Технология VDSL - соединяем сети

Виктор Федосеев aka Firebird (firebird@ixbt.com)

Перед Вами встала проблема: нужно объединить две локальные сети между собой, и, желательно, не прибегая к помощи провайдеров Internet. И Вы спрашиваете себя - какие пути для этого существуют? Как наиболее оптимально это сделать, если, конечно, это вообще возможно? Как всегда, идеальных решений не существует (все хотят по меди получить гигабит на расстоянии в 20 км. :-)), у всех вариантов существуют те или иные проблемы, области применения и недостатки. Другой вопрос - что именно для Вас в данной ситуации является наиболее оптимальным. Если денег не считаете, то тогда, конечно, оптика - пригоняйте экскаватор и копайте :-) Другой вопрос - во сколько все это обойдется. Если отношение к деньгам все же разумное, и у Вас уже есть прямая медная пара от одной точки до другой, то можно использовать различные варианты DSL модемов и HPNA оборудования. Последнее - в меньшей степени, но тем не менее. Если у Вас большие расстояния (скажем, в районе 5 км.) - то можно использовать HDSL/SDSL (и разновидности - тот же MSDSL).

Модемы этих типов работают довольно надежно. Причем несколько HDSL/SDSL модемов будут без проблем работать по парам, взятым из одного многопарника. Это достоинства. А вот и недостатки - скорость не превышает 2 Mбит/с, на одной линии одновременно не «живут» вместе HDSL/SDSL сигнал и телефония и, наконец, у этих модемов довольно большая стоимость. Так что это, скорее всего, профессиональные «провайдерские» решения. Даже не совсем так… Эти модемы - скорее решение для телефонных провайдеров. Ну или для обычных, когда существуют большие расстояния и есть возможность на канале ставить репитеры. Тогда и на 20 км трафик передать - не проблема. Так что на расстояниях в 5 км лучше использовать более продвинутую технологию - ADSL (см. также анализаторы и тестеры ADSL). Плюсы - скорость 8 Мбит/с к клиенту и 1 Мбит/с от него, вполне достаточно для работы VoIP телефонии. Если поставить два модема навстречу друг другу, то получится формула дуплекса в 9 Мбит/с. Правда, такая скорость работы будет у вас на расстояниях не более 3-х км и по хорошим проводам (диаметр жилы больше 0.5 мм). В случае же больших расстояний (до 6 км - почти предел для работы ADSL технологии) скорость передачи данных будет серьезно меньше. Насколько - зависит от конкретных условий. Но на 6-ти км. обычно получается формула 1.5 Мбит/сек на 640 Кбит/сек. Соответственно к клиенту/от клиента. Т.е., если делать два ADSL потока, то на 6 км получается скорость как и у HDSL модемов. Ну а кроме скоростей, ADSL не мешает телефонии, что тоже безусловный плюс, т.к. нет больших проблем с парами в тех местах, где уже есть телефонная связь. А вот и недостатки: нельзя ставить репитеры, очень высокое энергопотребление - до 8 Вт на модем в активном состоянии. Хотя есть варианты и с энергопотреблением в 1 Вт, но они и работают на меньшие расстояния.

Это все хорошо. А если у вас расстояние не 5 км, а меньше? Есть более дешевое решение? Конечно же есть! Та же HPNA технология. 10 Мбит/с (стандарт HPNA 2.0), расстояние «по паспорту» - 350 метров, среда передачи - практически любая. С появлением этой технологии для целого ряда случаев, к примеру, когда две локальные сети находятся на расстоянии меньше 500 метров (на этом расстоянии в большинстве случаев проблем с работой нет - экспериментальные данные), решение задачи объединения двух сетей сильно упростилось. Данное решение существенно дешевле всех представленных выше технологий (в разы) и работает практически по любым проводам (даже на лапше). А в некоторых случаях HPNA стабильно работает и на 900 метрах и даже более! (прошу только учесть, что это единичные случаи, и не факт, что у Вас будет так же). Правда, и у этого решения есть свои недостатки. Это - расстояние работы (500 метров) и то, что из-за взаимных наводок нескольких HPNA сигналов (он у HPNA высокочастотный) возникают проблемы с работой нескольких таких HPNA каналов в телефонных многопарниках. Обычно такие многопарники основаны на кабелях третьей категории. Конечно же, если повысить категорийность проводки - то можно уже запустить не два-три HPNA канала, как на кабелях третьей категории, а несколько больше.

Также, в настоящий момент появилась некая альтернатива HPNA - технология из области xDSL, а именно VDS L. Основные ее параметры - скорость до 52 Мбит/с, расстояние - до 2.5 - 3 км по витой паре (скорость на таком расстоянии существенно меньше, чем 52 Мбит/с. Но об этом позже). Основные принципы данной технологии были сформулированы уже довольно давно - им не меньше пяти лет. Не в виде стандарта, а в виде проекта оного - как такового, стандарта до сих пор еще нет. И производители, похоже, отчаявшись дождаться единого стандарта, начали выпускать оборудование, которое в целом соответствуют общим положениям разрабатываемого стандарта. На текущий момент существует целая армия производителей VDSL чипсетов - это, к примеру, Infenion, Texas Instruments, Broadcom и т.д. Теперь остановимся и попытаемся понять,

Что же такое VDSL?

Вообще VDSL расшифровывается как Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line. Технология не новая и давно известна. Ей как минимум лет 5. Но вот массовым продуктом данная технология становится только сейчас. Причем буквально на наших глазах. Итак, начнем с начала - т.е., что такое VDSL, кроме как приведенная мною выше расшифровка аббревиатуры?

VDSL - это будущий стандарт сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии. Проект еще не утвержден и находится в стадии разработки, и различные производители VDSL решений сейчас борются за то, чтобы именно их реализация была принята за стандарт. Скорее всего, примут что-то среднее от всех - хотя и не факт. Тем не менее, это должна быть технология xDSL, которая обеспечивает самую высокую, на текущий момент времени, среди всех xDSL технологий, скорость передачи данных. VDSL поддерживает скорость передачи данных до 52 Мбит/с по направлению к пользователю и до 1,5 Мбит по направлению от пользователя при небольшом расстоянии передачи (от 300 до 1300 метров). Т.е. технология, как и ADSL, является ассиметричной. Вообще же, при ее применении происходит обмен скорости на дальность, и можно варьировать параметры, увеличивая расстояние, на котором будут работать модемы. Однако в этом случае скорость будет меньше заявленных 52 Мбит/сек.
 

Табл. 1. Скорости передачи VDSL модемов в зависимости от расстояния.
 

VDSL, как и технологии ADSL и HPNA, могут прекрасно работать по существующим телефонным линиям, при этом не мешая обычной телефонии. Вдобавок ко всему, VDSL не мешает и работе ISDN.

Правда, это все теория. На самом деле, большинство игроков на рынке VDSL технологий предлагают так называемый Ethernet-over-VDSL (EoV). Что это означает? В отличие от чисто ассиметричной DSL технологии ADSL, VDSL позволяет работать и в синхронном режиме. Этим незамедлительно воспользовались производители сетевого оборудования, которые просто выпустили VDSL модемы, жестко работающие в синхронном режиме на скоростях 10(11, 13) Мбит/c на любых расстояниях до 1300(1500) метров. Т.е., если у Вас линия даже 300 метров, все равно - скорость работы будет неизменной - 10 Мбит/c, в отличие от потенциально возможной скорости аж в 52 МБит/сек. Вообще говоря, эти ограничения заложены в самих чипсетах - они рассчитаны на максимальную пропускную способность линии VDSL при работе в симметричном режиме примерно 26 Mbps.

Но, как всегда, уже вовсю идут разработки более продвинутых версий VDSL технологии. К примеру, компания New Wheel Technology утверждает, что она сможет выпустить оборудование, позволяющее работать со скоростью 54 Mbps на расстояниях до 3 км, правда, в асинхронном режиме. И, может быть, в этом случае те же 10 Mbps мы и будем получать на существенно больших расстояниях, нежели сейчас. Что ж, посмотрим. Ну а пока я отмечу, что на российском рынке начало массово появляться оборудование VDS т.н. второго поколения, которое отличается от первого прежде всего типом модуляции - QAM (Quadrature Amplitude Modulation) и низким потреблением электроэнергии, которое составляет всего один ватт на каждую линию, что как минимум на 50% меньше, чем в том же ADSL с традиционным DMT.

Ну вот, вроде с теорией мы закончили. Остановимся теперь на обзоре оборудования VDSL, которое представлено сейчас на нашем рынке.

VDSL-over-Ethernet - оборудование и его возможности

На данный момент на российском рынке представлено в основном оборудование от четырех основных производителей - это оборудование фирм Cisco, Optical Access, Taylink и City-Netek. Скоро на подходе варианты от D-Link и целого ряда других производителей. Мы смогли протестировать оборудование фирмы City-Netek, так что в дальнейшем будем рассматривать именно оборудование этой фирмы, делая попутные замечания по оборудованию третьих фирм. Правда, данные для них я буду приводить те, которые взял с сайтов соответствующих фирм-производителей.

Итак. Оборудование City-Netek основано на VDSL чипсете второго поколения - детища совместного проекта компаний Infineon Technologies и Savan Communications Ltd. Savan Communications Ltd предоставила компании Infineon свои наработки в области алгоритмов VDSL, а Infineon сделала все остальное. Как я уже говорил, чипсеты второго поколения VDSL, к коим и относятся чипсеты от Infineon, имеют довольно низкое энергопотребление, обладают более "продвинутым" алгоритмом модуляции QAM (на текущий момент для VDSL это самый лучший алгоритм из всех существующих). Кроме того, чипсет соответствует стандартам European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Rev1, Full Services Access Networks (FSAN) и требованиями American National Standards Institute (ANSI). В линейке компании существуют на данный момент два типа VDSL оборудования - CN-501 модемы и СТ-5412 коммутатор (switch). Каждый из этих видов оборудования предназначен для своих целей. Модемы - прежде всего для объединения удаленных локальных сетей, а коммутаторы - для раздачи высокоскоростного трафика по клиентам внутри зданий или других объектов, где необходима большая скорость работы, но есть либо сильно удаленные друг от друга точки, либо необходимо предоставление трафика поверх существующих телефонных проводов, но надо отметить - категорийных телефонных проводов. Остановимся теперь на спецификациях каждого из них в отдельности. Итак:

City-Netek CN-501 LT/RT

Используя данные модемы, Вы легко можете соединить две Ethernet точки на расстояниях до 1500 метров по витой паре (начиная от 3-ей категории) на скоростях до 12.5 Mbps в режиме FullDuplex. У устройства есть VDSL порт, 10/100BaseTX Ethernet порт (обычный и uplink) и POTS/ISDN splitter, к разъему которого, собственно говоря, и подключается аналоговый или ISDN телефон. Устройство имеет порт RS232, через который Вы можете конфигурировать Ваш модем и/или обновлять прошивку модема. Модемы могут быть двух видов - ведомый (RT) и ведущий (LT). Ведущий позволяет удаленно конфигурировать ведомый. Для настроек модема (через RS232 интерфейс) используется прилагаемая программа, которая позволяет модифицировать целый ряд параметров. В частности, Вы можете уменьшить скорость работы модема, но при этом поднять расстояние, на котором этот модем работает. К примеру, на 4 Mbps модем должен "пробивать" расстояние в 2.5 км.

В комплекте с модемами идет программа 10BaseS Configurator производства компании Infineon. Судя по всему - это универсальная программа для конфигурирования всех VDSL модемов, основанных на чипсетах от Infenion. Она обладает довольно большими возможностями по настройке. Для того, чтобы настроить VDSL, Вы просто соединяете модем с COM портом Вашего компьютера и запускаете программу. При этом Вы получаете окно, в котором спрашивается, к какому порту подключен Ваш модем:

Рис 3. Программа 10BaseS. Окно инициализации программы конфигурирования.
 

Что тут нужно выбирать - всем, надеюсь, понятно :-)

Как видно, программа настройки довольно "продвинутая", и она позволяет задавать много различных параметров, в т.ч. и задавать скорость линии. Это нужно для увеличения дальнобойности модема. Ну а для того, чтобы понять, насколько она продвинутая, просто запустите ее и "побегайте" по менюшкам. Чего там только нет...

Основное тестирование VDSL оборудования мы проводили как раз с использованием этих модемов. Вообще, надо сказать, что если VDSL сигнал один в многопарнике, то все работает просто замечательно. Мы тестировали их на линиях и в 500 и в 1400 метров, для тестов использовались пары в многопарниках. Причем линия на 500 метров была очень сильно зашумлена из-за различных наводок. Линию в 1400 метров тестировали просто - взяли два офиса, удаленных между собой на расстояние в 1.4 км, взяли линию в многопарнике, сняли с этой пары успешно работающий модем Watson 4 и вместо Watson-ов поставили VDSL модемы. Модемы абсолютно нормально встали и заработали! Эффективная скорость перекачки файлов между двумя компьютерами была в районе 8.5 Мбит/с. На линии в 500 метров модемы сразу не завелись. Однако после того, как мы заземлили эти модемы, все встало на свои места - линк поднялся. Скорость тоже была в районе 8.5-9 Mbps. Также, мы запускали несколько VDSL каналов в одном многопарнике - связи не было на расстояниях даже в 400 метров. Скорее всего это связано с тем, что из-за высокочастотного VDSL сигнала возникали перекрестные помехи. Это же утверждение справедливо и для HPNA оборудования, у которого сигнал тоже высокочастотный. Это, конечно, не очень хорошо, но, с другой стороны, если просто надо подать один VDSL сигнал, то можно утверждать - в многопарнике он прекрасно будет жить. Тесты-то мы проводили на старых отечественных линиях. Также мы отметили, что, как и заявляется производителем, VDSL сигнал не мешает работе обычного телефона. Так что Вы можете подавать в удаленные точки, наряду с Интернетом (к примеру), еще и обычную телефонию. И даже ISDN телефонию. Перейдем теперь к тестированию следующего оборудования:

City-Netek CN-5412

Это уже VDSL коммутатор, в качестве оконечных абонентских устройств для которого используются те же самые CN-501 модемы. Данный коммутатор поддерживает VLAN, одновременную передачу VDSL и голоса, имеет на борту 12 VDSL портов и 4-е Ethernet. Имеет консольный выход для управления через терминал. Пока устройство не поддерживает SNMP, но, тем не менее, этим устройством можно управлять по SNMP протоколу через универсальную платформу управления оборудованием City-Netek, CN 2000, которая, помимо прочего, включает в себя еще и Ethernet коммутатор. Еще раз повторю, что CN 2000 может управлять любыми коммутаторами, производимыми компанией - HPNA, VDSL и т.д. Причем все они управляются, в случае сопряжения с CN 2000, как одно устройство. Уже в этом квартале, по заявлению производителя, планируется выпуск SNMP вариантов данного свича.

Тактико-технические характеристики (скорость, дальнобойность и т.д.) в целом соответствовали описанным выше модемам. Однако оборудованием City-Netek не заканчивается все VDSL оборудовние, которое есть на нашем рынке. Существует та же CISCO со своей LRE технологией (что по смыслу - тот же VDSL-over-Ethernet), OpticalAccess, оборудование которой построено на том же чипсете от Infenion и т.д.. В целом, все это оборудование похоже. Конечно, CISCO - это CISCO, со всем набором возможностей и, к сожалению, ценой. Есть модемы, есть коммутаторы с тем или иным набором функций. Правда, у City-Netek нет пока стоечных вариантов оборудования, а у того же OpticalAccess есть. Но, с другой стороны, такое решение не всегда нужно и экономически оправдано, и в большинстве случаев у того же City-Netek-а можно использовать центральную платформу управления: CN-2000 + HPNA или VDSL свичи, что будет несколько дешевле, чем стоечный вариант.

Заключение

В настоящий момент во всем мире происходит настоящий бум VDSL. Цена, скорость, дальнобойность - это безусловные плюсы данной технологии. Приглядитесь и вы - вдруг и вас VDSL избавит от некоторых проблем?