Технологии построения сетей фиксированного и подвижного широкополосного доступа

11.06.2014
При построении сетей высокоскоростного доступа наиболее часто используются следующие технологии широкополосного доступа (ШПД) и архитектуры построения сетей доступа, включая:

  • технологии проводного доступа семейства xDSL, в которых линии связи организуются с использованием медных пар многопарного кабеля ГТС, включая централизованную и распределенную архитектуру сети доступа;

  • технологии проводного доступа с архитектурой FTTx, в которых волоконно-оптическая кабельная инфраструктура прокладывается до некоторой точки, которая приближена к помещению абонента;

  • технологии беспроводного фиксированного радиодоступа, включая технологии WiFi, WiMAX, DECT;

  • технология беспроводного подвижного радиодоступа LTE.

Вышеприведенные технологии рассматриваются применительно к организации ШПД как к традиционным сетям связи (ТфОП и СПД), так и к сетям связи, построенным на базе принципов NGN.

Технологии проводного широкополосного доступа xDSL

Технология xDSL является одной из наиболее распространённых технологий для организации широкополосного доступа абонентам по существующей медной витой паре.

На Рис. 1.1 показаны типовые варианты использования технологии xDSL в централизованной архитектуре построения ШПД. Эти варианты ориентированы на использование в сетях местной телефонной связи, построенных на базе технологии коммутации каналов.

При использовании централизованной архитектуры в здании АТС устанавливается мультиплексор DSL (DSLAM), который подключается к оконечному узлу местной телефонной связи (ОУ/ОТУ), взаимодействующему с другими узлами коммутации сети местной телефонной связи. Также DSLAM подключается к коммутатору Ethernet (или маршрутизатору IP), взаимодействующему с узлами сети передачи данных (ПД) на базе протокола IP.

В первом варианте показана типовая схема организации ШПД на участке здание абонента – здание АТС при задействовании в модемах DSL и DSLAM разделителей спектра передачи линейных сигналов (splitter).

1.1 – Использование технологии xDSL в централизованной архитектуре организации сети ШПД

В первом варианте абоненту могут одновременно оказываться услуги телефонной связи и услуги высокоскоростного доступа в Интернет.

Пользовательское (оконечное) оборудование в этом варианте организации ШПД подключается к модему DSL, который, в свою очередь, подключается к телефонной розетке (Р), установленной в помещении абонента.

Как правило, для высокоскоростной передачи трафика данных в системах DSL со сплиттером используются асимметричные технологии ADSL, ADSL2, ADSL2+.

Такие системы доступа нашли применение как в квартирном секторе рынка ШПД, так и в корпоративном секторе (для предприятий малого бизнеса).

Для передачи телефонного трафика и трафика ПД в асимметричных технологиях семейства ADSL используется одна медная пара многопарного кабеля ГТС. В здании АТС, где устанавливается DSLAM со встроенными сплиттерами, производится разделение телефонного трафика и трафика ПД. Телефонный трафик поступает по интерфейсам E1 или V5.x на оконечный узел сети местной телефонной связи (ОУ/ОТУ), а трафик ПД по интерфейсу Ethernet поступает на коммутатор Ethernet или маршрутизатор IP сети ПД.

Телефонный трафик через ОУ/ОТУ направляется к другим узлам сети местной телефонной связи, а трафик ПД через коммутатор Ethernet (или маршрутизатор IP) и сервер удаленного широкополосного доступа (Broadband Remote Access Server, BRAS) маршрутизируется к другим узлам сети ПД.

Оборудование BRAS обеспечивает идентификацию и авторизацию пользователей, а также регистрацию объема переданного от них (к ним) трафика.

Во втором варианте показана типовая схема организации ШПД на участке здание абонента – здание АТС при использовании технологии «голос поверх DSL» (VoDSL). В этом случае голосовой трафика и трафик ПД передаются интегрировано «поверх DSL».

Во втором варианте для реализации интегрированной передачи всех видов трафика показано использование симметричной технологии G.SHDL, которая ориентирована на применение в корпоративном секторе рынка услуг ШПД.

Для интеграции различных видов трафика (голос, данные и видео) в помещении абонента устанавливается абонентский шлюз с функциями интегрированного доступа (Integrated Access Device, IAD) и модем DSL. В зависимости от типа шлюза к нему могут подключаться несколько десятков телефонных аналоговых или цифровых аппаратов, УПАТС и локальная сеть предприятия.

Для передачи интегрированного трафика поверх SHDSL используется одна или несколько медных пар многопарного кабеля ГТС.

Использование одновременно нескольких пар кабеля позволяет либо увеличить пропускную способность линии связи, либо увеличить ее протяженность.

В здании АТС, где устанавливается DSLAM, для выделения телефонного трафика используется голосовой шлюз, который по интерфейсу E1 (или V5.x) подключается к ОУ/ОТУ. В этом случае телефонный трафик, поступающий от (к) абонента через ОУ/ОТУ направляется к другим узлам сети местной телефонной связи, а трафик ПД через Ethernet коммутатор (или IP маршрутизатор) и BRAS маршрутизируется к другим узлам сети ПД.

В третьем варианте также показано использование технологии «голос поверх DSL» применительно к асимметричной технологии сверхвысокоскоростного DSL — VDSL2. Высокая скорость в нисходящем потоке (до 100 Мбит/с) которую может обеспечить эта технология, делает ее востребованной как в квартирном, так и в корпоративном секторе рынка ШПД.

В квартирном секторе эта технология позволяет одновременно предоставлять абоненту несколько программ телевидения высокой четкости, оказывать услуги высокоскоростного доступа в Интернет, а также подключать несколько телефонных аппаратов в квартире.

В корпоративном секторе эта технология позволяет объединить локальные сети предприятия, используя на участке доступа технологию «Ethernet поверх VDSL» (EoVDSL).

Для передачи интегрированного высокоскоростного трафика в технологии VDSL2 используется одна медная пара кабеля ГТС.

Как и во втором варианте в помещении абонента устанавливается абонентский шлюз и модем VDSL, а в здании АТС — DSLAM, голосовой шлюз, BRAS и коммутатор Ethernet (или маршрутизатор IP).

При предоставлении видеоуслуг, кроме BRAS, к коммутатору Ethernet (или маршрутизатору IP) может подключаться сервер BNG, который выполняет функции аналогичные BRAS, но только для видеотрафика.

Взаимодействие компонентов сети доступа, построенной на баз технологии VDSL, аналогично взаимодействию компонентов, описанных для второго варианта.

Технологии проводного широкополосного доступа FTTx

Технологии FTTx являются наиболее перспективными для организации широкополосного доступа абонентам в плане обеспечения высокой скорости передачи и качества оказываемых услуг.

На Рис. 1.2 показана распределенная структура организации ШПД на базе технологии xDSL, в которой используется архитектура FTTx.

При такой структуре организации ШПД в здании АТС устанавливается центральный DSLAM, к которому подключаются абонентские линии небольшой протяженности (до 500 м), реализованные по бесшкафной системе.

Для сокращения протяженности длинных абонентских линий и реализации высокой скорости передачи на линии доступа с технологией DSL в местах размещения распределительных шкафов (РШ) устанавливаются удаленные DSLAM, которые соединяются с центральным DSLAM волоконно-оптическими линиями связи.

В зависимости от типа DSLAM в оптической инфраструктуре для передачи трафика от удаленных DSLAM к центральному DSLAM может использоваться технология SDH, RPR, или технология Ethernet. При этом, в волоконно-оптической инфраструктуре ШПД может использоваться как топология «звезда», так и отказоустойчивые кольцевые топологии.

Для подключения абонентов к удаленным DSLAM по линиям DSL используется меднокабельная инфраструктура распределительного участка АЛ и абонентская проводка.

Сокращение протяженности медных пар позволяет использовать в DSLAM широкий набор типов портов DSL, позволяющих реализовать на абонентской линии DSL технологии ADSL2+, G.SHDSL, VDSL2. Т.е. при организации ШПД с распределенной структурой и архитектурой FTTC (волокно до шкафа) может оказываться широкий набор услуг как в квартирном, так и в корпоративном секторе рынка услуг ШПД.

Для предоставления широкого набора услуг квартирным и корпоративным пользователям в помещении абонента устанавливается абонентский шлюз с функциями IAD и соответствующий модем DSL.

К абонентскому шлюзу могут подключаться терминалы для предоставления различных видеоуслуг, различные типы телефонных аппаратов, персональные компьютеры, коммутаторы локальной сети, различные типы УПАТС.

Для передачи телефонного трафика используется технология «голос поверх DSL» (VoDSL), т.е. осуществляется интегрированная передача всех видов трафика (голос, видео, данные) поверх DSL


1.2 – Распределенная структура организации ШПД на базе технологии DSL с использованием архитектуры FTTx

В здании АТС устанавливается следующее оборудование:

  • оптический кросс (ODF);

  • центральный DSLAM, к которому подключаются как медные пары коротких абонентских линий, так и волоконно-оптические линии связи;

  • голосовой шлюз, через который телефонный трафик через порты E1 или V5.x поступает на ОУ/ОТУ;

  • коммутатор Ethernet (или маршрутизатор IP);

  • BRAS;

  • BNG (при необходимости).

Коммутатор Ethernet (или маршрутизатор IP) подключается к центральному DSLAM и через BRAS маршрутизирует трафик ПД к другим узлам сети ПД.

Телефонный трафик с ОУ/ОТУ поступает на другие узлы коммутации сети телефонной связи.

На Рис. 1.3 приведены типовые варианты организации ШПД с архитектурой FTTx на базе технологии Ethernet.

В варианте 6 показана типовая схема с архитектурой FTTB (волокно до здания корпоративного клиента оператора связи) с использованием топологии «звезда».

В варианте 7 показана типовая схема с архитектурой FTTO (волокно до офиса корпоративного клиента оператора связи) на базе технологии Ethernet и CWDM с использованием отказоустойчивой кольцевой топологии.

В варианте 6 на участке между зданием АТС и зданиями, где размещаются офисы (сайты) корпоративных клиентов, прокладываются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). В технологическом помещении здания, где размещается один или несколько офисов, устанавливается медиа-конвертор (МК) и коммутатор Ethernet.

МК служит для преобразования световых сигналов, поступающих по волоконно-оптической линии связи, в электрические, что позволяет подключать к МК стандартный коммутатор Ethernet с электрическими портами FE и GE. Подключение коммутатора Ethernet  к МК осуществляется при помощи медного кабеля UTP категории 3 или 5.

Кроме этого, наличие МК в оптической линии связи позволяет реализовать функции, предусмотренные стандартом IEEE 802.3ah, что обеспечивает высокую надежность и безопасность оптической линии связи, т.е. реализовать сетевое решение операторского класса.

1.3 – Варианты организации ШПД с архитектурой FTTx на базе технологии Ethernet

К коммутатору Ethernet, установленному в технологическом помещении, по медному кабелю UTP могут подключаться несколько сайтов корпоративных клиентов. При этом на каждом сайте корпоративного клиента устанавливается абонентский шлюз с функциями интегрированного доступа и встроенным коммутатором Ethernet.

В здании АТС устанавливается следующее оборудование:

  • оптический кросс (ODF), на который выводятся оптические линии связи;

  • центральный медиа-конвертор с реализацией функций, предусмотренных стандартом IEEE 802.3ah;

  • центральный коммутатор Ethernet;

  • граничное устройство сети ПД (коммутатор Ethernet или маршрутизатор IP), которое обеспечивает взаимодействие с другими узлами сети ПД;

  • голосовой шлюз, через который телефонный трафик через порты E1 или V5.x поступает на ОУ/ОТУ;

  • BRAS;

  • BNG (при необходимости).

В варианте 7 на участке между зданием АТС и распределительными шкафами (РШ) создается оптоволоконная транспортная инфраструктура на базе технологии CWDM с использованием отказоустойчивой кольцевой топологии.

Для подключения каждого сайта корпоративного клиента выделяется отдельный волновой канал (λ). Волновые каналы выделяются в оптических мультиплексорах ввода/вывода (OADM).

От OADM по волоконно-оптической линии связи информационные потоки поступают непосредственно в офис корпоративного клиента, где размещается МК с поддержкой функций, предусмотренных стандартом IEEE 802.3ah. Абонентский шлюз с функциями интегрированного доступа и встроенным коммутатором Ethernet подключается к МК по медному кабелю UTP.

В здании АТС кроме оборудования, перечисленного для варианта 6, может устанавливаться OADM, к которому подключается центральный МК.

На Рис. 1.4 приведены типовые варианты организации сети ШПД с архитектурой FTTx на базе технологии xPON для квартирного сектора рынка услуг ШПД.

В варианте 8 показана типовая схема организации ШПД с архитектурой FTTH, в которой волоконно-оптическая кабельная инфраструктура доводится до здания абонента.

В варианте 9 показана типовая схема организации ШПД с архитектурой FTTD, в которой волоконно-оптическая кабельная инфраструктура доводится до рабочего стола абонента.

В варианте 8 волоконно-оптический кабель прокладывается от здания АТС до здания абонента, в технологическом помещении которого (в месте размещения распределительной коробки) устанавливается удаленный оптический модуль (ONU).

В месте размещения распределительного шкафа (РШ) устанавливается пассивный оптический разветвитель, а в здании АТС — центральный оптический модуль (ONT).

Для подключения оконечного оборудования используется абонентский шлюз с функциями IAD.

Для подключения абонентского шлюза к удаленному оптическому модулю используются медные пары участка абонентской проводки и технология DSL (ADSL2+ или VDSL2).

Для подключения абонентского шлюза к ONU по технологии DSL в помещении абонента устанавливается модем DSL, а в ONU реализуются функции DSLAM. Интегрированный трафик абонента передается в ONU по индивидуальной линии доступа с использованием технологии DSL. В ONU агрегируется трафик всех абонентов, подключенных к нему по линиям DSL. От ONU трафик передается по ВОЛС к пассивному оптическому разветвителю, установленному в месте размещения распределительного шкафа. В разветвителе агрегируется трафик от всех, подключенных к нему, ONU.

Суммарный трафик от всех абонентов, подключенных к системе доступа xPON по ВОЛС, поступает на центральный оптический модуль (ONT), установленный в здании АТС. ONT подключается по интерфейсам Ethernet к граничному устройству сети ПД.

Для взаимодействия с сетью телефонной связи к ONU по Ethernet подключается голосовой шлюз, который через порты E1 (или V5.x) взаимодействует с ОУ/ОТУ.

В варианте 9 волоконно-оптический кабель прокладывается от здания АТС до помещения абонента, в котором устанавливается удаленный оптический модуль (ONU). В этом случае пассивный оптический разветвитель устанавливается в технологическом помещении здания абонента, а при необходимости — и в местах размещения РШ.

Абонентский шлюз с функциями IAD, установленный в помещении абонента, подключается кабелем UTP по интерфейсу Ethernet непосредственно к ONU, который по ВОЛС соединяет его с пассивным оптическим разветвителем

1.4 – Варианты организации ШПД с архитектурой FTTx на базе технологии PON

Пассивный оптический разветвитель объединяет интегрированный трафик, поступающий от всех абонентов, размещенных в том же здании, который затем по ВОЛС передается на ONT, установленный в здании АТС.

В обоих вариантах, использующих технологию xPON, в здании АТС устанавливается следующее оборудование:

  • оптический кросс (ODF), к которому подключаются оптические линии связи;

  • центральный оптический модуль (ONT);

  • голосовой шлюз, через который телефонный трафик через порты E1 или V5.x поступает на ОУ/ОТУ;

  • коммутатор Etherner (или маршрутизатор IP), который обеспечивает взаимодействие с другими узлами сети ПД;

  • BRAS;

  • BNG (при необходимости).

На Рис. 1.5 показаны типовые варианты использования технологии DSL в сетевых решениях на базе технологии NGN.

В варианте 10 показана типовая схема организации ШПД на участке здание абонента – здание АТС с централизованной архитектурой размещения мультисервисного узла доступа (MSAN).

В такой архитектуре MSAN устанавливается в здании АТС, а медные пары унаследованного кабеля ГТС могут использоваться для организации линий DSL. При этом в интересах квартирных и корпоративных пользователей могут использоваться как асимметричная (ADSL2+, VDSL2), так и симметричная (G.SHDSL) технологии DSL.

В здании АТС MSAN подключается по интерфейсу FE/GE к граничному устройству (коммутатору Ethernet или маршрутизатору IP) универсальной пакетной транспортной сети, которая обеспечивает передачу всех видов трафика (голос, видео, данные) с гарантированным качеством обслуживания (QoS).

В здании АТС к граничному устройству универсальной пакетной транспортной сети может быть подключен BRAS, а при необходимости — BNG.

В помещении абонента устанавливается соответствующий выбранной технологии модем DSL и абонентский шлюз с функциями NG-IAD, который управляется контроллером шлюзов (MGC) по протоколу H.248/MGCP или SIP.

Абонентский шлюз обеспечивает подключение различных терминалов пользователя и интеграцию всех видов трафика на базе протокола IP.

Модем DSL обеспечивается передачу по медным парам кабеля ГТС интегрированного трафика с использованием технологии «Ethernet over DSL».

В варианте 11 показана типовая схема организации ШПД на базе технологии DSL с использованием архитектуры FTTC (волокно до распределительного шкафа).

В этом случае удаленные MSAN устанавливаются в местах размещения распределительных шкафов, а в здании АТС устанавливается центральный MSAN. Удаленные MSAN подключаются к центральному MSAN по волоконно-оптическим линиям связи. При этом может использоваться как топология «звезда», так и отказоустойчивые кольцевые топологии волоконно-оптической кабельной инфраструктуры.

Абоненты квартирного и корпоративного сектора рынка услуг ШПД, использующие технологию DSL, могут подключаться как к удаленным MSAN, используя медные пары распределительного участка и участка абонентской проводки (при шкафной системе организации АЛ), так и к центральному MSAN, используя медные пары магистрального участка и участка абонентской проводки (при бесшкафной системе организации АЛ). Подключение абонентов к центральному MSAN на рисунке не показано.

В интересах квартирных пользователей, как правило, используются асимметричные технологии DSL (ADSL2+ или VDSL2). В интересах корпоративных пользователей могут использоваться как асимметричные технологии DSL (ADSL2+ или VDSL2), так и симметричная технология G.SHDSL.

На рисунке показано использование асимметричных технологий в интересах квартирных пользователей и симметричной технологии в интересах корпоративных пользователей.

Для использования технологии DSL в сетевых решениях на базе технологии NGN в помещении пользователя устанавливается модем DSL, подключаемый к розетке абонента (Р) и абонентский шлюз с функциями NG-IAD, подключаемый к модему по интерфейсу Ethernet.

Абонентский шлюз управляется контроллером шлюзов (MGC) по протоколу H.248/MGCP или SIP.

1.5 – Варианты использования технологии DSL в сетевых решениях на базе технологии NGN

К абонентскому шлюзу могут подключаться различные абонентские терминалы, обеспечивающие предоставление услуг телефонной связи, передачи данных, включая высокоскоростной доступ к интернет, а так же предоставление различных видеоуслуг (IPTV, VoD, видеонаблюдение и т.д.).

Абонентский шлюз обеспечивает интеграцию различных видов трафика (голос, видео, данные) на базе протокола IP.

Модем DSL обеспечивает передачу интегрированного трафика абонента по одной или нескольким парам кабеля ГТС.

Удаленные MSAN агрегируют трафик, поступающий по линиям DSL от группы абонентов, и передают агрегированный трафик по широкополосным оптическим линиям связи на центральный MSAN.

Центральный MSAN агрегирует трафик, поступающий от удаленных MSAN, и направляет агрегированный трафик всей совокупности абонентов в универсальную пакетную транспортную сеть на базе протокола IP. Для этого центральный MSAN подключается по интерфейсам GE к граничному устройству (коммутатору Ethernet или маршрутизатору IP) универсальной пакетной транспортной сети, установленному в здании АТС.

На Рис. 1.6 приведены типовые варианты организации ШПД с архитектурой FTTx и с использованием технологии Ethernet в сетевых решениях на базе технологии NGN. Варианты ориентированы на использование в корпоративном секторе рынка услуг ШПД.

В варианте 12 показана типовая схема с архитектурой FTTB (волокно до здания корпоративного клиента оператора связи) с использованием топологии «звезда».

В варианте 13 показана типовая схема с архитектурой FTTO (волокно до офиса корпоративного клиента оператора связи) на базе технологии Ethernet и CWDM с использованием отказоустойчивой кольцевой топологии.

В варианте 12 на участке между зданием АТС и зданием абонента (где размещаются офисы корпоративных клиентов) прокладываются ВОЛС. В технологическом помещении здания абонента, где размещается один или несколько офисов, устанавливается медиа-конвертор (МК) и коммутатор Ethernet. В здании АТС устанавливается центральный МК и центральный коммутатор Ethernet системы ШПД на базе Ethernet.

1.6 – Варианты организации ШПД с архитектурой FTTX с использованием технологии Ethernet в сетевых решениях на базе технологии NGN

Вместо МК и коммутатора Ethernet может использоваться мультисервисный узел доступа (MSAN), который выполняет аналогичные функции и поддерживает технологию оптического доступа по Ethernet (Optical Ethernet). В этом случае в зданиях абонентов устанавливаются удаленные MSAN, а в здании АТС — центральный MSAN.

В решениях с медиа-конвертором МК служит для преобразования световых сигналов в электрические, а также для реализации функций, предусмотренных стандартом IEEE 802.3ah, что позволяет, с одной стороны, использовать стандартный коммутатор Ethernet, а с другой стороны, — обеспечить высокую надежность и безопасность оптической линии доступа, что позволяет реализовать сетевое решение операторского класса.

В отличие от варианта 6, в котором рассмотрен аналогичный вариант доступа применительно к сетям, не использующим технологию NGN, в варианте 12 абонентский шлюз с функциями NG-IAD управляется контроллером шлюзов (MGC) по протоколу H.248/MGCP или SIP, а центральный коммутатор Ethernet (или центральный MSAN) подключается к граничному устройству универсальной пакетной транспортной сети (коммутатору Ethernet или маршрутизатору IP).

В отличие от варианта 7, в котором рассмотрен ШПД применительно к сетям, не использующим технологию NGN, в варианте 13 используется абонентский шлюз с функциями NG-IAD, который управляется контроллером шлюзов (MGC) по протоколу H.248/MGCP или SIP, а центральный коммутатор Ethernet системы доступа подключается к граничному устройству универсальной пакетной транспортной сети (коммутатору Ethernet или маршрутизатору IP).

На Рис. 1.7 приведены варианты организации ШПД с архитектурой FTTx и использованием технологии PON в сетевых решениях на базе технологии NGN.

В варианте 14 показана типовая схема организации ШПД с архитектурой FTTH, в которой волоконно-оптическая кабельная инфраструктура доведена до здания абонента.

В варианте 15 показана типовая схема организации ШПД с архитектурой FTTD, в которой волоконно-оптическая кабельная инфраструктура доведена до рабочего стола абонента.

В варианте 14 ВОЛС прокладывается от здания АТС до здания абонента. В технологическом помещении здания абонента (в месте размещения распределительной коробки) устанавливается удаленный оптический модуль (ONU).

В месте размещения распределительного шкафа устанавливается пассивный оптический разветвитель, а в здании АТС — центральный оптический модуль (ONT).

Для подключения оконечного оборудования в помещении абонента устанавливается абонентский шлюз с функциями NG-IAD, который управляется контроллером шлюзов по протоколу H.248/MGCP или SIP.

Для взаимодействия абонентского шлюза с ONU используются медные пары участка абонентской проводки АЛ и технология DSL (ADSL2+ или VDSL2).

Для подключения абонентского шлюза к ONU по технологии DSL в помещении абонента устанавливается модем DSL, а в ONU реализуются функции DSLAM. Интегрированный трафик абонента передается в ONU по индивидуальной линии доступа с использованием технологии DSL. В ONU агрегируется трафик всех абонентов, подключенных к нему по линиям DSL. Агрегированный трафик передается по ВОЛС к пассивному оптическому разветвителю, установленному в месте размещения распределительного шкафа, где агрегируется трафик от всех ONU, подключенных к этому разветвителю.

Суммарный трафик от всех абонентов, подключенных к системе доступа xPON по ВОЛС, поступает на центральный оптический модуль (ONT), установленный в здании АТС. ONT подключается по интерфейсам Ethernet к граничному устройству универсальной пакетной транспортной сети.

Вместо специализированной системы доступа на базе технологии xPON могут быть использованы MSAN, поддерживающие технологию xPON. В этом случае вместо ONU в технологическом помещении абонента устанавливаются удаленные MSAN, поддерживающие функции DSLAM, а вместо ONT в здании АТС устанавливается центральный MSAN.

В варианте 15 ВОЛС прокладывается от здания АТС до помещения абонента, в котором устанавливается ONU. В этом случае пассивный оптический разветвитель устанавливается в технологическом помещении абонента, а при необходимости — и в местах размещения РШ.

Абонентский шлюз с функциями NG-IAD, установленный в помещении абонента, подключается кабелем UTP по интерфейсу Ethernet непосредственно к ONU, который по ВОЛС соединяет его с пассивным оптическим разветвителем.

1.7 – Варианты организации ШПД с архитектурой FTTX с использованием технологии PON в сетевых решениях на базе технологии NG

Пассивный оптический разветвитель объединяет интегрированный трафик, поступающий от всех абонентов, размещенных в том же здании, который затем по ВОЛС передается на ONT, установленный в здании АТС.

ONT по интерфейсам Ethernet подключается к граничному устройству универсальной пакетной транспортной сети.

Так же, как и в варианте 14, вместо ONT и ONU могут использоваться MSAN, поддерживающие технологию xPON.

В обоих вариантах, использующих технологию xPON, в здании АТС устанавливается следующее оборудование:

  • оптический кросс (ODF);

  • центральный оптический модуль (ONU) или MSAN;

  • коммутатор Ethernet (или маршрутизатор IP), который обеспечивает взаимодействие с другими транспортными узлами универсальной пакетной транспортной сети;

  • BRAS;

  • BNG (при необходимости).

Во всех вышеприведенных вариантах организации ШПД, использующих распределенную архитектуру и архитектуру FTTx, удаленные сетевые элементы (DSLAM, MSAN, медиа-конверторы, пассивные оптические разветвители, коммутаторы Ethernet) устанавливаются в климатических шкафах или контейнерах, которые на рисунках не показаны.

Технологии беспроводного фиксированного широкополосного радиодоступа Wi-Fi, WiMAX, DECT

Беспроводные технологии позволяют наиболее быстро и с наименьшими затратами решить задачу обеспечения широкополосным доступом абонентов на территориях с малой населённой плотностью.

При организации беспроводного широкополосного доступа (БШПД) рассматривается пять вариантов организации ШПД с использованием технологий Wi-Fi, WiMAX и DECT. Данные варианты показаны на Рис. 1.8, Рис. 1.9.

Первый вариант предусматривает подключение абонентов к сети связи с использованием технологии беспроводного широкополосного доступа Wi‑Fi. В данном варианте абонентам оказываются услуги доступа к сети Интернет. Пользовательское (оконечное) оборудование (например, персональный компьютер, коммуникатор, смартфон и т.п.) подключается напрямую к точке доступа Wi-Fi (AP) c использованием беспроводной абонентской линии и может располагаться в любом месте в пределах территории покрытия данной AP. Оборудование AP может размещаться в любом приспособленном для этого месте, которое определяется, исходя из задач частотно-территориального планирования сети беспроводного абонентского доступа Wi-Fi. Оборудование AP подключается к оборудованию коммутатора Ethernet с использованием технологии Ethernet. Коммутатор Ethernet устанавливается в здании АТС и обеспечивает функции агрегации трафика от определенного числа точек доступа Wi-Fi. Оборудование коммутатора Ethernet направляет трафик от пользователей услуги доступа к сети Интернет в сеть передачи данных через контроллер сети беспроводного доступа. Оборудование контроллера сети беспроводного доступа выполняет функции управления точками доступа Wi-Fi, осуществляет терминирование пользовательских сеансов связи, участвуя в процедурах идентификации и авторизации пользователей, а также поддерживает функции обеспечения мобильности пользователей. Оборудование контроллера сети беспроводного доступа устанавливается в здании АТС и обычно обслуживает множество точек доступа Wi-Fi, обеспечивающих значительную территорию покрытия сети беспроводного абонентского доступа.

Второй и третий варианты предусматривают подключение пользователей услугами к сети связи с использованием технологии беспроводного широкополосного доступа WiMAX. Данные варианты организации сети ШПД предусматривают подключение, как абонентов квартирного сектора, так и абонентов корпоративного сектора.

Абонентам квартирного сектора могут оказываться услуги телефонной связи, а также услуги доступа к сети Интернет. Абонентам корпоративного сектора могут оказываться услуги телефонной связи, услуги доступа к сети Интернет, а также услуги VPN.

Пользовательское (оконечное) оборудование подключается к сети связи через абонентский шлюз, поддерживающий сетевой интерфейс WiMAX. Оборудование абонентского шлюза может поддерживать функцию IAD для подключения аналоговых телефонных аппаратов. Оборудование абонентского шлюза располагается в помещении абонента и обеспечивает взаимосвязь с базовой станцией WiMAX (BS) по беспроводной абонентской радиолинии.

Оборудование BS может размещаться в любом приспособленном для этого месте, которое определяется, исходя из задач частотно-территориального планирования сети беспроводного абонентского доступа технологии WiMAX. Оборудование BS подключается к коммутатору Ethernet или маршрутизатору IP.

1.8 – Варианты организации ШПД на базе технологий Wi-Fi и WiMAX

Коммутатор Ethernet или маршрутизатор IP устанавливается в здании АТС и обеспечивает функции агрегации трафика от определенного числа базовых станций WiMAX. Коммутатор Ethernet (или маршрутизатор IP) направляет трафик от пользователей услуг доступа к сети Интернет, а также пользователей услуг VPN в сеть передачи данных через шлюз сети доступа WiMAX (ASN‑GW).

ASN‑GW устанавливается в здании АТС и выполняет функции управления базовыми станциями WiMAX и осуществляет терминирование пользовательских сеансов связи на 2-м уровне, участвуя в процедурах аутентификации, авторизации и учета пользовательских сеансов. Также ASN‑GW поддерживает функции обеспечения мобильности пользователей и управления радиоресурсами. ASN‑GW может обслуживать несколько базовых станций WiMAX, обеспечивающих значительную территорию покрытия сети беспроводного абонентского доступа.

В случае варианта 2 коммутатор Ethernet или маршрутизатор IP направляет пакеты с голосовой информацией, поступающие от пользователей услугами телефонной связи, через голосовой шлюз к ОУ/ОТУ.

В случае варианта 3 в помещении абонента устанавливается абонентский шлюз с функциями NG-IAD, управляемый контроллером шлюзов (MGC). В этом случае коммутатор Ethernet или маршрутизатор IP направляет пакеты с голосовой информацией, поступающие от пользователей услугами телефонной связи, к универсальной пакетной транспортной сети.

Рис. 1.9 показаны 4-й и 5-й варианты организации БШПД. Эти варианты предусматривают подключение пользователей услугами к сети связи с использованием технологии беспроводного широкополосного радиодоступа DECT.

Четвертый вариант представляет собой типовую схему организации БШПД на базе технологии DECT при подключении пользователей к традиционной сети телефонной связи (на базе технологии коммутации каналов) и сети передачи данных.

Пятый вариант представляет собой типовую схему организации БШПД на базе модернизированной технологии DECT-IP, обеспечивающей подключение пользователей к сети связи, построенной на базе технологии NGN. В этом случае кроме цифровых телефонных аппаратов пользователи могут использовать IP-телефоны, поддерживающие сигнализацию SIP.

1.9 – Варианты организации ШПД на базе технологии DECT

В обоих вариантах пользовательское (оконечное) оборудование подключается к терминальным абонентским радиоблокам (ТАРБ), которые размещаются в здании абонента. ТАРБ взаимодействуют по радиоканалу с базовой станцией (BS) системы DECT.

При использовании нескольких BS системы DECT устанавливается мультиплексор базовых станций (МБС), который может размещаться как в здании АТС, так и в телекоммуникационном шкафу. Базовые станции размещаются в любом приспособленном для этого месте, которое удалено от здания абонента не более чем на 5-7 км и обеспечивает прямую видимость между BS и местом размещения абонентской антенны.

В четвертом варианте BS могут подключаться к МБС только с использованием меднокабельных линий связи и потоков Е1.

В пятом варианте кроме медно-кабельных линий связи с технологией G.SHDSL могут использоваться волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). В обоих случаях поверх медно-кабельной и волоконно-оптической инфраструктуры используется технология Ethernet.

В обоих вариантах МБС подключаются к контроллеру базовых станций (КБС) системы DECT. При этом в четвертом варианте используется медно-кабельная инфраструктура и технология G.SHDSL, а в пятом варианте ВОЛС и технология Ethernet.

Контроллер базовых станций, как правило, размещается в здании АТС и обеспечивает функции организации взаимодействия с оконечной станцией сети местной телефонной связи (ОУ/ОТУ) и оконечным оборудованием ПД (четвертый вариант), а также функции установления соединения, идентификации абонента, его поиска, процедуры хендовера (в одном кластере), роуминга в многокластерной системе и т.д.

В состав КБС системы DECT-IP (пятый вариант) может входить SIP-Proxy сервер, что делает возможным использование SIP-телефонов и интеграцию технологии DECT-IP в сети, построенные с использованием технологии NGN.

КБС системы DECT-IP подключается к оконечному узлу универсальной пакетной транспортной сети (Ethernet -коммутатору или IP-коммутатору) и обеспечивает передачу по этой сети как голосового трафика (VoIP), так и трафика ПД.

В современных системах ШПД для минимизации затрат при эксплуатации ШПД (вне зависимости от используемой технологии) в настоящее время используется централизованная система управления и система непрерывного мониторинга.

Система управления должна, как минимум, обеспечить удаленную настройку терминалов абонентов и сетевых элементов ШПД с автоматической загрузкой данных конфигурации. Это обеспечивает отсутствие необходимости в выездах технического персонала для обслуживания периферийного оборудования.

Система непрерывного мониторинга должна обеспечивать минимизацию времени простоя отказавших элементов ШПД за счет постоянного контроля производительности и быстрого обнаружения проблемных сетевых элементов.

Для снижения эксплуатационных расходов рекомендуется использовать технологии ШПД, которые поддерживают стандарт IEEE 802.3ah. Поддержка этого стандарта в настоящее время может обеспечиваться как в технологиях DSL, так и в оптических технологиях с архитектурой FTTx, включая оптический доступ по Ethernet и технологию EPON.

Для этих технологий стандарт определяет общие функции эксплуатации, администрирования и обслуживания (OAM), включая:

  • мониторинг пропускной способности линий связи;

  • обнаружение неполадок и реализацию аварийной сигнализации;

  • тестирование инфраструктуры ШПД.

В сетях с поддержкой стандарта IEEE 802.3ah оператор имеет возможность комбинировать оптические и медные сегменты ШПД и управлять ими посредством единого набора инструментов и процедур.

Технология беспроводного подвижного широкополосного радиодоступа LTE

Технология LTE – это технология мобильной передачи данных, позволяющая оказывать услуги широкополосного доступа подвижным абонентам. LTE стандартизована организацией 3GPP и является общим стандартом по совершенствованию технологий CDMA и UMTS для удовлетворения будущих потребностей в скорости передачи данных. Стандарт LTE-Advanced, под которым понимается релиз 10 и более поздние релизы стандарта LTE, утвержден Международным Союзом Электросвязи как стандарт беспроводных сетей, отвечающий всем требованиям беспроводной связи четвёртого поколения, и включен в список IMT-Advanced. Все имеющиеся на данный момент времени внедрения сетей LTE относятся к релизам 8, 9.

Технология LTE, согласно 3GPP релиз 8, обеспечивает:

  • до 200 активных пользователей в каждой соте, использующей полосу 5 МГц;

  • радиус действия базовой станции – до 5 км (30-100 км при достаточном поднятии антенн);

  • поддержка хэндовера с подсистемами радиодоступа GSM, UMTS и CDMA.

Стандарт LTE использует технологию OFDMA на физическом уровне для передачи данных, на сетевом уровне используется протокол IP. Внедрение LTE  обеспечит возможность создания высокоскоростных систем сотовой связи, оптимизированных для пакетной передачи данных со скоростью до 326 Мбит/с в нисходящем канале (от базовой станции к пользователю)  и до 72 Мбит/с в восходящем канале. Радиус действия базовой станции LTE может быть различным. В оптимальном случае - это порядка 5 км, но при необходимости он может составлять до 30-100 км (при достаточном поднятии антенны). Реализация LTE возможна с использованием различной ширины полосы частот – от 1,4 МГц до 20 МГц, и различных технологий разделения каналов «вниз» и «вверх» - FDD (частотный дуплекс) и TDD (временной дуплекс).

В текущих версиях стандартов предусматривается, что LTE внедряется в существующих сетях GSM/UMTS и CDMA операторов связи. Для реализации услуг телефонной связи предусматривается использование IMS .

Архитектурно сети LTE состоит из подсистемы базовых станций eNodeB, усовершенствованного пакетного ядра EPC и пакетной транспортной сети (Backhaul) (см. Рисунок 1.1).

1.1 – Схема мультистандартной сети LTE/GSM/UMTS для оказания услуг по передаче данных

В состав оборудования LTE для обеспечения мобильного широкополосного беспроводного доступа должны входить:

  • базовая станция (eNodeB);

  • сервер MME (Mobility mobility management entity);

  • шлюзы (SGW, PGW, ePDG);

  • оборудование, реализующее политику и правила управления сетевыми ресурсами (Policy and Charging Rules Function (PCRF));

  • сервер авторизации, аутентификации и учёта (AAA).

Сервер MME участвует в регистрации пользователя, управляет эстафетной передачей между базовыми станциями eNodeB при перемещении терминала, обеспечивает непрерывность сессии при переходе терминала в другую сеть.

Шлюз ePDG используется для обеспечения переключения терминала (например, ноутбука) при его перемещении из сети LTE в сеть Wi-Fi.

 Шлюз PGW используется для обеспечения переключения терминала (например, ноутбука) при его перемещении из сети LTE в сеть WiMAX, а также через него обеспечивается выход в Интернет.

Шлюз SGW обеспечивает маршрутизацию пакетов, участвует в обеспечении мобильности между сетями стандартов 2G/3G/4G, разрабатываемых 3GPP, одного оператора.

Аналоговые, цифровые и SIP-телефоны, а также ПК подключаются к сети связи через LTE-модем. Ноутбуки (и другие портативные устройства) могут подключаться к сети непосредственно через встроенный радиоинтерфейс.

Заключение

Наиболее распространенными технологиями широкополосного доступа, с помощью которых строятся высокоскоростные сети доступа по всему миру, являются технологии xDSL и FTTx, в том числе и xPON. Ещё одной технологией, которая преимущества распространена в США, является технология кабельных модемов (Cable Modem, DOCSIS).

Способы организации сети ШПД зависят от состояния существующей сети телефонной связи и используемой технологии (TDM или NGN).

Организация  высокоскоростной линии доступа с использованием технологии xDSL может осуществляться с использованием нескольких вариантов, когда мультиплексоры DSLAM устанавливаются в здании оконечного узла связи, распределительных шкафах (РШ) или здании абонента. В первом случае выбираются технологии ADSL и ADSL2+. В последних двух случаях используется комбинация технологий FTTС+VDSL и FTTB+VDSL2+, соответственно. В качестве оконечного оборудования абонентами могут использоваться модемы xDSL или интегрированные устройства доступа (IAD).

В сочетании с технологией FTTB на последнем участке также широко используется технология Ethernet по медной витой паре. Особенно популярна данная комбинация у так называемых провайдеров «домовых» сетей. В этом случае коммутаторы Ethernet, объединённые оптическими линиями связи в кольцо, устанавливаются на чердаках или в подвалах зданий, а внутри здания разводка по квартирам абонентов осуществляется с использованием медной витой пары 5-ой или 6-ой категории. В качестве оконечного оборудования абонентами могут использоваться широкополосные роутеры или шлюзы.

В настоящее время при строительстве сети ШПД наметилась тенденция прокладки оптических линии связи непосредственно до оконечного оборудования абонента (FTTH). Технология FTTH применяется в двух вариантах – точка-многоточка (P2MP) и точка-точка (P2P). При выборе топологии P2MP на сети доступа используется технология FTTH xPON. В этом случае оборудование OLT размещается в здании оконечного узла связи и одна оптическая линия связи с помощью оптических сплиттеров используется для подключения множества абонентов. При выборе топологии P2P на сети доступа используется технология FTTH Ethernet. В этом варианте коммутатор Ethernet с оптическими портами также размещается в здании оконечного узла связи, а к каждому абоненту прокладывается индивидуальная оптическая линия связи. В качестве оконечного оборудования абонентами используются устройства ONU/ONT, к которым могут подключаться домашние шлюзы, IAD и другое оборудование.

Если одновременно со строительством сети ШПД модернизируется сеть телефонной связи, то при выборе технологии ADSL для организации высокоскоростных линий доступа в здании оконечного узла связи размещается мультисервисный узел доступа (MSAN). MSAN одновременно выполняет функции DSLAM и телефонного шлюза доступа AG, который преобразует аналоговый речевой сигнал, передающийся в абонентской линии xDSL, в пакетную форму с целью передачи по сети с коммутацией пакетов. Управление MSAN осуществляется со стороны коммутатора Softswitch или контроллера IMS по протоколу H.248/MGCP или SIP, соответственно.

При организации высокоскоростной линии доступа на базе технологий FTTB+Ethernet, FTTH PON или FTTH Ethernet для оказания услуг фиксированной телефонной связи у абонента устанавливается интегрированное устройство доступа (IAD) или шлюз RG для подключения аналогового телефона или SIP-телефон, который непосредственно может подключаться к домашнего шлюзу по интерфейсу Ethernet.

Для эффективного управления сетями ШПД и оказания качественных услуг связи оператор использует централизованную систему управления и систему непрерывного мониторинга, которые обеспечивают выполнение ряда важных функций, таких как удаленная настройка терминалов абонентов и сетевых элементов ШПД, быстрое обнаружение отказов, контроль производительности. Для снижения эксплуатационных расходов рекомендуется использовать оборудование ШПД, которое поддерживают стандарт IEEE 802.3ah.

Технология мобильной передачи данных LTE стандартизована организацией 3GPP и предназначена для модернизации сетей подвижной связи GSM/UMTS и CDMA, увеличения скорости передачи данных и перехода к сетям All-IP. Сеть связи на базе LTE состоит из подсистемы базовых станций, усовершенствованного пакетного ядра (EPC) и пакетной транспортной инфраструктуры. Технология LTE обеспечивает пакетную передачу данных, а для оказания услуг телефонной связи и других мультимедийных услуг используется платформа IMS.

ИСТОЧНИКИ

  1. Балашов В.А., Лашко А.Г., Ляховецкий Л.М. Технологии широкополосного доступа xDSL, Инженерно-технический справочник / Под общей редакцией В.А. Балашова. — М.: Эко-Трендз, 2009

  2. Josep PratPere E., BalaguerJoan M., GenéOscar DíazSergi Figuerola. Fiber-to-the-Home Technologies / Kluwer Academic Publishers, 2010

 



Читайте также:




Возврат к списку