|
|
|
КОНЦЕПЦИЯ Создания Минской общегородской сети с предоставлением полного набора телекоммуникационных услуг на основе интерактивных (с обратным каналом) цифровых волоконно-оптических сетей кабельного телевидения. Введение Подавляющая часть действующих сетей кабельного телевидения построена на аналоговом оборудовании с полосой рабочих частот 48..240 МГц, что позволяет довести до абонента около 10 телевизионных программ, и не имеет обратных каналов (интерактивности). Эти сети морально и физически устарели, не отвечают потребностям "сетей с полным набором услуг" и представляют собой сгруппированные по административным районам, кварталам и отдельным домам разрозненные и несвязанные между собой "острова" со своими головными станциями Многие промышленно развитые страны не форсируют внедрения сетей кабельного телевидения (КТВ) с полным набором услуг, т.к. там уже сложилась мощная телекоммуникационная инфраструктура, не выработавшая еще ресурс, хотя уже модернизация этой структуры назрела морально, а создание новых требует больших капиталовложений. В Республике Беларусь современные сети КТВ только начинают формироваться и поэтому могут быть значительно проще интегрированы в инфраструктуру телекоммуникаций. Создание единой общегородской информационно-телекоммуникационной сети на основе интерактивной сети кабельного телевидения предполагает: 1. Разработку
и производство гибридных волоконно-коаксиальных
сетей (ГВКС), цель которых - объединить
разрозненные кабельные сети между собой и
создать единую широкополосную сеть на базе
волоконно-оптической техники; 2. Модернизацию
действующих кабельных сетей в целях расширения
полосы частот распределения в прямом
направлении (до абонента) до 48…862 МГц (с
возможностью увеличения верхней границы до 1000
МГц) и создание каналов обратного направления (от
абонента) в полосе частот 5…30 МГц (с возможностью
увеличения верхней границы до 65 МГц). Цель создания сети: Обеспечение населения, органов государственного управления (администрации города и района), делового сектора (предприятий малого и среднего бизнеса), предприятий здравоохранения, образования и культуры перспективными информационными широкополосными услугами связи (телевидения и звукового вещания, компьютерных данных, телефонии, доступ в Интернет, электронную почту и др.). Учитывая необходимость вложения больших инвестиций, возможна поэтапная реконструкция сетей, позволяющая расширить рабочую полосу частот, обеспечить организацию обратных каналов и переход к цифровым методам передачи. I этап: · увеличение программ
телевизионного вещания для населения; · доступ к
компьютерным сетям передачи данных и в Интернет
как для делового, так и домашнего сектора; · доступ к телефонной
сети общего пользования; · охранная и пожарная
сигнализация; · телесигнализация по
учету расхода газа, воды, электроэнергии в
основном для предприятий
и организаций делового
сектора. II
этап: · двусторонняя
видеотелефонная связь с использованием
видеокамеры и стандартного телевизионного
приемника (в основном для делового сектора); · видеоконференцсвязь
с изображением на экране стандартного
телевизора участников конференции (для делового
сектора); · доступ к городским
справочным службам и базам данных (как для
делового, так и домашнего сектора). III
этап: · видео по запросу (как
для делового, так и домашнего сектора); · поиск документов (рисунки,
чертежи, графики и т.п.) в основном для делового
сектора; · финансовые услуги (для
делового сектора); · телеобучение (для
домашнего сектора); · телеработа на дому (для
делового сектора). Принципиальной
особенностью развития общегородской
телекоммуника-ционной сети
является создание на ее основе современной
широкополосной транспортной волоконно-оптической
сети КТВ и гибридной
волоконно-коаксиальной сети
доступа. Транспортная
волоконно-оптическая сеть КТВ предназначена для
транспортировки к узлам доступа телевизионных
программ и стереофонического звукового
сопровождения высокого качества. Первая очередь
транспортной сети позволит распределять 16
цифровых телевизионных и 32 звуковых программ.
Дальнейшее увеличение количества каналов будет
зависеть от появления в городе новых студий и
расширения объемов трансляции программ,
принимаемых по спутниковым каналам или
магистральным волоконно-оптическим линиям связи. На рис.1 представлена
структурная схема общегородской
мультисервисной сети с предоставлением широкого
набора информационных услуг. Транспортная
волоконно-оптическая сеть строится по кольцевой
топологии, на которой имеется
базовая распределительная станция и узлы
транспортной сети (УТС) КТВ. Источниками
телевизионных и аудисигналов служат студии КТВ,
системы спутникового приема (ССП) и другие
источники телевизионных сообщений. Для
повышения надежности предусмотрена передача
сигналов по двум встречным направлениям с
использованием механизма защитного
переключения. Для доведения
сигналов до УТС используются волоконно-оптические
разветвители, которые разделяют
оптическое излучение в требуемых соотношениях для передачи по отдельным оптическим
волокнам. С целью увеличения
расстояния между УТС могут использовать линейные оптические
усилители. Узлы транспортной
сети КТВ территориально совпадают с узлами
базовой цифровой волоконно-оптической сети, а от
них информация подается на первичные узлы гибридной волоконно-коаксиальной
сети доступа,
представляющих собой сочетание широкополосных
аналоговых волоконно-оптических и коаксиальных
сетей с обратным каналом. Комбинация волоконно-оптической
и коаксиальной частей обеспечивает параметры
сигналов на абонентской розетке в соответствии с
действующими стандартами и предоставляет
абонентам сети не только полный набор услуг
кабельного телевидения и звукового вещания, но и другие
телекоммуникационные услуги. Одним из основных
принципов функционирования единой
общегородской сети является обеспечение
безопасности передачи информации принятием
следующих мер: · все магистральные
соединения волоконно-оптических линий связи
прокладываются в
канализации из полимерных труб; · расположением узлов
транспортной сети в охраняемых
помещениях или
правительственных учреждениях города; · системой
сигнализации оборудования узлов, связанной с
центром управления сетью; · системой
автоматизированной диагностики, контроля
параметров и управления сетью, основывающейся на
технологии TMN. Волоконно-оптическая
часть ГВКС состоит из аналогового передатчика на
мощном лазере с распределенной обратной связью,
оптического разветвителя, линейной части и оптического приемника.
Оптический передатчик установлен на первичном
узле (ПУ) сети доступа в одной стойке с оптическим
приемником. Число оптических приемников на
вторичном узле (ВУ) ГВКС на одном оптическом
кольце сети доступа зависит от мощности
оптического передатчика, расстояния от него до
приемника и коэффициента затухания сигнала в
оптическом волокне. Поступающий в оптический
приемник вторичного узла сигнал преобразуется в
электрическую форму и далее распространяется
по древовидной коаксиальной кабельной структуре,
достигающей не более 1,5…2 км (при
5…7 усилителях). Для организации
работы обратного канала используются отдельные
оптические волокна, на которых во вторичных
узлах установлены цифровые оптические
передатчики, а на первичных узлах размещены
оптические приемники. Вновь создаваемые
сети должны строиться на современном
отечественном оборудовании, выполняя все
положения концепции. Известно, что ряд
ведомств ведут закупки оборудования
телекоммуникационных систем
у зарубежных фирм. Однако цена
оборудования отечественных волоконно-оптических
информационных технологий в пересчете на валюту
ниже, чем зарубежных, что связано с относительно
низкими расходами на создание и производство
оборудования. Есть и другие существенные
соображения в пользу внедрения отечественных
систем. Они более приспособлены к особенностям
эксплуатации, так как разработчик создает их
непосредственно с учетом наших технических
требований, и, как правило, с учетом опыта
внедрения на сети техники передачи информации
предыдущих поколений. К тому же отечественный
производитель более подконтролен в части
выполнения требований информационной сети в
конфликтных ситуациях, которые могут возникать
как на этапе внедрения новой техники, так и в
процессе ее эксплуатации. Отечественная
аппаратура более ремонтопригодна из-за
возможности установления оперативного контакта
с разработчиком и производителем даже после
окончания серийного выпуска аппаратуры. Заказывая
отечественную технику, ведомства позволят
сохранить отечественный научно-технический
потенциал, укрепят дружественные связи между наукой,
производством и эксплуатацией, а, значит, будут
иметь надежного партнера при внедрении и
эксплуатации на сети новых поколений
аппаратуры волоконно-оптической технологии. Увеличение объема
поставок импортного оборудования при
свертывании отечественных разработок и
производства приведет к еще большему сокращению
научно-технического потенциала, уменьшению
числа рабочих мест на заводах-изготовителях и
увеличению капитальных затрат на развитие
информационной сети. В дальнейшем же
доминирование импортной техники неизбежно
приведет к ущемлению национальных интересов
Республик Беларусь. Учитывая эти
обстоятельства, 2 октября 1996 г. Президентом
Республики Беларусь был подписан указ № 394 о
создании комиссии по защите отечественных
производителей, а в апреле 1997 г. на заседании
Президиума СМ РБ был рассмотрен и обсужден
проект Государственной программы
импортозамещения, что было связано с дефицитом внешнеторгового
баланса страны. Вместе с тем, в
Республике Беларусь имеются все условия для
создания конкурентоспособного,
импортозамещающего оборудования в соответствии
с требованиями международных стандартов МСЭ (ITU-T), ETSI, CENELEC, МЭК и ГОСТов РБ, не уступающего по
функциональным возможностям лучшим зарубежным
образцам. Этими условиями являются: -
концентрация в г. Минске
высококвалифицированных научных и инженерных
кадров, имеющих крупный теоретический и
практический задел по созданию цифровой
волоконно-оптической информационной технологии; -
наличие базовых
предприятий и организаций-производителей
аппаратуры цифрового и оптико-электронного
профиля. Так, в Белорусском
Государственном университете информатики и
радиоэлектроники (БГУИР, бывший МРТИ), в научном
коллективе доктора технических наук, профессора
Я.В. Алишева в течение более 20 лет ведутся работы
по созданию цифровых волоконно-оптических
информационных систем, которые внедрены на
различных предприятиях Республики Беларусь и
Российской Федерации (ИТК НАНБ, ГНИИРТ г. Н.
Новгород, ВНИИ ВК г. Москва и др.) Разработанная в этом
коллективе цифровая
волоконно-оптическая система передачи
телевизионных сигналов с 1 марта 1998 года на
Минской телевизионно-информационной сети (МТИС)
безукоризненно обслуживает абонентов ряда
микрорайонов г. Минска. Высокая надежность
этой системы обеспечивается разработанной
платформой микропроцессорного
апаратно-программного управления сетью, основанной на
наиболее перспективной технологии TMN, используемой в
телекоммуникационных сетях синхронной цифровой
иерархии (SDH) ведущих мировых
компаний. В этом же коллективе
разработан и изготовлен (на Гомельском
радиозаводе) гибкий мультиплексор Е1 (2.048 Мбит/с)
для цифровых сетей с широким набором интерфейсов,
который может быть использован интерактивной
гибридной волоконно-коаксиальной сети доступа. В
настоящее время для первого
этапа завершается разработка волоконно-оптической
системы, предназначенной для организации 16
цифровых телевизионных каналов при суммарной
скорости передачи ~2,5 Гбит/с. Это полностью
модульная система, поддерживающая все главные
международные стандарты (SECAM, PAL, NTSC). Кроме того, начата
разработка оборудования гибридной волоконно-коаксиальной
многофункциональной интерактивной системы для
использования на Минской телевизионно-информационной
сети. Это оборудование будет обладать широкими
функциональными возможностями. Интерактивность
- то новое качество, которое в корне изменит,
расширив функции телевизора, и предоставит новые
услуги даже неподготовленному пользователю.
Обычная однонаправленная телевизионная
вещательная сеть становится двунаправленной.
Так, услуги передачи данных, особенно
направленные на рынок домашних компьютеров и
деловых клиентов, станут дополнительным
стимулом развития цифрового вещания.
Разрабатываемое оборудование, благодаря новым
видеотехнологиям и стремительному развитию широкополосного Интернета,
способно поддерживать видеоконференцсвязь с
выводом видеосигнала на экран обычного
телевизора. Возможность, лично не
присутствуя, видеть лицо говорящего, его мимику,
жесты позволяют оперативно решать деловые
вопросы, организовывать совместную работу
представителей удаленных филиалов,
дистанционное обучение - и
все это без затрат на командировки,
которые, по данным аналитиков,
составляют одну из самых значительных статей
расходов предприятия. Кроме того,
интерактивность (наличие обратного канала)
позволит абонентам: -
заказывать
интересующие аудио- и видеопрограммы; -
вести
двустороннюю телефонную связь; -
соединение с
Интернет; -
принять активное
участие в опросах общественного мнения, в
избирательной компании; -
ускорить вызов
скорой помощи; -
автоматически
передавать муниципальным органам информацию со
счетчиков расхода воды, газа, электроэнергии; -
обеспечить
противопожарную и противовзломную охрану жилья
и т.п. Второй этап (ближайшая перспектива) перехода
к цифровой сети КТВ - использование волоконно-оптической
техники в домовой распределительной сети,
которая в современных многоэтажных домах
содержит множество отводов, устраиваемых на
каждом этаже, т.е. примерно через 4-5 м.. Для отвода требуемой части
оптического излучения используют направленные
ответвители, коэффициент ответвления которых
зависит от номера этажа и способа разводки. На каждом этаже
должны быть установлены оптические абонентские
коробки, в которых осуществляется оптико-электронное
преобразование, усиление и распределение
сигналов абонентам, получающим их по коротким (несколько
метров) коаксиальным медным кабелям. Из-за потерь,
вносимых при каждом ответвлении, для обеспечения
требуемого отношения сигнал/шум на выходе
абонентской розетки необходима достаточно
большая мощность на входе домового
концентратора. Расчеты показывают, что для
домовой распределительной сети 16-тиэтажного 4-ехподъездного
жилого дома потребуется оптическая мощность
порядка нескольких единиц (милливатт), тогда как
типичная выходная мощность полупроводниковых
лазеров составляет 1…2 мВт в рабочем режиме.
Поэтому решение этой проблемы возможно при
использовании полимерных оптических волокон и
достижении потерь в них не более 10...20 дБ/км. Это
позволит запитать каждый подъезд от
собственного светоизлучающего диода, стоимость
которых на порядок ниже стоимости
полупроводниковых лазеров. Важность и
актуальность создания домовой
распределительной телевизионно-информационной
сети на базе волоконной техники не вызывает
сомнений. Это даст возможность создать полностью
волоконно-оптическую систему КТВ,
обеспечивающую двунаправленную передачу
телевизионной и многих других видов диалоговой
информации. Над этой проблемой работают во
многих странах мира. Научные и производственные
коллективы Республики Беларусь также обладают
достаточным потенциалом для решения этой
проблемы. Экономическая
целесообразность такого решения видна из
следующего. Если сравнить системы для передачи 40 телевизионных
каналов (например ),
то окажется, что стоимость последней, примерно, в
два раза выше. Современный оптический кабель с 4–мя
парами жил лишь в 2…2.5 раза дороже коаксиального
кабеля с удельными потерями 0.06 дБ/км на частоте 860
МГц. Но зато на коаксиальной линии придется
установить как минимум 7 промежуточных
усилителей, стоимость каждого из которых в 3…4
раза выше стоимости оптического кабеля на
участке ретрансляции. А при увеличении длины
магистрали передать сигнал без искажений по коаксиальному кабелю
с таким числом каналов будет просто невозможно.
Примерно такова же стоимостная оценка и для сети
на 200…300 тысяч абонентов при трансляции 40 ТВ-каналов
и организации интерактивного сервиса. Стоимость
оборудования базовой сети из расчета на одного
абонента составляет ориентировочно
40…60 долл., а с учетом работ по монтажу обычно не
превышает 120…150 долл. При создании сети
необходимо исходить из того, что в будущем доля прибыли
владельца таких крупных систем за счет
предоставления услуг интерактивного сервиса (телефонии,
ISDN интегрированных
услуг, компьютерных данных и др.) будет
значительно превышать долю от трансляции
телевизионных программ. Разрабатываемые
коллективом БГУИР системы могут быть
использованы и для передачи цифрового
телевидения из Минска в
другие города республики (как в системе "BIGFON", Германия) по
имеющимся на сети республики разветвленным
волоконно-оптическим сетям синхронной цифровой
иерархии. Сеть доступа является интерактивной, широкополосной, гибридной, рассчитанной для коаксиальной группы до 500 абонентов. Гибридная волоконно-коаксиальная сеть (ГВСК) является универсальной средой распространения сигналов как для аналоговых, так и для цифровых сигналов. В будущем эта технология может быть трансформирована в технологию “волокно в квартиру”, поскольку уже в настоящее время в большом многоэтажном доме вторичный узел (ВУ) может располагаться в одном из его помещений, и к нему может быть подведено оптическое волокно. Специальное
оборудование ГВКС обеспечивает возможность
предоставления абонентам услуг цифровой
телефонной связи с помощью канала со скоростью 64
кбит/с, услуг ISDN и передачи данных (ПД)
с широким набором скоростей (для ПД используются
недорогие кабельные модемы).
Услуги цифрового ТВ предоставляются при
наличии в помещении абонента рядом с ТВ-приемником
приставки-декодера ТВ-каналов (ДТК)- (см. рис.2) и
декодера аудиоканалов (ДАК).
Создается
уникальная возможность использования только
одного коаксиального кабеля вместо вводимых в настоящее время
в помещение абонента телефонной пары, медной
пары для проводного вещания и коаксиального
кабеля для передачи аналоговых сигналов ТВ.
При этом будут предоставлены
услуги: - сети
Интернет по цифровым каналам на высоких
скоростях (до 30 Мбит/с); - проведение
видеоконференций; - организация
абонентского доступа для международной,
городской или выделенной телефонной связи; - организация
рабочего места на дому; - предоставление
услуг справочных служб; - автоматизированной
системы диспетчерского контроля и управления
инженерным оборудованием зданий и сооружением
коммунального хозяйства (лифтов, горячего и
холодного водоснабжения, пожарной сигнализации,
энергоснабжения охраны помещений и объектов).
Поскольку каждый коаксиальный
участок охватывает группу только около 500
абонентов, такие коаксиальные участки могут быть
заменены на дешевое многомодовое пластиковое
оптическое волокно, с использованием недорогих
оптоэлектронных преобразователей. Ядром
интегрированной интерактивной видеосети
является транспортная SDH сеть с первичным
центральным кольцом со скоростью передачи 2, 488
Гбит/с и возможностью нескольких вторичных колец
со скоростью передачи 622 и 155 Мбит/с.
Резервирование магистральных оптоволоконных
линий вместе с системой управления сетью
обеспечивает высокую надежность. В узлах сети
расположены синхронные цифровые мультиплексоры
(SDM), находящиеся в
зданиях АТС. В
транспортной сети могут быть использованы
оборудование SDH (STM-4, STM-16), а в дальнейшем -
наложенной АТМ-сети и со сжатием цифровых ТВ-сигналов
по технологиям MPEG-2. Все
предназначенные для трансляции ТВ-сигналы
поступают в транспортную сеть (аналоговые
сигналы здесь преобразуются в цифровые, после
чего производится сжатие всех ТВ-сигналов по
стандарту MPEG-2) и в одном потоке 155
Мбит/с одновременно может передаваться до 30 ТВ-каналов
(при скорости 622 Мбит/с -
до 120). Технология SDH
позволяет реализовать гибкие
многофункциональные сетевые решения, наиболее
полно отвечающие современным требованиям к
базовым телекоммуникационным сетям. Так, Минская
общегородская сеть должна быть совместимой с
другими сетями SDH, с возможностью
организации стандартных цифровых каналов со
скоростями передач 2, 34, 140 Мбит/с, которые
удовлетворяют рекомендациям G.703 Международного
союза электросвязи. Должна быть возможность
создания на базе транспортной сети наложенных
сетей с коммутацией пакетов (технологий АТМ, Frame Relay, X.25 ,TCP/IP), переключение
потоков информации на резервные тракты без
потери установленных соединений при обнаружении
неисправностей в рабочем тракте. В результате в Минске
со сравнительно небольшими затратами и в
короткие сроки может быть создана универсальная
телекоммуникационная сеть массового
пользования, не имеющая прецедента в мире. Главный научный
сотрудник БГУИР, доктор
техн. наук, профессор
Я.В.
Алишев Ведущий научный
сотрудник БГУИР, кандидат техн. наук,
доцент
В.Н
Урядов Научный сотрудник
БГУИР
В.Л.
Воробьев |
|
