Технологии последней мили

By | 07.01.2016

Технологии последней милиТехнологии «последней мили» — это технические средства, позволяющие обеспечить связью оконечного пользователя. В настоящее время развитие технологий связи сопровож­дается активным ростом «аппетита» абонентов, исполь­зующих ресурсоемкие приложения, все более требователь­ные к производительности и пропускной способности сетей передачи данных. Поэтому перед операторами все отчет­ливее вырисовывается вопрос: «Как выгоднее и эффективнее организовать инфраструктуру доступа для существующих и новых абонентов?»

 

  • К 2000 г. стандарт Ethernet как наиболее доступный и удобный стал основной техно­логией организации доступа для домашних и корпора­тивных абонентов, поскольку операторские и клиентские устройства, работающие на базе этого протокола, обеспе­чивали достаточную скорость передачи данных при не­высокой стоимости оборудо­вания. Ethernet последователь­но предоставлял скорости пе­редачи данных в 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с, удовлетворяя большую часть запросов пользователей своего времени.
  • Технологиче­ские особенности Metro Ether­net определили и область при­менения стандарта: крупные города и населенные пункты с высокой плотностью населе­ния и небольшими расстоя­ниями от узла связи до абонен­та.
  • В то же время задача ликви­дации цифрового неравенства, особенно актуальная для Рос­сии, вынуждает операторов искать решения для организа­ции высокоскоростного досту­па по всей стране. В допол­нение к этому многие операто­ры вплотную подошли к необ­ходимости модернизации уста­ревшей медной инфраструкту­ры, и с учетом сложившейся ситуации выбор в пользу Ethernet выглядит уже не столь очевидным. Высокие требо­вания абонентов и необходи­мость поиска экономически эффективных решений в кон­курентных условиях заставля­ют даже лидеров рынка при­смотреться к новым техноло­гиям, позволяющим не только решить задачи сегодняшнего дня, но и сформировать базу для будущего развития сетей.

В частности, технологии PON могут стать основой для пре­доставления доступа в малона­селенных регионах, когда ус­тановка дополнительных уст­ройств концентрации является нецелесообразной.

Технологии для подключения абонентов

Российские операторы ак­тивно развивают несколько технологий подключения або­нентов к своим сетям, и каждая из них имеет свои преимуще­ства и недостатки. Выбор тех­нологии определяется не­сколькими факторами: потреб­ностями абонента, техниче­скими условиями и экономиче­ской целесообразностью реа­лизации доступа со стороны провайдера.

Согласно исследованиям, проведенным компанией J’son & Partners Consulting в 2010 г., наиболее популярной техноло­гией подключения абонентов в России оставалась DSL. За ней следовали Metro Ethernet и DOCSIS.

Чтобы разобраться в отли­чиях, рассмотрим более под­робно каждое семейство тех­нологий.

xDSL — просто и доступноТехнологии последней мили

Если необходимо обеспе­чить доступ абонента к ресур­сам Интернета, проще всего использовать уже имеющуюся инфраструктуру, которая была создана при прокладке теле­фонных линий, сети элект­ропередач, радиоточек или других коммуникаций. Именно поэтому семейство технологий DSL ( Digital S ubscriber L ine) получило столь широкое рас­пространение во всем мире. Оператору необходимо лишь установить на своей стороне специальные мультиплексоры DSLAN, а на стороне абонента — DSL-модем.

Очевидным недостатком xDSL является физическое ог­раничение скорости передачи данных.

Наиболее популярный стан­дарт ADSL 2+ может обеспе­чить поток лишь 24 Мбит/с к абоненту при соблюдении иде­альных условий подключения, а с учетом качества и протя­женности медных проводов, используемых на постсоветс­ком пространстве для органи­зации телефонной связи, ре­альная скорость передачи дан­ных составляет в среднем 1-5 Мбит/с. Преодоление этого скоростного барьера в рамках технологий xDSL представля­ется сегодня весьма дорого­стоящей и сложной задачей, а организация связи на расстоя­нии более 5 км от места уста­новки концентратора и вовсе недостижимой целью.

MetroEthernet — популярная технология для новых се­тей

Вторым по популярности методом подключения являет­ся стандарт Ethernet. Его ис­пользование требует проклад­ки отдельного кабеля к каж­дому абоненту, но зато позво­ляет решить вопрос с пропуск­ной способностью инфра­структуры доступа. В качестве физического носителя здесь по-прежнему используется «медь», точнее, одна или не­сколько витых пар проводов. Благодаря протоколу Fast Ethernet, достаточно доступ­ному и работающему со скоро­стью 100 Мбит/с, значительно обгоняя провайдеров xDSL, многие поставщики успешно решили проблему организации инфраструктуры доступа, од­нако уже сегодня ресурсов созданных сетей не хватает. Даже рядовые абоненты ак­тивно переходят на безлимит­ные тарифы со скоростью пе­редачи данных до 30 Мбит/с и выше, а это означает, что для предоставления требуемых параметров необходимо после­довательно переходить к обо­рудованию, поддерживающему протоколы GbE (1 Гбит/с) и 10GbE (10 Гбит/с).

К недостаткам технологии Metro Ethernet (FTTB) следует отнести малую дистанцию подключения (расстояние ме­жду операторским и абонент­ским оборудованием). В боль­шинстве крупных городов при плотной застройке данная про­блема вряд ли актуальна, одна­ко в сельских районах, дачных, коттеджных поселках приме­нение технологии Metro Ethernet существенно увели­чивает расходы на оптоволок­но.

Потребности в более высо­ких скоростях ведут к непро­порциональному росту затрат оператора при увеличении абонентской базы, так как оборудование стандартов GbE, lOGbE, а также грядущих 40GbE и lOOGbE оказывается весьма дорогостоящим.

По словам создателя стан­дарта Ethernet Боба Меткалфа, технология передачи данных протокола Ethernet со скоро­стью 1 Тбит/с будет разрабо­тана к 2015 г., но при этом по­требует решения множества проблем, связанных с физиче­скими явлениями.

Коаксиальные сети — традиционный подход

Третьим по популярности ме­тодом подключения является использование коаксиальных сетей DOCSIS, использующих телевизионный кабель. В отли­чие от ADSL технология DOCSIS 2.0 позволяет обеспе­чить передачу данных с боль­шими скоростями — до 43 Мбит/с к абоненту и до 30 Мбит/с   от  абонента.  При этом провайдеру, как и при исполь­зовании технологии DSL, не приходится прокладывать до­полнительные кабели; нужно только установить на стороне клиента терминальное устрой­ство, позволяющее подклю­чить компьютер или беспро­водной роутер. Впрочем, инве­стиции в инфраструктуру пере­дачи данных, включая комму­тационные устройства и про­межуточные усилители, могут также оказаться значительны­ми.

Беспроводные сети — там, где другие не смогут

В тех случаях, когда про­кладка кабеля оказывается за­труднительной, операторы прибегают к применению бес­проводных технологий связи. Несмотря на определенные попытки продвижения Wi-Fi в России эта технология в каче­стве средства обеспечения свя­зи «последней мили» не при­жилась. Способные обслужи­ть на одной точке доступа несколько абонентов одновре­менно, точки доступа наиболее поздней вариации протокола 802.1 In обеспечивают ско­рость передачи данных 300 Мбит/с. Впрочем, на практике она редко достигается, по­скольку ограничена параметра­ми окружающей среды. Ско­рость доступа также снижается по мере удаления абонента от базовой станции, и уже на рас­стоянии примерно 500 м огра­ничивается параметрами 802.11b — 11 Мбит/с. Соедине­ние возможно и на больших расстояниях-до 10 км, но для этого требуется применение весьма дорогостоящих направ­ленных антенн.

Альтернативой Wi-Fi при обслуживании абонентов на обширных пространствах яв­ляется WiMAX -технология, позволяющая предоставить доступ в Интернет со скоро­стью до 75 Мбит/с на каждого абонента в радиусе 25-80 км. Разрабатываемый сегодня стандарт WiMAX 2 позволит преодолеть барьер в 1 Гбит/с, работая уже на расстояниях до 150 км. Однако в любом случае оборудование WiMAX остает­ся дорогостоящим и требует тщательной настройки антенн для получения оптимальных результатов и высокой скоро­сти работы инфраструктуры доступа.

Но самым популярным ви­дом беспроводной связи в Рос­сии являются сети 3G сотовых операторов, постепенно пере­ходящие к 4G — более высоким скоростям передачи данных. Для подключения абонентов в данном случае требуются лишь покрытие соответствующей плотности и USB-модем, кото­рый, в свою очередь, устанав­ливается в роутер или непо­средственно в ПК. Впрочем, тарифная политика операторов такова, что без снижения ско­рости передачи данных сего­дня можно работать только с каналами 256 или 512 Мбит/с -в остальных случаях при за­грузке через сотового операто­ра определенного количества гигабайт скорость снижается до 64 или даже 32 кбит/с.

Оптоволоконные сети — большие перспективы

Оптические волокна обла­дают уникальной особенно­стью передавать сигнал на зна­чительные расстояния с высо­кой скоростью. Так, в сентябре 2012 г. японская ком­пания NTT продемонстрирова­ла передачу данных со скоро­стью 1 Пбит/с (1 000 000 Гбит/с) на расстояние в 52,4 км по одному жгуту оптоволокна без использования проме­жуточного оборудования, до­казав, что ресурсы данной тех­нологии еще долго останутся неисчерпанными.

Топология оптоволоконной сети может быть организована в виде «кольца», инфраструк­туры «точка -точка» или «де­рева», причем дерево может быть построено на базе ак­тивных либо пассивных узлов. Для организации абонентского доступа больше всего подходят пассивные оптические сети PON (Passive Optical Networks), позволяющие подключить максимальное количество або­нентов при минимальных за­тратах на оборудование и ка­бели. В данном случае множе­ство абонентов обслуживает единый центральный коммута­тор OLT (Optical Line Terminal), пассивные ретранс­ляторы обеспечивают передачу всего потока данных к абонен­там, а клиентские устройства ONT (Optical Network Terminal) выхватывают из него только адресованную им ин­формацию. Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделе­нием TDMA (Time Divided Multiple Access).

Технология передачи дан­ных по оптическим сетям, без­условно, обладает большими возможностями за счет исполь­зования минимального количе­ства активных компонентов и ресурсов оптических сетей. Однако на начальном этапе ее развитие сдерживалось отсут­ствием принятых стандартов и высокой стоимостью оборудо­вания.

Консорциум FSAN, созданный в 1995 г., сформировал первую спецификацию пассивной пе­редачи данных в оптических сетях GPON только в 2003 г. В процессе развития первой вер­сии PON на базе стандарта ATM скорость передачи дан­ных росла с 155 Мбит/с до 622 Мбит/с на абонента. Переход к базовому протоколу Ethernet в 2004 г. позволил создать стан­дарт EPON, предлагающий скорости до 1 Гбит/с, но обла­дающий значительно меньшим потенциалом для контроля ка­чества предоставления сервиса QoS. А наиболее популярный сегодня стандарт GPON под­держивает до 128 абонентских узлов на одно волокно и обес­печивает скорость передачи данных до 2,5 Гбит/с к абонен­ту и 1,6 Гбит/с от абонента, значительно обгоняя конкури­рующие технологии по соот­ношению скорость/затраты. Длительное время распростра­нение технологии xPON сдер­живалось дороговизной кли­ентских устройств ONT, кото­рые постепенно становятся все дешевле. Например, в среднем абонентское устройство GPON за три года стало доступнее на 30% при цене в 11 тыс. руб. против 17 тыс. в 2009 г., и эта тенденция продолжает наби­рать обороты. Компания QTECH в настоящее время вы­пускает самые доступные тер­миналы ONT, которые факти­чески просто обладают интер­фейсом Ethernet, конвертируя сигнал в доступный для рабо­ты на любом ПК или ноутбуке либо для подключения роутера.

Наиболее перспективной для развертывания сетей на малозаселенных территориях на сегодняшний день становится технология GPON.

 

Перспективы GPON

Наиболее перспективной для развертывания сетей на мало­заселенных территориях на сегодняшний день становится технология GPON. Например, федеральный оператор «Росте­леком» использует именно GPON для расширения воз­можностей сетей широкопо­лосного доступа в различных регионах России. Высокая ско­рость передачи данных, кото­рая составляет 2488 Мбит/с к абоненту и 622, 1244 или 2488 Мбит/с от абонента (в зависи­мости от конкретной модели устройства), обеспечивает ка­чественное расширение поло­сы доступа в Интернет для ка­ждого абонента. Возможности оптического уплотнения по­зволяют операторам дополни­тельно увеличить полосу про­пускания, а также добавлять и удалять абонентские устройст­ва без изменения существую­щей инфраструктуры сети, предлагая абонентам в точно­сти те скорости, за которые последние готовы платить.

Применение пассивных оп­тических сетей обеспечивает оператору помехоустойчивость каналов связи, а также исполь­зование всех популярных про­токолов и технологий комму­никаций IGMP, DHCP, STP, TCP/IP и т. д. В отсутствие промежуточных активных элементов управление або­нентскими устройствами и об­новление их программного обеспечения осуществляются централизованно и автомати­чески, благодаря чему сохра­няются инвестиции в новое оборудование.

Новое оборудование — новые возможно­сти

Современные устройства GPON — коммутаторы OLT и клиентские устройства ONT -стали функциональными. Различные размеры и плот­ность портов дают возмож­ность операторам выбирать те решения, которые позволят им соблюсти баланс между количеством подключаемых абонентов и затратами. К при­меру, компактные модели коммутаторов QTECH (GPON OLT) форм-фактора 1U оснащаются восемью портами GPON и восемью интер­фейсами 10/100/1000Base-T или 1000Base-X), позволяя подключить до 256 абонентов через однопортовые терми­налы ONT. Более масштабные коммутаторы форм-фактора

4U GPON OLT, в свою оче­редь, совмещают высокую плотность портов с возможно­стями резервирования. В таких моделях предусмотрены две платы управления, два блока питания и четыре платы, обес­печивающие коммутацию GPON-плат. Таким образом, оператор получает возмож­ность подключить до 1024 абонентов на одном коммута­торе, одновременно гарантируя отказоустойчивость коммуни­кационной среды.

Что касается терминалов ONT, то операторы предостав­ляют их клиентам в аренду, в лизинг или просто продают в рассрочку, а в некоторых слу­чаях используют один терми­нал для обслуживания сразу нескольких абонентов, кото­рые подключаются уже через интерфейс Ethernet устройства ONT (у многих современных моделей терминалов имеется встроенный концентратор ло­кальной сети). В случае с дос­тупными терминалами QTECH также перспективной является возможность прямого подклю­чения конечных потребителей по технологии GPON. При этом не требуется никаких до­полнительных надстроек или согласования протоколов -пассивные оптические сети позволяют сразу же предоста­вить доступ к интернет-ресурсам в привычном режиме, но с более высокой скоростью и меньшими затратами со сто­роны оператора.

Каждая из технологий по­зволяет решить определенные задачи при построении инфра­структуры доступа для различ­ных категорий абонентов. Что­бы получить преимущества от каждой из них, операторам не­обходимо сформулировать ак­туальную стратегию развития сетей с учетом региональных особенностей и технических характеристик уже созданной инфраструктуры.

Бесспорно, решения на базе DSL будут по-прежнему ис­пользоваться для подключения удаленных от магистральных сетей связи объектов, но уже имеющих медную инфра­структуру, а также для органи­зации выхода в Интернет для частных абонентов по невысо­ким тарифам с невысокой ско­ростью подключения.

Адаптеры Ethernet, встроен­ные во все современные пер­сональные компьютеры, обес­печат широкое применение данной технологии для под­ключения конечных устройств. Увеличение скорости про­токола Ethernet позволит эф­фективно развивать инфра­структуру доступа для объек­тов с небольшой численностью абонентов и ограниченными расстояниями. В таком случае не нужно будет устанавливать большое количество активных концентраторов.

Беспроводные сети по-прежнему будут обеспечивать связь для труднодоступных объектов и использоваться для комфортного подключения конечных устройств в совме­щении с другими техноло­гиями, такими как Ethernet, DSL и оптические сети.

Технологии xPON, долгое время находившиеся в тени, становятся все более актуаль­ными за счет широких воз­можностей масштабирования, высокой скорости передачи данных и активного снижения стоимости абонентских терми­налов. Пожалуй, именно эти решения способны удовлетво­рить растущие требования абонентов к скорости, од­новременно решая задачу опе­ратора по снижению сложно­сти и повышению надежности инфраструктуры доступа. Осо­бую роль технологии PON мо­гут сыграть в рамках строи­тельства сетей передачи дан­ных для удаленных и малона­селенных регионов, где воз­можность выделения широкой полосы передачи данных на значительные расстояния без дополнительного оборудова­ния является ключевым факто­ром успеха.

Ист. Тематическая подборка «Технология Ethernet. IP-сети.»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *