Мультисервисный доступ в жилом доме

Мультисервисные услуги доставляются в жилое здание тремя путями: по гибридной волоконно-коаксиальной сети (HFС), оптическому кабелю и по абонентской телефонной линии (посредством ADSL). На Рисунке 1 показаны два способа разводки: от домового усилителя сети HFC (с помощью коаксиальных кабелей) и от коммутатора сети Ethernet на конце оптического кабеля (с помощью симметричных четырехпарных кабелей). При коаксиальной разводке на лестничной площадке находится соответствующий разветвитель, от которого расходятся по квартирам абонентские кабели. При симметричной разводке четырехпарные кабели прокладываются к квартирам прямо от коммутатора. Если ввод в здание выполнен с использованием технологии ADSL, то распределения не требуется, так как, как правило, аналоговая линия для телефонной связи уже имеется.

При доступе по оптическому волокну к зданию подходит оптический кабель (см. Рисунок 1). Такая система получила распространение в последнее время, когда волокно начало быстро дешеветь. В результате стала возможной схема, при которой в оптическом кабеле можно выделить отдельное волокно для каждого приложения (например, телевидения и Интернета). В здании кабель заводится на медиаконвертер, тот, в свою очередь, соединен шнуром с коммутатором, а от последнего симметричная разводка расходится по дому. При доступе по коаксиальному кабелю осуществляется уплотнение сигнала, когда по одной направляющей системе передаются параллельно сигналы телевидения, телефона и Интернета.

На Рисунке 1 (его надо рассматривать сверху вниз) видно, что симметричный кабель оканчивается сдвоенной розеткой (с гнездом RJ45), а коаксиальный – сдвоенной коаксиальной розеткой: к одному выходу подключается телевизор, а другой соединяется с так называемым «кабельным модемом» — коаксиальным модемом для Интернета. Но есть и более универсальный способ: на концах коаксиального и симметричного кабелей устанавливается объединенная розетка с коаксиальными и симметричными гнездами (см. Рисунок 1, внизу). Таких розеток выпускается уже довольно много, но наиболее универсальные разработаны, по моему мнению, компанией Reichle & De-Massari (R&M).

R&M выпускает два вида розеток с пятью выходами, из которых два являются коаксиальными (для радио и наземного телевидения) и два — симметричными. Еще один коаксиальный выход предназначен либо для Интернета, либо для спутникового телевидения (см. Рисунок 2). Универсальная розетка позволяет совместить все информационные приложения: кабельное телевидение, спутниковое телевидение, радиовещание в УКВ-диапазоне, Интернет, ISDN и аналоговый телефон. При этом кабельная часть мультимедийной проводки остается раздельной: телевидение и радиовещание используют коаксиальный кабель, а Интернет, ISDN и аналоговый телефон — один или два симметричных кабеля, подключенных к единой розетке. Таким образом, розетка (см. Рисунок 2) содержит пять гнезд: три — для коаксиальных соединений и два — для симметричных. Характеристики розетки приведены в Таблице 1.

Подобные розетки очень выгодны: они заменяют от двух до пяти обычных розеток, позволяют сэкономить средства, место на стене и сокращают время монтажа. Это особенно важно, если пользователь хочет иметь доступ к двум-трем провайдерам одновременно, что в настоящее время вполне реально. В таком случае услуги всех провайдеров будут доступны через одну розетку, и перейти от одного к другому не составит труда. К тому же в последнее время провайдеры часто не взимают платы за подключение, а берут только за трафик, и если использовать розетку, показанную на Рисунке 2, то по четырехпарным кабелям к ней можно подключить двух провайдеров Интернета, радио и кабельное ТВ, а через коаксиальный кабель — радиовещание, кабельное ТВ и еще один канал Интернета.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ ДЛЯ ДОМОВЫХ СЕТЕЙ

Сейчас основная разводка по жилому дому выполняется металлическими, а не оптическими кабелями (см. Рисунок 1). В ближайшей перспективе эта ситуация не изменится, поэтому далее рассмотрим металлические кабели для внутридомовой проводки.

Коаксиальные кабели. За последние 10-15 лет в этой области произошли существенные изменения: вместо кабелей с медными проводниками стали производиться изделия с внешним проводником из алюминиевой фольги. В конструкции изоляции также имеются новшества: современные коаксиальные кабели изолированы пористым полиэтиленом с физическим вспениванием.

Это вызвано следующими обстоятельствами. Прежде всего, такие кабели легче по весу и дешевле. Несмотря на то что потери в них несколько больше, чем у кабелей с медными экранами, алюминий применяется все шире и шире. Прогресс в области создания усилительной аппаратуры таков, что увеличение потерь довольно легко компенсируется. Еще одно важное их преимущество: меньшая привлекательность для воров — хищения в последние годы стали настоящим бичом для сетей связи. И, наконец, алюминиевая фольга проще накладывается на изоляцию кабеля и прочнее к ней приклеивается, чем достигается поперечная влагозащищенность радиочастотного тракта.

Подобные кабели производят российские и зарубежные предприятия. В качестве примера приведем изделия завода «Кирскабель», выпускающего кабели для наиболее массовых распределительных и абонентских сетей. Общими отличительными признаками (см. Рисунок 3) служат изоляция из пленко-пористого полиэтилена с газовым вспениванием и внешний проводник из алюмо-полимерной ленты. Изделия завода обладают низким уровнем прямых и возвратных потерь, высокой влагозащищенностью и хорошими эксплуатационными характеристиками. Волновое сопротивление коаксиальных кабелей завода «Кирскабель» равно 75 ± 3 Ом; возвратные потери при частотах от 470 до 1000 МГц составляют 18–20 дБ. В качестве распределительного между этажами чаще применяют кабель по типу RG11 (американский стандарт), а для абонентского выбирают RG6.

Симметричные кабели. Оптический кабель на сети HFC прокладывают от узла связи до группы домов или отдельного здания. На конце устанавливаются оптико-электронный преобразователь (медиаконвертер) и коммутатор, от которого разводка по дому выполняется симметричным кабелем (см. Рисунок 1). Таким образом формируется сеть Ethernet, по которой и производится распределение Интернета.

Четырехпарный кабель является базовым компонентом структурированных кабельных систем, его выпускают несколько кабельных заводов России, в том числе «Сарансккабель» (см. Рисунок 4). Эти изделия похожи, обычно они соответствуют Категории 5e или 6 и различаются лишь качеством материалов и точностью изготовления. Кабели могут характеризоваться наличием или отсутствием (UTP) экрана и брони, предназначаться для прокладки в кабельной канализации, для подвески на опорах, между домами или для применения в помещении. Оболочки кабелей выполняются из светостабилизированного (черного) полиэтилена, из поливинилхлорида и из компаунда, выделяющего мало дыма при пожаре и не содержащего галогенов (LSZH). На ряде объектов разрешается применять оболочки только из LSZH.

МУЛЬТИСЕРВИСНЫЙ ДОСТУП В ПОДМОСКОВЬЕ

Примером мультисервисной сети, с подключением в жилом доме по коаксиальному кабелю, может служить «Пентабокс». Сеть строится в северной части Подмосковья и охватывает города: Мытищи, Королев и Юбилейный. С января 2009 года предоставляются услуги TriplePlay: телевидение, Интернет, телефон (см. Рисунок 5). В каждой квартире устанавливают кабельный модем, через который доступны Интернет (пропускная способность от 1024 до 8192 Кбит/с) и телефон. 48 каналов телевидения передаются непосредственно от квартирного разветвителя.

Для телефона предусмотрена возможность переноса номера, поскольку физически он не привязан к месту установки в отличие от проводного аппарата. Телефонный адаптер (см. Рисунок 5) может находиться в любой точке мира, так как используется интернет-телефония. Разновидностей схем оборудования телефона две: либо обычный (аналоговый) телефон с тоновым набором подключается к сети через SIP-адаптер, либо устанавливается специальный VoIP-аппарат. В обоих случаях в домах, где уже присутствует сеть «Пентабокс», подключение производится за два-три дня поле подачи заявки.

Примером мультисервисной сети с подключением к жилому дому по оптическому кабелю может служить «Инфолайн», крупнейшая сеть Московского региона, — по крайней мере, так представляет ее провайдер. До недавнего времени предлагались услуги доступа в Интернет (под маркой «Смайл») и телефонии. Теперь сеть «Инфолайн» начала распределять IP-телевидение. Максимальная скорость передачи — 100 Мбит/с, но при таком тарифе значительно ограничивается трафик. Интернет раздается непосредственно от коммутатора по сети Ethernet, через четырехпарные кабели (см. Рисунок 1). Для приема телевидения необходима приставка (Set-Top Box), которую можно крепить на стену или ставить рядом с телевизором. Телефонию «Инфолайн» реализует по многопарным медным кабелям (с чего, собственно, и начиналась эта компания), а IP-телефонией по оптическим кабелям, она, как сообщается, в настоящее время не занимается.

В Подмосковье действует еще одна мультисервисная широкополосная сеть «Домолинк» — с доступом по абонентским телефонным линиям. Пользователям сети выдаются модемы ASDL2+, которые обеспечивают следующие услуги: безлимитный Интернет на различных скоростях, 47 телевизионных цифровых каналов и, само собой разумеется, аналоговую телефонную связь. В зависимости от пакета в него входит Интернет со скоростью 4096 или 6144 Кбит/с.

МУЛЬТИСЕРВИСНЫЙ ДОСТУП В КОТТЕДЖЕ

Обычно доступ осуществляется по сети коттеджного поселка либо через спутник связи (см. статью автора «Спутниковый доступ в России», «Журнал сетевых решений/LAN», № 4, 2008).

При наличии поселковой кабельной сети подключение выполняется аналогично тому, как это делается в случае многоэтажных домов. Разница лишь в том, что стояки не используются, так как в небольших загородных домах их нет. Для спутникового доступа (как для отдельных коттеджей, так и для всего поселка) можно применить VSAT — земную станцию с небольшой спутниковой антенной (см. Рисунок 6).

Поскольку кабелей в коттедже прокладывается много, для упрощения управления ими можно установить распределительную панель, как это показано на Рисунке 7. При таком подходе информационная проводка более упорядочена и не занимает много места. Она может быть выполнена при помощи четырехпарного, дважды экранированного кабеля, а оконцована мультимедийными розетками (см. Рисунок 2).

ДОСТУП ЧЕРЕЗ ETHERNET

Скоростной проводной доступ может быть организован тремя основными способами: через цифровую абонентскую линию (DSL), сеть кабельного телевидения (СКТВ) и Ethernet. Отметим, что доступ через DSL и СКТВ рассматривается как индивидуальный, поэтому соответствующие модемы устанавливаются непосредственно в квартирах. Доступ через Ethernet сразу стал коллективным, поскольку изначально применялся в офисах.

Как же осуществляется доступ через Ethernet? К определенной точке (точка входа в сеть, точка доступа и т. п.) подводится Интернет. Дальнейшее распределение происходит по сети Ethernet, а трафик разделяется между пользователями. Такое распределение выгодно тем, что пропускная способность Ethernet ниже, чем суммарная индивидуальная нагрузка от абонентов. Это происходит вследствие свободного доступа к сети, чем и славится Ethernet.

Сеть Ethernet может быть домовой, квартальной, районной и городской. В ближайшее время она может стать глобальной — соответствующий стандарт разрабатывается организациями IEEE и Metro Ethernet Forum (MEF). Точка доступа во внешнюю сеть размещается, как правило, на чердаке или верхнем этаже дома, а кабель зачастую прокладывается с крыши. В последнее время все чаще и чаще предпочтение отдается оптическому кабелю. Далее устанавливают медиаконвертер и коммутирующий концентратор, распределяющий поток по квартирам (см. Рисунок 1). Распределение производится, как правило, посредством симметричного четырехпарного кабеля («витая пара») Категории 3 (скорость до 10 Мбит/с) или 5е (для скоростей до 1 Гбит/с). Часто по этой же проводке функционирует и домовая сеть Ethernet, с помощью которой пользователи могут вести обмен внутри сети на очень высоких скоростях.

ДОСТУП ПО СИЛОВОЙ ПРОВОДКЕ

В последние годы получил развитие еще один способ проводного доступа в Интернет — подключение по сетям электропитания (Power Line Communications, PLC). Сначала он применялся на низковольтных сетях (220/380 В) и предназначался для подключения телефона и доступа в Интернет. В то время внутри зданий использовалась технология Home Plug. Международный альянс Home Plug Power Line Alliance принял первую спецификацию Home Plug 1.0 в 2001 году — она представляла собой стандарт для сетей PLC, работающих по домашней электропроводке. Масштаб сети ограничивался квартирой, а базовая скорость не превышала 14 Мбит/с. Диапазон частот, используемый для передачи данных в этой сети, составляет от 20 до 200 кГц.

В аппаратуре PLC первого поколения одновременно применялись три частоты. Например, в модемах Home Plug компании Ascom на каждой из трех частот скорость передачи достигала 1,5 Мбит/с, а результирующая скорость 4,5 Мбит/с оказывалась вполне достаточной для работы в Интернете малого офиса или загородного дома. В более поздних сетях PLC трафик асимметричный. Скорость потока «вниз» (от оператора к пользователю) варьируется от 5 до 70 Мбит/с, а обратный поток «вверх» (к оператору) обычно меньший, но нижний предел скорости около 3,5 Мбит/с вполне достаточен для доступа в Интернет многоквартирного жилого дома.

Передача в сетях PLC основана на разбиении потока данных на несколько более мелких, каждый из которых передается на своей частоте. На выходе эти потоки суммируются, и таким образом формируется исходный поток. Новейшее оборудование PLC обеспечивает скорость передачи до 200 Мбит/с на 84 частотах в диапазоне от 4 до 21 МГц по разветвленным сетям. Такая скорость характерна для мастер-устройств, устанавливаемых на входе в здание или на трансформаторной подстанции. От них идут линии к устройствам второго уровня, которые монтируются в помещениях зданий. Оконечные модемы через стандартные интерфейсы 100BaseTX соединяются с компьютерами; обычно они имеют аналоговый выход для подключения телефонного аппарата.

Мастер-устройства позволяют подключить к сети PLC жителей целого квартала. Одно мастер-устройство способно обеспечить доступ в Интернет через сеть PLC для 500 пользователей. Для этого в квартирах необходимо установить адаптерные устройства, содержащие модемы PLC. Теперь все чаще и чаще блоки питания бытовых приборов оснащаются модемами PLC. В мире реализовано уже множество проектов сетей PLC. Они распространены в США, Испании, Китае, Франции и других странах. В России компания «Электро-Ком» также создала несколько сетей PLC — в Рязани, Калуге, Красногорске и других городах.

Мультисервисный радиодоступ

В первую очередь, это доступ по сети WLAN, получивший в последнее время очень широкое распространение. Иногда эту технологию называют «Радио Ethernet», но это не совсем одно и то же: обе технологии близки на канальном уровне, но на физическом весьма существенно отличаются. Если Ethernet функционирует по медным и оптическим кабелям, то WLAN использует радиопередачу, а эта среда неустойчива, поскольку для нее характерны непостоянные условия на трассе, переотражения и помехи. Радиотрассы требуют более совершенного оборудования, чем проводные, и поэтому алгоритмы работы, заложенные в WLAN, сложнее, чем в Ethernet. Например, протоколом WLAN предусматриваются переменные скорости работы на постоянных расстояниях, чего в Ethernet нет и в помине. Однако в жилом доме условия меняются редко.

При работе радиолинии WLAN желательно для любой дистанции рассчитывать баланс мощностей и затуханий, а для сети Ethernet этого не требуется. Аналогичная ситуация и с сетями WiMAX, отличающимися от WLAN значительно большим радиусом действия. Если WLAN работает, как правило, на частотах 2,4–2,5 ГГц, то современные сети WiMAX осваивают высокочастотные диапазоны 3,5 и 5,5 ГГц, по стандарту IEEE 802.16. Условия распространения радиоволн для этих двух систем связи различны: волны в системе WLAN длиннее и меньше подвержены поглощениям и переотражениям, чем выделяемые для WiMAX более короткие волны.

Самым популярным для WLAN становится стандарт IEEE 802.11n, со скоростью передачи более 100 Мбит/с, приходящий на смену стандарту IEEE 802.11b/g (скорость до 11 Мбит/с). Новый стандарт полностью совместим со старым, благодаря чему устройства разных стандартов могут успешно работать в одной сети WLAN.

Для построения сети WLAN нужна беспроводная точка доступа или беспроводной маршрутизатор, а также беспроводные адаптеры (PC card) (см. Рисунок 8). Точка доступа с маршрутизатором подключается к другим устройствам по радиоканалу. Беспроводные адаптеры для настольных ПК и ноутбуков связываются с беспроводной точкой доступа при включении автоматически. С помощью перечисленных устройств можно довольно легко собрать сеть в своей квартире или коттедже.

Организовать доступ в Интернет по такой сети достаточно просто — надо иметь модем ASDL2+ (или любой другой), оснащенный портом Fast Ethernet 100BaseTX. Этот модем с помощью четырехпарного шнура, оконцованного разъемами RJ45, подключается к точке доступа или маршрутизатору сети WLAN.

В последнее время активно развивается сеть мобильного WiMAX. Yota — первая в России сеть Mobile WiMAX (компания «Скартел»). В настоящее время она развернута в Москве, Санкт-Петербурге, Уфе, Сочи и Краснодаре — в этих городах проживает более 20 млн человек. Сеть работает по стандарту IEEE 802.16e-2005 в диапазоне 2,5–2,7 ГГц и дает выход в Интернет со скоростью до 10 Мбит/с, в любое время, в любом месте зоны покрытия и в движении на скорости до 120 км/ч.

Подключиться к Интернет по технологии WiMAX просто. Для этого потребуется только мобильное устройство: ноутбук со встроенным модулем Yota 4G, модем Yota для USB, Express-карта или коммуникатор HTC MAX. Эти устройства подключаются к компьютеру с установленным на нем ПО Yota Access (см. Рисунок 9). После запуска программа самостоятельно найдет сеть провайдера WiMAX Yota 4G и, если вы находитесь в зоне покрытия сервиса, подключится к ней.

Давид Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности. С ним можно связаться
по тел. (495) 583-5472.