Файл: Учебное пособие СанктПетербург 2014.pdf

159
Рис. 7.16. Динамический выбор услуги с помощью метода PPPoE
Следует особо обратить внимание на то, что опираясь на способ РРРоЕ и систему динамического выбора услуги и используя систему управления або- нентским доступом, можно практически обеспечить в одной сети доступа лучшие свойства выделенной и коммутируемой линий — высокую пропуск- ную способность и «выделенность» соединения первой с гибкостью и низкой платой за услуги второй [39].
Однако протокол PPPoE не универсален и занимает лишь свою нишу во всём многообразии структур широкополосного доступа: будучи превосход- ным решением для малых локальных сетей типа Ethernet, он не может быть признан удовлетворительным, например, для сетей больших комплексов ад- министративных, университетских зданий и др., больших удалённых офисов и мультипротокольных сетей, требования которых к услугам широкополос- ного доступа очень многообразны [39].
Метод РPPoE требует также применения стороннего клиентского про- граммного обеспечения. Этот недостаток является одновременно и сильной стороной этого метода, поскольку позволяет провайдерам услуг связи управ- лять предоставляемыми услугами и защищать их [39].
Материал раздела 7 подготовлен на основе работы [6] и за счет обобще- ния работ [23, 33-42].

160
8 ТЕХНОЛОГИИ ДОСТУПА НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННО-
ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
8.1 Технологии группы FTTx
Группа технологий FTTx (Fiber To The x – оптическое волокно до …)
предназначена для совместного использования с технологиями ADSL и VDSL
и позволяет более эффективно использовать пропускную способность этих
технологий благодаря сокращению длины медно-кабельных линий связи
[28, 32, 45]. Есть несколько вариантов реализации FTTx, из них можно выде- лить основные:
FTTH – Fiber To The Home (доведение волокна до квартиры);
FTTB – Fiber To The Building (доведение волокна до здания).
Варианты, по сути, дублирующие FTTH и FTTB с небольшими измене- ниями:
FTTN (Fiber to the Node) – волокно до сетевого узла;
FTTO – Fiber To The Office (доведение волокна до офиса);
FTTC – Fiber To The Curb (доведение волокна до кабельного шкафа);
FTTCab – Fiber To The Cabinet (аналог FTTC);
FTTR – Fiber To The Remote (доведение волокна до удаленного модуля, концентратора);
FTTOpt – Fiber To The Optimum (доведение волокна до оптимального пункта);
FTTP – Fiber To The Premises (доведение волокна до точки присутствия клиента).
Отдельно нужно отметить концепцию FITB (Fiber In The Building) – ор- ганизация распределительной сети внутри здания. Выше указанные техноло- гии отличаются главным образом тем, на сколько близко к пользовательскому терминалу подходит оптический кабель (рис. 8.1).
На данный момент интенсивно растет интерес к развертыванию опти- ческих сетей доступа с прокладкой кабеля до здания (FTTB), а также непо- средственно до абонента (FTTH). В большей степени, такая ситуация объяс- няется постоянным ростом требований к пропускной способности каналов связи, поскольку сейчас наблюдается бум развития «тяжелых» интернет- приложений, включая онлайн-видео, онлайн-игры и прочие сервисы.
При этом запланированный набор услуг и необходимая для его предос- тавления полоса пропускания имеют самое непосредственное влияние на вы- бор технологии FTTx. Поэтому чем выше скорость доступа и чем больше на- бор предоставляемых абоненту услуг, тем ближе к абонентскому терминалу должно подходить оптическое волокно, т. е. нужно использовать технологии
FTTH. В случае, когда приоритетом является сохранение уже имеющейся се- тевой инфраструктуры и оборудования, оптимальным выбором будет FTTB.

161
Рис. 8.1. Технологии оптического доступа FTTx
Если же говорить о сегодняшних реалиях, архитектура FTTB преобла- дает в новостройках и у крупных операторов связи, тогда как FTTH востре- бована в новом малоэтажном строительстве (например, в коттеджных город- ках в окрестностях крупных городов).
Рассмотрим особенности реализации и применении наиболее распро- страненных технологий.
Технология FTTN используется в основном как бюджетное и быстро внедряемое решение там, где существует распределительная «медная» ин- фраструктура и прокладка оптики нерентабельна. Всем известны связанные с этим решением трудности: невысокое качество предоставляемых услуг, обу- словленное специфическими проблемами лежащих в канализации медных кабелей, существенное ограничение по скорости и количеству подключений в одном кабеле.
Технология FTTC – это улучшенный вариант FTTN, лишенный части его недостатков. Архитектура FTTC в первую очередь предназначена для операторов, уже использующих технологии xDSL или PON, и операторов ка- бельного телевидения. Реализация архитектуры FTTC позволит им с мень- шими затратами увеличить и число обслуживаемых пользователей, а также выделяемую каждому из них полосу пропускания. В России этот тип под- ключения часто применяется небольшими операторами Ethernet-сетей. Свя- зано это с более низкой стоимостью медных решений и с тем, что монтаж оп- тического кабеля требует высокой квалификации исполнителя.
Технология FTTB предполагаетдоведение волокна до здания, и полу- чила наибольшее распространение, так как при строительстве сетей FTTx на базе Ethernet – это, зачастую, единственная технически возможная схема по- строения сети. Кроме того, в структуре затрат на создание Ethernet-сети раз- ница между вариантами FTTC и FTTB относительно небольшая. Также не следует забывать, что операционные расходы при эксплуатации сети FTTB ниже, а пропускная способность выше.

162
Технологию FTTB целесообразно применять в случае развертывания сети в многоквартирных домах и бизнес-центрах. Российские операторы свя- зи разворачивают сети FTTB пока только в крупных городах, но в перспекти- ве планируется использование данной технологии повсеместно. В FTTB нет необходимости прокладывать дорогостоящий оптический кабель с большим количеством волокон, как при использовании FTTH [43].
В случае FTTB оптическое волокно заводится в дом, как правило, на цо- кольный этаж или на чердак и подключается к устройству ONU (Optical
Network Unit). На стороне оператора связи устанавливается терминал опти- ческой линии OLT (Optical Line Terminal). OLT является primary устройством и определяет параметры обмена трафика (например, интервалы времени приема/передачи сигнала) с абонентскими устройствами ONU (или ONT, в случае FTTH). Дальнейшее распределение сети по дому происходит по «ви- той паре» (рис. 8.2).
Технология FTTH является наиболее затратной, но в то же время и наиболее перспективной, среди всех типов доступа FTTx. FTTH подразуме- вает доведение оптического волокна до квартиры или частного дома пользо- вателя. В этом случае оптическое волокно заводится в дом, как правило, на цокольный этаж или на чердак (что более экономически целесообразно) и подключается к устройству ONU (Optical Network Unit). На стороне операто- ра связи устанавливается терминал оптической линии OLT (Optical Line
Terminal). OLT является primary устройством и определяет параметры обме- на трафика (например, интервалы времени приема/передачи сигнала) с або- нентскими устройствами ONU (или ONT, в случае FTTH). Дальнейшее рас- пределение сети по дому происходит по «витой паре» (рис. 8.3).
Рис. 8.2. Технология FTTB
Рис. 8.3. Технология FTTH
На первый взгляд, строительство сети FTTH – это очень трудоемкий и дорогостоящий процесс, но опыт подсказывает, что основные затраты при развертывании сети FTTH приходятся на строительные работы, а стоимость самого оптоволоконного кабеля составляет относительно небольшую часть.
Это означает, что в случае необходимости проведения строительных работ

163 количество прокладываемого оптоволоконного кабеля уже не имеет большо- го значения.
Более того, хотя жизненный цикл сети FTTH и ее электронных компо- нентов составляет несколько лет, оптоволоконный кабель и оптическая рас- пределительная сеть имеют более длительный срок службы (по крайней ме- ре, 30 лет).
Архитектуры развернутых сетей FTTH можно разделить на три основ- ные категории:
 «Кольцо» Ethernet-коммутаторов;
 «Звезда» Ethernet-коммутаторов;
 «Дерево» с использованием технологий пассивной оптической се- ти PON.

164
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
ONT
OLT
Оптический видео передатчик
Разветвитель
Разветвитель
Разветвитель
Разветвитель
Разветвитель
Разветвитель
Разветвитель
ONT
Рис. 8.4. Архитектура PON сети
Восходящие потоки (upstream) от абонентов идут на длине волны
1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA). В некоторых случаях используется дополнительная длина волны нисходящего потока (downstream), что позволяет предоставлять традиционные аналоговые и цифровые телевизионные услуги пользователям без применения телевизионных приставок с поддержкой IP.
Для построения PON используется топология «точка – многоточка» и сама сеть имеет древовидную структуру. Каждый волоконно-оптический сегмент подключается к одному приемопередатчику в центральном узле
(в отличие от топологии «точка-точка»), что также дает значительную эко- номию в стоимости оборудования. Один волоконно-оптический сегмент сети
PON охватывает до 32 абонентских узлов в радиусе до 20 км для технологий
EPON / BPON и до 128 абонентских узлов в радиусе до 60 км для технологии
GPON (рис. 8.5).
Каждый абонентский узел рассчитан на обычный жилой дом или офис- ное здание и в свою очередь может охватывать сотни абонентов. Все або- нентские узлы являются терминальными, и отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не влияет на работу осталь- ных [33, 44, 45].
Архитектура FTTH на базе PON обычно поддерживает протокол
Ethernet. Центральный узел PON может иметь сетевые интерфейсы ATM,
SDH (STM-1), Gigabit Ethernet для подключения к магистральным сетям.
Абонентский узел может предоставлять сервисные интерфейсы 10/100Base-
TX, FXS (2, 4, 8 и 16 портов для подключения аналоговых телефонных або- нентов), E1, цифровое видео, ATM (E3, DS3, STM-1)  рис. 8.5.

165
Рис. 8.5. Принцип временного разделения абонентов в технологии PON
На рис. 8.6 изображена типичная пассивная оптическая сеть PON, в ко- торой используются различные терминаторы оптической сети (optical net- work termination, ONT) или устройства оптической сети (optical network unit,
ONU). ONT предназначены для использования отдельным конечным пользо- вателем. Устройства ONU обычно располагаются на цокольных этажах или в подвальных помещениях и совместно используются группой пользова- телей. Голосовые сервисы, а также услуги передачи данных и видео доводят- ся от ONU или ONT до абонента по кабелям, проложенным в помещении абонента [44].
В семействе сетей PON существует несколько разновидностей, отли- чающихся, в первую очередь, базовым протоколом передачи. Причем стан- дарты PON активно совершенствуются в направлении увеличения скорости передачи и дальности связи.
Стандарт сети APON был создан международным консорциумом FSAN
(Full Service Access Network) в 1995 году. В состав сети APON входят:
 один сетевой узел OLT (Optical Line Terminal);
 до 32 абонентских терминалов ONU (Optical Network Unit);
 пассивные оптические ответвители (splitter).
В стандарте APON обеспечивалась скорость передачи прямого и обрат- ного потоков по 155 Мбит/с (симметричный режим) или 622 Мбит/с в пря- мом потоке и 155 Мбит/с в обратном (асимметричный режим). Во избежание наложения данных, поступающих от разных абонентов, OLT направляло на каждый ONU служебные сообщения с разрешением на отправку данных.

166
Рис. 8.6. Структура типичной пассивной оптической сети PON
Прямой и обратный каналы организуются в одном оптическом волокне за счет волнового уплотнения – передача к абонентам ведется на длине вол- ны 1550 нм, а в обратном направлении – 1310 нм. Скорость передачи инфор- мации для индивидуального пользователя составляет 20 Мбит/с, а макси- мальное удаление пользователя от узла доступа – 20 км. В настоящее время
APON в своем первоначальном виде практически не используется [33, 45].
Стандарт BPON появился в результате эволюционного совершенство- вания технологии PON. В BPON скорость прямого и обратного потоков до- ведена до 622 Мбит/с в симметричном режиме или 1244 Мбит/с и 622 Мбит/с в асимметричном режиме. Предусмотрена возможность передачи трех ос- новных типов информации (голос, видео, данные), причем для потока видео- информации выделена длина волны 1550 нм. BPON позволяет организовы- вать динамическое распределение полосы между отдельными абонентами.
После разработки более высокоскоростной технологии GPON, применение
BPON практически утратило смысл чисто экономически [33, 45].
Cтандарт EPON (Ethernet PON) появился в результате использования технологии Ethernet в локальных сетях и построение на их основе оптических сетей доступа. Такие сети, в основном, рассчитаны на передачу данных со скоростью прямого и обратного потоков 1 Гбит/с на основе IP-протокола для
16 (или 32) абонентов. Исходя из скорости передачи, в статьях и литератур- ных источниках часто фигурирует название GEPON (Gigabit Ethernet PON), которое также относится к стандарту IEEE 802.3ah. Дальность передачи в та-