1.3.1 Виды технологии pon
Наиболее перспективной технологией семейства пассивных оптических сетей является технология GPON. Основанная на принятых в последние годы стандартах, GPON предоставляет оператору эффективное решение высокоскоростной «последней мили», обеспечивает существенную экономию оптических волокон за счет древовидной архитектуры сети и высокую надежность – благодаря пассивности элементов ветвления. Поддержка современных технологий волнового мультиплексирования позволяет значительно увеличивать общую пропускную способность сети без модернизации кабельной инфраструктуры. При этом древовидная структура сети «точка – многоточка» дает возможность гибкого управления полосой пропускания для клиентских сервисов.
Поддержка кольцевой и древовидной топологий с возможностью полного резервирования сетевых интерфейсов и каналов связи при малом времени переключения на резервный обеспечивает высокий уровень надежности и доступности сетевых сервисов.
При достаточно высокой скорости передачи до 2,5 Гбит/с в обоих направлениях GPON обеспечивает прозрачный транспорт для любых сервисов (АТМ, SDH, TDM, Ethernet). За счет полной изоляции каждого сервиса и поддержки встроенных средств шифрования контента достигается высокий уровень безопасности сети.
Таким образом, достоинства пассивных оптических сетей и ряд уникальных возможностей определяют преимущества технологии GPON перед технологиями SDH и Ethernet в решениях оптической «последней мили» и ее дальнейшее распространение для организации высокоскоростных оптических сетей доступа в городских мультисервисных сетях связи.
Стандарт GPON ITU-T Rec. G.984.3 GPON был принят в октябре 2003 года.
GPON предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, и допускает системы как с одинаковой скоростью передачи прямого и обратного потока в дереве PON, так и с разной. GPON базируется на стандарте ITU-T G.704.1 GFP (generic framing protocol, общий протокол кадров), обеспечивая инкапсуляцию в синхронный транспортный протокол любого типа сервиса, в том числе TDM. Исследования показывают, что даже в самом худшем случае распределения трафика и колебаний потоков утилизация полосы составляет 93% по сравнению с 71% в APON, не говоря уже о EPON.
Если в SDH деление полосы происходит статично, то GFP (generic framing protocol), сохраняя структура кадра SDH, позволяет динамически распределять полосу.
Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GEPON) - пассивная оптическая сеть на базе протокола Gigabit Ethernet. Технология стандартизована подкомитетом IEEE 802.3 по разработке стандартов EFM (Ethernet в первой миле).
Технология GEPON является из самых современных вариантов строительства сетей связи, обеспечивающим высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с). Основное преимущество технологии GEPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Например, для подключения 64 абонентов в радиусе 20 км достаточно задействовать всего один волоконно-оптический сегмент.
Стандарты EFM охватывают все технические элементы широкополосной сети Ethernet, включая спецификации физического уровня передачи по меди, передачи по волокну ("точка-точка" и "точка-многоточка"), общий механизм администрирования и управления работой сети.
Сегодня технология GEPON является самой успешной PON технологией, с использованием которой в мире подключено более 20 млн. абонентов. Несмотря на удешевление GPON технологии, объемы поставок оборудования GEPON по-прежнему значительно превышают продажи GPON. С одной стороны это обусловлено простотой внедрения, легкой масштабируемостью GEPON сетей, низкой стоимостью их эксплуатации и простой интеграцией с Metro Ethernet сетями. С другой стороны - преимуществами алгоритма DBA.
Основными преимуществами GEPON являются:
Использование стандартных механизмов 802.3ah, что позволит в перспективе значительно снизить стоимость оборудования;
Повышение скорости передачи до 1 Гбит/c в обе стороны и предоставление более широкополосных услуг;
Обеспечение QoS с помощью механизмов 802.1p/TOS. Возможно использование жестких механизмов приоритезации трафика с помощью восьми выделенных очередей для каждого типа трафика. Данные механизмы позволяют предоставлять такие услуги как VoIP или VoD с гарантией качества;
Возможность подключения 64 абонентских устройств на ветку PON и эффективное использование оптического волокна;
Полная поддержка DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) — механизма динамического перераспределения полосы пропускания в соответствии с запросами абонентов и наличием свободной полосы в дереве PON. Так абоненты, которым предоставлена гарантированная полоса пропускания для передачи данных, например, 1Мб/с могут получить реальную скорость до 1Гб/с, если полоса дерева PON остается частично неиспользованной (аналогично UBR трафику в ATM);
Поддержка передачи потокового видео (IGMP Snooping);
Простота установки и обслуживания.
Давайте посмотрим, какое же предпочтение отдается операраторами. За последние пару лет ADSL стала основной технологией широкополосного доступа по объему абонентской базы. И уже сейчас операторы осознают существенные ее ограничения: скорость, зависимость от качества медных линий, большие затраты на техническую поддержку пользователей и т. д. Все это усложняет внедрение таких новых услуг, как IP-ТВ, игровые сервисы и пр. наблюдается повышенный интерес к FTTx со стороны операторов, уже развернувших ADSL на своих сетях. Среди причин можно назвать: расширение спектра услуг, широкое распространение технологий Metro Ethernet и PON, падение цен на оптоволоконную продукцию, успехи отдельных операторов в построении FTTx-сетей. Все чаще можно слышать, что «дома этого микрорайона будут подключены с использованием новейших технологий», и подразумевается как раз FTTx. FTTx - всего лишь архитектура, основными же технологиями сейчас являются Metro Ethernet и PON. Что из них лучше - вопрос предпочтений, и на него нет однозначного ответа. В таблице 1 представлены ключевые особенности этих технологий.
Таблица 1 – Ключевые особенности технологий Metro Ethernet и PON
Metro Ethernet |
PON |
Обычно несколько промежуточных узлов с активным оборудованием между узлом оператора и абонентами |
Полностью пассивная сеть между узлом оператора и абонентами |
Необходимость защиты и резервирования оборудования на промежуточных активных узлах |
Необходимость проведения расчетов оптического бюджета при установке пассивных оптических разветвителей |
Точка разграничения зон ответственности – розетка с подведенным кабелем дома у абонента |
Точка разграничения зон ответственности – абонентское устройство ONU |
Очень трудоемкое управление сетью ввиду обычно разветвленной сети активных узлов |
Встроенные механизмы управления и мониторинга. Управление ONU из единого центра. Абонент доступа к ONU не имеет |
Дешевизна решения из-за отсутствия у пользователя абонентского устройства |
Более высокая стоимость решения ввиду использования абонентских устройств ONU |
Простота монтажа |
Более сложный монтаж |
Технологические ограничения, например, расстояние 100 м от активного узла до абонента |
Нет особых ограничений ввиду использования оптоволоконного кабеля |
В итоге оператору нужно принимать решение, какая технология будет ему интересней по тем или иным параметрам. Тем не менее, технология PON выглядит более подходящей оператору с разветвленной абонентской сетью и набором разнообразных сервисов.
По мнению большинства специалистов, в ближайшие три-четыре года мировой рынок пассивных оптических сетей будет расти не слишком быстро. Массовое внедрение PON начнется позднее, с развитием сетей оптического доступа в общественном секторе. Широкая полоса пропускания оптических сетей требуется в различных приложениях с передачей высококачественных потоков мультимедийных данных, в том числе в режиме реального времени. К ним относятся системы дистанционного обучения (подобные проекты PON для школ реализованы в США), видеомосты (как виды видеоконференций с высоким качеством видео и звука), доставка видео по запросу, системы видеонаблюдения. В частности, в жилом секторе можно установить оборудование ONT с преобразованием цифрового сигнала в аналоговый телесигнал и раздавать его абонентам по коаксиальному кабелю или транслировать широковещательное видео через сеть PON на другой длине волны, добавляя видеосигнал от студии кабельного телевидения или видеосервера через мультиплексор WDM с выделением видеосигнала у абонента с помощью демультиплексора/домового усилителя. В России альтернативные операторы имеют ограниченный доступ к существующей инфраструктуре, поэтому они могут быть заинтересованы в развитии собственных волоконно-оптических сетей, предоставляющих подобный сервис, стоимость которых немногим отличается от стоимости меди.
1.4 Описание используемого оборудования
1.4.1 Оборудование OLT
ZXA10 C300, первое в мире оборудование соответствующее требованиям завтрашнего дня и с самой большой платформой оптического доступа.
Главные особенности:
Объединенная платформа для GPON, EPON и P2P
Большая мощность и высокая плотность: отвечающая требованиям операторов для массового внедрения оптического доступа
Соответствующее требованиям завтрашнего дня: поддержка NG-PON, как 10G EPON, 10G GPON, PON WDM и PON LR
Богатая способность сервисной поддержки: IPTV, VoIP, HSI, VPN, мобильный обратный рейс, и т.д.
Разнообразные интерфейсы: помимо P2MP, P2P и интерфейсы TDM могут также быть обеспечены для делового и жилого применения
Расширенная функция вещания: способствует массовому внедрению IPTV
Более высокая гарантия безопасности: Установление подлинности ONT, пользовательская идентификационная идентификация, изоляция порта, закрепление адреса, фильтрование пакетов и ограничение пакетов вещания.
Сервисное дифференцирование: Всесторонние механизмы QoS для голоса, услуг видео и высокоскоростного интернета.
Гибкая сетевая топология: Различные uplink интерфейсы и сжимающие интерфейсы
Высокая надежность: избыточность частей ключа ; поддержка защит Типа B и Типа C для передачи информации из космоса PON и LACP/STP/RSTP/MSTP для uplink.
Системная архитектура
Конфигурация шасси (21 дюйм)
Полные 23 места
16 мест для универсальных линейных плат
места для плат включения и контроля
места для плат питания
2 места для uplink и каскадных интерфейсов
1 место для платы контроля окружающей среды
Конфигурация шасси (19 дюймов)
Полное 21 место
14 мест для универсальных карт линии
места для switch& управляют картами
места для плат питания
2 места для uplink и каскадных интерфейсов
1 место для платы контроля окружающей среды
Плотность абонентской платы
Карта GPON: 8 портов на плату
Карта EPON: 8 портов на плату
Карта P2P: 16 портов на плату
10G плата EPON: 4 порта на плату
Интерфейсная плата Uplink
4*10GE uplink на плату
4*GE uplink на плату
1*STM-4/OC12 или 2*STM-1/OC3 TDM uplink на плату
32 * плата E1/T1 uplink (сбалансированная и несбалансированная)
Контрольная карта окружающей среды
* Hz/Bit внешние интерфейсы часов
5 * контрольные интерфейсы Окружающей среды
Особенности PON
EPON совместимый с IEEE 802.3ah
GPON совместимый с ITU G.984.x
10GEPON совместимый с IEEE 802.3v
Поддержка оптического сплиттерного коэффициента: 1:128 для GPON;1:64 для EPON;1:256 для 10GEPON
Поддержка OLS (Optical Laser Supervising)
Физическая досягаемость: 20~60 км
Чрезвычайно эффективный DBA: NSR-DBA,SR-DBA
1PPS+TOD,IEEE 1588V2
Мощность приемопередатчика: Класс B+ и Класс С+;
Тип В и Тип С оптической защиты канала;
FEC Прямая коррекция ошибок;
AES симметричный алгоритм блочного шифрования;
SCP
Окружающая среда
Рабочая температура: -5 ºC ~ +45 ºC
Рабочая влажность: 5% ~ 95%
Электропитание
Рабочее напряжение: -48 V (±20%) or 220V AC (±20%, 50Hz)
Габариты
449.2mm (H) * 535mm (W) * 270mm (D) (21 inch shelf)
443.7mm (H) * 482.6mm (W) * 270mm (D) (19 inch shelf)
2200 mm (H) x 600 mm (W) x 300 mm ((D) (Rack)
Вес
60 кг (пустая 19’ и 21’)
175 кг (19’)
183 кг (21’)
1.4.2 Оборудование DSLAM
IP-коммутаторы DSL серии МА5600, разработанные компанией Huawei Technologies, представляют собой оборудование мультисервисного доступа IP 2-го и 3-го уровня. Они используются в качестве стандартных мультиплексоров IP DSLAM для соединений между уровнем конвергенции сети IP и абонентами, обеспечивая доступ с поддержкой технологий Ethernet, VDSL, VDSL2, ADSL Annex A, Annex B, ADSL2+, G.SHDSL, а также FTTP/FTTH EPON и WiMAX.
SmartAX MA5600 является оборудованием IP DSLAM следующего поколения на базе GE, который имеет возможности интеллектуального анализа услуг, высокую пропускную способность шины, емкость до 1.000 каналов IPTV и мощные функции маршрутизации на уровнях L2 и L3.
МА5600 поддерживает различные виды доступа, такие как Ethernet, VDSL, VDSL2, ADSL Annex A, Annex B, ADSL2+, G.SHDSL, а также FTTP/FTTH EPON и WiMAX, отвечая потребностям работы в разных сетевых конфигурациях и удовлетворяя требования различных категорий абонентов.
Высокая пропускная способность и плотность интеграции.
Неблокируемая структура коммутации уровней L2/L3
Пропускная способность шины 210 Гбит/с
Сквозная пересылка пакетов со скоростью, соответствующей скорости среды передачи данных
896 ADSL2+ / 448 G.SHDSL портов на полке
2.688 ADSL2+ портов в стативе
Возможности гибкого каскадирования
Гибкие и разнообразные сетевые интерфейсы.
Оборудование серии МА5600 поддерживает большой набор интерфейсов FE и GE: электрические интерфейсы 100Base-TX, одномодовые и многомодовые оптические интерфейсы 100Base-FX, многомодовые оптические интерфейсы 1000Base-SX и одномодовые оптические интерфейсы 1000Base-LX, электрические интерфейсы 1000Base-TX.
Большое разнообразие интерфейсов услуг.
Плата интерфейсов на 64 ADSL/ADSL2+ порта
Плата интерфейсов на 64 ADSLoISDN/ADSL2+oISDN порта
Плата интерфейсов на 32 G.SHDSL порта
Плата доступа по Ethernet 100M/1.000M
Аппаратная реализация FTTP/FTTH EPON
Аппаратная реализация VDSL2
Аппаратная реализация Wi-MAX
Богатые возможности multicast:
До 1.000 каналов multicast
Мощные возможности обработки пакетов IGMP
Функции предварительного присоединения и быстрого переключения IGMP
Иерархическая неблокируемая репликация multicast
Функция предварительного просмотра отдельного выбранного канала
Учет абонентов в режиме он-лайн
Поддержка протоколов multicast: IGMP, IGMP-proxy
Условный доступ на основе адреса порта или MAC/IP-адреса
Усовершенствованный анализ услуг и механизмы QoS.
Классификация трафика в соответствии с уровнями L1-L7
Регулирование скорости, зеркалирование, переадресация, фильтрация, маркирование 802.1p (3 бита) /TOS (3 бита) /DSCP (6 бит) в соответствии с классификацией трафика
Распознавание пользователей и типов услуг с использованием DHCP Option 60/82, PPPoE+, аггрегирование VLAN во взаимодействии с устройствами более высокого уровня
Регулирование полосы пропускания с шагом 64 кбит/с
4/8 очередей на порт в зависимости от приоритета; механизмы организации очередей: PQ/ WRR/ PQ+WRR
Богатые возможности предоставления услуг.
Поддержка QinQ
Поддержка L2TP
Поддержка GRE
Поддержка MPLS PE
Большие возможности маршрутизации 2-го и 3-го уровня. Маршрутизация 2-го уровня:
Поддержка Smart-VLAN и Mux-VLAN
До 4.000 VLAN 802.1Q и стекирование VLAN
Таблица емкостью до 16.000 MAC-адресов
Ограничение и привязка MAC-адресов на основе порта
Аггрегация портов в соответствии со стандартом 802.3ad
Поддержка протоколов STP/RSTP (802.1D/1W)
Маршрутизация 3-го уровня:
Статическая маршрутизация, RIP2, OSPF, BGP-4
DHCP Option 60/82, DHCP relay
ARP-proxy
Надежный механизм безопасности.
Изоляция абонентов на уровне L2, поддержка связывания MAC+IP+PVC
Ограничение количества MAC-адресов, пользователей, групп multicast на порт; фильтрация пакетов, подавление широковещательных пакетов при помощи политик ACL
Гибкие установки CAR, усовершенствованный анализ услуг и поддержка QoS
Защита серверов DHCP, DHCP Option 60/82, PPPoE+: предоставление защиты услуг во взаимодействии с устройствами более высокого уровня
Высокая надежность операторского класса.
Горячее резервирование главной платы управления
Резервирование восходящих интерфейсов или работа в режиме разделения нагрузки с использованием функции “Trunking”
Резервирование интерфейсов в соотношении 1:N
Резервирование плат в соотношении 1:N
STP/RSTP
Богатые функции эксплуатации.
МА5600 обеспечивает локальное, удаленное и интегрированное техническое обслуживание, а также поддерживает управление сетью с помощью SNMP, Telnet и на основе Web. Обеспечивается управление по внутреннему и по внешнему каналу (in-band, out-band). Поддержка TR062/TR069/CO&CPE для диагностики/удаленного обновления ПО/тестирования линий.
Совместимость на сетевом уровне.
Поддержка услуги “Triple-play” с использованием одного или нескольких PVC
Автоматическое распознавание типов портов ADSL (auto negotiation)
Автоматическое распознавание PVC терминального оборудования
Автоматическое преобразование между PPPoA и PPPoE
Автоматическое преобразование между IPoA и IPoE
Управление доступом пользователей и аутентификация.
Оборудование МА5600 удовлетворяет различным требованиям к аутентификации и тарификации пользователей благодаря следующим возможностям:
Поддержка аутентификации с помощью привязки портов, DHCP, PPPoE или 802.1x и гибкое перераспределение адресов
Управление адресацией: наличие внутреннего/внешнего сервера DHCP, DHCP Relay, управление локальным адресным пулом, распределение адресов с помощью RADIUS-сервера
Управление тарификацией: по времени или по трафику, локально или через RADIUS-сервер
Физические характеристики.
Размеры статива:
Статив 2,2 м: 2200 мм x 600 мм x 600 мм (В х Ш х Г)
Статив 1,8 м: 1800 мм x 600 мм x 600 мм (В х Ш х Г)
Размеры полки: 444,50 мм x 436,00 мм x 420,00 мм (В х Ш х Г)