Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Развитие сети Internet, в том числе появление новых услуг связи, способствует росту передаваемых по сети потоков данных и заставляет операторов искать пути увеличения пропускной способности транспортных сетей. При выборе решения необходимо учитывать:
- разнообразие потребностей абонентов;
- потенциал для развития сети;
- экономичность.
На развивающемся телекоммуникационном рынке опасно как принимать поспешные решения, так и дожидаться появления более современной технологии.
Строительство сетей доступа в настоящее время главным образом идет по четырем направлениям:
- сети на основе существующих медных телефонных пар и технологии xDSL;
- гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFC);
- беспроводные сети;
- волоконно-оптические сети.
Использование постоянно совершенствующихся технологий xDSL – это самый простой и недорогой способ увеличения пропускной способности существующей кабельной системы на основе медных витых пар. Для операторов, когда требуется обеспечить скорость до 1-2 Мбит/c, такой путь является наиболее экономичным и оправданным. Однако, скорость передачи до десятков мегабит в секунду на существующих кабельных системах, с учетом больших расстояний (до нескольких км) и низкого качества меди, представляется непростым и достаточно дорогим решением.
Другое традиционное решение – гибридные волоконно-коаксиальные сети (HFC, Hybrid Fiber-Coaxial). Подключение множества кабельных модемов на один коаксиальный сегмент приводит к снижению средних затрат на построение инфраструктур сети в расчете на одного абонента и делает привлекательным такие решения. В целом же здесь сохраняется конструктивное ограничение по полосе пропускания.
Беспроводные сети доступа могут быть привлекательны там, где возникают технические трудности для использования кабельных инфраструктур. Беспроводная связь по своей природе не имеет альтернативы для мобильных служб. В последние годы наряду с традиционными решениями на основе радио- и оптического Ethernet доступа, все более массовой становится технология WiFi, позволяющая обеспечить общую полосу до 10 Мбит/c и в ближайшей перспективе до 50 Мбит/c.
Следует отметить, что для трех перечисленных направлений дальнейшее увеличение пропускной способности сети связано с большими трудностями, которые отсутствуют при использовании такой среды передачи, как волокно.
Таким образом, единственный путь, который позволяет заложить способность сети работать с новыми приложениями, требующими все большей скорости передачи – это прокладка оптического кабеля (ОК) от центрального офиса до дома или до корпоративного клиента. Это весьма радикальный подход и еще 5 лет назад он считался крайне дорогим. Однако в настоящее время благодаря значительному снижению цен на оптические компоненты этот подход стал актуален. Сегодня прокладывать ОК для организации сети доступа стало выгодно и при обновлении старых, и при строительстве новых сетей доступа (последних миль). При этом имеется множество вариантов выбора волоконно-оптической технологии доступа.
Современное состояние развития телекоммуникационных сетей – это так называемый процесс «фотонизации» транспортных сетей. Конечным результатом данного процесса должен стать переход к полностью оптическим транспортным сетям (ОТС).
В России все больше растет интерес к развертыванию сетей доступа с возможностью предоставлением абоненту широкополосного канала связи. Причиной данного интереса служит быстрый рост требований к полосе пропускания сетей связи, обусловленный появлением новых широкополосных услуг. К таким услугам можно отнести услуги для бизнеса (видеоконференц-связь, удаленное обучение, телемедицина) и развлекательные услуги (видео по запросу, цифровое вещание, HDTV, on-line игры и т.д.). Используемые в настоящее время технологии не могут предоставить экономически выгодного решения для удовлетворения растущих потребностей, поэтому в ход идут не совсем привычные технологии.
Одна из них - FTTx (Fiber To The ... — «волокно до …») - технология организации сетей доступа с доведением оптического волокна до определенной точки. Несмотря на то, что FTTx - технология не новая, однако широкое распространение она получает именно сейчас.
Есть несколько вариантов реализации FTTx, из них можно выделить:
FTTN (Fiber to the Node) — волокно до сетевого узла;
FTTC (Fiber to the Curb) — волокно до микрорайона, квартала или группы домов;
FTTB (Fiber to the Building) — волокно до здания;
FTTH (Fiber to the Home) — волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).
Они отличаются главным образом тем, насколько близко к пользовательскому терминалу подходит оптический кабель.
Рис.1.1. Варианты реализации FTTx
FTTN и FTTC
Исторически первыми появились решения FTTN и FTTC.
На сегодняшний день FTTN используется в основном как бюджетное и быстро внедряемое решение там, где существует распределительная «медная» инфраструктура и прокладка оптоволокна нерентабельна. Всем известны связанные с этим решением трудности: невысокое качество предоставляемых услуг, обусловленное специфическими проблемами лежащих в канализации медных кабелей, существенное ограничение по скорости и количеству подключений в одном кабеле.
FTTC — это улучшенный вариант FTTN, лишённый части присущих последнему недостатков. В случае с FTTC в основном используются медные кабели, проложенные внутри зданий, которые, как правило, не подвержены проблемам, связанным с попаданием воды в телефонную канализацию, с большой протяженностью линии и качеством используемых медных жил, что позволяет добиться более высокой скорости передачи на медном участке.
FTTC в первую очередь предназначена для операторов, уже использующих технологии xDSL или PON, и операторов кабельного телевидения: реализация этой архитектуры позволит им с меньшими затратами увеличить и число обслуживаемых пользователей, и выделяемую каждому из них полосу пропускания. В России этот тип подключения часто применяется небольшими операторами Ethernet-сетей. Связано это с более низкой стоимостью медных решений и с тем, что монтаж оптического кабеля требует высокой квалификации исполнителя.
FTTH
Однозначно в пользу решений FTTH выступают эксперты компании Motorola. Они сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к пропускной способности каналов доступа. Проведенный анализ показывает, что если технические решения, которые закладываются в основу сегмента доступа сети сегодня, окажутся неспособными обеспечить скорость 100 Мбит/с в 2013—2015 годах, то моральное устаревание оборудования произойдет до окончания инвестиционного цикла. Оператор должен обязательно учитывать эти данные, иначе он рискует оказаться уязвимым перед лицом конкурентов по мере стремления пользователей к получению услуг все более высокого класса.
Эксперты компании Alcatel-Lucent перечисляют следующие преимущества архитектуры FTTH:
-из всех вариантов FTTx она обеспечивает наибольшую полосу пропускания;
-это полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант;
-решения FTTH обеспечивают массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;
они позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы — за счет уменьшения площади технических помещений (необходимых для размещения оборудования), снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.
Рис.1.2. Архитектура FTTH
FTTB
Если FTTH является перспективной, но относительно дорогостоящей технологией, то FTTB является “оптимальной” технологией, наиболее удобной для российских городов среднего и большого размеров. Под такой технологией понимают относительно глубокое проникновение оптики до абонента, т.е. работу оптического узла (ОУ) в среднем на 100…250 абонентов (например, 9…12-ти этажный дом на 4…6 подъездов).
Архитектура FTTB получила наибольшее распространение, так как при строительстве сетей FTTx на базе Ethernet (ЕТТх) часто это единственная технически возможная схема. Кроме этого, в структуре затрат на создание сети ЕТТх разница между вариантами FTTC и FTTB относительно небольшая, при этом операционные расходы при эксплуатации сети FTTB ниже, а пропускная способность выше. Архитектура FTTB доминирует во вновь возводимых домах и у крупных операторов связи, тогда как FTTH будет востребована только в новом малоэтажном строительстве. В первую очередь это связано с существенно более высокой стоимостью ее реализации по сравнению со стоимостью сети FTTC/FTTB, отсутствием преимуществ в полосе пропускания для пользователя.
Рис.1.3. Архитектура FTTB
На ряду с FTTx, одной из популярных оптических технологий для сетей доступа является PON (Passive Optical Network). Ее идея заключается в построении сети доступа с большой пропускной способностью при минимальных капитальных затратах. Это решение предполагает создание разветвленной сети (преимущественно древовидной топологии) без активных компонентов – на пассивных оптических разветвителях. Информация для всех пользователей передается одновременно с временным разделением каналов от головной станции – оптического линейного терминала (OLT, Optical Line Terminal) - до оконечных оптических сетевых блоков (ONU, Optical Network Unit). Передача и прием в обоих направлениях производятся, как правило, по одному оптическому волокну, но на разных длинах волн. В прямом потоке (от абонента к станции) используют длину волны 1310 нм, а в обратном (от станции к абоненту) – 1490 нм или 1550 нм. Оптическая мощность с выхода OLT в узлах сети делится (равномерно или неравномерно) таким образом, чтобы уровень сигнала на входе всех ONU был примерно одинаков. Достаточно часто одна из длин волн (чаще всего 1550 нм) выделяется для передачи всем абонентам телевизионного сигнала. Тогда на станции устанавливается оптический мультиплексор WDM для объединения передаваемых сигналов 1310 нм (голос, данные) и 1550 нм (видео). Всего возможно подключение до 32 (в некоторых разновидностях – до 64) абонентов при максимальной дальности связи – до 20 км.
Рис.1.4.Реализация технологии PON.
Как видно из приведенного рисунка, прямой поток содержит данные одновременно для всех ONU, но каждое оконечное устройство выделяет информацию только для своего терминала. В обратном направлении от абонентов каждое ONU передает информацию в свой момент времени, и после объединения общий поток содержит сигналы от всех пользователей.
Применение технологии PON в сетях доступа имеет немало преимуществ:
- экономия волокон в абонентских оптических кабелях;
- значительная экономия оптических излучателей на головной станции;
- возможность предоставления трех видов информации (согласно концепции Triple Play) – голоса, видео и данных;
- отсутствует необходимость электропитания сетевых элементов (кроме оконечных);
- небольшие затраты на обслуживание;
- простая возможность подключения абонентов (даже без перерыва связи);
- возможность динамического расширения полосы – увеличение скорости передачи работающих абонентов за счет неработающих в данный момент;
- дальнейшее увеличение скорости передачи (до 10 Гбит/с) и выше без замены оборудования линейного тракта (оптические кабели, разветвители, соединители);
- последующая возможность значительного увеличения скорости передачи для каждого пользователя за счет применения технологии оптического мультиплексирования (CWDM или DWDM).
По количеству подключений технология FTTB (Fiber to the building - оптика до здания) в 2011 г. обогнала технологию ADSL (Asymmetric digital subscriber line - асимметричная цифровая абонентская линия) и будет в дальнейшем продолжать отбирать долю рынка у ADSL.
По данным консалтинговой компании J'Son & Partners, в 2011 г. 50% российских домохозяйств были подключены по технологии FTTB и 42% - по ADSL. Для сравнения, в конце 2010 г. лидировала ADSL с 49% рынка, а FTTB предпочли лишь 44% домохозяйств. В прошлом году 1% подключений набрала технология PON (Рassive optic network – пассивная оптическая сеть), по сравнению с 2010 г., когда этой технологией не заинтересовался ни один абонент. Доля подключений по технологии DOCSIS не изменилась с 2010 г. по 2011 г. - 7%.
Как сообщил руководитель группы исследователей-аналитиков J'Son & Partners Consulting Кирилл Локтев, в технологической структуре развития российского рынка ШПД доля технологий FTTB и PON будет увеличиваться в среднем на 4% в год и в 2015 г. составит 65% от всех подключений ШПД в стране.
По мнению менеджера проекта ГК "Натекс" Александра Качалова, к основным преимуществам технологии FTTB можно отнести низкую стоимость оборудования доступа (коммутаторов) и, как следствие, его быструю окупаемость.
Технология FTTB является наиболее оптимальной с точки зрения капитальных и операционных затрат и удовлетворения потребностей клиентов, говорил в начале года первый заместитель генерального директора ЗАО "ЭР-Телеком Холдинг" Сергей Гусев. "PON не обеспечивает технологических преимуществ по отношению к FTTB, а затраты на строительство и обслуживание такой сети в разы превышают аналогичные затраты на сети, построенные по технологии FTTB", – пояснял он (см. статью в журнале "Стандарт" №01(96) за январь 2011 г.).
Согласно данным J’son & Partners Consulting, доминирующей технологией построения широкополосных сетей доступа для традиционных операторов остается ADSL 2+. Однако эта технология постепенно устаревает и в ближайшее время уже не сможет удовлетворять растущие потребности абонентов по скорости передачи информации, считают аналитики.
Сегодня есть три основных массовых информационно-коммуникационно-развлекательных сервиса: телефония, телевидение и интернет (условно – передача данных). В прошлом они были разделены (технологически и организационно): каждый базировался на собственной инфраструктуре. Для пользователя это выглядело как телефонный провод, телевизионный кабель и отдельный кабель Интернета или розетка. Соответственно разные операторы предоставляли разные услуги: телефонную связь – традиционные телефонные операторы (ГТС), телерадиовещание – например, РТРС или «НТВ-Плюс», услуги Интернета – интернет-провайдеры (ISP).
Оператор мультисервисной сети, который обеспечивает широкополосное IP-подключение (со скоростью не менее нескольких мегабит в секунду), своим абонентам способен предоставлять все три сервиса одновременно, через IP-канал. Технологически такие IP-каналы могут быть разными (на основе xDSL, Ethernet), главное, чтобы они обеспечивали нужную полосу пропускания и были управляемыми с точки зрения качества: поддерживали приоритизацию различных типов трафика, различные уровни обслуживания.
Оператор такой мультисервисной сети не просто воспроизводит старые услуги на новой технологической базе, он делает их более интересными, более насыщенными, предлагая дополнительные сервисы, отсутствующие в традиционных сетях. Например, наряду с телепрограммами (видео) в IP-сети можно вещать и радиопрограммы (аудио), причем с любым качеством, вплоть до многоканального DolbyStereoSurround 5.1. Сегодня в IP-сети доступны и весьма популярны сетевые компьютерные игры, web-чаты, всевозможные интернет-пейджеры (типа Skype или ICQ).
Техническое обеспечения заданного QoS - это в первую очередь реализация необходимой полосы пропускания сети абонентского доступа. Целью дипломного проекта является предоставление абонентам услуг связи, входящих в triple play.
Пример всех возможных услуг представлен в таблице 1.1.
Таблица.1.1.Типовые услуги, входящие в triple play и их требования к сети.
Исходя из этих данных можно оценить требуемую скорость обмена в сети.
Условно трафик можно разделить в зависимости от требований к полосе пропускания (ПП) и чувствительности к задержкам:
1-я группа сервисов, не сильно требовательная к задержкам и ПП:
2-я группа сервисов, терпимая к задержкам, но требующая ПП больше чем в 1-й группе:
3-я группа сервисов, нетерпимая к задержкам и требующая гарантированную ПП:
Следовательно, наибольший приоритет будет у 3-й группы.
Безусловно, наибольшую лепту в загрузку полосы пропускания внесет потоковый видеотрафик. С известной долей приближения можно считать, что сегодня один канал телевизионной трансляции или VoD требует скорости передачи порядка 4-6 Мбит/с (MPEG-2). Ситуация заметно улучшится, когда перейдем на стандарт MPEG-4, но в любом случае для получения качественного изображения для видеотрафика нужно будет резервировать порядка 4-6 Мбит/с. А, учитывая большое распространение телевизоров с поддержкой форматов изображения высокой четкости (FullHD), нельзя не учитывать каналы высокого качаства HDTV, которые требуют скорости порядка 15 Мбит/с. Другим ресурсоемким приложением с точки зрения пропускной способности абонентского канала является высокоскоростной интернет со своими ресурсоемкими приложениями (сетевые игры, торренты и набирающее большой оборот в последнее время онлайн-видео). Исходя из этого, минимальная полоса пропускания должна быть порядка 10 Мбит/с. А так же стоит отметить различные локальные сервисы, такие как видео по требованию на базе ТВ, локальный игровой сервер и прочее. Для этого отведем полосу пропускания еще порядка 15 Мбит/с. Остальные приложения не столь «прожорливы»: для телефонной связи хватит 64 кбит/с, качественное радиовещание обеспечивается 128 кбит/с.
То есть общий ресурс на одного пользователя составляет порядка 50 Мбит/c, при условии что он пользуется всеми сервисами одновременно.
Такой профиль услуг может поддерживаться технологией FTTB (MetroEthernet). Ведь можно обеспечить полосу в 100 Мбит/с. Так как ограничение накладывает только использование медного кабеля, длина которого не должна превышать 100 метров.