ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА.
В новых жилых комплексах для построения широкополосных сетей, обеспечивающих доступ к услугам интернета, телефонии и телевидения применяются различные среды. Такие как: системы радиодоступа, либо системы, использующие волоконно-оптический кабель.
2.1. Технологии радиодоступа с использованием открытой среды. 2.1.1. 3G.
3G (third generation) - технологии мобильной связи 3 поколения.Данную технологию можно считать относительно устаревшей, но 3G ввиду некачественно организованной структуры технологии LTE остается актуальной в условиях города Нальчик. Набор услуг 3Gобъединяет как высокоскоростной мобильный доступ к услугам сети Интернет, так и телефонную связь. Сети третьего поколения (3G) обеспечивают скорость передачи данных до 3,6 Мбит/с, что не удовлетворяет требованиям проектируемой сети.
2.1.2. LTE.
LTE (Long Term Evolution) – стандарт, обеспечивающий большую емкость сети, повышенные скорости передачи данных, улучшенную пропускную способность и низкие задержки. Он предназначен для поддержки новых сервисов и возможностей, предъявляющих повышенные требования к транспортному уровню сети. LTE обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи данных до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении. Одним из компонентов LTE-сети является сеть на базе IP, которая обеспечивает высокоскоростную передачу данных. LTE является естественным обновлением как для операторов с сетью GSM, так и для операторов с сетью WCDMA.
|
|
|
Системы LTE могут быть развернуты как в диапазонах, существующих 2G и 3G систем, так и в новых диапазонах, например, 2,6 ГГц (свободен во многих странах мира), и 700 МГц (в США доступен как часть DigitalDividend). Большой интерес для операторов представляет развертывание системы LTE с использованием GSM диапазона 900 МГц и 1800 МГц, как правило, выделенный в данный момент операторам сотовых сетей. GSM900 используется в основном в районах с низкой плотностью, например, в сельской местности, ввиду дальности покрытия соты радиусом 35км, в более крупных городах используется GSM 1800 с максимальным радиусом соты, примерно 5-6 км.
Радиодоступ обладает, по сравнению с традиционными проводными сетями, немалыми преимуществами, главными из которых, конечно же, являются:
· простота в подключении;
· мобильность в работе с сетью, так как отсутствие проводов не создаёт ограничений в передвижении;
· отсутствие кабелей не требует дополнительных затрат.
Также имеются и существенные недостатки, такие как:
· зависимость скорости и стабильности соединения от преград до абонента;
· зависимость от погодных условий;
· зависимость от рельефа местности, что крайне актуально в условиях расположения рассматриваемого микрорайона города Нальчик.
|
|
|
Проанализировав особенности систем радиодоступа и особенности расположения рассматриваемого микрорайона г. Нальчик, можно сделать вывод, что данный вид предоставления услуг не удовлетворяет требованиям проекта.
2.2. Технологии с использованием телефонных медных линий.
Технологии хDSL (Digital Subscriber Line) появились в середине 90-х годов как альтернатива цифровому абонентскому окончанию ISDN (Integrated Services Digital Network).
хDSL представляет собой семейство технологий, позволяющих значительно расширить пропускную способность абонентской линии местной телефонной сети путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала. Существующие типы технологий хDSL различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных.
2.2.1. ADSL
Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) превращает стандартные абонентские аналоговые телефонные линии в канал высокоскоростного цифрового доступа, позволяя передавать информацию в сторону абонента со скоростью до 8 Мбит/с и в обратном направлении — до 1 Мбит/с. Одним из основных преимуществ ADSL является то, что она использует повсеместно применяемую витую пару медных проводов (телефонные линии от АТС к абонентам) с сохранением возможности ведения телефонных разговоров по этой же линии. А это значит, что со стороны провайдера не требуется затрат на прокладку дополнительных линий связи.
|
|
|
Структурная схема организации связи по проекту ADSL изображена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Структурная схема xDSL.
Технология ADSL была разработана для предоставления услуг, требующих асимметричной передачи данных, например, видео по запросу. В этом случае большой поток данных передается в сторону пользователя (загрузка видео), в то время как в сторону сети от пользователя поток данных почти всегда невелик.
2.2.2. HDSL
HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает симметричную высокоскоростную передачу данных. Среди технологий xDSL HDSL получила наиболее широкое распространение. В отличие от других технологий xDSL HDSL обычно использует две пары телефонного кабеля, а не одну и рассчитана на корпоративных клиентов, так как организует симметричный канал в обоих направлениях, что не отвечает требованиям проектируемой сети.
|
|
|
2.2.3. RADSL
Технология RADSL (RateAdaptiveDigitalSubscriberLine - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения) позволяет адаптироваться к постоянно изменяющимся характеристикам абонентской линии. Фактически RADSL способна адаптироваться к изменениям характеристик линии в процессе появления этих изменений.
Под RADSL понимается любой xDSL - модем, имеющий функцию автоматической подстройки скорости соединения. Такой модем может автоматически настраивать скорость передачи в соответствии с электрическими параметрами линии.
2.2.4. VDSL
VDSL (Very – highdatarateDigitalSubscriberLine, сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) - по сравнению с ADSL, VDSL имеет значительно более высокую скорость передачи данных: от 13 до 52 Мбит/с от сети к пользователю и до 11 Мбит/с от пользователя к сети при работе в асимметричном режиме, но скорость зависит от дальности.
Максимальная скорость достигается при минимальном расстоянии в 300 метров, что не удовлетворяет условиям проекта. Максимальная пропускная способность линии VDSL при работе в симметричном режиме составляет примерно 26 Мбит/с в каждом направлении передачи. В зависимости от требуемой пропускной способности и типа кабеля максимальная длина линии VDSL лежит в пределах от 300 метров до 1,3 км.
Данный вид технологии удовлетворяет потребности проекта по скорости, но не по длине кабеля, так как необходимая проектируемая длина более 1 километра со скоростью передачи данных 50 Мбит/с.
Учитывая, что в проекте описан новый жилой комплекс, разработка в нём медной инфраструктуры не имеет смысла. В качестве направляющей среды следует использовать технологию с существенно большей пропускной способностью, которой являются оптические волоконные сети.
2.3. Оптические волоконные сети.
Сети доступа, использующие для построения оптические волокна, имеют общее название, как сети FTTx.
Fiber To The X (Оптическое волокно до точки Х) – это термин, описывающий общую структуру любой широкополосной телекоммуникационной сети передачи данных, использующей в своей архитектуре волоконно-оптический кабель в качестве последней мили для обеспечения всей или части абонентской линии.
Термин охватывает целый ряд возможных конфигураций использования на практике оптоволокна, таких как:
· FTTN (Fiber to the Node)— волокно до сетевого узла;
· FTTC (Fiber to the Curb)— волокно до микрорайона, квартала или группы домов;
· FTTB (Fiber to the Building) — волокнодоздания;
· 
FTTH (Fiber to the Home)— волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).
Рис.2.3.FTTx.
Они отличаются главным образом тем, насколько близко к пользовательскому терминалу подходит оптический кабель, что изображено на рисунке 2.3.
2.3.1. FTTN
FTTN–FibertotheNode — волокнодосетевогоузла.
На сегодняшний день FTTN используется в основном как бюджетное и быстро внедряемое решение там, где существует распределительная «медная» инфраструктура, но в проектируемом районе она отсутствует. При этом имеет ряд недостатков, как было указано выше, технологии по медным линиям не позволяют обеспечить высокую скорость обмена данными на максимальную длину абонентской линии.
В долгосрочной перспективе потенциальная пропускная способность при этом варианте будет сильно ограничена относительно варианта с окончанием оптоволокна ближе к абоненту.
Данный вариант уже реализован, так как обе АТС города подключены к волоконно-оптической сети страны, но создавать медную инфраструктуру и использовать технологию xDSL не имеет смысла, так как данная технология, по описанным причинам ранее, не удовлетворяет требованиям проекта.
2.3.2. FTTC
FTTC (Fiber to the Curb) — волокно до микрорайона, квартала или группы домов - для создания последней мили могут использоваться имеющиеся медные кабели, что не соответствует проекту, так как микрорайон не имеет медной инфраструктуры, прокладка которой не имеет смысла, а использование кабельных модемов не обеспечивает требуемую скорость передачи.
2.3.3. FTTB
FTTB (Fiber to the Building) — волокнодоздания. Архитектура FTTB получила наибольшее распространение, так как при строительстве сетей FTTx на базе Ethernet (ЕТТх) часто это единственная технически возможная схема. В данной конфигурации устанавливается единый терминал, а от него до квартиры либо проводят медный кабель, либо используют беспроводное соединение — в самой квартире в основном находится только один кабель, который подключается к компьютеру. Архитектура актуальна во вновь возводимых домах. Схема подключения изображена на рисунке 2.3.3.
Рис.2.3.3.FTTB.
FTTB технология сети является выгодной для российских условий эксплуатации, как с точки зрения ценовой политики, так и с точки зрения реализации высоких технических параметров.
Недостатком данного вида технологии является необходимость размещения за пределами узла связи активного оборудования, в отдельных помещениях с гарантированным питанием и вентиляцией. Компенсировать это можно, используя технологию FTTH.
2.3.4. FTTH
FTTH (Fiber to the Home) — волокно до квартиры (или отдельного коттеджа). В квартире устанавливается терминал, а от терминала кабель до компьютера. Особенностями данной архитектуры являются:
· на сегодняшний день из вариантов FTTx архитектура FTTH обеспечивает наибольшую полосу пропускания, так же, как и FTTB
· FTTH полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант развития сетей абонентского доступа с использованием волоконно-оптического кабеля;
· решения, построенные на базе архитектуры FTTH, позволяют обеспечить массовое обслуживание абонентов на расстоянии порядка 20 км от узла связи.
Несмотря на относительно высокую цену, технология FTTH сегодня активно применяется при строительстве новых сетей. Предоставляемые возможности, а главное потенциал развития новых услуг, позволит за короткое время вернуть вложенные средства и получать дополнительные доходы.
Архитектуры развернутых сетей FTTH можно разделить на четыре основные категории:
1. «Кольцо» Ethernet-коммутаторов (Рис.2.1.3.4.а.),
2. «Звезда» Ethernet-коммутаторов (Рис.2.1.3.4.б.),
3. «Дерево» с активными узлами (Рис.2.1.3.4.в.),
4. «Дерево» с пассивными узлами PON(Рис.2.1.3.4.г).
Рис. 2.1.3.4.а Рис. 2.1.3.4.б Рис. 2.1.3.4.в
Рис. 2.1.3.4.г
Основным достоинством «кольца» является его надежность, а недостатком – необходимость установки каждому абоненту коммутатора, который из общего потока выделяет собственные пакеты и вводит их в свои пакеты, что приводит к удорожанию технологии.
«Звезда» требует большого количества оптических приёмопередатчиков на станции и большого количества оптических волокон.
«Дерево» с использованием активных узлов представляет собой развитие технологии FTTB, когда расстояние не позволяет подключить абонента непосредственно к коммутатору по витой паре, что требует использовать на последнем участке до абонента оптическое волокно. Преимуществом над FTTB является большая зона охвата, но недостаток – более дорогой участок от коммутатора к абоненту.
«Дерево» с пассивными узлами. PON (Passiveopticalnetwork) – технологии пассивных оптических сетей.
Сеть PON состоит из нескольких элементов — коммутатора на узле связи, линий связи с пассивными сплиттерами в узлах сети и модемов на стороне абонентов. К каждому модему поступают все пакеты от коммутатора, а во время передачи используется временное мультиплексирование кадров. Передача данных в прямом канале и обратном канале наглядно показана на рисунке 2.2.
Рис.2.2.
Прямой поток на уровне оптических сигналов является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT (optical network unit) читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации.
В обратном потоке все абонентские узлы ONT ведут передачу 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 своё индивидуальное расписание по передаче данных с учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT (optical line terminal). Суть метода в следующем. Несущие частоты разбиваются на 8 физических каналов, информация по которым передается в последовательности кадров TDMA в циклически повторяющиеся отрезки времени, называемые тайм слотами (Time Slot, TS). Физический смысл заключается в следующем: в каждом из 8 промежутков времени в пределах кадра несущая частота модулируется своим информационным сигналом. Длительность TS составляет 576.9 мкс.
Архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов. Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока используется инфракрасное излучение с длиной волны 1490 нм. В обратную сторону, 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 (wavelength division multiplexing), разделяющие исходящие и входящие потоки.
Сравним PON с FTTB схемой подключения.
Как было сказано ранее для реализации технологии FTTB требуется установка дополнительного оборудования, требующие гарантированного питания, вентиляции и своевременного обслуживания. Чаще всего под это выделяется определенное место в подъезде или на крыше домов. Так, коммутационное оборудование остаётся закрытым от доступа для абонентов, что усложняет лично диагностировать неполадки в линии. Для выявления каких-либо причин перебоев, остаётся только кабель. Для PON в связи с отсутствием дополнительного оборудования с питанием и вентиляцией, эксплуатационные расходы ниже. Также наращивание сети PON проще, так как при наличии свободных волокон, можно подключать абонентов, без установки дополнительного активного оборудования.
2.4. Стандарты PON.
СуществуютразличныестандартысетиPON: APON (ATM Passive Optical Network), GPON (Gigabit PON) иEPON (Ethernet PON) (GePON), WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing).
2.4.1. APON
APON сегодня допускает динамическое распределение полосы DBA (dynamic bandwidth allocation) между различными приложениями и различными ONU и рассчитан на предоставление как широкополосных, так и узкополосных услуг.
Оборудование APON разных производителей поддерживает магистральные интерфейсы: SDH (STM-1), ATM (STM-1/4), Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, видео (SDI PAL), и абонентские интерфейсы E1 (G.703), Ethernet 10/100 Base-TX, телефония (FXS).
Из-за широковещательной природы прямого потока в PON и потенциально существующей возможности несанкционированного доступа к данным со стороны ONU, которому эти данные не адресованы, в APON предусмотрена возможность передачи данных в прямом потоке с использованием технологии шифрования на базе открытых ключей. Необходимости в шифровании обратного потока нет, поскольку OLT находится на территории оператора.
Скорость передачи данных – до 622 Мб/с.
2.4.2. GPON
Реализация GPON (Gigabit Passive Optical Network), обеспечивает работу сети как в симметричном, так и в асимметричном режимах. Чаще используется второй режим, при котором скорость передачи данных в прямом потоке достигает 2,488 Гб/с, а в обратном – 1,244 Гб/с (обычно эти числа округляют и говорят о 2,5 Гб/с и 1,25 Гб/с).
Обычно к оптическому модему (ONT) сети стандарта GPON домашний ПК подключается либо по витой паре, либо по беспроводной связи (Wi-Fi). В ONT также есть порты для подключения телевизора и VoIP-телефона.
Базовым протоколом в технологии GPON стал GFP (Generic Framing Protocol), хотя используются также рекомендации TDMA, SDH, Ethernet, ATM.
Максимальное число абонентских узлов на одно волокно у GPON – 128. Загруженность полосы пропускания по технологии GPON – не менее 93%.
2.4.3.GePON
В ноябре 2000 года комитет LMSC (LAN/MAN standards committee) IEEE создает специальную комиссию под названием "Ethernet первую милю" EFM (Ethernet in the first mile) 802.3ah, реализовав тем самым пожелания многих экспертов построить архитектуру сети PON, наиболее приближенную к широко распространенным в настоящее время сетям Ethernet. Параллельно идет формирование альянса EFMA (Ethernet in the first mile alliance), который создается в декабре 2001 г. Фактически альянс EFMA и комиссия EFM дополняют друг друга и тесно работают над стандартом. Если EFM больше концентрируется на технических вопросах и разработке стандарта в рамках IEEE, то EFMA преимущественно изучает индустриальные и коммерческие аспекты использования новой технологии. Цель совместной работы – достижение консенсуса между операторами и производителями оборудования, и выработка стандарта IEEE 802.3ah, полностью совместимого с разрабатываемым стандартом магистрального пакетного кольца IEEE 802.17.
Комиссия EFM 802.3ah стандартизировала три разновидности решения для сети доступа:
· EFMC (EFM copper) – решение "точка-точка" с использованием витых медных пар;
· EFMF (EFM fiber) – решение, основанное на соединении "точка-точка" по волокну;
· EFMP (EFM PON) – решение, основанное на соединении "точка-многоточка" по волокну.
2.4.4. WDM-PON.
WDM-PON - будущее PON в долгосрочной перспективе, использующий волновую сетку для размещения большого количества параллельных высокоскоростных каналов поверх одной структуры PON. WDM-PON предлагает альтернативу схеме передачи, основанной на разделении во времени, как в GPON, схемой, где каждый ONT передает и принимает данные на определенной длине волны. Типичная архитектура WDM-PON будет заменять пассивные сплиттеры на волновые селективные фильтры, которые часто реализованы как решетка на основе массива волноводов (Arrayed Waveguide Grating -AWG).
Основные преимущества WDM-PON:
· пользователю предоставляется выделенная полоса (нет распределения на конкурентной основе);
· сигналы абонентов физически изолированы;
· эффективно используется волокно (до 64 абонентов на волокно, как и в GPON);
· возможно значительное увеличение дальности связи (используя AWG с низкими потерями вместо неэффективных с точки зрения потерь сплиттеров при стандартном для GPON бюджете в 28 дБ, можно подключать абонентов на расстоянии порядка 80 км).
Основной недостаток WDM-PON — высокая стоимость, так как требуются узкополосные передатчики, излучающие на заданной длине волны. Это особенно критично для абонентских устройств ONT, так как их стоимость напрямую влияет на стоимость абонентской линии. С одной стороны, проблема частично решается за счет унификации и уменьшения типов аппаратных компонент в оконечных устройствах (например, использование настраиваемых на заданную волну лазеров), с другой — через несколько лет к моменту выхода стандарта стоимость оптических компонент для WDM-PON будет значительно ниже нынешнего уровня.
Первые продукты WDM-PON уже начинают появляться, сейчас эта технология строится и находится в стадии разработки.
Для реализации проекта построения мультисервисной сети наиболее приемлемы два варианта: GPON и GePON. Сравним их между собой.
Таблица № 1. Сравнение технологийGPON и GePON.
| GPON | GEPON | |
| Услуги | полный пакет услуг (интернет, телефония, ТВ) | |
| Структура уровней | ячейки ATM и кадры GEM (включающие кадры Ethernet и TDM) | кадры Ethernet (включающие TDM) |
| Скорости передачи | DS: 2,5 Гб/с US: 1,2 Гб/с | DS: 1,2 Гб/с US: 1,2 Гб/с |
| Максимальное число ONT (ONU) на 1 порт OLT | 64 (128) | 32 (64) |
| Доступ к среде | множественный доступ с временным уплотнением; осуществляется с помощью управляющих кадров | |
| Обнаружение и активация ONT (ONU) | автоматическое обнаружение новых ONT (ONU) | |
| Несущие для нисходящего (DS) и восходящего (US) потоков | DS: 1480–1500нм US: 1260–1360нм окно 1550 нм резервируется для КТВ | |
| Коррекция ошибок FEC | Возможна. | |
| Шифрование данных | AES-128 шифрование полезной нагрузки GEM-кадра и ATM-ячейки | AES-128 шифрование полезной нагрузки Ethernet-кадра |
| Загруженность полосы пропускания | не менее 93%, | не более 60%. |
Наилучшим образом подходит технология GPON, которая в полной мере удовлетворяет внедрению по нескольким причинам:
· технология реализует возможность подключения через одно оптоволокно большего количества абонентских терминалов;
· загруженность полосы пропускания по технологии GPON – не менее 93%, а по GEPON – не более 60%. Это различие обусловлено тем, что в активном оборудовании GPON, используется технология фрагментации кадров GEM (GTC Encapsulation Method), повышающая эффективность использования полосы пропускания.
· в технологии GEPON инструмента фрагментации кадров GEM нет.
Для разработки сети предоставления телекоммуникационных услуг в г. Нальчик выбрана технология GPON, так как данная технология является одной из самых перспективных сетевых технологий и обеспечивает высокую надежность, гибкость, легкость внедрения, выдерживает большие нагрузки в случайные моменты времени, передавая огромный объем данных, является полностью пассивной оптической сетью.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 10679; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!