Научная статья на тему 'Технологии для сетей FTTx'

Технологии для сетей FTTx Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

CC BY
413
49
Поделиться

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — Жуков Сергей , Костров Алексей

Построение сетей FTTx рассматривается большинством экспертов как наиболее перспективный вариант развития систем широкополосного доступа. При проектировании таких сетей важно понимать возможности и ограничения различных технологий

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — Жуков Сергей, Костров Алексей,

Текст научной работы на тему «Технологии для сетей FTTx»

АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА! Технологии

ill

Сергей ЖУКОВ,

ведущий менеджер по поддержке продаж оборудования доступа в странах СНГ компании Alcatel-Lucent

Алексей КОСТРОВ,

руководитель отделения широкополосного доступа в странах СНГ компании Alcatel-Lucent

|оссийские операторы связи проявляют большой интерес к оптическим сетям доступа (FTTx). B первую очередь, это связано с массовым интересом пользователей к новым для них услугам, таким как IPTV. Простой пример: если для высокоскоростного доступа в Интернет потеря части информации не является критичной, то в сервисах IPTV такие потери вызывают искажение картинки на телевизионном приемнике и, как следствие, недовольство среди пользователей услуги. Применение оптики практически полностью избавляет от такого рода проблем и закладывает резерв на будущее в случае появления еще более требовательных к полосе пропускания приложений.

Сама по себе аббревиатура FTTx не связана с какой-то определенной технологией. Она лишь определяет архитектуру кабельной инфраструктуры, а точнее, ту точку, где заканчивается оптическое волокно. Обычно рассматривают следующие типы архитектур FTTx:

S FTTN (Fiber to the Node) - волокно до сетевого узла;

S FTTC (Fiber to the Curb) - волокно до микрорайона, квартала или группы домов;

S FTTB (Fiber to the Building) - волокно до здания;

S FTTH (Fiber to the Home) - волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

На основном (волоконно-оптическом) участке сетей FTTx обычно используют технологии Ethernet или PON, последняя особенно популярна, когда волокно доводится непосредст-

46 Век Качества < 5

Построение сетей РТТх рассматривается большинством экспертов как наиболее перспективный вариант развития систем широкополосного доступа. При проектировании таких сетей важно понимать возможности и ограничения различных технологий

венно до помещения пользователя. На оставшемся участке (до абонента), длина которого зависит от выбранной архитектуры (в случае FTTN она наибольшая, в случае FTTH - наименьшая), обычно применяют медножильные каналы и соответственно различные варианты технологий DSL, «медные» реализации Ethernet и т.д. Для непосредственного подключения абонентских устройств могут быть задействованы и беспроводные решения, например WiFi.

Пассивность - в активе

Решение PON, безусловно, является наиболее популярным вариантом архитектуры FTTH. Главное его преимущество (как и любого другого решения FTTH) - отсутствие каких-либо активных компонентов между узлом связи, где устанавливается оборудование центрального узла OLT, и помещением пользователя, в котором размещается абонентский терминал ONT. A это значит, что не нужно устанавливать дорогостоящие промежуточные аппаратные шкафы, что осложняется необходимостью поиска места, проведения разного рода согласований, обеспечения электропитания и температурно-влажностного режима, защиты от вандалов и пр. Заметим, что согласование места расположения и защита от вандалов являются неотъемлемой частью любого проекта при установке оборудования вне помещений оператора и не зависят от технологии передачи данных. Уменьшение количества и точек установки активного оборудования позволяет операторам существенно

сократить расходы на эксплуатацию и техническую поддержку сетевой инфраструктуры.

Из нескольких вариантов PON можно выделить два основных: GEPON (иногда используют термин EPON) и GPON. При схожести названий различия между этими вариантами весьма существенны. Технология GEPON разработана Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) как часть решений EFM (Ethernet for the first mile), построенных по иным, чем классические PON, принципам. Это заставило разработчиков стандартов GEPON пойти на компромисс между функциональностью технологии и соответствием принципам EFM. B результате технология была стандартизована с большим количеством неопределенностей, и для полномасштабного функционирования сети GEPON требуются фирменные доработки. В свою очередь технология GPON была разработана группой FSAN (Full Service Access Network - Сеть доступа с полным набором услуг), в которой операторы связи имеют значительное влияние. По сути, решение GPON разработано операторами для операторов с акцентом на предоставление высокоскоростных сервисов на массовый рынок.

Стек протоколов GPON стандартизован начиная с физического уровня и заканчивая интерфейсом управления и контроля (ONT Management and Control Interface -OMCI) терминала ONT. Стандарт GEPON определяет только основ-

j л

ные функции управления в протоколе МСРС, что сдерживает проведение тестов на совместимость оборудования. Это отражается и на пользователях, которые ограничены в выборе абонентских устройств. При гарантиях совместимости оборудования PON абонент может просто прийти в магазин и купить себе понравившуюся модель терминала ONT, как сейчас происходит с DSL-модемами. Этот фактор стимулирует конкуренцию среди производителей оборудования и, как следствие, способствует снижению стоимости оптических терминалов и повышению привлекательности PON-технологии как для операторов, так и для конечных пользователей.

Разница в подходах к стандартизации отразилась на многих характеристиках решений PON, в том числе на средствах безопасности. В стандарте GEPON нет жестко прописанного механизма шифрования, поэтому часто применяются фирменные решения. Строгая уровневая структура подразумевает, что безопасность будет обеспечиваться на более высоких уровнях, а это не подходит для распределенных сред передачи, какой является сеть PON. Напротив, GPON поддерживает стандарт шифрования AES с 128-битным ключом. Этот стандарт позволяет реализовать надежную защиту пользовательских данных, передаваемых между оборудованием OLT и терминалом ONT.

Одной из задач группы FSAN при разработке спецификации GPON была поддержка высокой плотности абонентов на центральном узле, что потребовало оптического бюджета 28 дБ для покрытия расстояния 20 км (с коэффициентом деления 32 на ветку PON). C другой стороны, IEEE сделал акцент на использование оптических компонентов с низкой стоимостью, что уменьшило оптический бюджет и сократило покрываемое расстояние в два раза. Хотя решение в пользу дешевой оптики может выглядеть на первый взгляд заманчиво, отсутствие высокой концентрации абонентов на центральном узле, в конечном счете, не лучшим образом сказывается на полной стоимости владения инфраструктурой.

Максимальная скорость линии в сторону абонента в сетях PON составляет 2,5 Гбит/с, от абонента в сторону сети - 1,25 Гбит/с. Но поскольку пропускная способность разделяется между несколькими десятками пользователей, при проектировании сети обычно планируются скорости (на каждого пользователя) в 100 и 40 Мбит/с соответственно. Для технологий GEPON и GPON сейчас разрабатываются новые стандарты, обес-

печивающие скорости в 10 Гбит/с. Параллельно для GPON ведутся работы по увеличению количества абонентских терминалов до 128 (на одну ветку волокна) и зоны покрытия. Все это позволит укрупнить узлы оптического доступа и снизить затраты на строительство и эксплуатацию сети. Стоит отметить и появление в GPON-оборудовании встроенных средств обнаружения неисправностей в оптической инфраструктуре и оптических приемопередатчиках, возможность определения дистанции до оптических терминалов и топологии сети. Данная функциональность уже реализована в линейке оборудования GPON компании Alcatel-Lucent.

Простая и доступная

Решения FTTx на основе технологии Ethernet предполагают предоставление каждому абоненту отдельной физической (оптической или медной) линии связи до узла доступа с пропускной способностью, как правило, 100 Мбит/с. (Более скоростные варианты Ethernet - 1 Гбит/с и 10 Гбит/с - используются, в основном, корпоративными заказчиками и в статье не рассматриваются.) По пропускной способности сети доступа на основе PON и 100-Мбит/с Ethernet предоставляют пользователям примерно одинаковые возможности.

Организация выделенной оптической линии от узла связи до каждого абонента - вариант, конечно, идеальный, но требующий слишком больших инвестиций. Поэтому наибольшее распространение получило решение FTTB на базе Ethernet, предполагающее установку коммутатора доступа в жилом здании или вблизи него. При этом абоненты подключаются к коммутатору доступа по медной проводке категории 5. В этом случае, как и в любом варианте FTTB, придется позаботиться

о размещении монтажного шкафа и подводе к нему электропитания.

У Ethernet-решений масса достоинств. Это, пожалуй, наиболее массовая и доступная в настоящий момент технология, характеризуемая высокой зрелостью, хорошей масштабируемостью (от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с) и низкой стоимостью подключения. Следует также отметить, что современные Ethernet-решения ушли далеко вперед по сравнению с чисто офисным вариантом этой технологии. В таких продуктах, как коммутаторы OmniStack и OmniSwitch компании Alcatel-Lucent, реализованы все основные функции, важные для операторов связи. Это, в частности, механизмы

обеспечения качества обслуживания (QoS), средства обеспечения высокой доступности (резервирование электропитания, объединение коммутаторов в виртуальный стек, механизмы быстрого восстановления), управления сервисами и абонентами.

Среди основных направлений развития технологии Ethernet - разработка и стандартизация встроенных механизмов мониторинга и диагностики, обеспечения качества услуг, механизмов быстрого восстановления топологии при возникновении аварий. Заслуживает внимания и стандартизация технологий типа 2Base-TL, обеспечивающих работу систем Ethernet по обычной медной проводке на расстоянии несколько километров. Технология 2Base-TL реализована, в частности, в новом оборудовании 1521 CLIP и 1531 CLAS (Copper Line Access Switch) компании Alcatel-Lucent. При использовании восьми пар проводников это оборудование позволяет передавать данные со скоростью до 45 Мбит/с.

Выбор за оператором

Из всех вариантов FTTx наибольшее распространение получили решения FTTH и FTTB.

По данным организации FTTH Council*, сегодня большинство подключений к оптическим каналам доступа обеспечивается решениями FTTB. B последние годы снижение стоимости компонентов PON вызвало быстрый рост числа подключений FTTH. Разнообразие технологических реализаций FTTx позволяет операторам выбрать оптимальное решение для своей сети.

Каждый проект уникален и требует отдельной проработки решения. При расчете стоимости проекта и выборе архитектуры необходимо принимать во внимание как капитальные затраты, так и операционные расходы. Зачастую последним фактором операторы пренебрегают. А это достаточно ощутимые средства, которые складываются из затрат на аренду помещений и коммунальные платежи, а также расходов на содержание персонала, отвечающего за поддержку сети в работоспособном состоянии.

Любой оператор старается максимально снизить свои инвестиции в строительство и модернизацию сети путем максимального повторного использования существующих мощностей. При отсутствии какой-либо готовой инфраструктуры (например, в домах новой застройки) есть смысл рассмотреть вариант доведения оптики непосредственно

* Организация по планированию, продвижению и внедрению ПТН-решений на базе операторов проводной связи (www.ftthcouncil.org).

до пользователя и применения технологии GPON, ведь прокладка оптического волокна сравнима по затратам с прокладкой медного или коаксиального кабеля. Конечно, помимо прокладки кабеля потребуется еще его сварка и установка дополнительных оптических компонентов, что увеличит капитальные затраты, но отсутствие необходимости аренды дополнительных помещений и обеспечения электропитания оборудования сократит операционные расходы.

Другой пример: оператор владеет медной инфраструктурой до абонента. Скорости, реализуемые с использованием стандартов ADSL2+ или VDSL2, вполне достаточны для предоставления даже самых требовательных к полосе пропускания сервисов, например, IPTV c качеством HD (High Definition). Ho такие скорости достигаются только в том случае, если расстояние до абонента не превышает нескольких сотен метров. При подобном сценарии решение напрашивается само собой -это размещение мультиплексора

DSLAM c интерфейсами GPON или Gigabit Ethernet максимально близко к абонентам, в доступном для оператора месте, и подключение к существующим абонентским парам. В этом случае у абонента устанавливается обычный ADSL- или VDSL-модем.

Опыт, накопленный компанией Alcatel-Lucent в ходе построения операторских сетей FTTx по всему миру, показывает, что в ближайшие несколько лет будет преобладать смешанное решение, когда оптическое волокно доводится до некоторой точки сети, а непосредственное подключение абонентов осуществляется с использованием существующей медной инфраструктуры по технологии xDSL или Ethernet. C другой стороны, российские реалии вносят свои коррективы. Низкое качество абонентских пар, наличие разного рода помех в кабеле, а иногда и полное отсутствие инфраструктуры приводят к тому, что операторы, решая вопрос о технологии доступа, часто склоняются к архитектуре FTTH. '

Безусловно, свое влияние на проекты FTTx оказывает и финансовый кризис. Естественной реакцией на него операторов связи стало сокращение бюджетов (в первую очередь, инвестиционных) и затрат на развитие новых технологий. Операторы, в основном, направляют средства на проекты с быстрой окупаемостью и проекты по расширению установленной базы или оптимизации текущей эксплуатации сетей. Однако по мере того, как страна и люди адаптируются к жестким экономическим условиям, начинается восстановление инвестиционной активности операторов, поскольку все прекрасно понимают, что кризис не будет продолжаться бесконечно, а настоящая конкуренция начнется после его завершения. И победят в ней те операторы, которые будут готовы предложить рынку адекватные услуги именно в тот момент, когда спрос на них начнет расти высокими темпами. Немаловажным фактором здесь будет выбор технологии и оборудования, которые позволят снизить как капитальные затраты, так и операционные расходы.

ХРОНИКА ! Новости компаний

Синхронный мультиплексор с абонентским доступом

НТЦ ВСП «Супертел Далс» завершил разработку и приступил к выпус-

ОАО НТЦ ВСП , СУПЕРТЕЛ ДАЛС

IJ linVfUKUL CML'IbMU ItJItKUMWl'HHKAUM

ку синхронного мультиплексора с абонентским доступом (СМД). Он представляет собой комбинированное решение задач транспортного уровня

197101, Санкт-Петербург, Петроградская наб., 38А, Тел: (812) 232-7321, 230-2216 Факс: (812) 497-3682, 230-2216 E-mail: vat@supertel.spb.su; http://www.supertel.spb.su

Российский разработчик и производитель сетевого телекоммуникационного оборудования с единым отечественным программным управлением для транспортных сетей и сетей доступа различных уровней иерархий и технологий xDSL, PDH, SDH-NGN, IP и CWDM

ОБОРУДОВАНИЕ СИНХРОННОГО МУЛЬТИПЛЕКСОРА КОМБИНИРОВАННОЕ - ОСМ-К

ОСМ-К является мультисервисной транспортной платформой БОН-ЫСЫ уровней БТМ-1/4/16

Обеспечивает:

• передачу цифровых сигналов со скоростями до 2,5 Гбит/с;

• организацию служебной связи;

• коммутацию нагрузки до 112 потоков БТМ-1 на уровне

УС12, УСЗ, УС4;

• горячее резервирование матрицы коммутации и узлов синхронизации

Оптические интерфейсы МСЭ-Т 0.957 (Б1.1, 1.1.1, 1.1.2]

Оптические интерфейсы с CWDM МСЭ-Т 0.692 (длина волны 1471-1611 с шагом 20 нм]

Сертификат соответствия ОСМ-4-СП-0703

Интерфейсные блоки

Блок «63Е1» - обеспечивает ввод/вывод/коммутацию до 63-х любого потока Е1 из любых потоков БТМ-1/ БТМ-4/

БТМ-16

Блок «СТМ-1» - обеспечивает формирование, коммутацию, ввод/вывод/ до 4-х потоков БТМ-1 Блок «СТМ-4» - обеспечивает формирование, коммутацию, ввод/вывод/ до 2-х потоков БТМ-4 Блок «СТМ-16» - обеспечивает формирование и коммутацию на внутреннюю нагрузку потока БТМ-16 Блок «Ethernet 10/100» - обеспечивает формирование, ввод/вывод 4-х интерфейсов Е[Ьегпе1 10/100 Вазе-Т

Блок «СУ» (спектрального уплотнения] - обеспечивает до 8 каналов CWDM со скоростью передачи в каждом канале от 50 до 2700 Мбит/с

В ОСМ-К возможна установка интерфейсных блоков в любой комбинации

Управление и контроль оборудованием и сетями ОСМ-К осуществляется с помощью программного обеспечения «Супертел-NMS» - SNMP v.2

Габаритные размеры: 483x266x242 мм. Масса не более 8 кг. Мощность потребления не более 150 Вт

SDH и абонентского доступа с широчайшим набором абонентских интерфейсов. СМД предназначен для работы на оптических сетях любого назначении в качестве оконечного мультиплексора, ввода/вывода, кросскоммутатора.

СМД имеет ряд функциональных возможностей.

Транспортный уровень SDN:

S оптические интерфейсы STM-

1 (до 8 шт.), STM-4 (до 4 шт.), STM1/4 cCWDM;

S интерфейсы Е1(до 84 шт.), Е3 (до 12 шт.), Ethernet 10/100 Base-T (до 16 шт.);

S коммутационная матица 1008x1008 VC-12 (уровень коммутации VC-12/VC-3/VC-4);

S резервирование «1+1» - блоков, матрицы, синхронизации, питания.

Уровень абонентского доступа:

S интерфейсы Е1 - до 56 шт.;

S коммутационная матрица - до 252 коммутируемых Е1, (7560x7560 КИ); S абонентские интерфейсы - 7 слотов; S служебная связь;

S внешние датчики (до 4 шт.);

S контроль - ПО «Супертел-NMS», протокол SNMP v.2.

Общие характеристики:

S потребление - 50 Вт;

S масса - 6 кг;

ss габариты -483x225x149 мм.

www.supertel.spb.su