Современные концепции широкополосного абонентского доступа

Совершенствование xDSL оборудования и процесс осознания накопившегося за последние годы опыта его эксплуатации привели к тому, что производители и провайдеры стали задумываться над поиском новых концепций построения систем широкополосного абонентского доступа. Процесс существенно ускорился с появлением новых технологий. Одна из них - HomePNA (HPNA), позволила получить решения, экономика которых может конкурировать с Ethernet.

Число приложений, требующих широкополосного подключения абонента непрерывно растет. Среди наиболее востребованных платежеспособным спросом можно выделить:

• доступ к Интернет,
• аудио и видео по запросу,
• видеоконференцсвязь (дистанционное обучение, совещания)
• удаленный доступ к локальным сетям (работа на дому)
• виртуальные выделенные сети (Интранет, домашние офисы).

Все перечисленные приложения требуют высокой пропускной способности каналов передачи информации на абонентском участке - по оценке Technology Futures, она будет увеличиваться в 4 раза за каждые 5 лет и достигнет 100 Мбит/с к 2015 году. Одна из основных движущих сил этого процесса - стремительное развитие Интернет. По оценке eStats, число пользователей Интернет во всём мире к 2002 г. достигнет 150 млн. Такие тенденции приведут к ухудшению экологии среды передачи (увеличению взаимных помех) и потребуют укорочения абонентского участка по сравнению с существующей сегодня ситуацией.

Уверенно прогнозируемый рост дохода операторов от предоставления высокоскоростного доступа к Интернет позволяет привлекать западным странам крупные инвестиции. Россия также не остается в стороне от этого процесса, однако операторы пытаются использовать решения, не рассчитанные на ограниченные инвестиционные возможности и слабую платежеспособность населения. В результате в России плохо "работает" на операторов самая массовая часть рынка - жилой сектор и малые офисы. Аналогичные проблемы заставили искать более экономичные варианты даже операторов развитых стран.

На сегодняшний день на мировом рынке формировались два подхода:

• индивидуальный доступ абонентов
  оборудование доступа и точка концентрации трафика - на узле связи;
• коллективный доступ абонентов
  оборудование доступа и точка концентрации трафика - в здании абонентов.

Рисунок 1. Организация индивидуального доступа на примере ADSL (используется существующая телефонная сеть здания - витая пара категории 3).

Индивидуальный доступ (рис. 1) реализуется на основе xDSL технологий (ADSL, G.shdsl, VDSL для абонентских ГТС и IDSL, HDSL, MSDSL для выделенных линий), развертываемых на базе всех участков существующей абонентской проводки ГТС (табл. 1). Этой особенностью и объясняется ряд серьезных недостатков индивидуального доступа, существенно затрудняющих его внедрение:

• зависимость от качества линий,
• чувствительность к длине линии,
• проблемы с перекрестными помехами при росте числа абонентов,
• высокая стоимость оборудования,
• высокие затраты на монтаж (требуется кондиционирование абонентских линий и модернизация абонентской проводки),
• высокие затраты на маркетинг,
• и, как следствие, высокая абонентская плата.

Таблица 1.

В качестве реакции на перечисленные проблемы производители выдвинули концепцию коллективного доступа (англоязычное название: MTU/MDU - Multi Tenant/Dwelling Unit), в основе которой лежит идея приближения точки концентрации трафика к месту скопления действующих и вероятных абонентов (рис. 2) или, другими словами, установки концентратора непосредственно в жилых зданиях или офисных комплексах. Этот сектор рынка систем широкополосного абонентского доступа является сегодня самым быстрорастущим и самым инновационным. Оборудование, созданное в рамках концепций коллективного доступа создано и уже более трех лет широко используется, непрерывно совершенствуясь.

Рисунок 2. Организация коллективного доступа на базе xDSL технологий (используется существующая телефонная сеть здания - витая пара категории 3).

Успех систем коллективного доступа обусловлено широким спектром достоинств при почти полном отсутствии недостатков. К числу уникальных положительных черт систем коллективного доступа относятся: низкая стоимость оборудования (благодаря существенному упрощению схемотехники), высокая надежность сетевых решений (ввиду снижения количества оборудования), низкие требования к среде передачи, минимальные затраты на монтаж и эксплуатацию, простота маркетинга (работа ведется с группами пользователей), возможность использования существующей инфраструктуры ГТС, низкая абонентская плата. Среди недостатков же можно отметить лишь тот факт, что полоса пропускания не принадлежит пользователю целиком и, в связи с этим, возможны проблемы с QoS. Но сегодня эти недостатки в той или иной мере присущи любым системам доступа.

Зато, стремление использовать коллективный способ доступа хорошо мотивировано.

Для абонента это:

• желание получить сравнительно скоростной (64 Kbps -1024 Mbps), но недорогой канал,
• желание иметь постоянное соединение при свободной телефонной линии,
• угроза введения повременной оплаты телефонной связи.

Для хозяина здания это:

• надежный источник постоянных дополнительных доходов (в виде комиссии от операторов связи),
• повышение привлекательности жилья,
• хорошо защищенные и эффективные инвестиции в инфраструктуру здания.

Для оператора это:

• существенное уменьшение субъектов бизнес-процесса (проще иметь дело с одним хозяином, чем с 100 абонентами),
• эксклюзивность, поддержанная заинтересованностью хозяина жилья (выплатой ему комиссии),
• простота подключения новых абонентов (5 мин при полной подготовке здания, 30 мин при частичной подготовке здания),
• хорошо защищенные и эффективные инвестиции (плюс перспективы IP-телефонии для междугороднего и международного доступа).

Оборудование для коллективного доступа абонентов также использует xDSL технологии: SDSL, VDSL, HomePNA, V-thernet для абонентских линий ГТС и HomePNA, V-thernet для выделенных линий (табл. 2). Однако, существенное отличие оборудования заключается в том, что оно изначально ориентировано на установку в здании, а не на узле связи. Следует сразу отметить, что недоступность абонентских шлейфов не является непреодолимым препятствием - даже при использовании наложенной кабельной сети в здании экономика решения не пострадает при правильном выборе технологии и оборудования.

Технология	Скорость передачи	Дальность	Топология / Среда
10Base-T	10 Mbps	90 m	звезда / UTP Cat.5
SDSL	2Мbps - 144 Kbps	~ 1,5 км	звезда / UTP Cat.3
HomePNA 1.0	1 Mbps	300 m	звезда, шина, точка-точка / Любая
HomePNA 2.0	10 Mbps	500 m	звезда, шина, точка-точка / Любая
V-thernet	10/13 Mbps или 3 Mbps u/s, 52 Mbps d/s	~ 1,5 км	Точка-точка или звезда / UTP Cat.3
VDSL	6,4 Mbps u/s, 52 Mbps d/s	~ 1,5 км	звезда / UTP Cat.3

Табл. 2.

Среди наиболее широко используемых на российском рынке технологий коллективного доступа сегодня можно выделить лишь 10Base-T (рис. 3), которая за рубежом применяется лишь в офисных комплексах.

Рисунок 3. Сеть коллективного доступа на базе 10Base-T (вся проводка - витая пара категории 5).

Причина ее успеха в России проста - низкая стоимость оборудования и простота эксплуатации. До недавних пор серьезного конкурента у 10Base-T по этим параметрам не было.

Ситуация резко изменилась с появлением и развитием HomePNA - эта технология отвоевывает себе все большую часть рынка. На ее основе производится целый ряд систем коллективного доступа, успешно используемых сегодня в США и странах Восточной Азии.

Изначально созданная для объединения в локальную сеть компьютеров дома или в малом офисе, HomePNA обладает рядом уникальных свойств. Она позволяет работать на скоростях до 10 Мбит/с на расстоянии до 500 м при произвольной топологии среды (точка-точка, звезда, шина, комбинированная). Более того, в качестве среды передачи может использоваться даже провода ТРП (т.н. "лапша"). Именно технология HomePNA и является наиболее перспективной для коллективного доступа, так как решения на основе SDSL/VDSL пока остаются достаточно дорогими.

Сеть на основе оборудования HPNA может использовать топологии "звезда" и "шина". В первом случае используется коммутатор, который имеет несколько портов HPNA и WAN порт для подключения к сети передачи данных (рис. 4). Этот вариант применяется при использовании существующей в здании телефонной проводки - коммутатор устанавливается вблизи телефонного кросса здания, подсоединяясь параллельно к телефонным линиям без частотных разделителей. Не требуются разделители и на стороне абонента. При этом каждому абоненту выделяется порт коммутатора и, даже в случае применение HPNA 1.0, абоненту гарантируется широкополосное подключение к Internet (скорости в 1 Мбит/сек для этого более чем достаточно). Порт WAN подключается к сети передачи данных оператора любым способом (выделенная линия, ADSL, оптика, радио). Решения такого типа незаменимы для офисных комплексов, гостиниц и т.п. зданий.

Рисунок 4. Сеть коллективного доступа на базе HomePNA (используется существующая телефонная сеть здания - витая пара категории 3 и "лапша").

В случае использования топологии "шина" возможно объединение до 32 абонентов HPNA с помощью одного провода (рис. 5). Такое решение является единственным выходом, если провайдер не имеет доступа к абонентской проводке (а так оно обычно и бывает, если она не принадлежит хозяину здания) - проще построить наложенную кабельную сеть, чем договориться с городской сетью. Конечно, в этом случае полоса пропускания будет делиться между всеми абонентами, поэтому без применения HPNA 2.0 (10 Мбит/с) и ограничения числа абонентов до разумного предела сложно рассчитывать на высокую скорость передачи. Такой сегмент может быть подключен к порту коммутатора или мосту HPNA/Ethernet. Последние, в свою очередь, подключаются к сети передачи данных.

Рисунок 5. Сеть коллективного доступа на базе HomePNA (используется наложенная кабельная сеть здания - "лапша" или витая пара категории 3.

При таком варианте использования HomePNA выигрывает и у Ethernet 10Base-T, используемой рядом российских провайдеров в качестве основы для организации недорогого доступа в жилом секторе:

• увеличивается дальность с максимум 90 до минимум 350 м,
• уменьшается количество оборудования,
• вместо кабеля Cat5 применяется кабель Cat3 или ТРП,
• осуществляется переход от топологии звезда к топологии шина,
• обеспечивается простота дополнительных подключений.

Просматривается и еще одно применение технологии HPNA - удлинение Ethernet (рис. 6). Рабочая дальность зависит от частотных свойств используемого кабеля. В случае применения кабеля категории 3 или 5, передача данных по HPNA 2.0 возможна на расстояния до 1000 метров. Однако, эксперименты показали снижение скорости до 5-6 Мбит/с.

Необходимо задуматься и насчет использования HomePNA для организации передачи данных по сетям проводного вещания (радиотрансляционным сетям). Низшее звено таких сетей - абонентская линия имеет топологию "шина" (именно к ней подключаются абонентские громкоговорители).

Рисунок 6. Использование оборудования HomePNA для связи сегментов ЛВС (удлинитель Ethernet).

Поскольку технология HomePNA построена на основе хорошо апробированных основ (xDSL и Ethernet) и ориентирована на массовую часть рынка, то решения на ее основе отличаются низкой стоимостью оборудования, инфраструктуры, монтажа. А это делает ее особенно привлекательной для российского рынка.

Именно эти особенности новой технологии и привлекли к ней внимание. Первые результаты апробации HomePNA в российских условиях уже получены и они обнадеживают. Подробная информация будет доступна через несколько недель.