Современные концепции широкополосного абонентского доступа

Сергей Шаронин

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, которые могут конкурировать с Ethernet.

Число приложений, требующих широкополосного подключения абонента, непрерывно растет. Среди имеющих платежеспособный спрос можно выделить:

• доступ к Интернету;
• аудио и видео по запросу;
• видеоконференц-связь (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 каждые 5 лет и к 2015 году достигнет 100 Мбит/с. Одна из основных движущих сил этого процесса — стремительное развитие Интернета. По оценке eStats, число пользователей Интернета во всем мире к 2002 году достигнет 150 млн. Такие тенденции чреваты ухудшением экологии среды передачи (увеличением взаимных помех) и потребуют укорочения абонентского участка по сравнению с существующей сегодня ситуацией.

Уверенно прогнозируемый рост дохода операторов от предоставления высокоскоростного доступа к Интернету позволяет западным странам привлекать крупные инвестиции. Россия также не остается в стороне от этого процесса, однако операторы пытаются использовать решения, не рассчитанные на ограниченные инвестиционные возможности и невысокую платежеспособность населения. В результате в России на операторов плохо «работает» 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 сформированы два подхода:

1. индивидуальный доступ абонентов — оборудование доступа и точка концентрации трафика — на узле связи;
2. коллективный доступ абонентов — оборудование доступа и точка концентрации трафика — в здании абонентов.

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 (требуются 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 (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.

Успех систем коллективного доступа обусловлен 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. Из 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 со 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 различие 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.

Таблица 2

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

Причины ее успеха в России очевидны — 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 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 могут использоваться даже провода ТРП (так называемая «лапша»). Именно технология HomePNA 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 применения HPNA 1.0 абоненту гарантируется широкополосное подключение к Интернету (скорости в 1 Мбит/с 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.

В случае использования топологии «шина» возможно объединение до 32 абонентов HPNA с помощью одного провода (рис. 5). Данное решение является единственным выходом, если провайдер не имеет доступа к абонентской проводке (а так 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.

При таком варианте использования HomePNA выигрывает и Ethernet 10Base-T, используемая 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 расстояние до 1000 метров. Однако эксперименты показали снижение скорости до 5-6 Мбит/с.

Необходимо задуматься и относительно 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).

Поскольку HomePNA построена на базе хорошо зарекомендовавших себя технологий xDSL и Ethernet и ориентирована на массовую часть рынка, решения на ее основе отличаются низкой стоимостью оборудования, инфраструктуры, монтажа. А это делает ее особенно привлекательной для российского рынка. Первые результаты апробации HomePNA в российских условиях уже получены, и они обнадеживают.

С автором можно связаться по следующему адрусу: shar@skomplekt.com, www.skomplekt.com

КомпьютерПресс 5'2001