькошвидкісних каналів мовлення та/або даних.
Устаткування, використовуване "Голден Лайн" для реалізації цього завдання, розроблено фірмою Newbridge. Важливою його перевагою є те, що і компресію мовлення з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ), та об'єднання каналів виконує одне і теж пристрій - модуль, називаний цифровим сигнальним процесором (Digital Signal Processor -DSP). Кожен процесор має 6,10 або 20 ланцюгів, кожна ланцюг може бути налаштована як компресор мови (Voice Compressor - VC) або як об'єднувач низькошвидкісних каналів (Subrate Merger - SRM). У кожен вузловий мультиплексор вводу/виводу можна встановити до семи модулів DSP
Нижче описуються принципи роботи і стандарти, підтримувані цим обладнанням.
Компресія голосу
Як і більшість фірм-розробників телекомунікаційного обладнання, Newbridge підтримує два методи стиснення мови - власної розробки - HCV(8 і 16 кбіт/с) та стандартний, за Рекомендаціями Сектора технології - МСЕ-Т. G. 728 - LD-CELP 16 кбіт/с і МСЕ-Т G. 729 - A-CELP 8 кбіт/с. Алгоритми, розроблені Newbridge, дозволяють найбільш гнучко і ефективно використовувати пропускну здатність каналу 64 кбіт/с. Але при цьому процедура компрессирования/декомпрессирования може здійснюватися тільки на обладнанні Newbridge. Застосовуючи стандартні алгоритми перетворення мови, для декомпресії може бути обране будь-яке устаткування, що підтримує ці методи. Якість скомпрессированной мови на швидкості 16 кбіт/с еквівалентна якості на швидкості 32 кбит/с при використанні адаптивної диференціальної їм-пульсно-кодової модуляції (АДИКМ), застосовуваної в телефонії на міжміських лініях зв'язку. А на швидкості 8 кбіт/с компресія підтримує мова "переговорного" якості (toll-quality speach).
Таким чином, при використанні компресії на швидкості 8 кбіт/с на канал швидкості 64 кбіт/с може містити до восьми мовних каналів, а при 16 кбіт/с - до чотирьох мовних каналів. Упаковка скомпрессированных каналів в канал 64 кбіт/с здійснюється за методом "прозорою" адаптації швидкостей, не вимагає інформації про кадрової синхронізації і сигналізації. Канал 64 кбіт/с складається з восьми елементів на швидкості 8 кбіт/с з позначеннями від В7 до ВО. Скомпресована мова на швидкостях 8 і 16 кбіт/с розміщується у відповідному кількості елементів. Телефонна сигналізація передається всередині користувальницької інформації. Такий метод передачі сигналізації називається "in-band". На рис. 1 показана схема об'єднання каналів та їх розміщення в агрегатному каналі 64 кбіт/с.
Об'єднання низькошвидкісних каналів даних
Об'єднання низькошвидкісних каналів даних зі швидкостями від 1,2 до 19,2 кбіт/с відбувається за тим же принципам і на тому ж обладнанні, що й об'єднання мовних каналів. Дані подаються відразу на об'єднувач низькошвидкісних каналів SRM, де інформація від декількох користувачів групується в один канал 64 кбіт/с.
Фірма Newbridge пропонує два методи об'єднання каналів:
- власний - НСМ (High Capacity Multiplexing - високоефективне мультиплексування), що підтримує дуже високий коефіцієнт (98,75%) використання пропускної здатності каналу при цифровій передачі, а також мультиплексування синхронних і асинхронних каналів даних і, при бажанні, дозволяє додавати до інформації біти синхронізації і стану керуючих сигналів;
- стандартні - Х. 50 і DDS.
Х. 50 - європейський стандарт мультиплексування, розроблений відповідно до Рекомендаціями МСЕ-Т, описує механізм об'єднання декількох синхронних низькошвидкісних каналів в один канал 64 кбіт/с. Стандарт прийнятий для визначення інтерфейсу між публічними мережами передачі даних на міжнародному ділянці.
DDS - північноамериканський стандарт, аналогічний Х. 50, розроблений компанією AT&T і підтримує мультиплексування синхронних і асинхронних каналів даних. В таблиці наведені дані щодо кількості низькошвидкісних каналів, які можуть бути передані в каналі 64 кбит/із за один цикл кадру 2,048 Мбіт/с (інтерфейс, описаним у Рекомендації G. 703 МСЕ-Т).
При порівнянні очевидно, що використання способу мультиплексування НСМ набагато більш ефективно, ніж інших.
Схема організації мультиплексування представлена на рис. 2.
Організація доступу до операторів ММС
Наведені вище методи ефективного використання пропускної здатності каналу 64 кбіт/с дозволяють розробляти різні схеми і проекти підключення користувачів до мереж супутникового зв'язку, при цьому методами мультиплексування в канал 64 кбіт/с можна об'єднувати і мова, і дані.
На рис. 3 показана схема реалізації підключення користувачів до наземного сайту супутникового зв'язку.
Інтерфейс між мультиплексором введення/виводу і супутниковою системою може бути обраний будь-який з описаних у Рекомендаціях МСЕ-Т V. 24, Х. 21, V. 35 або G. 703. В у разі використання стандарту G. 703 можливе підключення до 30 агрегатних каналів на швидкості 64 кбіт/с в одному потоці 2,048 Мбіт/с. Ці інтерфейси широко застосовуються в приватних і публічних мережах передачі даних з тимчасовим поділом каналів і є практично в будь-якому телекомунікаційному обладнанні - комутаторах, мультиплексорах і маршрутизаторах. Супутникова система або модем повинні мати модулі для з'єднання з кінцевим обладнанням даних з перерахованими вище інтерфейсами. Такими системами можуть бути, наприклад, користувацька супутникова станція VSAT-NEXTAR фірми NEC або низькошвидкісні супутникові модеми SDM-100 фірми EFData і DMD2401 фірми Radyne.
На закінчення відзначимо, що ефективне використання пропускної здатності каналів ММС могло б бути корисним багатьом операторам супутникового зв'язку для зниження тарифів на послуги і тим самим залучення додаткових клієнтів. Подібна схема реалізована і успішно працює в спільному проекті British Telecom і "Голден Лайн" по наданню мовних каналів з компресією на швидкостях 8 і 16 кбіт/з московським банкам для виходу на лондонські біржі. Використання технології передачі мови і даних в одному або двох каналах 64 кбіт/з представляється оптимальним рішенням для організації корпоративних мереж компаній, що мають представництва в різних містах і країнах.
Автор: С. Ларюшкін, р. Москва