Computerworld Россия

Коммутируемый доступ к Internet может удовлетворить тех, кто привык получать информацию в текстовом виде. Однако современный человек оперирует уже не только текстами, но и графическими образами, видеоизображениями, а для их доставки нужны широкополосные сети доступа

Одним из наиболее распространенных в нашей стране способов высокоскоростного доступа являются домовые сети на основе Ethernet. Как свидетельствует отчет исследовательской компании Point Topic, в России примерно 75% частных пользователей широкополосного доступа подключены через домовые сети. Хотя на участке «последней миле» преимущественно используются скорости до 2 Мбит/с (магистральные каналы E1), внутри домовых сетей можно передавать видео, голос и данные на скорости 10 и даже 100 Мбит/с. В ближайшие годы, считают эксперты, домовые сети Ethernet останутся доминирующей технологией обеспечения доступа к ресурсоемким приложениям Internet. Со временем полоса пропускания внешних каналов будет только расширяться.

Чем же так хороша технология Ethernet на «последней миле»? Во-первых, простотой. Эту технологию можно реализовать в простых устройствах, доступных по цене большинству отечественных пользователей. Во-вторых, высокой масштабируемостью, благодаря которой удается на отдельных участках быстро наращивать скорость передачи данных до 10 Гбит/с, а при необходимости — заменять среду передачи сигналов (с медных проводов на оптику). В-третьих, наличием общепризнанных отраслевых стандартов, безусловно, стимулирующих стремительное развитие Ethernet. В результате для операторов городских сетей построение инфраструктуры на базе MetroEthernet — дешевле и эффективнее, чем применение более дорогого и менее скоростного оборудования ATM и SDH. Поэтому сейчас Ethernet вытесняет конкурирующие технологии даже на магистральном уровне.

Ethernet против DSL

Преимущества Ethernet важны и в борьбе с основным конкурентом этой технологии при подключении домашних пользователей — цифровыми абонентскими линиями (DSL). На первый взгляд, нет смысла тратить деньги на прокладку дополнительной линии Ethernet, если квартиру можно подключить к Internet по обычной телефонной паре. Однако технология ADSL базируется на принципах асинхронной передачи ATM, что в классическом случае образует очень странный стек протоколов.

Действительно, соединение абонента с провайдером («точка-точка») устанавливается поверх Ethernet (протокол PPPoE). Затем данный протокол инкапсулируется в ATM-ячейки, передаваемые поверх DSL. При этом PPP и DSL являются протоколами типа «точка-точка», ATM представляет собой механизм коммутации с резервированием полосы пропускания, а Ethernet отвечает за передачу данных во внешний канал с разрешением коллизий. Каждый протокол имеет собственные «накладные расходы» (служебную информацию), собственную систему управления и, конечно же, собственные проблемы.

Часть проблем управления снимается при отказе операторов от ATM-среды и реализации DSL поверх Ethernet. Такой принцип используется, например, в сетях Long-Reach Ethernet (LRE) и в технологии VDSL, но с их помощью сложно организовать потоковое видеовещание.

К тому же емкость каналов DSL при использовании существующей кабельной инфраструктуры ограничена 8 Мбит/с (стандарт ADSL) или 24 Мбит/c (ADSL 2+). Этого вполне достаточно для передачи данных и пакетного голоса, но множественные видеопотоки на таких скоростях передавать практически невозможно. Для передачи по DSL-соединению голоса, данных и видео нескольким абонентам в ATM-слое нужно формировать три разных виртуальных канала. Каждый из них должен функционировать на основе отдельных требований: голосу соответствует гарантированная полоса пропускания, видеоинформация передается по протоколам многоадресной рассылки, данные — по остаточному принципу. Эти принципы противоречат друг другу и плохо «уживаются» в одном физическом соединении. А в сетях Ethernet предусмотрены механизмы, реализующие все принципы управления в рамках одного стека протоколов.

Важным преимуществом DSL по сравнению с Ethernet является использование существующей кабельной инфраструктуры. Это позволяет быстро подключать новых абонентов. Однако унаследованная медная инфраструктура принадлежит телефонным компаниям-монополистам, которые уже почувствовали вкус к услугам широкополосного доступа и конкурентов в своей вотчине не потерпят. В тех странах, где владельцев кабельной инфраструктуры обязали допускать к своим проводам альтернативные компании, услуги DSL процветают. У нас же таких законов нет, и вряд ли они появятся в ближайшее время. Поэтому бурный рост DSL-рынка наблюдается только в Москве, где владелец «последней мили» и основной провайдер таких услуг («МТУ-Интел») фактически принадлежат одному и тому же владельцу.

В новых микрорайонах, где еще нет развитой телефонной сети, лучше сразу прокладывать сети Ethernet, причем на основе оптического кабеля. Прокладка оптоволокна обойдется дороже, зато емкости сети доступа хватит на много лет. По оценкам экспертов, уже в 2015 году потребность усредненного домашнего пользователя в полосе пропускания составит не менее 100 Мбит/с на квартиру.

При этом владельцы нового жилья — люди обеспеченные, готовые платить за качественные услуги связи. Понятно, что DSL не сможет удовлетворить требования таких клиентов без радикальной замены существующей кабельной инфраструктуры. Но коль скоро кабельную проводку все равно придется менять, проще сразу перейти на технологию Ethernet, которая уже сейчас обеспечивает передачу данных на скорости до 10 Гбит/с.

Таким образом, использование сетей DSL — лишь временное решение. Эти сети обречены на вымирание по мере обновления кабельной инфраструктуры. Операторам, которые намерены удержаться на рынке, стоит присмотреться к альтернативным технологиям. Сейчас DSL логично использовать в местах индивидуальной застройки — коттеджных поселках или отдельно стоящих домах, к которым уже проложены телефонные линии. Но в этом случае основным конкурентом DSL становится уже не Ethernet, а радиодоступ, который получит мощный толчок к развитию с появлением WiMAX-совместимого оборудования.

Ethernet против PON

Понятно, что существующая медная инфраструктура уже не обеспечивает тех скоростей, которые могут потребоваться в ближайшие годы. Но при построении домовых и районных сетей могут пригодиться некоторые другие технологии, основанные на оптике. Понятно, что ATM или SDH для домовых сетей не подходят из-за их дороговизны, но у Ethernet появился еще один «оптический» конкурент — Passive Optical Network (PON).

Суть этой технологии состоит в использовании пассивных оптических ответвителей (сплиттеров), с помощью которых через один волоконный канал могут подключаться несколько клиентских устройств. Видами сетей PON являются APON (передача данных осуществляется по протоколу ATM), EPON (передача поверх Ethernet) и GPON (поверх Gigabit Ethernet — до 2,4 Гбит/c).

В архитектуре PON все клиенты общаются с корневой станцией провайдера, но не могут напрямую связываться друг с другом. Корневая станция пересылает данные сразу всем клиентам, а передача от клиентов выполняется этой же станцией так: для каждого из них устанавливается собственный временной интервал, в течение которого ему разрешается отправлять свои данные в сеть. Фактически, узловая станция провайдера услуг играет роль арбитра своеобразной оптической шины, выделяя полосу пропуская в зависимости от потребностей клиента. Вся полоса пропускания сети динамически распределяется между несколькими клиентами, из-за чего в сети PON не может быть более 32 терминалов.

Технологию PON нельзя назвать дешевой, поскольку в ней используются спектральное уплотнение сигналов и достаточно сложные механизмы управления средой. В пересчете на всю сеть доступа решение PON получается дороже, чем если бы у каждого клиента был установлен Ethernet-коммутатор, который пропускал бы через себя трафик для последующих клиентов. Причем такой коммутатор должен быть управляемым, чтобы исключить блокирование фрагмента сети первым же клиентом и обеспечить хоть какое-то качество сервиса.

Тем не менее технология PON вполне может найти применение в области широкополосного доступа. Например, она подходит для использования в новых коттеджных поселках, где оптоволокно проложено вдоль улицы, а отвод трафика к каждому дому выполняется при помощи сплиттера. При такой топологии общий объем потребления услуг может оказаться не слишком большим, и сеть не будет перегружена. Но прокладывать подобную инфраструктуру в местах массовой застройки, скорее всего, неэффективно. В этом случае правильнее — проложить вдоль улицы многожильный оптический кабель и подключить каждый дом к собственной жиле, реализовав топологию «звезда».

Несколько российских операторов уже объявили о внедрении PON. Среди них — питерское отделение «Роснет», «Санкт-Петербургский Телепорт», московский «Центральный телеграф». На сайте «Роснет» говорится, что подключение по оптическим каналам продается по цене от 400 долл. (на скорости от 256 Кбит/с), но внизу стоит приписка — подключение по технологии Ethernet. На сайте «Центрального Телеграфа» сообщается, что компания предлагает любые способы подключения, от DSL до радиодоступа (в том числе и PON), но услуга доступа через Ethernet почему-то не указана. Однако в прайс-листе «Центела» нет отдельного пункта для услуг PON, да и само оптическое подключение не особо предлагается клиентам.

Непростые коммутаторы

При построении домовой сети операторам стоит уповать на самые простые и дешевые Ethernet-коммутаторы. А неуправляемые концентраторы вообще не рекомендуется устанавливать, поскольку качественные услуги в такой сети обеспечить не удастся — любой клиент сможет блокировать доступ всех остальных к общей магистрали. Важно, чтобы коммутаторы поддерживали определенные уровни и качество обслуживания, возможность создания IP-VPN, использовали технологию DHCP для автоматического конфигурирования новых клиентов и имели хотя бы минимальные средства защиты от атак внутри сети. Кроме того, коммутатор должен поддерживать создание достаточного количества VLAN для разных услуг и правила доступа к сети. В частности, нужно блокировать смену клиентами своего MAC-адреса.

Если же оператор планирует предоставлять услуги видео, лучше организовывать древовидную структуру с раздачей IP-адресов по DHCP, чем отдельные PPPoE-каналы к провайдеру. Это необходимо потому, что видеосигнал эффективнее распространяется при использовании широковещательной технологии, а не отдельных выделенных каналов. В древовидной же сети можно через первый шлюз впускать видео?поток, через второй — данные, через третий — трафик IP-телефонии. «Узких мест» не возникает, а каждый шлюз подключен к своему внешнему сервису.

Для работы с видеоприложениями желательно также, чтобы коммутатор поддерживал технологию Multicast VLAN Registration (MVR), которая обеспечивает передачу только заказанных пользователем каналов. Сейчас Ethernet-оборудование развивается настолько стремительно, что все эти возможности удается обеспечить и с помощью недорогих устройств азиатских производителей. На них-то и стоит обратить внимание при построении максимально управляемой, мультимедийной, надежной и безопасной Ethernet-сети.

Локальный против глобального

Когда Internet только появился, его основные ресурсы располагались в США. Естественно, в первые годы становления Internet-услуг в России основной объем трафика поступал из-за пределов нашей страны. Сейчас большинству отечественных пользователей интересны преимущественно русскоязычные ресурсы. Вполне возможно, что локальная информация окажется для них более интересной и актуальной, чем ресурсы глобального или национального характера.

Использование районных кабельных сетей и городских телеканалов подтверждает это соображение. Сейчас трафик домовых сетей в основном направлен вовне, но если провайдеры приложат некоторые усилия для создания локально ориентированного контента и услуг, ситуация может радикально измениться. Тогда им не придется постоянно думать о расширении внешних каналов.

Определенные преимущества получат и сами операторы домовых сетей, ведь создавать локальный трафик дешевле, чем покупать его у внешних ISP. При успешном внедрении и продвижении локально ориентированных услуг (таких как «видео по запросу», кабельное телевещание по Ethernet, IP-телефония, интерактивные игры) они могут принести провайдеру более серьезные деньги, чем традиционные услуги доступа к Internet.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями