Концентраторы xDSL (DSLAM)

А.В. Симонина, менеджер по оборудованию компании «ИМАГ»
Д. Ю. Гусельцов, менеджер по развитию компании «ИМАГ»

Современные концентраторы DSL представляют собой оборудование нового поколения, позволяющее подключать абонентов к сети передачи данных, используя последние технологии, и имеющее сетевые интерфейсы, такие как Ethernet, ATM, SDH. Концентраторы устанавливаются в местах концентрации пользователей на стороне оператора связи и позволяют абонентам получать высокоскоростной доступ к сетям передачи данных, сохраняя при этом существующую инфраструктуру и доступ к ТфОП.

На сегодняшний день число производителей и поставщиков устройств подобного рода составляет несколько сотен, и выбрать нужное оборудование не так просто. Требования, которые предъявляет потребитель к разным классам DSL-оборудования, существенно различаются. Имеют значение: надежность, размеры, плотность портов, потребляемая мощность. Например, надежность концентраторов операторского класса должна быть значительно выше, чем у концентраторов для кампусных приложений, где непродолжительные сбои в передаче трафика не столь критичны; то же касается и необходимого набора функций. Использование медной проводки и простая процедура установки концентратора делают первоначальные вложения для создания сети доступа минимальными. Таким образом, использование концентраторов позволяет абонентам получать дополнительные виды услуг, а операторам - дополнительные виды дохода.

Типы и область применения концентраторов

Исходя из поставленных задач и требований абонентов, а также учитывая особенности инфраструктуры, оператор выбирает оптимальную технологию доступа. Тип концентратора определяется в зависимости от используемой DSL технологии, например, ADSL, SHDSL, VDSL и др. Основными критериями при выборе являются: количество и плотность расположения абонентов, качество существующей проводки, длина абонентской линии и требуемая полоса пропускания.

ADSL

Выбор ADSL-технологии оправдан в тех случаях, когда требуется достичь высоких скоростей на больших расстояниях (до 5.5 км) от АТС до абонента и когда необходимо сохранить телефонную связь. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1.5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 кбит/с до 1.5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1.54 Мбит/с на расстояние до 5.5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи 6-8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние до 3.5 км по проводам диаметром 0.5 мм.

Обычно ADSL-технология используется в жилом секторе. Для одновременной передачи голосового трафика и данных по одной телефонной линии устанавливаются сплиттеры. Они могут быть как встроенными, так и внешними. Кроме «классической» технологии ADSL (включает в себя «облегченную» версию - ADSL Lite), современные концентраторы поддерживают улучшенные модификации технологии ADSL - ADSL2, ADSL2+.

Они разрабатывались с учетом возросших требований провайдеров и конечных пользователей к концентраторам. В ADSL2 была увеличена скорость и дальность передачи данных, реализована функция адаптивного изменения скорости, благодаря этим изменениям стала возможной поддержка большого количества новых приложений и дополнительных услуг. В ADSL2+ была увеличена вдвое скорость приема информации на расстояниях до 1.5 км.

G.SHDSL

Для корпоративного сектора наиболее перспективной является технология G. SHDSL. G. SHDSL-концентраторы позволяют осуществлять передачу на расстояние более 6 км со скоростью до 2.3 Мбит/с по одной медной паре в обоих направлениях. Эта технология используется, когда необходимо подключить удаленных абонентов или объединить несколько территориально разнесенных офисов в единую локальную сеть. Применение данной технологии целесообразно при обслуживании кампусов. В некоторых DSLAM реализована поддержка технологии G. SHDSL.bis со скоростью передачи 5.7 Мбит/с по одной медной паре с возможностью объединения 4-х пар в один канал с общей скоростью до 22.8 Мбит/с.

VDSL

xDSL с поддержкой стандарта VDSL используется при построении систем коллективного абонентского доступа (например в бизнес-центрах, коттеджных поселках, студенческих городках, гостиничных комплексах и т.д.) и при развертывании корпоративных систем связи. VDSL обеспечивает самую высокую скорость передачи из всех современных DSL технологий.

В отличие от других DSL-технологий VDSL может работать в двух режимах - симметричном и ассиметричном. Она обеспечивает скорость передачи данных к абоненту в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных от абонента до 2.3 Мбит/с, по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология Ethernet поверх VDSL (EoVDSL) расширяет сеть Ethernet на расстояние до 1.5 км. Концентраторы VDSL целесообразно применять при проведении видеоконференции, оказании услуг видео по запросу, дистанционном обучении и т.д.

«Фирменные» технологии

Кроме перечисленных выше, существуют концентраторы, поддерживающие так называемые «фирменные» технологии. Они позволяют расширять возможности стандартизованных технологий или быть дополнениями к ним. «Фирменные» технологии являются собственными разработками производителя и используются, например, для адаптации скорости передачи по каналу связи к скорости терминального оборудования. Также они могут применяться при плохом состоянии абонентской проводки или при удаленности абонента более чем на 5.5 км. Часто «фирменные» технологии являются комбинациями уже известных. В том случае, если технология успешно применяется на сетях абонентского доступа, она проходит процесс сертификации, после которого может использоваться в оборудовании других производителей.

Плотность портов и физические размеры концентраторов

Одним из основных параметров при выборе концентратора широкополосного абонентского доступа DSLAM является количество поддерживаемых DSL-портов на устройстве. По конструктивному исполнению можно выделить три основных типа концентраторов.
Самые компактные из них представляют собой решение на одной плате и устанавливаются в стандартный 10-ти парный плинт KRONE LSA-PLUS. Следующие по размеру, это mini-DSLAM, так называемые устройства «pizza-box» высотой 1 U. Самые мощные устройства - это модульные DSLAM с широким набором сетевых интерфейсов и установкой в стандартную 19" стойку и различной плотностью портов. Сверхкомпактный концентратор DSL - это решение с фиксированной конфигурацией на 8-10 портов, а mini-DSLAM может иметь как фиксированное, так и модульное исполнение с емкостью от 8 до 48 портов на устройство. Модульные концентраторы представляют собой полнофункциональные устройства, которые могут взаимодействовать с разными типами транспортных сетей (ATM, Ethernet, SDH) и содержать большое количество пользовательских портов DSL (ADSL, SHDSL, VDSL).

Важный критерий выбора того или иного концентратора - каскадное включение устройств, то есть увеличение общего количества портов DSL при едином управлении всем стеком устройств, что особенно важно для компактных концентраторов с невысокой плотностью портов. На начальном этапе построения сети доступа оператор может либо наращивать сеть постепенно, используя для этого мини-концентраторы, либо вкладывать крупные инвестиции в системы большой емкости. Во втором случае время окупаемости проекта увеличится.

Надежность и безопасность концентраторов

Для того чтобы оборудование широкополосного абонентского доступа DSLAM удовлетворяло требованиям операторов связи, то есть являлось оборудованием операторского класса, необходимо соблюдение отраслевых стандартов в области безопасности и функционирования. Кроме того, корпус устройства должен быть защищен от неблагоприятных температурных воздействий, это должно быть подтверждено соответствующим сертификатом по технике безопасности.

Еще один важный фактор для обеспечения надежности оборудования - резервирование компонентов. Архитектура устройства должна предусматривать возможность резервирования внутренней матрицы коммутации, центрального процессора, источников электропитания, интерфейсов транспортной сети. Например, для предотвращения отказа в обслуживании трафика абонента сетевые интерфейсы системы могут иметь избыточную конфигурацию со схемой резервирования 1+1.

Типы интерфейсов к транспортной сети

Выбор оборудования для сети абонентского доступа во многом зависит от того, какая технология используется на магистральной сети: ATM, IP/Ethernet, SDH. В соответствии с этим выбираются и интерфейсы концентратора.

ATM

Оборудование широкополосного абонентского доступа DSL получило свое развитие тогда, когда сети передачи данных строились на технологии ATM. Этим можно объяснить тот факт, что до недавнего времени основным интерфейсом DSLAM к транспортной сети являлся интерфейс ATM (E1, E1-IMA, E3, STM-1-IMA). Можно говорить о том, что ориентация на технологию ATM стала серьезным препятствием для операторов и провайдеров услуг, поскольку требовала больших затрат на развертывание и эксплуатацию дорогостоящих систем на основе АТМ. Однако технология АТМ имеет свои неоспоримые преимущества, она позволяет эффективно использовать полосу пропускания канала и обеспечивать требуемый уровень качества обслуживания (QoS) абонентов.

Ethernet

Современные тенденции перехода на протокол IP заставляют производителей оборудования широкополосного доступа DSL применять в своих решениях более перспективные технологии Ethernet. Прежде всего, это влияет на стоимость решения, существенно снижается его цена.

Современные транспортные сети Metro Ethernet достигли скоростей 10 Гбит/с и продолжают активно развиваться. Для доступа к таким высокопроизводительным сетям концентраторы DSLAM комплектуются интерфейсами Fast или Gigabit Ethernet в зависимости от плотности портов устройства. Однако при использовании транспортного интерфейса Ethernet в оборудовании широкополосного доступа встает задача обеспечения качества обслуживания абонентов. Для этого в оборудовании доступа DSLAM используются несколько механизмов. Прежде всего, это возможность создания виртуальных частных сетей VLAN в соответствии со стандартом IEEE802.1Q. Кроме того, для обеспечения параметров качества в оборудовании DSLAM должна быть реализована функция приоритезации трафика Ethernet в соответствии с IEEE802.1p.

SDH

Одной из самых распространенных технологий, на основе которой может строиться современная первичная сеть, является технология SDH. Подключение концентратора абонентского доступа к транспортной сети SDH осуществляется с помощью агрегатного интерфейса STM-1. К телефонной сети общего пользования концентратор DSL подключается с использованием стека протоколов V5.2, каждый из которых позволяет обслуживать до 16 потоков Е1. Технология SDH обеспечивает возможность управления транспортной сетью любой разветвленности из одного центра.

Оборудование на стороне абонента

Одновременно с выбором концентратора, возникает серьезный вопрос: абонентское устройство какого производителя выбрать? Как правило, пользователям предоставляется список производителей, чье оборудование совместимо с используемым концентратором. В большинстве случаев провайдеры сами предлагают своим абонентам ту или иную марку CPE. Некоторые производители выпускают интегрированные решения для предоставления абонентам не только высокоскоростного доступа к сетям передачи данных, но и дополнительных телефонных линий. В этом случае в помещении абонента устанавливается устройство интегрированного доступа (IAD). Сегодня производители стараются выпускать абонентские устройства, соответствующие самым строгим требованиям к совместимости со всеми стандартными DSLAM.

Стандартные и специализированные средства сетевого управления

Каким бы функциональным ни было оборудование широкополосного абонентского доступа, без соответствующей системы управления оно всего лишь бесполезная железка. Поэтому особое внимание при выборе концентратора доступа DSLAM нужно уделить средствам управления.

Кроме стандартных и широко используемых терминальных средств локального управления, таких как интерфейс командной строки (Command Line Interface, CLI), протоколы Telnet и HTTP, оборудование должно поддерживать полнофункциональную графическую систему управления элементами на основе протокола SNMP. Важно чтобы эта система управления могла отслеживать состояние каналов связи, возникающие ошибки в сети доступа, позволяла производить быструю настройку и мониторинг параметров как системы в целом, так и профилей отдельных абонентов.

Одним из основных требований, предъявляемых к специализированной системе управления, является использование в ней стандартных протоколов (CORBA, SNMP) и открытых программных интерфейсов API. Это позволяет сопрягать данную систему с существующими на сети оператора системами эксплуатации и поддержки операций OSS, такими как HP OpenView.

Еще одним требованием к системе управления является модульность и масштабируемость. Система управления должна состоять из отдельных функционально законченных модулей, взаимодействующих друг с другом с использованием стандартизованных протоколов и интерфейсов, и иметь возможность наращивания функциональности путем добавления дополнительных модулей. Также система должна содержать встроенные механизмы, обеспечивающие быстрое восстановление после сбоев, резервное копирование пользовательских настроек и безопасность всей системы.

Стандарт IEEE802.3ah

Отдельные требования предъявляются к устройствам, в которых реализованы механизмы управления в соответствии с новым стандартом IEEE802.3ah, известного больше как EFM, или «Ethernet на первой миле». Он применяется для технологий VDSL и SHDSL; обеспечивает управление удаленными устройствами (абонентскими терминалами), используя выделенный канал управления. При этом, расширенные возможности удаленного управления устройствами в соответствии с IEEE802.3ah позволяют операторам своевременно реагировать и устранять неисправности, возникающие в сети, обеспечивая высокое качество предоставляемых услуг абонентам.

Дополнительные характеристики

Помимо основной функциональной нагрузки по передаче трафика данных, концентратор поддерживает большое количество дополнительных функций и сервисов. Для предоставления услуг «видео по требованию» (VoD и NVoD) DSLAM должен поддерживать стек протоколов многоадресной доставки IGMP-Snooping и IGMP-Proxy. Благодаря им, информация может передаваться от концентратора к группе пользователей. Данный протокол позволяет сэкономить полосу пропускания сетевых каналов и обеспечить высокое качество обслуживания приложений, чувствительных к временным задержкам.

Для маршрутизации данных между несколькими виртуальными локальными сетями (VLAN) используются стандарты IEEE 802.1p и 802.1q. VLAN позволяет разделять трафик, эффективнее использовать полосу канала, гарантировать надежную совместную работу сетевого оборудования различных производителей и обеспечить высокую степень безопасности оборудования. При использовании стандарт IEEE 802.1p присваивается степень приоритета от 0 до 7. На основе этих приоритетов осуществляется управление трафиком.

Перспективы развития рынка

Благодаря поддержке крупнейших производителей, технологии семейства DSL развиваются очень быстрыми темпами. Количество пользователей, использующих существующие медные линии для получения услуг широкополосного доступа, увеличивается с каждым годом примерно на 50%. Производство концентраторов в IV квартале 2004 года, по прогнозам Dell’Oro Group, достигнет 12.7 млн штук. Это означает, что развитие мультисервисных сетей будет продолжаться, и вместе с тем будет снижаться стоимость оборудования.

Технические характеристики

См. также

• Анализаторы и тестеры ADSL / DSL