Большинство западных экспертов полагают, что экономический кризис не приведет к существенному сокращению объема средств, выделяемых операторами на построение инфраструктур FTTx, — это направление остается в числе их ключевых приоритетов. Данное мнение подтверждает и исследование, проведенное компанией IDATE по заказу Европейского совета по FTTH (FTTH Council Europe) в ведущих европейских странах, включая Россию. Согласно полученным данным, за 2009 год количество пользователей, подключенных к сетям FTTH и FTTB, выросло на 46%, а число всех подключений FTTx (с учетом FTTN) — на 121% (см. Таблицу 1).
Методология IDATE предполагает разделение всех проектов FTTx на две большие группы: FTTN и FTTH/FTTB. Обозначение FTTB (B — сокращение от Building) подразумевает, что оптика доводится до здания (см. Рисунок 1), а внутридомовые подключения осуществляются с помощью других сред — по меди (Ethernet) и беспроводным каналам. Изучив вторую группу более детально, эксперты компании сделали вывод о небольшом перевесе в пользу FTTB, причем в течение второго полугодия 2009 года соотношение между FTTB и FTTH не изменилось (см. Таблицу 2).
Исследование IDATE вскрывает несколько примечательных фактов. Во-первых, как оказалось, в Европе основными игроками на рынке FTTx являются отнюдь не традиционные и даже не альтернативные операторы связи (в декабре 2009 года на долю тех и других приходилось только 11,5 и 28,7% подключенных домов), а муниципальные структуры и энергосбытовые компании (55,7%). Во-вторых, Россия — лидер на европейском рынке по числу подключений FTTH/FTTB: их насчитывается около 900 тыс. (см. Рисунок 2). При этом в прошлом году с июня по декабрь в нашей стране подключено больше абонентов, чем в какой-либо другой европейской стране — почти 180 тыс. пользователей. Правда, по степени охвата домов инфраструктурой FTTH/FTTB Россия пока не входит в десятку лидеров. Наш показатель покрытия составляет около 15%, тогда как, например, в Словении он приближается к 60%, а в Португалии, Швеции, Дании и Словакии составляет около 30%.
Очевидные преимущества оптики (по сравнению с медножильными трактами связи) — значительно более высокие пропускная способность и «дальнобойность». Современные медные кабельные системы позволяют передавать 10 Гбит/с, но всего на 100 м — то есть в пределах одного здания или группы близко расположенных строений. По оптическим линиям гигабитные потоки можно без промежуточного восстановления транспортировать на десятки и сотни километров. К тому же такие линии отличает хорошая масштабируемость в отношении пропускной способности: ее легко увеличить путем добавления спектральных каналов (длин волн) без замены волокна.
Оптическое волокно очень тонкое, как человеческий волос. По диаметру оптический кабель, содержащий несколько сот волокон, сопоставим со стандартным коаксиальным кабелем. Подобная компактность снижает требования к «объему» кабельных трасс и упрощает прокладку оптического кабеля, который можно, например, вдувать в предварительно смонтированные пластиковые микротрубки. При грамотной инсталляции оптическая кабельная инфраструктура способна прослужить очень долго и «пережить» смену нескольких поколений активного оборудования.
PON ВЫХОДИТ НА 10-ГИГАБИТНЫЙ УРОВЕНЬ
Сегодня в сетях оптического доступа используются, в основном, технологии пассивных оптических сетей (PON) и Ethernet. Решения PON предусматривают установку на узле связи оборудования Optical Line Terminal (OLT), к которому по оптической кабельной сети с топологией «дерево» подключаются оконечные устройства Optical Network Terminal (ONT). В точках «ветвления» сети располагаются пассивные делители сигнала, или сплиттеры, благодаря которым к одному OLT можно подключить до 64 ONT. ONT бывают как индивидуальными, так и групповыми, последние для подключения пользователей могут задействовать имеющиеся в здании кабельные сети (например Ethernet) или беспроводные точки доступа.
Технологии PON развиваются двумя пока непересекающимися курсами. Первый из них прокладывает группа Full Services Access Network (FSAN), в которой собраны в первую очередь операторы связи и производители телекоммуникационного оборудования. Разработанные этой группой технические спецификации ратифицируются в качестве стандартов МСЭ. Уже последовательно стандартизованы технологии APON, BPON и GPON (последняя обеспечивает скорости 2,5 Гбит/с к пользователям и 1,25 Гбит/с от пользователей). Во второй половине текущего года МСЭ планирует ратифицировать новый стандарт XG-PON, в котором скорости повысятся до 10 и 2,5 Гбит/с соответственно. При этом надо четко понимать, что в сетях PON пропускная способность делится между всеми пользователями, которых в сети GPON может быть до 64 на один OLT.
Отправной точкой развития второго направления PON, больше ориентированного на Ethernet-сообщество, стало принятие в 2004 году институтом IEEE стандарта EPON (802.3ah) с симметричной скоростью 1 Гбит/с. На рынке представлены нестандартные реализации EPON с пропускной способностью 2 Гбит/с. В сентябре прошлого года IEEE ратифицировал стандарт на новую технологию 10G-PON (802.3av), в котором, как это и принято в мире Ethernet, скорость передачи увеличена в 10 раз — до 10 Гбит/с.
Подробное сравнение PON-технологий, развиваемых МСЭ и IEEE, выходит за рамки данной статьи. Отметим лишь, что стандарты МСЭ характеризуются более тщательной проработкой различных деталей и обеспечивают большую дальность действия сетей PON, тогда как решения на базе EPON обходятся дешевле. Одной из целей, поставленных группой FSAN при разработке технологии GPON, было обеспечение централизации оборудования на узле связи, поэтому для нее был заложен оптический бюджет линии в 28 дБ, что позволяет обеспечить дальность передачи в 20 км (при коэффициенте деления сигнала 1:32). При разработке решения EPON институт IEEE сделал ставку на возможность использования недорогих оптических компонентов, в результате дальность оказалась ограничена 10 км. Хотя подход IEEE, на первый взгляд, может показаться привлекательным (оборудование дешевле), в конечном итоге предоставляемая системами GPON возможность консолидации оборудования позволяет значительно снизить общую стоимость владения (TCO) инфраструктурой сети доступа.
Во многом благодаря меньшим капитальным затратам на начальном этапе строительства сетей PON системы EPON пользовались значительной популярностью: по данным Infonetics Research, в 2008 году объемы продаж оборудования EPON оказались примерно вдвое выше объемов продаж систем GPON. Однако эксперты этой аналитической компании прогнозируют, что системы GPON не только догонят конкурента, но и далеко опередят по уровню спроса: в 2013 году продажи этой техники в 3,5 раза превысят продажи оборудования EPON (см. Рисунок 3). В целом рост рынка устройств PON в ближайшее время (до 2013 года) составит в среднем 23%.
Одной из перспективных разработок считаются решения WDM-PON, в которых преимущества технологии спектрального разделения каналов (WDM), давно и успешно применяемой в магистральных сетях, переносятся в область сетей доступа. Такие решения способны обеспечить скорости, типичные для междугородных трактов (вплоть до 100 Гбит/с), и, скорее всего, в первую очередь будут применяться для корпоративных заказчиков. В инфраструктурах WDM-PON планируется устанавливать спектральные фильтры для выделения «длины волн» и распределения их по пользователям. Технологии, лежащие в основе таких решений, уже разработаны, но для массового внедрения необходимо их серьезное удешевление.
ETHERNET ДЛЯ ПЕРВОЙ МИЛИ
Существует два основных варианта применения Ethernet в сетях доступа: в первом случае каждый пользователь подключается по выделенному волокну к коммутатору, установленному на узле связи (Рoint-to-Рoint, P2P), во втором — конечных пользователей обслуживают промежуточные коммутаторы, которые по оптике подключаются к центральному коммутатору. Поскольку размещение промежуточных коммутаторов «в чистом поле» требует больших затрат на обеспечение их физической защиты, подачу электропитания, соблюдение климатических параметров и т. п., обычно их устанавливают непосредственно в зданиях (архитектура FTTB). В таком случае для подключения к ним пользователей выгодно использовать медножильные кабели внутридомовой разводки, что, как правило, и делается.
Главное преимущество Ethernet-архитектуры P2P заключается в возможности практически безграничного увеличения ширины канала связи до пользователя. Хотя данное решение часто именуют «активным», в нем, как и в классической сети PON, между пользователем и узлом связи активных элементов нет — только пассивная кабельная инфраструктура. Но если в сети PON число волокон, выходящих из узла связи, может быть на порядок меньше числа волокон, приходящих к пользователям (коэффициент деления вплоть до 1:64), то в сети P2P Ethernet эти числа равны. А значит, для ее реализации требуются более вместительные кабельные трассы, большее число коммутационных панелей для терминирования волокна, технические помещения большей площади и т. п. — все это выливается в дополнительные расходы. Кроме того, увеличение числа волокон усложняет техническое обслуживание инфраструктуры.
Хотя в сети доступа могут применяться обычные технологии Ethernet, разработанные для офисных локальных сетей, имеются и специальные оптические варианты. Они созданы группой IEEE 802.3ah Ethernet in the First Mile (EFM), «перу» которой принадлежит и упомянутая выше технология EPON. Для передачи Ethernet по одномодовой оптике разработаны две спецификации: для Fast Ethernet (100BaseBX10) и для Gigabit Ethernet (1000BaseBX10). Передача вниз (к пользователю) и вверх (от пользователя) разделена по длинам волн, а дальность обоих вариантов составляет до 10 км (см. Таблицу 3).
Для передачи трафика вниз в системах 100BaseBX10 предусмотрено использование длины волны 1550 нм, на которой в сетях PON часто осуществляется передача наложенного видеосигнала (для поддержки классических систем кабельного ТВ). В целях обеспечения возможности такой же передачи в сетях Ethernet разработаны трансиверы 100BaseBX10, работающие на длине волны 1490 нм. На узле связи аналоговое (RF) видео системы кабельного ТВ преобразуется в сигнал 1550 нм, который мультиплексируется с передаваемым на длине 1490 нм сигналом Ethernet и передается по одному волокну до помещения пользователя, где происходит демультиплексирование сигналов. Видео по коаксиальному кабелю направляется на ТВ-приемник, а трафик Ethernet — по витой паре на оборудование локальной сети.
PON И/ИЛИ ETHERNET?
Если опираться на исследования IDATE, можно сделать вывод, что «чаша весов» FTTx постепенно склоняется в пользу Ethernet (см. Таблицу 4). Но, наверное, не стоит «сталкивать лбами» эти технологии. Они могут прекрасно дополнять друг друга в архитектуре FTTB при использовании групповых ONT: оптика (PON) — до здания, медь (Ethernet) — внутри здания. Практический интерес вызывает и смешанное решение, где сочетаются принципы FTTH и технология подключения пользователя по медножильной сети Ethernet (ETTH). В этом случае к установленному в здании сплиттеру подключаются как индивидуальные ONT, так и групповой терминал ONT, к которому по меди (Ethernet) подсоединяются пользовательские устройства (см. Рисунок 4). Полностью оптические подключения (FTTH) могут быть предложены более требовательным к полосе пропускания заказчикам (например, офисам на первом этаже жилого дома), а комбинированные «оптика+медь» (FTTB + ETTH) заинтересуют тех, чьи запросы не столь велики.
Разные архитектуры/технологии в большей или меньшей степени оптимизированы под потребности разных категорий пользователей. Так, решения FTTB (PON+Ethernet или Ethernet+Ethernet) лучше подходят для подключения многоквартирных домов, FTTH/PON — коттеджных поселков, а FTTH/P2P Ethernet — корпоративных заказчиков. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент продукции для реализации практически любого сценария подключения FTTx. Развитию оптических сетей доступа способствует и упрощение процедур инсталляции оптических кабельных инфраструктур за счет возможности применения различных претерминированных сборок и элементов быстрого монтажа. Оптика становится все доступнее и ближе…
Александр Барсков — ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: ab@lanmag.ru.
Таблица 1. Число подключенных к сетям FTTx пользователей в Европе (включая Россию).
Рисунок 1. Вариации FTTx: архитектура Fiber to the Node (FTTN) предусматривает доведение оптики до сетевого узла, Fiber to the Curb (FTTC) — до группы домов, Fiber to the Building (FTTB) — до здания, Fiber to the Home (FTTH) — до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).
Рисунок 2. Увеличение числа пользователей FTTH/B в европейских странах.
Рисунок 3. Объемы продаж оборудования GPON и EPON.
Рисунок 4. Пример совместного использования технологий PON и Ethernet.
Таблица 3. Оптические варианты Ethernet для сетей доступа.