№ 6 (73) 2013

Игорь КИРИЛЛОВ

Начнем с того, что, казалось бы, должно стать итогом статьи — утверждения о том, что не существует универсальной технологии, способной полностью удовлетворить все требования оператора, связанные с построением сети передачи данных для абонентов. Именно это обстоятельство порождает такое разнообразие методов и средств подключения пользователей. В рамках этой статьи мы рассмотрим две очень популярные нынче концепции, зачастую противопоставляемые друг другу. Речь идет о пассивных оптических сетях (PON) и активном Ethernet (Active Optical Network, AON). Если говорить еще более конкретно, то в контексте Ethernet мы рассмотрим организацию сети на базе как оптических, так и медных компонентов, а в качестве пассивной технологии возьмем GPON (табл. 1) как наиболее востребованную на сегодняшний день в нашей стране. Чтобы не делать голословных заявлений, наши рассуждения будут подкреплены конкретными расчетами. Обсуждение на уровне сравнения технологий — это один момент, но сумма, которую придется выложить оператору за построение сети, может существенно скорректировать первоначальные выводы.
 

Вопрос цены: оптика или медь?

Ответ на этот вопрос зависит от масштабов проекта. Если речь идет о небольшом провайдере, который работает в условиях плотной городской застройки и небольших расстояний до абонентов (не более 90 метров от коммутатора), то оптимальным решением будет Ethernet на медных компонентах. Такой подход позволяет даже, например, провайдеру домовой сети начать свой бизнес — достаточно поставить активный коммутатор в подвале многоквартирного дома и развести медные кабели (витую пару) к абонентам. Чаще всего, опять-таки из-за вопроса цены, они выполнены из алюминия с медным покрытием. В более сложном варианте придется установить также промежуточные коммутаторы, например, на каждом этаже. Но здесь даже не требуется предоставлять клиентам пользовательские терминалы. Достаточно завести кабель в квартиру, а даль¬ше абонент сам решит, что с ним делать — подключить напрямую к ПК или приобрести домашний Wi-Fi—маршрутизатор. Это, конечно, самый простой вариант, но и он позволяет начать бизнес с минимальными затратами.

В отличие от медного Ethernet оптическая сеть требует относительно больших первоначальных вложений и значительного числа активных пользователей. Как видно из табл. 2, активная сеть для 512 абонентов, построенная на медных компонентах, в 18 раз дешевле, чем оптический Ethernet подведенный к такому же числу клиентов, и в 17 раз менее дорогая, чем решение на базе в РОК Отметим, что здесь в обоих случаях речь идет о технологии подведения оптики непосредственно в квар¬тиру или частный дом. Также не стоит забывать, что к магистральной сети медный операторский Ethernet коммутатор из нашего примера все равно подключается посредством ВОЛС.

В расчетах не учитывались такие параметры, как цена кабелей, монтажных работ, стоимость содержания и обслуживания сети (в т.ч. оплата электроэнергии). Но, тем не менее, полученные показатели весьма наглядны и позволяют увидеть порядок сумм при оценке стоимости решения. В качестве примера оборудования взяты продукты компании

D- Link, поскольку они занимают средний диапазон на украинском рынке — как в смысле стоимости, так и функциональных возможностей. Замена упомянутых продуктов аналогами других производителей (с той же функциональностью) не дает радикального выигрыша в цене всего решения.

Если присмотреться к данным таблицы повнимательнее, то мы увидим, что столь драматическая разница в стоимости медных и оптических сетей получается главным образом из за того, что во втором случае необходимо применение абонентских устройств, общая стоимость которых составляет около 85% проекта.

При этом очевидна еще одна особенность. В случае с AON как следует из таблицы, абоненту устанавливается только простой медиа-конвертор DMC- 920T/ E (рис. 1) с одним портом RJ-45. К нему можно подключить домашний компьютер, но если требуется подсоединить к Интернету сразу несколько устройств или хочется организовать радиосеть, то необходима покупка еще одного элемента — домашнего маршрутизатора («роутера»).
 

В то же время абонентский терминал DPN-5402 (рис. 2) пассивной сети имеет не только оптический порт, но и Wi-Fi, четыре интерфейса RJ-45, два RJ-11 (последние для подключения телефонных линий). На первый взгляд, ONT дороже, но, учитывая стоимость трансиверов, которых в нашем примере требуется 512 для AON и 8 для PON, получим, что суммарная стоимость подключения абонента к операторской сети составит $118,5 для Ethernet ($39,5+$79) и $108,4 в случае PON - (105 + 215 8/512). К тому же для того чтобы сравнение было корректным, надо учесть и дополнительный пользовательский роутер с похожей функциональностью, стоимость которого составляет около $18-20 (ведь немногие пользователи будут довольство-ваться «голым» Ethernet-портом, наверняка им захочется получить сразу хотя бы Wi-Fi). Таким образом, получаем соотношение $136,5 против $108,4. Конечно, можно переложить покупку роутера на самих абонентов, но это уже вопрос бизнес-модели. Здесь мы рассматриваем стоимость концепций AON и PON, позволяющих предложить примерно одинаковый спектр услуг.

Не стоит забывать, что PON по определению подразумевает возможность обеспечить абоненту не только Интернет, но и телефонию, ТВ. Соответственно, и пользовательские терминалы разрабатываются сразу с учетом этих возможностей, в отличие от медиа-конверторов AON. Другое дело, что в наших условиях далеко не все операторы способны решить организационные и технические моменты, связанные с предоставлением телефонии или трансляцией телеканалов. Поэтому пре-валирующей услугой остается все же доступ в Интернет.

Операторская часть оптической сети составляет 12-15% от стоимости всего проекта. Но все равно эта сумма втрое больше, чем цена аналогичного решения на «медном» Ethernet ($12-13 тыс. против $4 тыс.). Таким образом, вывод здесь очевиден: там, где есть технологическая возможность построить сеть на базе активного Ethernet только с медными компонентами, стоит выбирать именно эту технологию. Другое дело, что так бывает далеко не всегда.

Отсутствие нормального электропитания и физические ограничения практически исключают возможность применения данного подхода, например — в загородной местности; и в этом случае стоит сравнивать решения на базе оптического Ethernet и GPON. Рассмотренная выше таблица 1 говорит о том, что при 512 абонентах пассивное решение получается несколько дешевле активного, и по мере увеличения числа подключений разница будет увеличиваться в пользу PON. В данном примере стоимость пассивных сплиттеров в расчете на абонента ниже, чем портов у активных коммутаторов; к тому же отличается и цена абонентского оборудования. В то же время центральный элемент пассивной сети более чем в 10 раз дороже, чем Ethernet-коммутатор. Хотя здесь, конечно, возможны варианты — оборудование OLT D-Link, упомянутое в расчетах, не самое дешевое на рынке.

Для подтверждения вышеска-занного приведем расчет для сети GPON и оптического Ethernet в расчете на сто клиентских под-ключений — табл. 3. Он красноречиво свидетельствует о том, что при небольшом числе абонентов пассивная сеть явно проигрывает.

У всех свои недостатки

Если речь идет о небольшом провайдере, который работает в условиях плотной городской застройки и небольших расстояний до абонентов (не более 90 метров от коммутатора), то оптимальным решением будет Ethernet на медных компонентах.

Если в городах это, как правило, не является большой проблемой, то в загородной местности — наоборот. В ряде случаев этот момент может быть ключевым, поскольку активное оборудование необходимо не только разместить в защищенном месте, но и обеспечить ему качественное электропитание (желательно с ИБП), а также заземление.

Также не стоит забывать, что к магистральной сети медный операторский Ethernet-коммутатор из нашего примера все равно подключается посредством ВОЛС.

Сделав предварительные расчеты, отраженные в таблицах 2 и 3, стоит поговорить о нюансах применения упомянутых подходов. Дело в том, что каждый из них имеет собственные преимущества, которые в ряде случаев могут перевесить стоимостные показатели. Например, если сравнивать оптические (любые) и медные решения, то первые имеют определенные преимущества. Например, уменьшается суммарная площадь технических помещений, снижается количество необходимого коммуникационного оборудования (коммутаторы, шкафы, коммутационные панели, электрические счетчики, источники бесперебойного питания) за счет более эффективного использования его емкости. Сокращается энергопотребление. Если используется пассивная сеть, то оно вообще минимально, поскольку питание подается только на головной узел (OLT). По сравнению с Ethernet на базе медных компонентов уменьшаются затраты на техническую поддержку, поскольку количество обслуживаемого оборудования снижается и располагается оно значительно компактнее.

Немаловажным аспектом в на¬ших условиях является то, что в случае с оптической сетью требуется меньше согласований с местными органами власти и ЖЭКами, а отсутствие гальванически развязанных элементов сети исключает проблемы, связанные с грозами. Совокупность этих факторов позволяет обеспечить более высокий уровень качества обслуживания абонентов, поскольку в случае с пассивной оптической сетью оператору проще обеспечить бесперебойное питание коммуникационного оборудования (поскольку активных элементов, требующих подвода электрического тока, гораздо меньше), а также его резервирование и замену. В то же время, как видим, стоимость активного оборудования в этом случае существенно (в 17-18 раз) выше, и к тому же поврежденную оптическую линию восстановить сложнее, чем медную. Все это касается сравнения с «медной» технологией. В случае же сопоставления характеристик активной и пассивной оптических сетей преимущества и недостатки будут другими.

К несомненным достоинствам РОМ стоит отнести то, что в случае применения этой технологии из точки присутствия оператора в сторону абонента необходимо тянуть существенно меньшее число кабелей, чем для Ethernet. При использовании оконцованных сплиттеров снижается количество сварок, что приводит к уменьшению стоимости работ. Но при этом стоит учесть, что затухание для таких соединений будет выше по сравнению со сварными, а это приводит к снижению бюджета мощности и сокращению протяженности линии (здесь необходим точный расчет потребности на этапе проектирования). Посредством пассивной оптической линии абоненту можно доставлять аналоговый телевизионный сигнал, а также телефонную связь. Правда, при этом возрастает стоимость клиентского оборудования (ONT), но, тем не менее, для многих операторов, особенно работающих за пределами крупных городов, этот фактор может быть очень существенным. Пассивная сеть не требует электропитания для периферийных узлов (сплиттеров, ONT), что позволяет применять ее в удаленных районах без необходимости оборудовать точки присутствия коммутаторами доступа.

Если в городах это, как правило, не является большой проблемой, то в загородной местности — наоборот. В ряде случаев этот момент может быть ключевым, поскольку активное оборудование необходимо не только разместить в защищенном месте, но и обеспечить ему качественное электропитание (желательно с ИБП), а также заземление. Известны случаи, когда оператор, желая сэкономить, договаривался о размещении коммутаторов в частных домах (в обмен на льготы при подключении к Интернету для владельцев помещения). В результате бывало, что хозяин дома надолго уезжал, а в это время «его» коммутатор выходил из строя. Это приводило к длительному отключению от сети целых районов, ведь до момента возвращения домовладельца у оператора доступа к оборудованию, естественно, не было.

Однако при планировании пас-сивной оптической сети стоит учитывать особенности технологии, ко-торые способны снизить или даже полностью нивелировать преимущества. Например, несмотря на то что PON развивается более пятнадцати лет, в течение которых было выработано несколько международных стандартов, оборудование разных производителей все еще не совместимо между собой (или, как минимум, работает неоптимально). Сама технология пассивной сети неизбежно приводит к тому, что при модернизации (установке сплиттеров, подключении новых абонентов) происходит прерывание ее работоспособности. Кроме того, проблемы у одного абонента могут привести к неработоспособности всей ветки. Например, при неисправности оптического передатчика ONT или если абонент подключит в линию оптическое Ethernet-устройство (или даже просто посветит в кабель лазерным фонариком). Причем найти «вредителя» можно только методом перебора, последовательно отключая абонентов.

Да и в целом локализация не-исправностей в пассивной сети сложнее, чем в Ethernet. Иногда для диагностики проблем PON требуется специальное дорогостоящее оборудование (рефлектометры, анализаторы трафика), но даже в этом случае найти неисправность довольно сложно из-за присутствия в сети пассивных разветвителей. Мало того, чтобы можно было производить измерения рефлектометром или простейшим оптическим тестером на рабочей сети, перед каждым абонентским ONT должен быть установлен фильтр, отсекающий излучение измеряющей аппаратуры. Если нужно использовать анализатор трафика (сниффер), то его следует обязательно включать в разрыв оптической линии. В то же время Ethernet позволяет проводить удаленный анализ с помощью локального или удаленного (RSPAN) зеркалирования портов и специального ПО, установленного на обычном ПК. Да, и трафик, например, в GEPON, вообще не шифруется, а в случае с GPON эта процедура обеспечивается только в направлении от оператора к абоненту (и только для unicast-потока). В этом контексте Ethernet предоставляет более широкие возможности — VLAN, сегментацию трафика, ACL (Access Control List, списки контроля доступа) и т.д. Правда, в 2009 году в США специально для нужд ВВС была разработана технология защищенного PON (SPON, Secure PON), которая позволила объединить сеть GPON и средства правительственной системы защиты данных (protective distribution system, PDS). Правда, пока что такая схема используется только для нужд государственной безопасности.

Однако самый важный момент при использовании PON — необходимость правильного пр-ектирования на начальном этапе, ведь масштабирование пассивной сети, после того как она уже построена, осуществить, в общем, сложнее, чем в случае с Ethernet. Бюджет мощности оптической линии, количество и точки установки сплиттеров и другие параметры необходимо рассчитывать на всех (или по крайней мере на большинство) абонентов, имеющихся в зоне покрытия, ведь неизвестно, кто из них подключится, а кто нет. К тому же если емкость линии уже выбрана, а в зоне охвата появился новый объект, то подключить его проблематично, ведь прокладывать отдельный оптический кабель с порта OLT для одного или нескольких абонентов неоправданно дорого.

Тем не менее в ряде случаев PON имеет явные преимущества. Например, он выгоден в местах с большим количеством абонентов и одним оператором услуг. Такое положение вполне возможно в небольших населенных пунктах — скажем, вокруг крупных городов. Как правило, если опе¬ратор первым проложил, к примеру, в поселке, пассивную оптическую сеть и начал подключать абонентов, пошатнуть его позиции здесь будет почти невозможно. К тому же для увеличения возможностей всей сети достаточно обновить лишь операторский узел OLT. Таким образом, решение о применении того или иного подхода для построения операторской сети лежит зачастую не столько в области технологий, сколько в сфере бизнес-модели, и для каждого оператора ответ на вопрос «что лучше?» требует взвешенного подхода и учета особенностей конкретной задачи.

Автор выражает благодарность компании D-Link и лично Ивану Мартынюку за предоставленные материалы и помощь в подготовке статьи.
 

Игорь КИРИЛЛОВ,

СиБ 

№ 6 (декабрь) 2013