1.1 Проводные технологии широкополосного доступа

1. 1 Проводные технологии широкополосного доступа

1. 1. 1 xDSL технологии

хDSL представляет собой семейство технологий, позволяющих расширить пропускную способность абонентской линии телефонной сети путём использования линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала. В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL (Digital Subscriber Line)(таблица 1).

 

Таблица 1 – Семейство технологий xDSL

Технология xDSL	Максимальная скорость (прием/передача)	Максимальное расстояние доступа, км	Основное применение
VDSL	65/35 Мбит/с	1, 5 (на максимальной скорости)	Объединение сетей, HDTV
ADSL	24/3, 5 Мбит/с	5, 5	Доступ в Интернет, голос, видео, HDTV
SHDSL	2, 32 Мбит/с	7, 5	Объединение сетей
HDSL	2 Мбит/с	4, 5	Объединение сетей, услуги Е1
SDSL	2 Мбит/с		Объединение сетей, услуги Е1
UADSL	1, 5 Мбит/с 384 Кбит/с	3, 5 (на максимальной скорости)	Доступ в Интернет, голос, видео

 

    Технология PLC

Одним из способов организации проводного ШПД является использование сети электропитания, что применяется в технологии PCL. Инфраструктура электросетей является очень развитой, электросети доходят до каждого помещения. Накладывая переменного тока с частотой 50(60) Гц аналоговый сигнал, можно передавать информацию. Линии электропередач отличаются высоким уровнем шумов, быстрым затуханием высокочастотного сигнала, нестабильностью характеристик линий связи. Параметры таких линий связи (затухание сигнала, частотные и фазовые искажения и т. д. ) меняются во времени в зависимости от уровня текущего энергопотребления. Высокий уровень помех и нестабильность накладывают серьезные ограничения на дальность связи (несколько сотен метров) и скорость передачи информации. Однако появление мощных цифровых процессоров обработки сигналов DSP (Digital Signal Processor) дало возможность реализовать более сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM. Сейчас в технологии PLC используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4—21 МГц. Разновидность PLC – технология PowerPacket положена в основу единого стандарта HomePlug1. 0, в котором определена скорость передачи данных до14 Мбит/с. Основное применение технологии PLC – доступ в Интернет, малый офис (SOHO) и «умный дом».

 

1. 1. 2 Технология DOCSIS

Возможность использования инфраструктуры кабельного телевидения предоставляет технология передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications). Технология предусматривает передачу данных абоненту с максимальной скоростью до 42 Мбит/с (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции QAM-256) и получение данных от абонента со скоростью до 10, 24 Мбит/с. Технология совершенствовалась, и появилось несколько версий спецификации DOCSIS, отличающихся не только скоростью передачи данных в downstream (максимальная скорость до нескольких сотен мегабит в секунду) и upstream (до 120 Мбит/с), но и полосой частот.

1. 1. 3 Технология FTTx

FTTx (Fiber to the x) – это термин, связанный с архитектурой широкополосной сети, в которой от узла связи до определенного места (точка «x») доходит волоконно-оптический кабель, а далее, до абонента, - медный кабель (возможен и вариант, в котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства).

В семейство FTTx входят различные виды архитектур (рис. 2):

· FTTH (Fiber to the Home)

· FTTB (Fiber to the Building)

· FTTC (Fiber to the Curb)

· FTTN (Fiber to the Node)

· FTTS (Fiber to the Subscriber)

На сегодняшний день FTTN – оптическое волокно до сетевого узла, используется в основном как бюджетное и быстро внедряемое решение там, где существует распределительная «медная» инфраструктура и прокладка волоконно-оптического кабеля нерентабельна. FTTN отличает невысокое качество услуг, существенное ограничение по скорости и количеству подключений в одном кабеле.

FTTC – оптическое волокно до группы домов, является улучшенным вариантом FTTN. В состав технологии FTTC входит ветвь магистрального волоконно-оптического кабеля, идущего от головной станции (Central Office) до оптического узла. По оптическому кабелю передаются цифровые потоки в прямом направлении с помощью светового сигнала, имеющего длину волны 1550 нм. Цифровой поток обратного канала передается от оптического узла по тому же кабелю с длиной волны 1310 нм. На выходе оптического узла преобразованный сигнал подается по коаксиальному кабелю на разветвитель (Splitter), где происходит распределение по группам домов. Каждая группа домов обслуживается активной магистральной сетью, состоящей из коаксиального магистрального кабеля, магистральных усилителей и магистральных ответвителей, которые отводят сигнал в дом на домовую распределительную сеть, построенную с применением домовых усилителей. Магистральные усилители компенсируют потери сигнала в кабельной магистрали и выравнивают усиление по всей полосе пропускания. Таким образом, образуется древовидная структура: от ствола к ветвям направляются широкополосные сигналы – цифровые или аналоговые телевизионные и радиовещательные программы, а в обратном направлении – узкополосные сигналы от различных датчиков, звуковые сигналы, информация с запросами абонентов и т. д. В архитектуре FTTC в основном используются медные кабели, проложенные внутри зданий, с большей протяженностью линии и качеством используемых медных жил, что позволяет добиться более высокой скорости передачи данных на медном участке. FTTC в первую очередь предназначена для операторов, уже использующих технологии xDSL или PON, и операторов кабельного телевидения: реализация этой архитектуры позволяет им с меньшими затратами увеличить число обслуживаемых пользователей и выделяемую каждому из них полосу пропускания, но наличие протяженных активных коаксиальных магистральных ветвей в технологии FTTC требует определенных периодических затрат на их профилактическое обслуживание. Соответственно, если заменить всю магистральную часть на оптические технологии, надежность и пропускная способность будут намного выше коаксиальной. Наиболее заметный контраст появится с применением технологии PON, но в этом случае мы перейдем от технологии FTTC к технологии FTTB.

Технология FTTB соединяет магистральную оптическую сеть, подающую сигнал прямо в здание, с коаксиальной распределительной сетью внутри здания. Прием сигнала в здании выполняется с помощью оптического приемника. Преимущества архитектуры FTTB заключаются в более высокой надежности и помехозащищенности, а также в возможности передавать сигналы в широкой полосе частот по сравнению с коаксиальной магистралью. Одновременно с телевизионными сигналами возможна передача информационных пакетов Интернет-сети и пакетов цифровой телефонии VoIP. Также одно из очевидных преимуществ технологии FTTB перед FTTC заключается в снижении затрат на эксплуатационные расходы по обслуживанию магистральной части сети от головной станции до здания, которая состоит только из пассивных оптических элементов.

 

Рисунок 2 – Архитектуры технологий семейства FTTx

 

PON (Passive Optical Network) – пассивная оптическая сеть, и одна из развивающихся и наиболее перспективных технологий широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Суть технологии PON объясняется из ее названия и состоит в том, что распределительная сеть строится без использования активных компонентов. Ответвление оптического сигнала в одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных оптических разветвителей – сплиттеров. Структурно любая пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов – станционного терминала OLT (Optical Line Terminal), сплиттеров и абонентских устройств ONU (Optical Network Unit). Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONU имеет необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороны. На основе архитектуры PON возможны решения с использованием логической топологии «точка-многоточка» (Point-to-Multipoint). К одному порту центрального узла можно подключить целый сегмент волоконно-оптических линий древовидной архитектуры, охватывающей десятки абонентов. При этом пассивные оптические разветвители устанавливаются в промежуточных узлах дерева и не требуют питания и обслуживания. На базе технологии PON, подробно рассмотренной в таблице 2, организуются скоростные компьютерные сети.

 

Таблица 2 – Разновидности PON

	BPON	EPON	GPON
Стандарт	ITU-T G. 983	IEEE 802. 3ah	ITU-T G. 984
Пропускная способность	Downstream – 622 Мбит/с Upstream – 155 Мбит/с	Симметричный – до 1, 25 Гбит/с	Downstream – до 2, 5 Гбит/с Upstream – до 1, 25 Гбит/с
Длина волны (downstream)	1490 и 1550 нм	1550 нм	1490 и 1550 нм
Длина волны (upstream)	1310 нм
Передача	ATM	Ethernet	Ethernet, ATM, TDM

 

GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) представляет собой самую современную разновидность технологий пассивных оптических сетей PON и, согласно стандарту ITU-T G. 984, обеспечивает с использованием протоколов Ethernet, ATM (Asynchronous Transfer Mode) и TDM (Time Division Multiplexing) высокую скорость передачи информации – до 2, 5 Гбит/с в нисходящем потоке (downstream) и 1, 44 Гбит/с в восходящем потоке (upstream). Одновременно по одному оптоволоконному кабелю осуществляется передача нисходящего потока на длине волны 1490 нм, а восходящего – 1310 нм. Сеть позволяет дополнительно передавать каналы аналогового и цифрового телевидения на длине волны 1550 нм. Благодаря технологии GEPON удается оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. С помощью одной жилы волоконно-оптического кабеля возможно подключение 64-х абонентов в радиусе 20 км. Принцип работы мультисервисной сети на базе технологии GEPON заключается в следующем: концентратор PON объединяет информацию, поступающую по Интернет-каналам, каналам передачи голоса VoIP и телевидения IPTV, отдельно подаются сигналы кабельного телевидения. Затем с выхода станционного терминала OLT оптические сигналы распределяются по древовидной схеме на абонентские устройства ONU. При этом вся распределительная сеть состоит из полностью пассивных элементов: оптического кабеля и оптических сплиттеров. Используемые элементы не требуют электропитания, настройки и управления и полностью защищены от электромагнитных помех. Полоса пропускания сети определяется уровнем развития технологий передающих и принимающих устройств и протоколов обмена и мало зависит от пассивной части, что предоставляет большие перспективы развития технологии GEPON. От станционного терминала OLT к абонентским устройствам к абонентским устройствам ONU выполняется пакетная передача информации методом временного мультиплексирования кадров (TDM). Каждое абонентское устройство принимает только свои адресные пакеты информации, которые декодируются и подаются на разные абонентские терминальные устройства. В обратном направлении, от ONU к OLT, осуществляется аналогичная упорядоченная передача данных, а единый стандарт позволяет применять оборудование разных производителей. Сеть GEPON позволяет гибко распределять полосу пропускания между абонентами. В простейшем случае скорость общего потока 1 Гбит/с можно равномерно распределить между 32/64-мя абонентами, либо использовать DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) – механизм динамического перераспределения полосы пропускания в соответствии с запросами абонентов и наличием свободной полосы в дереве PON.

На сегодняшний день из всех архитектур семейства FTTx наиболее перспективной представляется архитектура FTTH. Несмотря на это, оптическое волокно до квартиры имеет не такое широкое распространение, как технология FTTB, так как существующие реализации FTTH обладают либо большим набором ограничений, либо требуют очень высоких затрат при построении. Таким образом, архитектуры развернутых сетей FTTH можно разделить на три основные категории:

· «Кольцо» Ethernet-коммутаторов.

· «Звезда» Ethernet-коммутаторов.

· «Дерево» с использованием технологий пассивной оптической сети PON.

В основе первых европейских проектов сетей Ethernet FTTH лежит архитектура, при которой коммутаторы, расположенные на цокольных этажах многоквартирных домов, объединяются в кольцо по технологии Gigabit Ethernet. Структура обеспечивает устойчивость к повреждениям кабеля и обладает неплохой рентабельностью, но одним из ее недостатков является разделение полосы пропускания внутри каждого кольца доступа (1 Гбит/с), что в перспективе дает сравнительно небольшую пропускную способность, а также вызывает определенные трудности при масштабировании архитектуры.

Широкое распространение получила архитектура Ethernet типа «звезда». Такая архитектура предполагает наличие выделенных оптоволоконных линий (обычно одномодовых, одноволоконных линий с передачей данных Ethernet по технологии 100BX или 1000BX) от каждого оконечного устройства к точке присутствия POP (Point Of Presence), где происходит их подключение к коммутатору. Оконечные устройства могут находиться в отдельных жилых домах, квартирах или многоквартирных домах, на цокольных этажах которых располагаются коммутаторы, доводящие линии по всем квартирам с помощью соответствующей технологии передачи.

Развертывания сетей FTTH также может происходить с использованием архитектуры на базе пассивной оптической сети PON. Оптоволоконная линия распределяется по абонентам с помощью пассивных оптических разветвителей с коэффициентом разветвления до 1: 64 или 1: 128. Архитектура FTTH на базе PON обычно поддерживает протокол Ethernet, а 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.

Типичная пассивная оптическая сеть PON (рис. 3) использует различные терминаторы оптической сети ONT (Optical Network Termination), предназначенные для использования отдельным конечным пользователем, или устройства оптической сети ONU. Устройства ONU обычно располагаются на цокольных этажах или в подвальных помещениях и совместно используются группой пользователей. Голосовые сервисы, а также услуги передачи данных и видео доводятся от ONU или ONT до абонента по кабелям, проложенным в помещении абонента.

 

Рисунок 3 – Архитектуры пассивной оптической сети PON

 

Строительство сети FTTH – трудоемкий и дорогостоящий процесс. Основные затраты при развертывании сети FTTH приходятся на строительные работы, а стоимость оптоволоконного кабеля составляет относительно небольшую часть. Поэтому в случае необходимости проведения строительных работ количество прокладываемого оптоволоконного кабеля уже не имеет большого значения. Более того, жизненный цикл сети FTTH и ее электронных компонентов составляет несколько лет, оптоволоконный кабель и оптическая распределительная сеть имеют более длительный срок службы (около 30 лет). Такая долговечность и большие затраты на построение предполагают высокие требования к правильному проектированию оптоволоконных линий. После того как прокладка кабеля завершена, внесение изменений требует больших затрат.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: