Телекоммуникационные_системы_и_сети_Т_1_Современные_технологии_620

Рис. 21.5. Схема построения FTTC + ADSL2+

FTTC в комбинации с ADSL2+. В отличие от вышеописанного сценария, применение технологии ADSL2+ обеспечивает предоставление широкополосного доступа на больших расстояниях. Такая архитектура позволяет подключать абонентов на расстоянии до 5 километров от антивандального шкафа и обеспечивать скорость передачи данных до 20 Мбит/с в нисходящем направлении на расстоянии до 1,5 км. Несомненным преимуществом такой архитектуры является возможность быстрой и дешевой модернизации модемного доступа в районах с плохим качеством медной инфраструктуры за счет применения отработанной, стандартизированной, полностью функционально совместимой и малозатратной технологии ADSL2+. Архитектурная схема FTTC+ADSL2+ изображена на рис. 21.5.

FTTC в комбинации с платами аналоговых абонентских линий.

Голосовая телефония по-прежнему является важным и единственным нормированным видом голосовой связи. Существуют три типичные ситуации, при которых сетевые операторы должны сделать выбор в пользу внедрения FTTC+POTS.

•Внедрение технического решения «FTTC+POTS» используется как средство миграции для абонентов ТфОП. Оно позволяет эффективно модернизировать инфраструктурные сетевые элементы и перейти к IP-связности по завершении жизненного цикла декадно-шаговых, координатных и цифровых АТС.

•У многих сетевых операторов по-прежнему существует значительная доля абонентов, не желающих переходить на технологии широкополосного доступа. В таком сценарии техническое решение «FTTC+POTS», реализуемое на основе программного

коммутатора Iskratel SI3000 CS, действует в качестве замены сети TDM.

•Использование аналоговой абонентской линии по-прежнему является наиболее экономичным способом создания абонентского подключения. При использовании функции Selective Power Control (SPCTM) обеспечивается поддержка линии круглосуточной бесперебойной связи с минимальными затратами на аккумуляторные батареи и систему электропитания. В случае аварии электросети батарейное питание подается только в узкопо-

лосные интерфейсы. Данный механизм обеспечивает наиболее экономичное предоставление линии круглосуточной бесперебойной связи имеющей 24-часовое резервное батарейное питание в антивандальном шкафу.

Типовая архитектура. Абоненты подключаются к узлу доступа SI3000 MSAN, который размещается в находящемся антивандальном уличном шкафу. Узел доступа оборудован платами аналоговых абонентских линий Iskratel. С центральной станцией он соединен по оптоволоконной линии связи. Как и в случае с применением технологии ADSL2+, длина шлейфа от шкафа абонентского устройства, в данном случае до телефонного аппарата, может составлять до 5 километров. Архитектурная схема FTTC+ADSL2+ изображена на рис. 21.6.

По всем вышеперечисленным причинам и действующим нормативно правовым актам различные комбинации FTTC являются самыми часто применяемыми решениями при модернизации сетей объединенного национального оператора ОАО «Ростелеком».

Рис. 21.6. Схема построения FTTC + POTS

21.4. Пассивные оптические сети доступа

Как отмечалось выше, передача больших объемов информации в современных сетях во многом связана с использованием волоконнооптических линий связи. Вместе с тем, до недавнего времени «узким местом» сетевой инфраструктуры, ограничивающим предоставление современных услуг, являлась сеть абонентского доступа. Благодаря существенному снижению стоимости оптического волокна, в настоящее время появилась возможность прокладки ВОЛС и в сетях «последней мили», обеспечивая широкополосный доступ с использованием различных технологий.

Ряд преимуществ, связанных в первую очередь с информационной безопасностью и надежностью обеспечивают сети абонентского доступа, построенные на базе топологии «точка-точка». Структура point-to-point (p2p) не накладывает ограничений на используемую сетевую технологию и скорость передачи технологию. К другим достоинствам топологии следует отнести минимальную стоимость клиентского оборудования, широкие возможности модернизации сети. Существенным недостатком таких сетей является высокая стоимость индивидуального оптоволоконного кабеля до каждого абонента. Снизить стоимость оптической составляющей сети позволяет топология p2p c применением Ethernet-коммутаторов. Однако при такой структуре в каждом узле сети необходима установка активного оборудования (коммутатора или маршрутизатора), для которого необходимо электропитание.

От указанных недостатков свободна технология PON.

PON (Passive Optical Network) – распределительная сеть доступа,

основанная на волоконно-оптической среде передачи с пассивными оптическими разветвителями (сплиттерами) в узлах.

История развития технологии PON началась весной 1995 г., когда из 7 влиятельных компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefonica, Telecom Italia) был основан консорциум FSAN (Full Servise Access Network), главной целью которого стала разработка основ для стандартизации этой технологии и активное выведение ее на рынок. В дальнейшем в организацию вошло много новых производителей и на сегодняшний день организация насчитывает 40 операторов. Она тесно сотрудничает с такими объединениями, как ITU-T, ETSI, ATM форум. К настоящему времени при активном участии этого консорциума были определены несколько разновидностей PON.

Технология PON основывается на логической топологии «точка — многоточка» (рис. 21.10).

Рис. 21.10. Построение сети PON

В центральном узле провайдера располагается оборудование OLT (Optical Line Terminal). К одному из приемопередающих модулей подключается оптическое волокно, которое разветвляется с помощью системы пассивных оптических сплиттеров на число волокон, не превышающее максимальное число абонентов, поддерживаемых технологией (обычно до 32, 64 или 128). Далее каждое волокно доводится до абонентского оборудования ONT (Optical Network Terminal). Число абонентов, подключаемых к одному оптическому модулю станционного оборудования, ограничено лишь бюджетом мощности и максимальной скоростью, обеспечиваемой оборудованием.

Трафик, распространяющийся от центрального узла (OLT) к абонентскому оборудованию (ONT), передается на длине волны 1550 нм (1490 нм). Он называется прямым или нисходящим. Прямой поток имеет широковещательную природу. То есть абонентское оборудование принимает общий трафик и по адресным полям выделяет информацию, предназначенную только ему, подобно технологии Ethernet с общей шиной.

При передаче обратного (восходящего) потока от ONT к OLT на длине волны 1310 нм используется концепция множественного доступа с временным разделением TDMA. При этом сеть в обратном направлении аналогична архитектуре «точка-точка». Для исключения смешивания сигналов от разных ONT каждому абонентскому оборудованию присваиваются индивидуальные временные интервалы, в течение которых он имеет право передавать информацию. Временное расписание для каждого ONT составляет OLT. При этом учитывается временная задержка, связанная с удаленностью ONT, а также степенью загруженности каждого ONT. На рис. 21.11 представлен

Рис. 21.11. Принцип действия технологии TDM-PON

принцип передачи информации от OLT к ONT с использованием тех-

нологии TDM – PON.

Достоинствами технологии PON являются:

–экономия оптических волокон;

–отсутствие промежуточных активных узлов;

–экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле;

–легкость подключения новых абонентов и обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никаким образом не влияет на работу остальных).

Существуют следующие стандарты PON: APON, GPON, GEPON. APON – первый вариант технологии, основанный на использовании протокола ATM. В 90-х годах технология ATM считалась практически единственной, способной гарантировать приемлемое качество услуг связи QoS между конечными абонентами. В октябре 1998 года появился первый стандарт ITU-T G.983.1, базирующийся на транспорте ячеек ATM в дереве PON и получивший название

APON (ATM PON).

Позже стандарт был усовершенствован: скорость увеличена до 622 Мбит/с, реализовано динамическое распределение ресурсов полосы пропускания и получил название Broadband PON (BPON). Технология BPON, стандартизованная МСЭ, реализует помимо традиционных TDM-услуг большое количество широкополосных услуг, включая Ethernet и трансляцию аналогового и цифрового видео.

Из-за широковещательной природы прямого потока в дереве PON

ипотенциально существующей возможности несанкционированного доступа к данным со стороны ONT, которому эти данные не адресо-

ваны, в APON предусмотрена возможность передачи данных в прямом потоке с использованием техники шифрования с открытыми ключами. Необходимости в шифровании обратного потока нет, поскольку OLT находится на территории оператора.

В основе инициализации сети PON лежат три процедуры: определение расстояний от OLT до разных ONT (distance ranging); синхронизация всех ONT (clock ranging); и определение при приеме на OLT интенсивностей оптических сигналов от разных ONT (power ranging).

Ранжирование по расстоянию (distance ranging) – определение временной задержки, связанной с удалением ONT от OLT – выполняется на этапе регистрации абонентских узлов, и требуется для того, чтобы обеспечить безколлизионный транспорт и создать единую синхронизацию в обратном потоке.

Сначала администратор сети заносит в OLT данные о новом ONT, его серийный номер, параметры предоставляемых ONT услуг. Затем после физического подключения к сети PON этого абонентского узла

ивключения питания на нем, центральный узел начинает процесс ранжирования. Ранжирование с ONT, который прописан в реестре OLT происходит каждый раз при включении ONT. При выключении и включении питания на OLT ранжирование происходит со всеми зарегистрированными ONT.

ОLT, посылая сигнал ранжируемому ONT, слушает отклик от него

ина основании этого вычисляет временную задержку на двойном пробеге RTT (round trip time), затем в прямом потоке передает ONT вычисленное значение. На основании этого абонентский узел ONT вносит соответствующую задержку, которая предшествует началу отправки кадра в обратном потоке. Абонентские узлы, находящиеся на разном расстоянии будут вносить разные задержки. При этом одинаковой по всем абонентским узлам будет сумма вносимой аппаратной задержки и задержки распространения светового сигнала по оптическому пути от ONT к OLT.

Сучетом того, что расстояния OLT-ОNT могут изменяться в больших пределах (стандарт G.983.1 определяет диапазон 0–20 км), оценим возможные вариации задержки. Если учесть, что скорость света в волокне составляет 2*105 км/c, то приросту расстояния OLT-ONT на 1 км будет соответствовать увеличение времени задержки на двойном пробеге на 10 мкс. А для расстояния 20 км RTT составит 0,2 мс. Фактически это минимальное теоретическое время, которое требуется OLT, чтобы выполнить ранжирование с одним ONT. Ранжирование по расстоянию большего числа абонентских узлов происходит последовательно и требует пропорционального возрастания суммарного времени ранжирования. В течение этого времени обратный поток не может использоваться для передачи данных другими ONT.