Вполне вероятно, что будущая инфраструктура физического уровня окажется полностью представленной оптическими сетями. Широко распространенные сегодня гибридные сети, в которых оптический кабель доходит лишь до места массового скопления абонентов, а затем сменяется медными линиями, уступят место оптоволокну, «заходящему» в каждую квартиру.
Основой построения подобной кабельной системы может стать технология пассивных оптических сетей, которая имеет множество преимуществ перед бытующими ныне решениями. Представлению данной технологии и соответствующего оборудования был посвящен семинар, проведенный в Москве российской компанией «Телеком Транспорт» и ее американским партнером Terawave Communications.
По мнению Евгения Гаскевича, управляющего директора «Телеком Транспорт», оптимальное построение будущих проводных сетей доступа определяется совокупностью четырех факторов. Среди них — использование оптоволокна, применение одного кабеля для подключения множества абонентов, отсутствие активного оборудования в точках ветвления инфраструктуры. Наконец, каждый абонент в такой сети рассматривается как терминальный. На практике это означает, что отключение любого из пользователей не влияет на работу остальных. Всем указанным требованиям в полной мере отвечают только технологии DWDM и PON (Passive Optical Network). Однако единственным экономически оправданным решением на участке «последней мили» является исключительно технология пассивных оптических сетей.
Шон Китчингем, вице-президент компании Terawave и ее генеральный менеджер в странах EMEA, придерживается аналогичных взглядов. Он считает, что «последняя миля» остается «бутылочным горлышком» современных широкополосных сетей. Ставка на PON при построении сетей доступа, по утверждению Шона Китчингема, позволит операторам экономить значительные средства на обслуживании своих сетей.
Первыми идею использования одного оптического кабеля для подключения множества абонентов выдвинули японские инженеры. Это произошло в 80-е годы прошлого столетия, когда начиналось повсеместное внедрение локальных сетей. В то время основным вариантом построения кабельной инфраструктуры было использование коаксиального кабеля, который шел от компьютера к компьютеру. Именно такая топология была взята за основу при разработке технологии PON.
В настоящее время еще рано говорить о безоговорочном успехе данной технологии на участке абонентского доступа, однако для этого есть все предпосылки. Существует международный консорциум FSAN (Full Service Access Network), который объединяет крупнейших операторов связи и ведущих производителей оборудования. Целью работы FSAN является создание и продвижение новых технологий доступа, в первую очередь — PON и VDSL. Серьезность намерений консорциума подтверждается составом его участников, среди которых можно назвать British Telecom, Deutsche Telecom, France Telecom, Telia, Telefonica и таких производителей, как Alcatel, Ericsson, Lucent Technologies, Marconi, NEC.
Серьезным подспорьем для развития и повсеместного внедрения технологии PON является ее стандартизация в рамках ITU-T. Разработаны целые серии стандартов G.983.x и Q.834.x, которые описывают реализацию пассивных оптических сетей на базе протокола АТМ (APON, ATM PON). В основу данных стандартов были положены исследования, сделанные членами FSAN. Указанные серии стандартов не только описывают требования к пассивной оптической инфраструктуре, составляющей основу PON, но и определяют взаимодействие центральных и абонентских устройств, их основные параметры, топологические особенности построения сетей и элементы управления ими.
Сейчас в рамках FASN ведется активная работа по стандартизации решений, базирующихся на применении способов передачи данных по сетям Ethernet. Ожидается, что летом следующего года будет принят стандарт IEEE 802.3 ah, определяющий построение сетей на основе EPON (Ethernet PON). Характерной особенностью нового стандарта станет использование в качестве транспортной среды пакетов Ethernet — вместо ячеек АТМ. Будем надеяться, что в результате его утверждения не начнется «война стандартов», которая может негативно отразиться на рыночных перспективах данной технологии.
Согласно действующим рекомендациям ITU-T основным элементом PON является волоконно-оптический сегмент, в который входят один сетевой узел (OLT, Optical Line Terminal) и 32 абонентских узла (ONT, Optical Network Terminal). Максимальная протяженность оптического сегмента не должна превышать 20 км (от сетевого узла до крайнего абонентского терминала). По своей топологии эта сеть напоминает ветвистое дерево, построенное с использованием пассивных элементов расщепления, или сплиттеров. Благодаря такому решению отключение одного из абонентских устройств не приводит к нарушению работы сети в целом или к переконфигурации ее топологии.
Для организации прямого и обратного каналов к абоненту используется волновое уплотнение единого оптического волокна. Нисходящий поток данных с суммарной скоростью 622 Мбит/с передается на длине волны 1550 нм, для работы в обратном направлении на такой же скорости применяется волна, имеющая длину 1310 нм. Важно отметить, что полоса пропускания 622 Мбит/с является общей для всех 32 абонентских устройств, подключенных к фрагменту сети. В первом варианте рекомендаций эта скорость была ограничена величиной 155 Мбит/с и равномерно делилась между всеми абонентами. Позже был предложен механизм динамического выделения абоненту необходимой полосы пропускания.
Все это позволяет операторам связи, внедрившим технологию PON в своих сетях, очень гибко подходить к удовлетворению спроса на различные виды сервиса. Так, клиент, заказавший услугу передачи видеотрафика, получает полосу пропускания от единиц до нескольких десятков мегабит в секунду. Но если на следующий день ему потребуется лишь подключение к Internet, необходимая полоса пропускания окажется равной нескольким сотням килобит в секунду. Сеть PON способна легко адаптироваться к столь разным запросам.
Методы передачи информации по прямому и обратному каналам отличаются друг от друга (см. рисунок). В направлении к абоненту передается единый блок данных с кодовым выделением информации для каждого получателя. Этот механизм весьма схож с технологией Ethernet, в которой приемник отбрасывает не адресованные ему пакеты. А безопасность получения информации в сети PON обеспечивается с помощью технологии кодирования, чей принцип действия напоминает алгоритмы работы сети CDMA.
Более сложный механизм передачи, требующий точной синхронизации, применяется в обратном канале. Каждому ONT назначаются свои временные интервалы, в течение которых он имеет право передавать данные, что позволяет избежать наложения друг на друга информации в общем оптическом тракте. По сути дела, эта технология представляет собой разновидность TDMA. Стоит отметить, что главной причиной ограничения размера сети PON является именно необходимость строгого поддержания единой синхронизации.
Компания «Телеком Транспорт» собирается поставлять в Россию PON-оборудование производства Terawave. В настоящее время оно проходит процедуры сертификации, которые, как ожидается, завершатся уже в августе текущего года. Вниманию заказчиков предлагаются устройства серии TeraPON: центральный узел TW-600 и абонентский узел TW-300. Первое из них позволяет организовывать до четырех оптических сегментов PON и подключать абонентов к различным магистральным каналам. Это могут быть как сети, использующие технологии коммутации каналов (SDH или PSTN), так и сети, построенные на принципах коммутации пакетов (IP или АТМ).
Абонентский терминал TW-300 служит для подключения значительных групп конечных абонентов, например корпоративных сетей. Это устройство имеет три слота, два из которых используются для установки сервисных карт с различными типами интерфейсов. В настоящее время наиболее широко востребованы карты, поддерживающие Е1 и 10/100 Base-T. Ожидается появление карт с видео- и аудиоинтерфейсами. В планах Teraweve значится разработка устройства для подключения одного конечного пользователя. Начало выпуска такого «домашнего» варианта ONT намечено на конец нынешнего года. В лабораториях компании идет тестирование оборудования новой серии, получившей название GigaPON. Как следует из названия, оно обеспечит гигабитную скорость передаче по оптоволокну.
По утверждению сотрудников фирмы «Телеком Транспорт», пассивные оптические сети имеют в нашей стране неплохие перспективы. Они могут применяться при создании операторских сетей доступа для бизнес-клиентов, распределительных сетей доступа в Internet, организации кампусных и корпоративных сетей.
Данные прогнозы основываются на целом ряде преимуществ, которыми обладает технология PON. Во-первых, это существенная экономия оптических волокон. Во-вторых, предоставление абонентам полосы пропускания, ширина которой способна варьироваться по требованию. В-третьих, поддержка реальных мультисервисных технологий доступа. Кроме того, сети PON обеспечивают высокую степень защиты информации на транспортном уровне и имеют хорошую масштабируемость. Наконец, стоимость оборудования PON относительно невысока — если пересчитать ее на число поддерживаемых конечных пользователей. Ожидается, что устройство OLT TW-600, поддерживающее один оптический сегмент, обойдется примерно в 30 тыс. долл., а TW-300 — в 4 тыс. долл.