15. Мультисервисные лвс на основе Ethernet-технологий. Спецификация epon.

Мультисервисные лвс на основе Ethernet-технологий

Долгое время Ethernet не рассматривался в качестве технологии передачи мультисервисного трафика. Это объяснялось разными причинами, но все они являлись следствием того бесспорного факта, что технология Ethernet изна­чально не имела ни одного из обязательных признаков мультисервисных тех­нологий, поскольку была разработана для обеспечения конкурентного досту­па абонентов к разделяемой среде передачи данных. Например, специфика­ция 10Base2 Ethernet обеспечивала передачу данных со скоростью до 10 Мбит/сек в полудуплексном режиме и имела непрогнозируемое (из-за воз­никновения коллизий при передаче) время доставки блока данных. В перво­начальном варианте кадра Ethernet отсутствовало поле для указания необхо­димого уровня обслуживания, поскольку инструментов для реализации этого

требования в первых версиях Ethernet просто не было и не могло быть. Одна­ко, по мере развития и роста популярности, Ethernet постепенно приобрел все недостающие признаки мультисервисной технологии. Вследствие перехода от разделяемой к выделенной среде передачи данных — (сначала витая пара, а потом волоконно-оптический кабель) в сетях Ethernet появился полнодуп­лексный режим, скорость передачи данных при этом увеличилась в 1 ООО раз. Постоянно растущие темпы производства компонентов сетей Ethernet вызва­ли резкое снижение их стоимости, что повысило привлекательность этих компонентов для потребителя. Все это в совокупности делает Ethernet одной из наиболее перспективных технологий доставки мультисервисного трафика.

Спецификация epon

Разработка спецификации Ethernet по пассивной оптической сети— EPON (Ethernet over Passive Optical Networks) проводилась в рамках проекта EFM (Ethernet In The First Mile). Необходимость разработки отдельной специфика­ции для передачи кадров Ethernet по пассивным оптическим сетям объясня­лась высокой стоимостью и недостаточной эффективностью использования пропускной способности канала у существующих ATM-PON-технологий. Основными задачами, которые решали разработчики спецификации EPON, были:

• обеспечение симметричного полнодуплексного обмена по одному волокну оптического кабеля;

• разрешение коллизий при обращении к обратному каналу;

• интеграция трафика TDM (Time Division Multiplexing) в поток кадров Ethernet.

Первые две из поставленных задач не являются специфическими для EPON и поэтому решаются стандартным для технологий xPON образом— путем применения частотного разделения трафика, передаваемого в прямом и об­ратном каналах, и использования режима запросов при обращении к обрат­ному каналу.

( Примечание ^

Примерно такие же методы используются для аналогичных целей в технологи­ях DOCSIS и WiMAX.

Специфические особенности организации информационного обмена в сети Ethernet, построенной с использованием пассивных оптических компонентов, отражены в действующей редакции стандарта IEEE 802.3 "LAN/MAN CSMA/CD Access Method" — Раздел 64— "Multipoint MAC Control". В этой спецификации определяется понятие многоточечного соединения Ethernet — Р2МР (Point-To-Multipoint) и формулируются основные принципы реализа­ции протокола управления многоточечным соединением Ethernet — протоко­ла МРСР (Multipoint Control Protocol).

Протокол МРСР определяет дополнительные процедуры управления досту­пом к многоточечной среде передачи данных, с тем чтобы обеспечить:

П эмуляцию обычного прямого соединения Ethernet — Р2РЕ (Point-to-Point Emulation) для каждого из абонентов, подключенных к сети с использова­нием технологии EPON;

П управление полосой пропускания обратного канала по запросам абонентов EPON.

Специфика пассивной среды EPON заключается в том, что только один або­нентский блок ONU (Optical Network Unit) может передавать данные, по­скольку все ONU могут использовать только один обратный канал до оптиче­ского терминала ONT(Optical Network Terminal). Разделение ресурсов обрат­ного канала между ONU выполняется ONT по запросам от оконечных устройств по принципу разделения времени — TDM (Time Division Multiplexing). Для реализации этого разделения между ONT и каждым ONU устанавливается взаимная синхронизация, которая обеспечивает динамиче­ское измерение задержки распространения сигнала с точностью 16 не.

Протокол МРСР обеспечивает выполнение следующих функций:

• поиск и регистрация ONU (Discovery Processing)-,

П запрос полосы пропускания обратного канала (Report Processing);

• выделение полосы пропускания обратного канала (Gate Processing).

Поиск и регистрация используются для подключения к сети EPON нового абонентского устройства ONU. Для выполнения этой функции OLT (Optical Line Terminal) формирует в обратном канале специальные запросные интер­валы, свободные от передачи данных. В течение этого интервала вновь вклю­ченное устройство может направить OLT асинхронное сообщение "Запрос регистрации" — register req. В том случае если несколько абонентов одно­временно сформируют запрос регистрации, то на обратном канале произой­дет коллизия, и все переданные запросы будут потеряны. Для предотвраще­ния возникновения повторных коллизий каждый из OLT, который зафикси­ровал потерю запроса, может повторить его передачу только по истечении случайно выбранного интервала времени.

Для запроса полосы пропускания обратного канала каждое абонентское уст­ройство ONU периодически направляет OLT сообщения report, в которых содержится информация о состоянии процессов, ожидающих отправки дан­ных. Такие сообщения должны быть сформированы даже в том случае, если очередь на отправку из данного ONU не содержит ни одного процесса.

Выделение полосы пропускания обратного канала осуществляется при по­мощи сообщений gate, которые формируются OLT для управления передаю­щими устройствами ONU. Ресурс обратного канала выделяется абонентскому устройству в виде пакета параметров, определяющих передачу данных одним абонентским приложением. Этот пакет, для обозначения которого в специ­фикации IEEE 802.3 используется слово "grant", содержит, в частности, мо­менты времени, в которые должен быть включен и выключен передающий лазер на ONU.

Значения основных технических характеристик технологии EPON — длина волны излучателей прямого и обратного потока, наличие и размер окна в об­ратном потоке для трансляции аналогового телевидения — полностью соот­ветствуют значениям, установленным для существующих технологий PON. Это обеспечивает возможность применения однотипного оборудования и об­легчает процесс модернизации.

В табл. 1.9 приведены эксплуатационные параметры сетей, построенных с использованием технологий ETON класса А и В. Класс сети PON в данном случае определяется величиной бюджета оптической линии.

Таблица 1.9. Эксплуатационные параметры EPON

Характеристика	Класс А	Класс В
Максимальная скорость прямого (UPSTREAM) потока (Мбит/сек)	1000	1000
Максимальная скорость обратного (DOWNSTREAM) потока (Мбит/сек)	1000	1000
Бюджет оптической линии — прямой/обратный поток (дБ)	21/23	26/26
Количество аетаей PON	16	32
Максимальная дистанция OLT — ONU (км)	10	20

На рис. 1.7 приведена схема построения мультисервисной Сети абонентского доступа с использованием спецификации EPON. В данном случае для под­ключения шести абонентов используются два уровня делителей мощности оптического сигнала 1/4.

На приведенной схеме домашние абоненты получают по сети EPON услуги доступа в сеть Интернет, IP-телефонии и аналоговое видео. Абоненты цен­трального офиса используют EPON для информационного обмена с перифе­рийными офисами и для выхода в телефонную сеть общего назначения — PSTN (Public Switching Telephone Network).

Таким образом, применение спецификации EPON позволяет создавать отно­сительно недорогие мультисервисные сети на основе технологии Ethernet. Применение пассивной оптической среды в данном случае позволяет полу­чить дополнительные преимущества, поскольку схема передачи трафика Р2МР идеально согласуется с концепцией группового (Multicast) обмена в

сетях Ethernet/Интернет. Все это позволяет технологии EPON сочетать в себе главные достоинства как сети, основанной на разделяемой среде передачи данных, так и сети, построенной на выделенной среде передачи данных.

Центральный офис .,

Рис. 1.7. Схема мультисервисной сети абонентского доступа на основе спецификации EPON