В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Обзор технологий, возможности, оценка потенциала
А.М. Горнак, технический директор ООО "Новые Системы Телеком"
Сколько нужно полосы?
Мультисервисность - ключевое слово при определении широкополосного доступа. С развитием технологий доступа стало возможным предлагать все больше разнообразных услуг абонентам, предъявляющим повышенные требования к полосе и другим параметрам канала связи. С другой стороны, внедрение новых услуг - условие успешного развития операторов связи, а именно повышения их конкурентноспособности, лояльности абонентов и средней доходности, получаемой с абонента (ARPU). Это заставляет операторов внедрять новые технологии доступа. То есть развитие технологий доступа и услуг - процессы, взаимно влияющие друг на друга. Если попытаться оценить темпы этого развития количественно, то уместно вспомнить закон Мура, согласно которому мощность вычислительных систем удваивается каждые 18-24 месяца.
Попытаемся применить этот закон к российским условиям. Так, в середине 1990-х годов подавляющее большинство пользователей Интернета для доступа к сети использовало соединение dial-up, среднюю скорость которого оценим в 30 кбит/с. Тогда согласно закону Мура сейчас средняя скорость доступа в Интернете должна быть на уровне от 1 до 3 Мбит/с. Эти цифры в общем соответствуют действительности для многих российских городов, где предлагаются услуги DSL- и/или Ethernet-доступа. Отсюда следует ожидать 10-кратного увеличения скорости в ближайшие 7-8 лет. Аналогичные результаты дают прогнозы In-fonetics Research (рис. 1).
Определяющим условием в оценке наиболее востребованных услуг будет способность обеспечения доставки наиболее требовательного к полосе (и одного из наиболее перспективных с
точки зрения доходности) трафика IP-видео.
В таблице приведены значения скоростей, достаточных в подавляющем большинстве случаев для передачи видеопотока, в зависимости от разрешения и применяемого кодека.
Отметим, что уже сейчас существуют все технические возможности трансляции по сетям широкополосного доступа телевидения высокой четкости (HDTV): приставки STB, поддерживающие MPEG-4 и HD, телевизионные приемники высокого разрешения, спутники, вещающие в формате HD.
Для оценки полосы скорости доступа необходимо к полезной нагрузке добавить расходы на инкапсуляцию, которые зависят от типа трафика и применяемой технологии. Так, для IP-видео избыточность заголовков будет иметь следующие значения:
Например, для трансляции абоненту потоков 2 HD + 2 SD с одновременным доступом 1 Мбит/с в Интернет потребуется полоса около 29 Мбит/с в случае технологий на основе ATM и немногим более 26 Мбит/с - для Ethernet или EPON.
Поэтому при строительстве и развитии сети доступа оператор должен выбирать решения, которые обеспечивали бы необходимый запас по полосе, приходящейся на одного абонента, чтобы иметь возможность внедрять новые конкурентоспособные услуги.
Оценим и сравним с точки зрения возможностей масштабирования в сторону увеличения полосы на абонента различные технологии и архитектуры доступа.
DSL-доступ
Доступ на основе технологий цифровой абонентской линии - решение, уже ставшее классикой. Это самый экономичный способ развертывания широкополосной сети в случае наличия у оператора инфраструктуры медных абонентских телефонных линий. Для индивидуальных абонентов применяются асимметричные DSL-технологии (ADSL, VDSL), работающие поверх существующих телефонных услуг. Симметричные DSL-технологии наиболее популярны у корпоративных пользователей. В этом классическом варианте доступа точка окончания DSL-линий, как и точка окончания телефонных линий, находится на узле связи оператора.
Особенность всех DSL-технологий состоит в том, что обеспечиваемую ими скорость доступа ограничивают потери сигнала (затухание) и перекрестные наводки от других сигналов в кабеле.
Достичь высоких скоростей доступа к абоненту порядка 20-30 Мбит/с, которые были бы пригодны для оказания будущих перспективных услуг, возможно с использованием ADSL2+, а также совсем новых DSL-техноло-гий по двум парам (VDSL2 и ADSL2+). На рис. 2 показаны скорости доступа для различных DSL-тех-нологий в реальных условиях, когда до 50% пар в кабеле использованы под DSL, и для длин абонентского шлейфа до 3 км (по данным ADTRAN, Inc.).
Для более протяженных линий характерны скорости данных к абоненту не более 6-9 Мбит/с на расстояние 4 км и 1-3 Мбит/с на расстояние 6 км. Это говорит о том, что без изменения архитектуры доступа для значительной части абонентов (за пределами 2-3 км зоны) новые перспективные услуги будут недоступны. Решить проблему можно за счет использования оптического волокна в инфраструктуре сети доступа.
Идея о развертывании волокна в сети доступа не нова. В общем случае говорят о волокне до некоторого места FTTx (Fiber To The something). Буква "x" в FTTx означает многие, иногда не очень отличающиеся друг от друга области применения, но практически все это можно отнести к одной из трех схем.
Основное различие между "H" и "B" -жилые или офисные дома с одним или несколькими арендаторами.
Архитектура FTTN/C и DSL
Развитие данной архитектуры (рис. 3) - наиболее экономичный и естественный способ для оператора DSL-доступа увеличить скорость доступа для удаленных от узла связи абонентов. При этом важно отметить, что только точка окончания DSL-линий приближается к абоненту, точка окончания телефонных линий по-прежнему находится на узле связи.
В стоимость развертывания включается прокладка оптического кабеля до узловых точек и установка в них оборудования DSLAM.
Так как каждый DSLAM обслуживает абонентов в радиусе меньшем, чем в случае "чистого" DSL-доступа, то в узловых точках можно применять компактное оборудование с низким энергопотреблением. Стоимость развертывания данной архитектуры еще больше снижается при использовании предлагаемых некоторыми производителями DSLAM, которые могут получать питание удаленно, по одной из медных пар.
Пассивные оптические сети
Базовая архитектура для связи в PON - это схема "один ко многим", которая состоит из терминалов оптических линий OLT (Optical Line Terminal) на стороне оператора связи и терминалов оптической сети ONT (Optical Network Terminal) или блоков оптической сети ONT (Optical Network Unit) на стороне абонента (рис. 4). Вместо прокладки отдельного волокна каждому абоненту используется одно волокно от OLT и пассивные оптические сплиттеры для отводов от главного волокна к каждому абоненту. Обычно один терминал OLT обслуживает до 32 ONT.
В направлении нисходящего потока данные от OLT передаются всем ONT сети PON за счет сплиттеров. Затем ONT отфильтровывают предназначенные им пакеты. В восходящем направлении устранение коллизий выполняется за счет протоколов арбитража (например, TDMA). Уже утверждены протоколы, отвечающие за управление полосой пропускания, качество обслуживания и другие функции.
Использование одного волокна достигается за счет WDM: ONT передает сигнал на длине 1310 нм, OLT - на 1490 нм. Еще одна длина волны 1550 нм может использоваться для передачи видеосигнала в полосе радиочастот (RF video), такого же, как в сетях кабельного телевидения. Несмотря на то что IP-видео может предоставить более богатый набор услуг, преимущество использования наложенного видеосигнала связано с рентабельным заимствованием достижений кабельного вещания.
Сегодня наиболее популярны три разновидности PON:
Скорость на абонента чуть более 30 Мбит/с (при 32 ONT).
Главными привлекательными характеристиками развертывания PON как технологии массового рынка для операторов связи являются:
Высокая привлекательность PON в том, что можно получить до 100 Мбит/с на абонента, в зависимости от числа потребителей, использующих PON. Поэтому PON представляет метод реализации широкополосного доступа, который будет актуален, наверное, на 10 или более лет вперед (см. рис. 1).
Активные оптические сети Ethernet
Альтернатива PON - использование активного оборудования Ethernet (коммутаторов) для обеспечения оптических соединений типа "точка -точка" между домами (зданиями, офисами) абонентов и центральным узлом оператора связи. В здании для доступа непосредственно к абоненту, как правило, разворачивается Ethernet-сеть на основе витой пары Cat.5 или Wi-Fi. Для уменьшения оптических волокон, приходящих в центральный узел, могут быть организованы промежуточные точки агрегации трафика.
В данной архитектуре на уровне агрегации/распределения также возможно применение не только центрально-радиальной или древовидной
топологии, но и кольцевой. Кольцевая
топология позволяет, например, использовать преимущества технологии отказоустойчивых пакетных
колец RPR (Resilient Packet Ring)
или других
средств защиты трафика в Ethernet-кольце для обеспечения в сети доступа надежной и эффективной доставки мультисер-висного трафика.
Стандарт IEEE 802.3ah (EFM) наряду с PON также дал спецификации и для архитектуры Ethernet "точка -точка" по оптическому волокну, в рамках которых определены интерфейсы 100 и 1000 Мбит/с, работающие как по двум волокнам, так и по одному волокну. В последнем случае данные вниз и вверх по потоку передаются
на разных не перекрывающихся длинах волн (как и в PON передача сигнала в одну сторону на длине волны 1310 нм, в другую - на длине волны 1490 нм).
Если сравнивать PON с активным оптическим Ethernet, то можно отметить следующие преимущества последнего.
Оптическая мощность порта OLT достаточно высока, так как мощности сигнала, разделяемого на сплиттерах, должно хватить для срабатывания ONT. Поэтому стоимость порта OLT экономически оправдана, когда он загружен по крайней мере на 80% от своей номинальной емкости. Активные сети Ethernet используют значительно более дешевые приемопередатчики и могут обеспечить большую дальность связи. Более того, на разных участках сети можно использовать оптические интерфейсы различного типа и мощности, в зависимости от расстояний и требуемой полосы, что положительно сказывается на экономике сети.
Активная сеть также обладает улучшенной безопасностью - трафик, предназначенный для конкретного пользователя, приходит только к этому пользователю.
Выводы
В заключение хочется отметить, что приведенные здесь примеры не исчерпывают всего многообразия архитектур доступа, которые способны обеспечить доставку будущих перспективных широкополосных служб.
Выбор способа развития или строительства сети доступа зависит от существующей линейной инфраструктуры оператора и возможностей ее модернизации, от объема услуг, планов по их расширению, географии размещения и плотности абонентов, конкурентной среды и других факторов.
Поэтому среди рассмотренных в статье архитектур доступа безусловного лидера нет. FTTx на основе PON или активный Ethernet-доступ более предпочтительны в случаях нового строительства, так как могут обеспечить пропускную способность даже на отдаленную перспективу. В то же время там, где уже имеется инфраструктура медных абонентских линий, хорошим компромиссом является архитектура, сочетающая DSL И FTTN.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2006
Посещений: 11099
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
