Привет студент

1.2 Сравнение технологий широкополосного доступа к сети Ethernet

Проблема «последней мили» (канал, соединяющий конечное, клиентское, оборудование с узлом доступа оператора связи) всегда была актуальной задачей для связистов. К настоящему времени появилось множество технологий последней мили, и перед любым оператором связи стоит задача выбора технологии, оптимально решающей задачу доставки любого вида трафика своим абонентам. Ниже приведена сравнительная таблица 1.1 технологий передачи данных по каналам проводной и беспроводной сети, из которой хорошо видно, что технология FTTB обладает существенным рядом преимуществ над другими технологиями передачи данных, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне. Преимущества ВОЛС:

− широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания – это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации;

− малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более;

− низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода;

− высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям;

− малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно "одеть" в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля;

− высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных;

− гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических "земельных" петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет;

− взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска;

− экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с;

− длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

Коммутаторы FE/GE, имеющие высокую скорость передачи, пропускную способность и производительность, позволяют строить сети разветвленной архитектуры, в которых возможна транспортировка широкополосного трафика. Оборудование Ethernet отличает относительная простота обслуживания и невысокая стоимость единицы переданной информации. В настоящее время технологии FE/GE чаще используются на локальном или магистральном уровне.

Распределительная оптическая сеть доступа может быть построена также на основе технологии PON (Passive Optical Networking), которая более подробно будет описана ниже. Если сравнить между собой технологии GigabitEthernet и PON, то можно отметить, что несмотря на то, что скорости передачи технологий примерно равны, PON имеет явные преимущества при использовании именно на участке абонентского доступа.

Это связано с тем, что технология GE использует распределительную сеть, построенную на активном оборудовании, а PON реализуется в пассивной одноволоконной распределительной сети, построение и обслуживание которой обходится значительно дешевле.

Кроме того, технология GE разрабатывалась для применения на транспортном уровне для передачи трафика данных, а трафик реального времени в сетях GE адаптируется специальными алгоритмами QoS. Технология PON, напротив, изначально предназначалась для передачи мультисервисного трафика и рассматривается как наиболее перспективная технология развертывания оптических сетей доступа и доведения оптического волокна до абонента.

На участке оптического доступа, представленного на рисунке 1.2, традиционно использовались и используются по сей день технологии плезиохронной и синхронной цифровой иерархии (PDH и SDH). Однако эти технологии имеют ряд недостатков, самым главным из которых является сложность, а подчас и невозможность передачи широкополосного трафика данных. С целью доведения оптоволокна до абонента могут также применяться частные решения на базе конвертеров интерфейсов (медиаконвертеров) для передачи потоков Е1 или Ethernet 10/100 BaseT. Данные решения, ввиду их невысокой стоимости, в настоящее время достаточно распространены. При построении конфигураций FTTB, FTTH на участке оптического доступа также могут быть задействованы коммутаторы FastEthernet/GigabitEthernet (FE/GE), использующиеся для построения сетей LAN, MAN, WAN.

Рисунок 1.2 – Принципы построения конфигурации сетей доступа

Из выше приведённых аргументов следует, что технология PON имеет ряд неоспоримых преимуществ:

− невысокая стоимость построения сети. Технология реализует возможность подключения через одно оптоволокно большого количества абонентских терминалов, что способствует значительной экономии волокон;

− низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети. Преимущество обусловлено использованием пассивного оборудования в распределительной сети. Возможность постепенного наращивания сети. Ввод новых узлов не оказывает влияния на действующую сеть;

− перспективность создания распределительной инфраструктуры. Строительство оптической распределительной сети закладывает хорошую и долговременную основу для дальнейшего развития и предоставления в будущем любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания;

− надежность. Использование меньшего числа активных элементов в сети обеспечивает ее надежность, а кроме того, способствует как снижению чувствительности к влиянию смежных линий связи, так и уменьшению воздействия на них;

− высокая гибкость. Построение распределительной сети по технологии PON требует применения всего лишь одного оптического волокна, а не пучка волокон, как при использовании других оптоволоконных технологий. Благодаря этому можно строить сеть по шинной или древовидной топологии, что весьма выгодно с экономической точки зрения. Гибкость технологии позволяет использовать ее в любых сетевых конфигурациях семейства FTTx.

По общему мнению аналитиков, рынок систем PON будет поступательно развиваться в течение ближайших трех-четырех лет, после чего наступит переломный момент и начнется их массовое внедрение в жилищном секторе.