 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Технология Metro Ethernet
Новые технологии развиваются невероятно стремительно, потребности людей возрастают с каждым днем. Высокоскоростной доступ в Интернет, IP-телефония, IP-TV предъявляют более высокие требования к пропускной способности сети и её надёжности. Действующая до сих пор ещё в некоторых сетях технология DSL имеет ряд недостатков, главный из них — ограничение по скорости, которое имеет место из-за применения медного кабеля. В случае использования самой высокоскоростной из ассиметричных технологий - АDSL2+, скорость нисходящего трафика к абоненту не может быть более 24 Мбит/с, причём, данная скорость будет быстро уменьшаться с ростом длины абонентской линии. На длинных линиях скорость передачи не будет превышать 4 Мбит/с. А это не позволит оператору обеспечить передачу высококачественного видео или работу у абонента более, чем одного телевизора с услугой IPTV. Операторы сетей доступа вынуждены кардинально менять инфраструктуру абонентского доступа, отказавшись от медного сегмента сети. Проблема обеспечения высокого качества и надежности передачи данных может быть решена с помощью ввода оптических сетей, построенных на базе технологии MetroEthernet («МетроЭзернет»). В этом случае пользователям станет доступна скорость не менее 100 Мб/с. MetroEthernet происходит от слова Metro — «городской». Такая сеть охватывает компактно расположенные жилые кварталы городской застройки (состоящие, как правило, из многоквартирных домов) и предоставляющая своим абонентам высокоскоростной доступ к различным услугам связи (Интернет, Игровые сервера, Голос поверх IP, Видео по требованию, IP телевидение и т.д.). На рисунке 9.1 представлена иерархическая схема сети MetroEthernet.
Рисунок 9.1 –Иерархическая схема построения сети MetroEthernet В основе подхода построения сети – повсеместное использование оптической среды передачи, кроме ближайшего к абоненту участка сети, располагающегося внутри здания. Для обеспечения надежности, масштабируемости и управляемости сеть MetroEthernet должна состоять из следующих иерархических уровней: 1) Уровень ядра (или опорной сети)включает Центральный узел и, возможно, другие узлы, соединенные между собой надежным высокоскоростным Ethernet транспортом (10 Гбит/с). Основу узлов опорной сети составляют маршрутизирующие коммутаторы Ethernet уровня 3 и выше с поддержкой MPLS. К ядру сети подключается BRAS-Router, взаимодействующий с системой биллинга, серверами сети и внешним миром. BRAS-Router обладает уникальным сочетанием высокопроизводительного широкополосного сервера доступа, поддерживающего до 32 тысяч единовременных сессий с полной функциональностью магистрального маршрутизатора, позволяющего коммутировать все виды и типы трафика. Устройство BRAS — это, по сути, маршрутизатор, позволяющий выполнить следующее: — Аутентификацию абонента во внешней системе; — Авторизацию абонента, то есть получение списка сетевых сервисов и их параметров, на которые подписан абонент, во внешней системе; — Создание абонентской сессии — виртуального интерфейса в сторону абонента, применение к этому интерфейсу необходимых параметров для реализации выбранных сервисов (например, ограничение скорости доступа в Интернет), назначение IP-адреса абоненту. — Передачу во внешнюю систему биллинга данных об использовании абонентами ресурсов (например, общий трафик в байтах, переданный абоненту, или проведенное в сети время) — Классификацию входящих пакетов, маркировку пакетов и распределение трафика в различные очереди по приоритетам для обеспечения требуемого качества передачи трафика. 2) Уровень квартала состоит из квартальных маршрутизирующих коммутаторов уровня 3, которые подключаются к ближайшему узлу опорной сети. Подключение осуществляется на скорости 10 Гбит/с на основе Ethernet. Квартальные коммутаторы могут подключаться к коммутатору опорной сети либо по топологии «звезда», либо «кольцо». 3) На уровне подъезда/дома располагаются коммутаторы, к которым непосредственно по внутридомовой медной проводке категории 5 подключаются абоненты сети. К квартальным коммутаторам подключение производится по оптическому волокну на скорости 1 Гбит/с. Топология подключения – «кольцо». Коммутаторы уровня подъезда/дома (как, впрочем, и квартальные коммутаторы), как правило, располагаются в запираемых помещениях в подвалах или на чердаках домов. 4) Уровень абонентаявляется последним. Для подключения к сети в помещении абонента устанавливается розетка RJ-45, на которую кроссирован кабель внутридомовой проводки категории 5. Другой конец кабеля подключается к ближайшему от абонента коммутатору. Возможна установка в помещении абонента дополнительного активного оборудования, например, домашнего шлюза VoIP и/или телевизионной приставки STB (Set-Top-Box). На рисунке 9.3 представлена схема подключения коммутатора подъезда к оборудованию в квартире абонента.
Рисунок 9.2 –Схема построения сети MetroEthernet с «плоскими кольцами» На рисунке 9.2 приведена схема сети MetroEthernet, где для увеличения живучести сети на уровне доступа применяются так называемые «плоские кольца», кроме того на уровне ядра применяется технология «Dual Homing» – двойное подключение. Данная схема резервирования предполагает, что к участку сети, где размещаются подъездные коммутаторы, оптический кабель подключается по разнесённым трассам от двух АТС. Это значит, что каждое из оптических колец начинается на одной АТС, включает в себя коммутаторы доступа, размещаемые в проектируемых домах, и заканчивается на второй АТС. Так образуются плоские кольца. Учитывая это, легко понять, что в каждом оптическом кабеле, идущем до своей АТС каждое оптическое кольцо представлено одним волокном. Резервируемая схема включения к двум разнесенным опорным узлам (Dual Homing) обеспечивает, что в случае сбоя электропитания все или часть коммутаторов доступа перенаправляются через второй опорный узел. Этим обеспечивается живучесть сети. Операторы, которые заботятся о том, чтобы услуги телефонии были обеспечены абонентам даже при отключении электроэнергии в жилом здании, вместо домашнего шлюза VoIP в квартире устанавливают групповой шлюза VoIP в настенном антивандальном телекоммуникационном шкафу. В этом же шкафу размещается источник бесперебойного питания, который в случае отсутствия напряжения в электрической сети может в течение нескольких часов обеспечивать электропитанием групповой шлюз VoIP. Назначение шлюза VoIP – преобразовать аналоговый речевой сигнал, поступающий от абонента в кадры Ethernet и обеспечить обратное преобразование на приёме. Оптический кабель заводится в подъезды жилых домов и подключается к оптическим портам коммутатора Ethernet, установленного в настенном телекоммуникационном шкафу (узле доступа) на чердаке жилого дома. Электрические порты Fast Ethernet коммутатора подключаются к электрическому кроссу. Кабелем витая пара категории 5 выход кросса подключается к распределительной коробке, размещённой на лестничной клетке. От распределительной коробки кабель UTP cat. 5 прокладывается до места установки розетки в квартире абонента
Рисунок 9.3 –Схема подключения коммутатора подъезда к оборудованию в квартире
Рисунок 9.4 –Узел доступа Аналоговый телефонный или факсимильный аппарат подключаются к FXS-интерфейсу IAD. Кроме того, IAD имеет 3 порта LAN RJ-45, к одному из которых подключается компьютер, а к другому подключается приставка-декодер STB (set-top-box). Эта приставка к обычному телевизору. Она служит для декодирования цифрового ТВ-сигнала формата MPEG-2, поступившего от IAD и формирования ТВ-сигнала, подаваемого на телевизионный приёмник пользователя. Недостатками Metro Ethernet являются: необходимость установки в подъездах антивандальных шкафов с дорогостоящими коммутаторами, источниками бесперебойного питания, счётчиками и кроссами. От шкафов прокладывается витая пара, которая имеет ограничение по дальности - 100 метров, из-за чего возникают трудности при подключении квартир, расположенных далеко от домового узла. Например, если такой коммутатор стоит в центре 6-подъездного дома, то он может охватить только половину квартир. Второй недостаток заключается в том, что стояки быстро заполняются множеством кабелей 5-й категории, особенно при охвате дома несколькими операторами. В этом случае оператору вполне возможно придется строить свой стояк, что сопряжено с необходимостью получения согласований и ведением дорогостоящих строительных работ. Третий недостаток связан с наведением электромагнитных помех на медный контур во время гроз, что часто приводит к "выгоранию" портов на домовых коммутаторах. 10 Пассивные оптические сети (PON) – переворот в широкополосном доступе Оптоволокно на последней миле: это надо PONять Технология PON знакома телекому давно, однако высокая стоимость решений по построению оптических сетей, самих волоконно-оптических кабелей и трансиверов еще в недавнем прошлом тормозила масштабную популяризацию подобных решений. Сегодня приемлемая цена в комбинации с богатыми возможностями, масштабируемостью и гибкостью делает PON весьма привлекательной. Сегодня PON используется для реализации структур «оптическое волокно до здания» (FTTB), «волокно до жилища» (FTTH), «волокно до распределительной коробки» (FTTC), FTTx (Fiber-To-The-x) – «оптика до точки Х». Возможности технологии GPON удивляют в первую очередь тем, что доступ к ресурсам сети Интернет возможен на скорости до 1 Гб/с, что в двести раз выше, чем по медным линиям, и в десять раз выше, чем при использовании технологии Metro Ethernet. Сеть строится с помощью пассивных делителей оптической мощности (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания. Особенностью технологии является 100% оптический канал от АТС до квартиры или офиса клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных. Инфраструктура GPON отличается крайней неприхотливостью и безопасностью: не требует электропитания и может быть смонтирована в любом, даже неприспособленном помещении Основные преимущества PON: 1 Простота и перспективность реализации распределительной инфраструктуры; 2 Отсутствие промежуточных активных узлов; 3 Быстрое развёртывание сети; 4 Простота сопряжения с любым внешним оборудованием; 5 Высокая гибкость при развитии и наращивании сети; 6 Повышенная надёжность; 7 Простота подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных); 8 Невысокая стоимость создания сети и т. д.
Принцип действия PON Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (англ. optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal), также называемых ONU (optical network unit) и приёма информации от них. Это очень эффективная схема, по сравнению с топологией "точка-точка", ведь последняя предполагает для каждого ONT наличие своего порта OLT, а соответственно – своего оптоволокна в каждом соединении. Вместо прокладки отдельного волокна каждому абоненту используется одно волокно от OLT и пассивные оптические сплиттеры для отводов от главного волокна к каждому абоненту. Совместное использование OLT порта и большей части оптического линейного тракта заметно уменьшает затраты на оптические кроссы, оптоэлектронику и строительные работы. Основа экономичности PON – относительно недорогое оборудование центрального узла OLT, абонентского устройства ONU и не требующая обслуживания инфраструктура доступа. Один OLT обслуживает до 32 (64) абонентов, удалённых на расстояние до 20 км. В варианте FTTH на основе PON к объекту (дому) подводится оптический кабель. Абонентский терминал имеет пользовательские интерфейсы (голос, данные, видео). Поскольку все компоненты, расположенные между OLT и ONT, представляют собой оптику, то они не накладывают никаких ограничений на объём передаваемой информации. В сетях PON применяют недорогие лазеры, которые позволяют значительно снизить стоимость всей системы Для передачи потока информации от OLT к ONT — прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. Для передачи сигнала телевидения используется длина волны 1550 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки. Блок ONT рассчитан на одного абонента, а ONU содержит интерфейсы для подключения группы абонентов (для учреждения, офиса). Структурная схема сети GPON приведена на рисунке 10.1
Рисунок 10.1 – Пример конструкции системы PON Главным управляющим устройством мультисервисной GPON сети является Softswisch. Он является носителем интеллектуальных возможностей IP-сети, он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей. Сеть GPON подключается к транспортной сети передачи данных. Она включает в себя АТС оператора, соединенные по топологии кольцо и подключенные к Softswitch. Технология, по которой соединены межу собой в кольцо АТС - 10 Gigabit Ethernet. OLT размещается на АТС или подстанции оператора связи. OLT имеет встроенный коммутатор. Включение в транспортную сеть оператора реализуется посредством сетевого интерфейса и 10GE. OLT имеет выход как к обычной сети с коммутацией каналов (PSTN), так и к пакетной сети Internet. OLT имеет доступ к Video ресурсу провайдера. Скорость передачи данных от OLT в сторону абонентов 2,5 Гбит/с, обратно 1,25 Гбит/с. На выходе OLT с помощью сплиттера могут вводиться сигналы кабельного телевидения (RF Video) на длине волны 1,55 мкм. Другие данные от OLT передаются на длине волны 1,49 мкм. Информация от абонентов поступает в выше упомянутый узел сети на длине волны 1,31 мкм. Для увеличения живучести сети связи желательно услуги подавать от двух географически разнесённых узлов агрегации (как на рисунке 10.1) по разнесённым трассам. Непосредственно в жилище абонента устанавливается оборудование ONT, задачей которого является реализовать все мультисервисные услуги, ради которых строится данная сеть. Из рисунка видно, что абонент может пользуеться беспроводной сетью WiFi, Также абонент подключен к обычной телефонной сети с коммутацией каналов PSTN. Пользователь имеет возможность просматривать IPTV на своем телевизоре через аналоговые гнезда благодаря наличию приставки IP set top box, задачей которой является декодирование цифрового MPEG 4-сигнала в аналоговый. Кроме того, абонент сети GPON может воспользоваться услугой просмотра программ КТВ. На рисунке 10.2 поясняется принципиальная разница передачи нисходящего и восходящего трафика в технологии GPON. Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля кадра, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации Все абонентские узлы ONT (ONU) ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных. Потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие нисходящие и восходящие потоки.
Технология GPON (волокно в квартиру) на первых порах применялась для доставки услуг связи высоко обеспеченным абонентам, живущим в коттеджных посёлках. Сегодня оптические компоненты сети зачастую стоят дешевле медной инфраструктуры. Поэтому сегодня технологию GPON применяют в городах (взамен Metro Ethernet). Cхема организации сети GPON в многоквартирном доме представлена на рисунке 10.3.
Рисунок 10.3 – Структурная схема сети GPONв многоквартирном доме Сеть PON состоит из трех основных участков: - станционный участок - это оборудование OLT, WDM мультиплексор и ODF (оптический кросс высокой плотности), смонтированные на узле электросвязи в помещении АТС; - линейный участок - это совокупность ВОК (волоконно-оптического кабеля), ОРШ (оптического распределительного шкафа), ОРК (оптической распределительной коробки), сплиттеров, коннекторов и соединителей, располагающихся между станционным и абонентским участками (участок между ODF и ОРК. Абонентский участок - это персональная абонентская разводка одноволоконным ВОК (реже двухволоконным или четырехволоконным) от элементов общих распределительных устройств (ОРК) до ОРА (оптической абонентской розетки) и активного оборудования ONT (оптического сетевого окончания) в квартире абонента. Станционный участок. OLT располагается в помещении АТС, район обслуживания которой определяет зону охвата PON (пассивной оптической сети). Линейные порты оборудования OLT подключаются к ODF с помощью оптических шнуров (патч-кордов). ODF предназначен для распределения ВОК по направлениям, перекроссировки (коммутации) и соединения линейного ВОК со станционным ВОК. Линейный участок состоит из: магистрального участка - это ВОК, подвешиваемый на опорах освещения, или прокладываемый в каналах кабельной канализации, или в грунте от ODF на АТС в направлении сконцентрированной группы абонентов (многоэтажная застройка, частный сектор) и заканчивающийся ОРШ, и распределительного участка - это ВОК, прокладываемый от ОРШ до ОРК преимущественно внутри зданий по вертикальным стоякам. Примечание - ВОК, состоящий из восьми модулей, позволяет подключить к одной магистрали восемь рядом стоящих зданий с помощью последовательности муфт с ответвлением по одному модулю на здание без разрезания транзитных модулей. Такой способ прокладки позволяет значительно оптимизировать как оптический бюджет линии, так и общую стоимость сварочных работ. Общий принцип определения количества требуемых ОВ на одно здание - одно ОВ на каждые 32 (64) квартиры. Наличие в жилом доме офисного помещения с отдельным входом должно приниматься за одну квартиру. При отсутствии места для установки ОРШ на первом этаже допускается установка ОРШ на внутренней стене здания в цокольном этаже, чердаке или в средней части здания. ВОК распределительного участка выходит из ОРШ и прокладывается внутри зданий по подвальным этажам и техническим подпольям, по вертикальным стоякам или в металлорукаве (поливинилхпоридной трубе) по лестничным клеткам через все этажи. При строительстве вертикального распределительного участка в здании возможно использовать как сварное соединение ОВ, так и механические соединители ОВ. При проектировании вертикального распределительного участка в многоэтажном здании рекомендуется использование ОРК на каждом этаже. ОРК при возможности устанавливаются в слаботочных нишах. Как правило, вертикальный распределительный ВОК проходит транзитом через ОРК с отделением соответствующего модуля, который затем соединяется через неразъемные соединения либо разъемные коннекторы с абонентским ВОК. Рекомендуется предусматривать эксплуатационный запас ВОК для вертикальной прокладки длиной 15-20 метров. Запас сматывается в бухту диаметром 0,25 м, которая укладывается в ОРК или слаботочную нишу и подвязывается к металлическим конструкциям. Абонентский участок или абонентская разводка - это участок сети от этажной ОРК до помещения абонента, включая ОРА. В абонентский участок также входит активное оборудование на стороне абонента (ONT, ONU), которое находится под управлением оператора электросвязи. Для подключения ОРА к ОРК рекомендуется использовать патч-корд, пигтейл или вытянутое ОВ из модуля многомодульного ВОК распределительного участка. Монтаж компонентов сети в квартире абонента должен предусматривать: монтаж ОРА на минимальном расстоянии от входа в квартиру (в коридоре); монтаж индивидуального устройства ONT в удобном для абонента месте; возможность прокладки медных кабелей по помещениям до оконечных устройств - компьютеров, телефонов и телевизоров (по согласованию с абонентом). Для подключения к ONT/ONU телефонов может использоваться витая пара категории 3, для подключения компьютеров - витая пара категории 5, для подключения приставки IP-телевидения - витая пара категории 5, для подключения телевизоров - коаксиальный кабель.
Поиск по сайту: |
В квартире у абонента может быть установлен IAD - устройство интегрированного доступа, используемое для передачи голоса поверх IP или факсимильных сообщений поверх IP. Являясь шлюзом к среде передачи данных, IAD функционирует на уровне пользовательского доступа сети NGN и инкапсулирует аналоговые речевые сигналы в IP-пакеты, которые передаются через сеть коммутации пакетов. IAD (IP-шлюз) взаимодействует с программным коммутатором SоftSwitch и осуществляет соединение вызовов между вызывающей и вызываемой стороной при управлении со стороны SoftSwitch.
Рисунок 10.2 – Передачи нисходящего и восходящего трафика в технологии GPON.