На низком старте: оценка технологической готовности перехода на LTE в России

Существует множество технологий, борющихся за лидерство в сетях доступа. На рынке подключения домохозяйств (residential customers) из DSL-технологий самой массовой стала ADSL, которую «догоняет» VDSL. Из «оптических» решений первенство делят Metro Ethernet и PON. На рынке бизнес-доступа, где важны высокая надежность и симметричность трафика, SHDSL (EFM) лидирует по «меди» и point-to-point Ethernet по «оптике». Скорость подключения остается важнейшим параметром, и большинство из растущих технологий выходят на уровень 100 Мбит/с, который, вероятно, вскоре станет «стандартом» для ШПД.

ШПД в России и за рубежом

Широкополосный доступ меняет наши привычные представления о жизни. Поколение наших отцов привыкло слушать радио и смотреть телевидение. Мы сами, выросшие на переломе технологий, уже умеем «качать» фильмы и музыку из Сети, но все еще покупаем любимые произведения в магазинах. Следующее поколение даже не понимает, где еще, кроме Сети, можно брать «контент», намного меньше смотрит ТВ и, сидя за обеденным столом, общается друг с другом «В контакте»…

Для всего вышеописанного достаточно скорости доступа несколько мегабит в секунду. Но грядут перемены, когда для того, чтобы «скачать» фильм, не надо будет ждать часами, когда «живые» интернет-трансляции не только со спортивных событий, но и просто для дружеского круга станут доступной реальностью. Растет целое поколение «геймеров», которые живут в Сети виртуальной жизнью (с великолепной графикой и эффектами). Техническая основа таких чудес проста – скорость доступа постоянно растет, и во многих странах 50, 100 Мбит/с – это уже массовый сегмент, причем с отличным качеством!

На рисунке показано проникновение ШПД в России. По уровню проникновения ШПД лидируют Швейцария и Франция, а Россия соседствует с Польшей и Китаем. Не удивительно ли, что уровень благосостояния населения коррелирует с проникновением ШПД? На наш взгляд, нет. Во Франции, где еще несколько лет назад Triple Play от любого из четырех национальных операторов стоил 30 евро в месяц, люди уже не мыслят себя без Интернета, а решение проблемы автомобильных пробок зависит от количества сотрудников, работающих из домашнего офиса.

Что же мы видим в разных странах мира с точки зрения скорости подключения? Приведем несколько примеров, о которых рассказал в своем выступлении в апреле этого года на заседании Комитета Торгово-промышленной палаты РФ по инвестиционной политике заместитель генерального директора компании «Связьинвест» Михаил Лещенко.

Япония. Правительство анонсировало стратегию, целью которой является обеспечение скоростей на уровне 100 Мбит/с для мобильного доступа и 1 Гбит/с для фиксированного доступа к 2015 г.

Дания. В 2010 г. поставлена цель по развертыванию сети доступа следующего поколения. Основной задачей является 100%-ное покрытие со скоростью 100 Мбит/с к 2020 г. Уже к декабрю 2011 г. для 99,5% домохозяйств стал возможным доступ в Интернет на скорости 2 Мбит/с и выше, а 38% населения имели доступ на скорости 100 Мбит/с.

Швеция. План по развитию ШПД состоит из двух этапов: не менее чем 40%-ное покрытие со скоростью 100 Мбит/с к 2015 г. и 90%-ное покрытие с такой же скоростью к 2020 г. В октябре 2011 г. уже более 44% домохозяйств имели доступ на скорости 100 Мбит/с. Это означает, что первая цель была достигнута с четырехлетним опережением.

Финляндия. В декабре 2008 г. финское правительство разработало национальный план действий по развитию ШПД на 2009–2015 гг. Его целями являются предоставление ШПД на скорости 1 Мбит/с в качестве общедоступной услуги к 2010 г. (эта задача была решена в июле 2010 г.) и сверхбыстрый и доступный повсеместно широкополосный доступ (100 Мбит/с) к 2015 г.

                                                 

Рис. 1. Проникновение ШПД сетей в России, 2005–2011, процент домохозяйств

Технологии xDSL/ETTH, PON

Какие же технологии позволяют добиться требуемых скоростей? Прежде всего «старушка» xDSL, которая, по мнению разработчиков, высказанному еще в 1980-х гг., является «временной технологией на ближайшие 40 лет».

Среди технологий DSL безусловным лидером по объемам внедрения остается ADSL. За ней по пятам идет VDSL2 (Very-high-speed digital subscriber line 2), стандартизованная в нормах ITU-T G.993.2 и позволяющая обеспечить пропускную способность от 50 до 200 Мбит/с. Например, в Бельгии компания Sagemcom поставляет уже следующее поколение универсальных VDSL устройств для оператора Belgacom, и увеличение объемов подключений удивляет даже экспертов. В России пионером VDSL стал «Центртелеком» (вошел в состав «Ростелекома»).

Для дальнейшего повышения скоростей применяются разные технологии. Одна из них – объединение трафика VDSL2 по нескольким медным парам. Новый метод называется по-разному, наиболее часто – pair bonding, Phantom Mode у Alcatel-Lucent и DSL Phantom у Nokia Siemens Networks. Однако все DSL-технологии создают сложность – в проводах во время передачи данных существенно возрастает шум, который снижает скорость передачи данных. Для подавления этого эффекта разработана технология векторинга. Векторинг постоянно анализирует уровни шума в кабелях и создает новые сигналы, подавляющие его. Одним из пионеров в этой области является Sagemcom. Для достижения наивысших показателей скорости разработчики предлагают использовать сразу четыре провода, однако такой подход сегодня не очень востребован среди операторов, которые имеют один провод (редко два) для одного абонента. Более реалистичный подход заключается в использовании двух проводов, что позволяет получить до 390 Мбит/с на расстоянии до 400 м. За счет векторинга это расстояние можно увеличить до 1000 м. Belgacom уже принял решение о применении на своих сетях VDSL2 Vectoring. Эта технология будет использована на мультисервисных сетях оператора и должна обеспечить скорость cвыше 50 Мбит/с. Проект станет первым коммерческим внедрением VDSL2 Vectoring в Европе.

Другоетиповоевысокоскоростноерешение– ETTH (Ethernet to the Home) иFTTB (Fiber to the Building). По такому принципу в России по­строено огромное количество сетей, от так называемых домовых до операторских. По оптическому кабелю в дом (подъезд) выносится Ethernet-коммутатор, от которого обычным кабелем CAT5 Ethernet раздается по квартирам. Основной проблемой здесь является обеспечение качества обслуживания, полностью зависящее от качества и функционала домового коммутатора. Некоторые операторы уже перешли к сетям ETTH уровня «Gigabit Ethernet в каждую квартиру», по сути просто поменяв коммутатор Fast Ethernet на GB Ethernet.

Интересной версией этого подхода является point-to-point Ethernet. Суть его в том, что в каждую квартиру (дом) тянется полноценная оптическая жила (без спектрального разделения, как в GPON). Приверженцы данного направления сравнивают прокладку оптики с прокладкой медных абонентских линий 100 лет назад. Действительно, колоссальный плюс такого подхода заключается в возможности модернизации (замены) оборудования на концах линии (т. е. на узле и у абонента дома) при сохранении основы – оптической абонентской линии. Кто знает, может быть, через десять лет стандартной станет скорость 10 или 100 Гбит/с? Для случая с PON это означает замену всей инфраструктуры, а для point-to-point Ethernet – лишь оконечного оборудования. Апологеты такого подхода сравнивают PON с «уплотнителями абонентских линий», снимаемых сейчас с эксплуатации практически повсеместно из-за их несовместимости с DSL. Аналогия, пожалуй, верная!

Наконец мы дошли и до самой популярной технологии высоко­скоростного оптического доступа – PON. Основная идея архитектуры PON – использование одного приемопередающего модуля в OLT (Optical Line Terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (Optical Network Terminal – в терминологии ITU-T), также называемых ONU (Optical Network Unit – в терминологии IEEE), и приема информации от них.

Количество абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяют бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Преимущества архитектуры PON: отсутствие промежуточных активных узлов; экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле; экономия волокон; легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных). Наиболее широко внедряемой сегодня является GPON (Gigabit-capable Passive Optical Networks – гигабитная пассивная оптическая сеть). Она позволяет провести оптоволоконный кабель в квартиру и предоставить полосу пропускания до 1 Гбит/с, что в 100 раз превышает возможности ADSL-доступа.

Недостатком является «уплотнение» волокон, дешевеющих день ото дня, и относительная сложность монтажа (необходима установка сплиттеров). Однако главным недостатком мы считаем отсутствие поперечной совместимости.

Вероятно, наибольшим достижением стандартизации в области DSL стала реальная «поперечная» совместимость DSLAM любых производителей и CPE (абонентских устройств) независимо от вендора, типа и производителя чипсета, версии ПО и т. д. Тем самым оператор решил задачу разделения «выбора» инфраструктуры и CPE, что гарантирует минимизацию затрат. Также полностью универсальным можно считать подход Metro Ethernet (FTTB, ETTH, point-to-point Ethernet) – любые устройства стыкуются друг с другом. Все еще в стадии «дозревания» находится проблема совместимости OLT и ONT оптических сетей PON. Очевидно, что массовому внедрению GPON мешают… сами производители GPON-систем end-to-end, «не пускающие» на рынок сторонних производителей ONT. Но и здесь есть прогресс благодаря усилиям Broadband Forum (BBF), взявшего на себя функ­ции органа, координирующего и сертифицирующего совместимость устройств GPON. Новая программа сертификации BBF.247 абонентских GPON-устройств дает уверенность операторам, что приобретаемые ими устройства прошли полномасштабное тестирование, полностью соответствуют применимым спецификациям и будут безошибочно работать в сети. Эта программа согласована со стандартами FSAN, Международного союза электросвязи (ITU) и другими спецификациями BBF и гарантирует обеспечение совместимости оборудования FTTH.

Естественно, производители CPE стремятся сделать свои устройства наиболее выгодными оператору, причем не столько с точки зрения дешевизны (это время прошло), сколько с позиции «максимизации» ARPU оператора. Для этого производители делают свои CPE универсальными, позволяющими оператору продать максимальное количество высококачественных услуг, а кроме того, «кастомизированными», т. е. адаптированными под задачи (в том числе маркетинговые) конкретного оператора.

SHDSL и доступ для бизнес-абонентов

Несколько лет назад шли активные споры о технологиях: HDSL, SHDSL, VDSL… Однако жизнь все расставила по местам. Технология SHDSL наилучшим образом подходит для задачи доступа бизнес-абонентов, так как обеспечивает большую дальность, помехоустойчивость и высокую скорость канала «от абонента в сеть». Ключевым параметром при работе на «меди» является совместимость технологий между собой, поскольку медные пары находятся в одном кабеле и вызывают наводки друг на друга. Технология SHDSL была выбрана в качестве основной организацией Metro Ethernet Forum (MEF), соз­давшей стандарт EFM (Ethernet on the First Mile). Одна из причин – возможность совместного применения в одном кабеле технологий SHDSL, ISDN, ADSL (ADSL 2+), VDSL (VDSL 2). Необходимо отметить, что операторы, как правило, не используют различные частные решения вендоров чипсетов, позволяющие «раскачать» скорость в тракте SHDSL по одной паре со стандартных (SHDSL.bis) 5,7 Мбит/с до 11 или даже 15 Мбит/с, ибо в таком случае спектр перестает отвечать требованиям ANSI T1.417, и спектральная совместимость с другими технологиям в кабеле не гарантируется.

К сожалению, несмотря на наличие стандарта G.hs, описывающего процедуру установления соединения и предназначенного для обеспечения «поперечной» совместимости различных SHDSL-устройств, до сих пор проблема совместимости таких продуктов не решена. По-настоящему совместимой и соответствующей стандартам SHDSL-системой операторского класса можно считать лишь такую, которая прошла сертификацию MEF и признана соответствующей MEF.

Какие же функции предоставляет бизнес-абоненту современная платформа универсального доступа?

Конвергенция TDM- и Ethernet-услуг.Во многих организациях эксплуатируется большое количество «традиционного» связного оборудования, использующего TDM-технологию. Поэтому платформа доступа должна иметь возможность обслуживания традиционных TDM-систем, обеспечивая при этом их миграцию к новым услугам на основе Metro Ethernet. Концентрация Ethernet-трафика происходит в блоке управления и коммутации MCU-S с применением общей шины Ethernet на задней панели кассеты.

TDM черезEthernet илиIP (Channel Emulation Service).Ввиду высокой стоимости TDM-каналов многие бизнес-абоненты предпочитают использовать каналы Ethernet, однако продолжают эксплуатировать оборудование (мини-АТС, абонентский вынос, мультиплексор), которое требует TDM-интерфейсы (E1). Современные платформы для доступа бизнес-абонентов обязательно имеют в своем составе решение для передачи каналов Е1 через сети Ethernet или IP. Только наличие у такого решения сертификата MEF гарантирует качество TDM-канала и совместимость с оборудованием инфраструктуры сети.

Частная линия Ethernet (E-line). Корпоративным заказчикам нередко требуется создание частной линии Ethernet через сеть арендованных каналов Е1, которые, в свою очередь, передаются через SDH-сеть. В данном случае важны такие функции, как автоматическое определение и коррекция смены каналов и пар в кабеле. Безусловно, при реализации подобных услуг для гарантии качества необходима сертификация MEF.

Поддержка частной сети Ethernet E-LAN (Layer2 VPN).Для корпоративных клиентов основной является функция организации частных виртуальных сетей. При этом каналы арендуются у провайдера Metro Ethernet. Основное преимущество по сравнению с распространенным сервисом IP VPN заключается в упрощении настройки сети и подключения новых узлов, отсутствии необходимости координации дей­ствий по настройке IP-сети с персоналом провайдера. Требуется и поддержка дополнительных функций для обеспечения качества обслуживания, таких как класс сервиса (CoS).

Резервирование агрегатных интерфейсов.Современная платформа доступа соединяется с сетью при помощи интерфейса Gigabit Ethernet. Однако должен быть предусмотрен алгоритм резервирования, так как качество обслуживания эмулируемого TDM-трафика не должно быть хуже, чем в сетях SDH (переключение на резервную линию с задержкой не более 50 мс).

Поддержка оптических абонентских линий.Довольно часто бизнес-абоненты имеют возможность использовать оптический кабель. В этом случае для подключения может использоваться оптический модуль, который также должен быть в платформе. Линейная скорость обычно составляет 155 Мбит/с, а интерфейсы пользователя могут быть как TDM (4 Ч E1), так и Ethernet (4 Ч 10 Base-T со встроенным коммутатором).

Объединение пар.MEF стандартизовал и такую важную функцию, как объединение пар (pair bonding). Теперь абоненты, имеющие в своем распоряжении только медный кабель, могут достичь скорости до 91,2 Мбит/с по 16 парам. С­тоит отметить, что данное решение полностью отвечает требованиям электромагнитной совместимости (скорость по каждой паре не пре­вышает требуемых стандартом SHDSL.bis 5,7 Мбит/с). Возможность объединения пар в SHDSL существовала и ранее, в стандарте M-pair SHDSL, который применялся в основном для увеличения дальности при помощи разделения нагрузки линейного сигнала по нескольким парам. Однако стандарт EFM имеет значительно лучшую функциональность, поскольку предполагает агрегацию Ethernet на физическом уровне (PAF) в нескольких парах медного кабеля. Основные преимущества агрегации EFM по сравнению с M‑pair SHDSL: различные скорости в парах, доступность канала при пропадании одной или нескольких пар, малый размер заголовка пакета и др. (сравнительный анализ показан в таблице).

В заключение хотелось бы отметить, что во всем мире накоплен огромный опыт строительства сетей абонентского доступа, как для част­ного, так и для корпоративного сектора. Главным достижением послед­них лет стали четкая стандартизация и процедура сертификации данных решений, гарантирующая операторам надежную работу оборудования и сетей, а также возможность использования инфраструктуры (например, медного кабеля) для разных услуг (спектральная совместимость). BBF и MEF насчитывают в своих рядах десятки лидеров индустрии средств связи, и сертификаты, выданные данными организациями, являются гарантией для оператора на многие годы вперед.

 

Параметр

EFM 802.3 ah

M-pair SHDSL

Оптимизация сервиса

Ethernet

TDM

Сетевая интеграция

Ethernet/IP

Не определена

Необходимость преобразования сервиса

Нет

Да

Заголовок

5%

20% (смешанный трафик); 40% (передача коротких пакетов)

Различные скорости в парах

Да

Нет (скорость определяется парой с наименьшей пропускной способностью)

Типовая задержка объединения

2–4 мс

2–4 мс

Чувствительность к шумам

Высокая/средняя (зависит от исполнения у различных производителей)

Низкая (пропадание сигнала в одной паре приводит к пропаданию всего канала)

Сложность управления

Низкая (Ethernet)

Не определена

Connect 

май 2012