Решения NEC ME2000 на базе пассивной оптической сети GEPON

Внедрение решений с использованием технологий GEPON в инфраструктуре сетей доступа одновременно обеспечивает возможность организации доступа как к традиционным услугам, предоставляемыми с использованием сетевой инфраструктуры унаследованных сетей связи (ТфОП, КТВ), так и новым услугам (Triple Play Services) на базе протокола IP, предоставляемых мультисервисными сетями связи.

Перечень услуг

К традиционным услугам связи, доступ к которым обеспечивается в сетях GEPON, относятся услуги:

• классической телефонии (включая, передачу факсимильных сообщений, ДВО);
  
• выделенных линий (включая подключение УПАТС и офисных АТС через оптическую сеть доступа);
  
• аналогового/цифрового телевизионного вещания.
  

К новым услугам на базе протокола IP, доступ к которым обеспечивается в сетях GEPON, относятся:

• пакетная телефония – VoIP (на базе протоколов SIP/H.323/MGCP), включая дополнительные услуги связи (аналогичные ДВО в сетях  коммутацией каналов, конференцсвязь и пр.);
  
• видеотелефония и мультимедийные услуги связи;
  
• передача данных (включая широкополосный доступ к Интернет, доступ к локальным ресурсам, организацию VLAN и VPN);
  
• телевидение на базе протокола IP – IPTV стандартного разрешения (SD) и высокой четкости (HD)  (в режиме multicast);
  
• видео-по-запросу – VoD стандартного разрешения (SD) и высокой четкости (HD)  (в режиме unicast);
  
• интерактивные on-line игры.
  

Абонентов подключаемых посредством сети PON можно условно разделить на несколько целевых групп. В зависимости от выбранной целевой группы абонентов, оператор сети связи может формировать пакеты услуг, доступ к которым обеспечивается через сеть GE-PON.
Пакеты услуг могут быть:
a) ориентированными на предоставление традиционных услуг;
b) ориентированными на предоставление услуг на базе протокола IP (включая Triple Play);
c) комбинированными (сочетание а) и б)).

Выгоды NEC ME2000 для операторов

• Предоставление высокорентабельных услуг и приложений: Triple Play, VoIP, IPTV, Home entertainment, Internet и т.д.,
• Ориентированная на перспективное развитие оптическая инфраструктура,
• Широкая зона покрытия,
• Большая полоса пропускания,
• Высокий коэффициент разделения,
• Низкий уровень капитальных вложений и текущих эксплуатационных расходов по сравнению с другими технологиями доступа,
• Увеличение числа постоянных абонентов,
• Бесшовная интеграция в сеть оператора.

Ключевые преимущества ME2000

• Организация пассивной оптической сети физического уровня стандарта Ethernet низкой стоимости развертывания, эксплуатации и поддержки в сочетании с высокой производительностью,
• Стандарт IEEE 802.3 ah EPON, естественный Ethernet, сквозной IP протокол и оптические сплиттеры, не требующие обслуживания,
• Одно волокно для сигналов приема и передачи, разделенных WDM,
• Комбинация WDM и TDM минимизирует требования к волокну,
• Минимальные требования для размещения оборудования на узле оператора,
• Древовидная структура, поддерживающая до 64 подключений,
• Дальность передачи до 20 км для 32 подключений и до 10 км для 64 подключений,
• Расширенные возможности качества обслуживания (QoS) для различных широкополосных сервисов,
• Расширенные функции L2/L3 коммутации,
• Динамическое распределение полосы пропускания,
• Поддержка мультикаст-групп при передаче видео-потоков,
• Удаленное управление и контроль,
• Низкая стоимость и высокая производительность по сравнению с другими пассивными оптическими технологиями,
• Возможность модернизации для увеличения пропускной способности или использования дополнительных волн.

Фирма NEC с учетом анализа перспектив развития различных технологий PON выбрала на сегодняшний день в качестве базовой - технологию GEPON. В состав системы доступа GEPON производства NEC входят следующие устройства:

• OLT – оптическое линейное окончание;
  
• ONU – оптический сетевой блок (абонентское устройство);
  
• Сплиттер – устройство распределения входящего сигнала по нескольким волокнам.

Сплиттера являются пассивными устройствами, поскольку они не содержат электроники, которая осуществляет анализ и перенаправление входного сигнала, в них не используются оптические передатчики и не требуется подача электропитания. В системе GEPON разработки NEC сплиттера  разделяют оптический сигнал, передаваемый в прямом направлении, на 32 потока к различным ONU. Сигналы, передаваемые в обратном направлении, объединяются в сплиттере в единый поток и передаются в направлении OLT.

• Оптическое волокно. В системе GEPON разработки NEC используется стандартное одномодовое оптическое волокно G.652.
  

Чипсеты для оборудования GEPON производства NEC производятся компаниями PMC Sierra, Teknovus, Immerstar, Conexant. Все чипсеты, используемые в ONU и OLT, совместимы между собой.

Оптические линейные окончания (OLT)
Устройство OLT устанавливается в узле доступа. Данное устройство обеспечивает интерфейс системы доступа с сетью и осуществляет обмен информацией с ONU. В OLT и ONU функционируют мультиплексоры WDM, которые разделяют нисходящие и восходящие потоки.
OLT обеспечивает интерфейс PON с магистральной сетью Ethernet/IP и управляющими сетями. В функции OLT входит:

• Оптико-электрическое и электро-оптическое преобразование сигнала;
  
• Контроль передачи в обоих направлениях;
  
• Мультиплексирование/демультиплексирование информационных и служебных потоков информации;
  
• Коммутация и маршрутизация пакетов;
  
• Функции администрирования и технического обслуживания.
  

В линейку продуктов OLT компании NEC входят устройства OLT МЕ 2100 и МЕ 2200. Обе версии OLT NEC осуществляют передачу на длине волны 1490 нм в прямом направлении и 1310 нм в обратном направлении.

Типовое решение GEPON для предоставления услуг абонентам частного сектора в городах с населением более 250 тыс. человек можно охарактеризовать следующим образом:

• размещение оборудования OLT на технологических площадках оконечных АТС позволяет сократить радиус сегмента PON до 1-7 км (в случаях высокой плотности абонентов размещение OLT возможно в зданиях);
  
• размещение оборудования ONT в домах, зданиях (FTTB) и квартирах абонентов (FTTH);
  
• средняя потребность одного абонента в полосе пропускания на участке доступа составляет не более 25-30 Мбит/с;
  
• использование максимально возможного коэффициента разветвления 1:32 (при использовании однотипного оборудования ONT – до 1:64);
  
• применение типовой древовидной топологии подключения абонентов по однокаскадной схеме включения оптических разветвителей;
  
• высокая плотность интерфейсных модулей GEPON интерфейсов для подключения оптических сегментов сети;
  
• в зависимости от степени востребованности и типов услуг на оборудовании OLT возможно использовать различный коэффициент концентрации PON линков на один GE uplink – от 1:11 до 1:1;
  
• максимальная концентрация абонентов на один узел OLT (в полной конфигурации) – до 2800 абонентов;
  
• использование nxGE интерфейсов в сторону пакетной сети или 1x10GE интерфейса в целях экономии портов на граничном маршрутизаторе пакетной сети (BRAS);
  
• возможность предоставления абонентам различных комбинаций интерфейсов (10/100 Ethernet, FXS, RF) на оборудовании ONT (зависит от модели используемого оборудования ONT);
  
• возможность подключения аналоговых телефонных аппаратов и использование подключения ONT по FXO к ближайшей оконечной АТС с целью обеспечения возможности совершения вызовов к экстренным службам при отключении электропитания в помещении абонента;
  
• необходима реализация услуг Triple Play, SIP-телефонии, широкополосного доступа к Интернет и, при необходимости, традиционного аналогового телевизионного вещания;
  
• Подключение абонентского оборудования по интерфейсам 10/100 Ethernet BaseT.
  Структурная схема типового решения GEPON для предоставления абонентам домашнего сектора доступа к услугам связи представлена на рисунке.
  

Технология GEPON позволяет значительно повысить качество обслуживания корпоративных клиентов и предложить целый ряд новых услуг в сфере фиксированной связи.
Для корпоративного сектора актуальными являются следующие услуги:

• выделенные линии (включая подключение УПАТС и офисных АТС через оптическую сеть доступа);
  
• услуги телефонии (классическая и пакетная, на базе SIP);
  
• передача данных (включая широкополосный доступ к Интернет, организация VLAN и VPN).
  

Оператор сети фиксированной связи, ориентируясь на реальные потребности абонентов корпоративного сектора, может предложить эффективные решения по организации доступа и предоставления услуг на базе сети доступа GEPON.
Типовое решение GEPON для предоставления услуг абонентам корпоративного сектора можно охарактеризовать следующим образом:

• в размещение оборудования OLT на технологических площадках оконечных АТС или в зданиях крупных бизнес-центров позволяет максимально сократить радиус сегмента GEPON;
  
• средняя потребность одного корпоративного клиента  в полосе пропускания на участке доступа составляет от 100 Мбит/с до 900 Мбит/c;
  
• использование коэффициента разветвления от 1:1 до 1:8;
  
• применение типовой древовидной или кольцевой подключения абонентов;
  
• использования 2:N схеме включения оптических разветвителей с целью резервирования на участке OLT-сплиттер;
  
• средняя или низкая плотность интерфейсных модулей PON интерфейсов для подключения оптических сегментов сети;
  
• в зависимости от степени объемов передаваемого трафика и услуг на оборудовании OLT возможно использование различного коэффициента концентрации PON линков на один GE uplink;
  
• использование nxGE интерфейсов в сторону пакетной сети или 1x10GE интерфейса в целях экономии портов на граничном маршрутизаторе пакетной сети (BRAS);
  
• возможность предоставления абонентам различных комбинаций интерфейсов  на оборудовании ONT (зависит от модели используемого оборудования ONT);
  
• возможность подключения учрежденческих станций по интерфейсам E1;
  
• необходима реализация услуг SIP-телефонии, широкополосного доступа к Интернет, и объединения локальных сетей компании через сеть оператора фиксированной связи.
  

Структурная схема типового решения GEPON для предоставления услуг связи абонентам корпоративного сектора представлена на рисунке.

Жителями коттежных поселков являются люди с относительно высоким уровнем достатка, что предполагает потенциально высокий спрос на услуги широкополосного доступа. Как правило, решение о строительстве пассивной оптической сети принимается на начальной стадии благоустройства поселка, в условиях отсутствия какой-либо телекоммуникационной инфраструктуры. На этом этапе необходимо выбрать технологию сети доступа, определяющую, до какой точки будет проложено оптическое волокно. В условиях отсутствия уже проложенных медных абонентских линий оптимальным вариантом можно считать прокладку волокна до дома (FTTH). В случае наличия инфраструктуры аналоговых абонентских линий возможно создание гибридной сети с использованием на участке между ONU и терминалом пользователя одной из технологий xDSL, что позволяет снизить стоимость внедрения при одновременном уменьшении полосы пропускания, доступной каждому пользователю.

Коттежный поселок как территория для организации сети доступа имеет следующие характеристики:

• Количество домов может составлять от 20 до 200 и более;
  
• Расстояние между соседними домами – 100 – 1000 м;
  
• Возможно расположение нескольких поселков невдалеке друг от друга.
  

При строительстве сети GEPON значительная часть первоначальных затрат приходится на центральный терминал OLT. При этом развертывание сети становится экономически оправданным, если количество обслуживаемых абонентов составляет не менее 70% от максимального их числа, в противном случае затраты увеличиваются.

Возможная схема решения GEPON для организации сети доступа коттежного поселка приведена на рисунке.

Если несколько поселков располагаются вблизи друг от друга, возможно использование одного модуля OLT для обслуживания проживающих в них пользователей. При выборе оборудования OLT следует руководствоваться размерами коттеджного поселка или нескольких поселков – если суммарное количество пользователей не превышает 256, возможна установка модуля МЕ2100, при большем количестве абонентов необходимо использовать МЕ2200. 
 

Выбор оборудования ONU определяется следующими факторами:

• Необходимость организации линии кабельного телевидения. При наличии требования со стороны пользователя об организации линии кабельного телевидения целесообразно устанавливать ONU804, имеющий интерфейс RF типа “F”. При этом базовая услуга телефонии будет предоставляться по технологии VoIP;
  
• Количество терминальных устройств, которое необходимо подключить к ONU. При наличии одного терминального устройства достаточно использования ONU101, имеющего 1 порт для подключения линии Ethernet 10/100BaseT, при необходимости подключения большего количества устройств рекомендуется установка ONU2004, оснащенного 4 портами Ethernet 10/100BaseT. При этом базовая услуга телефонии будет предоставляться по технологии VoIP;
  
• Необходимость организации аналоговой телефонной линии для предоставления услуги телефонии. Как правило, в обычном жилом доме качество телефонной связи, предоставляемой в рамках услуги VoIP, является удовлетворительным и достаточным. В то же время, ONU404, имеющий интерфейсы FXS и FXO, позволяет использовать линию FXO как аварийную линию связи, что может быть востребовано некоторыми пользователями или общественными заведениями поселка. Линия FXO должна подключаться к ближайшей АТС местной сети;
  

При прокладке волоконно-оптических линий на территории поселка необходимо заранее определить оптимальную топологию, позволяющую минимизировать длину кабеля и количество ответвлений. В то же время, поскольку модернизация волоконно-оптической сети требует значительных трудозатрат, целесообразно изначально предусматривать количество волокон в расчете на перспективное количество пользователей.

Если несколько небольших коттеджных поселков размещаются на небольшом расстоянии друг от друга, возможна организация на их территории единой сети доступа GEPON. При этом следует учитывать, что максимальное расстояние между OLT и ONU не должно превышать 20 км. Возможность объединения нескольких малых территорий для построения на них единой сети GEPON позволяет снизить начальные затраты на приобретение центрального узла OLT.

Под подобным предприятием имеется в виду заводская администрация и территория, кампус, пансионат и пр, располагающееся за пределами крупных городов и имеющее объективную потребность в предоставлении более широкого перечня услуг, в том числе услуг широкополосного доступа, чем абоненты местных сетей связи на той же территории.

Для примера  рассмотрим вариант построения сети доступа пансионата. Отличительными особенностями пансионатов как территории для организации сети доступа являются:

• Сравнительно небольшое количество абонентских точек;
  
• Ограниченное количество терминальных устройств пользователя;
  
• Компактная территория размещения абонентов;
  
• Наличие центрального пункта в месте размещения администрации;
  
• Отсутствие необходимости перспективного расширения сети.
  

В соответствии с данными характеристиками основными принципами построения сети доступа пансионата на основе технологии PON с использованием оборудования NEC будут являться:

• Установка OLT либо на территории пансионата, либо на территории ближайшего населенного пункта, в точке подключения к магистральной ВОЛС. Возможно использование одного OLT для реализации GEPON на территории нескольких близко расположенных пансионатов. В качестве OLT может использоваться как модуль ME 2100, так и модуль ME2200, в зависимости от размера сети;
  
• Установка в административном центре ONU с возможностью аварийной телефонной связи (ONU404);
  
• При организации связи для отдельно стоящих коттеджей достаточно использования в качестве ONU устройств минимальной конфигурации (ONU101);
  
• При организации связи для крупных жилых корпусов возможна организация гибридной волоконно-коаксиальной сети с реализацией последнего участка с использованием витых пар для передачи данных и коаксиального кабеля для доставки телевизионных каналов.

В этом случае возможно использование в качестве ONU устройств, оборудованных интерфейсом 1000BaseT, предназначенных для применений типа FTTB – например, ONU1001C;

Построение сети доступа пансионата имеет то преимущество, что все точки подключения могут оборудоваться одинаковыми терминальными устройствами с равными возможностями без необходимости согласования их параметров с пользователями.

Унификация точек подключения и возможность единовременного построения всей сети без необходимости дальнейших модификаций и учета перспективных подключений позволяет снизить затраты на построение сети.

Возможная схема организации сети доступа GEPON на территории пансионата с использованием оборудования NEC приведен на рисунке.

Окончательное решение о выборе типов устройств для реализации сети доступа должно приниматься в процессе конкретного проектирования.

Как правило, территории, предназначенные для отдыха, располагаются на определенном удалении от населенных пунктов, и могут испытывать проблемы не только с организацией сети широкополосного доступа, но и вообще с подключением к сетям связи. В настоящее же время наличие возможности доступа к Интернет и наличие нескольких программ телевидения рассматриваются как необходимый элемент жизни, в том числе и в период отдыха. Организация сети доступа пансионата на основе PON позволяет реализовать возможности широкополосного доступа для клиентов, что значительно повышает привлекательность места отдыха и позволяет увеличить доходы от его эксплуатации.