Универсальная платформа доступа FlexGain для операторов наложенных и корпоративных сетей

Д.Г. Мирошников, генеральный директор НТЦ НАТЕКС

Универсальная платформа FlexGain объединяет в себе возможности всех современных технологий абонентского доступа. Богатейшая гамма решений xDSL, волоконно-оптические системы, оборудование уплотнения абонентских линий и модемы «голос+данные», интегрированные в единую платформу с блоками временного разделения и кросс-коммутации, делают FlexGain одним из наиболее гибких решений для построения сетей абонентского доступа. Рассмотрим ключевые преимущества новой платформы при ее использовании в корпоративных сетях, а также в наложенных сетях «новых» или «конкурирующих» операторов – CLEC (Competing Local Exchange Companies).

Многие обозреватели рынка телекоммуникационного оборудования отмечают, что будущее — за универсальными и гибкими решениями. Это справедливо и для опорных высокоскоростных транспортных сетей, и для сетей абонентского доступа. Под универсальностью понимаются единый конструктив и система управления, возможность работы по всем видам кабелей (электрические и оптические), поддержка всех популярных сетевых протоколов (TDM + различные системы сигнализаций, IP, иногда ATM). Осознавая эту тенденцию, большинство производителей оборудования стремятся перепрофилировать свою продукцию таким образом, чтобы удовлетворить всем требованиям в едином продукте.

По этому пути идет и НТЦ НАТЕКС, развивая универсальную платформу FlexGain. В основу нового решения положены следующие принципы:

поддержка всех сетевых протоколов        (мультипротокльность);

поддержка работы и по электрическим и по  оптическим кабелям связи;

экономическая эффективность внедрения  (низкие стартовые затраты и инвестирование по мере развития);

передовые технические решения в основе каждой из подсистем.

    Рассмотрим каждое из качеств продукта через призму его применения операторами наложенных и корпоративных сетей.

Приложения (мультипротокольность)

    FlexGain может с успехом применяться в качестве универсальной платформы временного разделения и узла доступа к услугам IP. Большинство корпоративных и, естественно, наложенных сетей построены по принципу выноса «точек присутствия» в ближайшее к абоненту помещение, снабженное кабельными коммуникациями. Как правило, это здания АТС (узлов связи) базового оператора. География «точек присутствия» (ТП) может быть и городского и национального масштаба. Центральное же оборудование оператора наложенной сети, то есть телефонный коммутатор и мощный узел сети передачи данных, расположены в одном или нескольких главных сетевых узлах (ГСУ). Между ГСУ и множеством ТП находится транзитная сеть другого (как правило, базового, — ILEC) провайдера. Оператор наложенной сети может арендовать как физическую среду (оптические волокна или медные пары), так и каналы данных. Эти каналы могут быть предоставлены как по протоколам временного разделения, так и по пакетным протоколам.

    Итак, оператор наложенной сети создает «точки присутствия». Каким образом это делается с помощью FlexGain? На рисунке 1 представлена схема подключения узла FlexGain к опорной сети. Если это сеть SDH, то наиболее эффективно подключение на уровне STM-1. Карта STM-1 будет наиболее дешевым трибутарным интерфейсом для мультиплексора опорной сети (много дешевле чем, например, 21*Е1). Кроме того, STM-1 является полностью стандартизованным стыком, таким образом, узел доступа может быть соединен с опорным узлом, построенным на оборудовании любого производителя. Управление магистральной сетью и сетью доступа производится независимо.

1_1

Рис. 1 Подключение платформы FlexGain к опорной сети

 

    Если планируемый узел малой емкости и требуемая скорость составляет всего 2Мбит/с или ниже, вместо SDH разумно использовать одну из среднескоростных систем, входящих в платформу FlexGain. Например, эффективным окажется применение оборудования xDSL FlexDSL MEGATRANS, позволяющее организовать поток 2Мбит/с по магистральным кабелям на расстояние десятков и даже сотен километров. Для этой цели у оператора зоновой сети необходимо арендовать пару (проблема электромагнитной совместимости с работающими по соседним парам системами типа К-60 в оборудовании MEGATRANS решена) и небольшие площади в помещениях НУП для установки линейных регенераторов.

    Как правило, современные операторы ориентированы на предоставление клиентам как традиционных услуг (телефония и аренда каналов), так и услуг  «нового поколения», прежде всего Интернет. Поэтому в мультиплексоре SDH, входящем в платформу FlexGain, предусмотрены трибутарные платы как TDM (16*Е1, 21*Е1, Е3), так и IP (10BaseT или 100BaseT). Узлом SDH доступа FlexGain A155 потоки TDM и IP разделяются и передаются дальше на различные системы абонентского доступа платформы FlexGain.

    Рассмотрим сначала TDM трафик. Требуемое количество потоков Е1 «пропускается» через блоки кросс-коммутаторов FlexGain 4XE, где на уровне ОЦК 64 кбит/с оператор наложенной сети может сгруппировать или перераспределить ОЦК требуемым образом. Этот элемент обеспечивает 100% централизованный контроль сети на местном уровне, таким образом, не требуется установка мощного кросс-коммутатора на ГСУ. Перераспределенные потоки коммутируются на транспортные или TDM блоки платформы (Рис. 2). С блоков TDM FlexGain Plex оператор может получить каналы «голоса» или «данных», а транспортные системы доставляют потоки Е1 или FE1 непосредственно к абоненту. Необходимо отметить, что кросс-коммутатор FlexGain 4XE производит также перекодировку CAS-сигнализаций. Значит, «голосовые» каналы могут быть перенастроены для соединения с коммутаторами различных производителей.

2

Рис. 2. Подсистемы кросс-коммутации и временного разделения.

 

    В современной телекоммуникационной сети, однако, выделение низкоскоростных потоков «голоса» и «данных» непосредственно в ТП, то есть в помещении АТС, выглядит необычным. Много чаще агрегатные потоки (N*E1 или N*FE1) доставляются системами xDSL или ВОЛС (Волоконно-Оптическими Линиями Связи) в помещение к абоненту, где и разделяются на составляющие. Именно для решения этой задачи и предназначены конструктивы Compact платформы FlexGain, позволяющие установить до 3-х блоков (например TDM) в помещении у клиента. Блоки TDM могут каскадироваться, предоставляя тем самым требуемое количество портов. В новой версии мультиплексора FlexGain Plex (сейчас в разработке) предусмотрен также прямой оптический выход для прямого соединения с блоком ВОЛС FlexGain FOM4, устанавливаемом в ТП. Для xDSL соединений в тот же конструктив Compact устанавливаются платы NTU. (рис. 3)

3

Рис. 3. Вынос гибкой TDM платформы к абоненту.

 

    Естественно, транспортными системами платформы FlexGain к абоненту могут быть доставлены и цифровые потоки для подключений УАТС, абонентских выносов (DLC) и т.д. (рис. 4)

4

Рис. 4. Организация подключений УАТС и концентраторов

 

    Если же на ТП уже установлена какая либо коммутирующая аппаратура или узел сети передачи данных (ПД), то FlexGain можно с успехом применить и как традиционную систему абонентского доступа. Разница лишь в том, что FlexGain объединяет в себе большинство из известных решений абонентского доступа: IDSL, SDSL, HDSL с возможностью одновременной передачи «голоса» и «данных». (рис. 5,6,7,8).

5

Рис. 5 Организация среднескоростных каналов данных и «голос+данные»

6

Рис. 6 Организация высокоскоростных каналов данных и каналов «данные над голосом»

7

Рис. 7 Организация доступа к ТфОП

8

Рис. 8 Организация доступа к ISDN

 

    Теперь обратимся к IP трафику. Уже отделенный от TDM мультиплексором SDH, IP трафик передается на маршрутизатор или IP-концентратор (layer 3 switch) (Рис. 9). Эти устройства будут в будущем включены в платформу FlexGain, однако в настоящее время выбор концентрирующего IP устройства остается полностью на усмотрение оператора. Причины просты. Во-первых, идеологи IP сетей до сих пор не нашли однозначного ответа на вопрос — что лучше — коммутация или маршрутизация? Во-вторых, на данный момент в России рынок маршрутизаторов практически монополизирован. Пытаться конкурировать на этом рынке отечественному производителю пока рано, поэтому «маршрутизатору — маршрутизаторово»…

9

Рис.9 Организация подключения к Интернет

 

    Далее по интерфейсам 10BaseT (или V.35) к коммутатору IP подключаются модемы FlexDSL. Принципиально важно, что эти модемы поддерживают стандарт MDSL (Multirate DSL), то есть обеспечивают симметричную передачу по одной медной паре со скоростью от 144 кбит/с до 2,3 Мбит/с. Это дает несколько важных преимуществ перед решением, основанным, например, на DSLAM по асимметричной технологии ADSL. Во-первых, благодаря симметричности потока, оператор наложенной сети удовлетворяет требованиям бизнес-абонентов (это как правило наиболее доходная услуга), а не частного сектора, как ADSL. Во-вторых, благодаря переменной скорости оператор может «дотянуться» практически до любого удаленного абонента (правда, конечно, в ущерб полосе пропускания). И, в-третьих, но далеко не в последних по важности, за счет более конкурентоспособной цены как самого оборудования (модемы FlexDSL обходятся около $500 за шт.), так и более низких затрат на общее оборудование, «приведенных на порт». Об этом (экономической стороне вопроса) речь пойдет также ниже.

    Отметим также и то, что модемы FlexDSL MDSL готовы к работе по протоколам ATM (необходим только upgarde микропрограммы). Данная функция не используется в настоящее время, так как в нашей стране транспорт ATM пока имеет существенно меньшее распространение, чем «чистый» IP (во многом опять же из-за монополизации IP рынка).

Универсальность

    Операторы наложенных сетей, как правило, сильно зависят от базового оператора. Одна из причин такой зависимости — необходимость аренды медных пар в абонентских распределительных сетях. Поэтому многие «новые» операторы стараются где только возможно прокладывать собственные абонентские линии. Однако, естественно, если уж прокладывать кабель, то оптический, а не медный. Таким образом, конкурирующий оператор заинтересован в оборудовании, которое могло бы работать как по оптическим, так и по медным линиям.

    Рассмотрим более подробно транспорт по медным линиям. Различные технологии передачи по ним объединены емким собирательным термином — xDSL. Однако, если копнуть поглубже, то мы увидим, что xDSL — это и IDSL (то есть по сути то же самое, что ISDN), и MDSL (Multi-rate DSL, 2B1Q), и MSDSL (Multi-speed Single pair DSL, CAP), и SDSL (Single pair DSL, TC-PAM по терминологии ETSI), и HDSL2 (TC-PAM в терминах ANSI), и ADSL (Asymmetric DSL), и G.lite (низкоскоростной вариант ADSL) и т.д. и т.п. Различные технологии — различные условия применения.

    Например, наибольшую дальность в условиях отсутствия других систем передачи, работающих по соседним парам, обеспечивает модуляция CAP. Однако, она же вызывает наиболее сильные наводки на соседние пары, в связи с чем в некоторых странах даже вовсе запрещена к использованию на абонентских линиях. Наиболее распространенная технология 2B1Q является компромиссом и по дальности, и по помехоустойчивости, и по наводкам. ADSL плохо «уживается» в одном кабеле с IDSL и т.д. Все это — проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС), широко обсуждающиеся сейчас и в России и в остальном мире.

    Тем более важен вопрос ЭМС для конкурирующего оператора. Ведь базовый оператор, сдающий в аренду пару, вправе требовать 100% обеспечения ЭМС с оборудованием, уже установленным на соседних парах.

    В общем случае вопрос ЭМС зависит от шумовой обстановки, а следовательно индивидуален для конкретного приложения. Поэтому конкурирующему оператору необходимо иметь широкий выбор различных xDSL технологий с тем, чтобы применить нужную в каждом конкретном случае. Недавно, правда, забрезжил «свет в конце туннеля». Технология TC-PAM обещает быть «идеальной» в плане ЭМС (гарантируется совместимость с IDSL, ADSL, HDSL 2B1Q), но пока эта технология еще не окончательно стандартизована ETSI, а американский стандарт (HDSL2) описывает лишь узкий спектр приложений. Таким образом — выход в гибкости решения.

    Платформа FlexGain — одно из самых универсальных решений на сегодняшнем телекоммуникационном рынке. В состав платформы входят системы передачи для волоконно-оптических кабелей пропускной способностью от 4-х до 63-х E1. Причем система на 16*Е1 поддерживает линейный протокол SDH STM-1, тем самым еще расширяя спектр приложений. Система передачи для ВОЛС (SDH) платформы FlexGain также рекордсмен по дальности, обеспечивая работу на расстоянии до 130 км без переприемов.

    Что же касается xDSL, то здесь в платформе FlexGain выбор технологий включает в себя все известные симметричные версии 2B1Q и CAP (асимметричные технологии нужны для применений в частном секторе, где высокие скорости подключения пока востребованы меньше). В ближайшем будущем появится оборудование по технологии TC-PAM, с появлением которго потребность в других решениях, вероятно, снизится. Система MEAGTRANS специально разработана для обеспечения ЭМС в магистральных кабелях при работе параллельно аналоговым системам уплотнения. При наличии спроса, будет предложен также ADSL мультиплексор. Таким образом, FlexGain позволяет решить все задачи и подобрать решение, необходимое для каждого конкретного приложения.

Экономическая эффективность.

    В основу концепции FlexGain положены следующие основные экономические идеи:

  • масштабируемость решений, инвестирование «по мере развития»;

  • низкие стартовые затраты;

  • универсальное конструктивное исполнение;

  • единая система управления;

  • открытость и дальнейшее развитие.

    Посмотрим график затрат на оборудование инфраструктуры, типичное при применении других платформ — например популярных в США и Западной Европе DSLAM. Как правило, в DSLAM каждая карта поддерживает большое количество DSL портов — до 32-х. Это дает снижение цены на порт при полной загрузке кассеты (или хотя бы 100% использовании всех портов карты), но одновременно приводит к большим затратам на каждом этапе развития сети.

    На рис. 10 показан вариант, когда инфраструктура сети, построенной на «больших» DSLAM, инвестируется опережающими темпами. Таким образом, имеется возможность немедленного удовлетворения спроса, но довольно большая сумма средств постоянно «заморожена» в неиспользуемой емкости (незадействованных DSL-портах и избыточном ресурсе «общего оборудования»). На рис. 11 показан также другой вариант — инвестирование «по мере роста потребности», то есть закупка оборудования производится после нахождения клиентов на все порты DSLAM. Однако, этот вариант обрекает большинство клиентов на долгое ожидание предоставления услуги и, таким образом, чреват их потерей.

10

Рис. 10 Опережающее развитие сети — излишние вложения в неиспользуемую инфраструктуру.

11

Рис. 11 Развитие «по мере роста потребности» при применении «больших» DSLAM – «всегда слишком поздно», спрос не удовлетворен.

 

    Разработчики FlexGain отталкивались от той идеи, что конкурирующие операторы заинтересованы, прежде всего, в наибольшей «зоне охвата» своей услугой и, следовательно, в большом количестве ТП. Тем самым конкурирующий оператор «собирает» трафик наиболее продвинутых и платежеспособных клиентов. Однако, являясь коммерческими и быстро развивающимися фирмами, «новые операторы» не заинтересованы в замораживании оборотных средств. Таким образом, «ступенька», то есть число портов на каждой единице оборудования (карте в кассете), приобретаемой оператором для оснащения ТП, должно быть очень низким — в идеале один порт. Даже два порта на одной плате оказываются часто избыточными и принимаются оператором только тогда, когда цена такой платы практически равна цене однопортовой. В платформе FlexGain на каждой плате размещены 1-2 порта оборудования, количество интерфейсов на TDM модулях так же оптимизировано. Рисунок 12 иллюстрирует инвестиционную привлекательность FlexGain.

12

Рис. 12 FlexGain благодаря распределенной архитектуре позволяет осуществлять инвестиции по мере развития

 

    Следующим постулатом являются низкие стартовые затраты на ТП. Эти затраты складываются из стоимости «минимального комплекта» всех типов оборудования, необходимых для организации ТП и стоимости аренды места под стойку с аппаратурой. При традиционном подходе к строительству ТП, требуемое оборудование — это платформа SDH, затем TDM, затем xDSL и, при необходимости, уплотнение АЛ. То есть 3-4 кассеты с источниками питания, процессорами, блоками управления и т.д. В сумме — минимум несколько тысяч долларов и полностью заполненный пустыми кассетами шкаф (в худшем случае не один).

    В платформе FlexGain используется принцип распределенности. Это означает, что каждый модуль, будь то кросс-коммутатор, система xDSL или блок TDM, полностью самостоятельны. Каждый блок имеет свой процессор и источник вторичного электропитания. Соединения выполняются через передние панели. Задняя кросс-плата служит лишь для подведения питания, внешних кабельных соединений (где это удобно для монтажа) и осуществления централизованного управления. Распределенная структура аппаратуры (помимо лучшей надежности) позволила добиться низкой цены «минимального комплекта», который представляет собой пустую кассету (около $400..$500) и требуемый функциональный модуль. Таким образом, при тех же инвестициях оператор может охватить точками присутствия большую территорию.

    Немаловажно и то, что благодаря универсальности кассеты, она независимо от типов закупаемых оператором модулей, «набивается» полностью и лишь затем устанавливается следующая. Это упрощает и удешевляет как проектирование, так и эксплуатацию, снижает арендные платежи.

    Система управления платформы FlexGain также универсальна и рассчитана на экономическую эффективность. Оператор имеет возможность осуществлять централизованное управление всей сетью, не вкладывая ни копейки в сложные программные и аппаратные платформы управления. Базовый комплект поставки всех блоков платформы FlexGain предполагает возможность как локального, так и удаленного управления с помощью простейшего терминала типа VT-100. В дальнейшем оператор может установить блок SNMP (один на несколько кассет) и систему управления FlexGain View, основанную на платформе HP OpenView.

    Распределенная архитектура имеет и еще одно преимущество — открытость для дальнейшего развития. В кассете FlexGain нет традиционных для другого оборудования «узких мест». Действительно, каким бы мощным процессором не обладал центральный блок TDM мультиплексора или DSLAM, и какой высокочастотной ни была бы общая шина в кассете, через несколько лет технология уходит далеко вперед и производитель вынужден менять платформу (кассету и общие модули). Для оператора это означает инвестиции в «минимальные комплекты» нового оборудования, новый проект и т.д. В случае FlexGain процессор находится в каждом блоке (а не один на всю кассету), а соединения осуществляются внешними кабелями. Таким образом и через много лет самые современные и высокоскоростные блоки могут быть смонтированы в те же кассеты, уже установленные оператором по всем ТП.

    Очевиден и недостаток распределенного решения — большее количество внешних соединений. Однако, на практике, если поставить на чаши весов необходимость добавки к множеству внешних кабельных соединений несколько межблочных и разницу в стоимости «минимального комплекта» в 5-10 раз, плюс неограниченную возможность наращивания мощности в будущем перевешивает подход FlexGain.

    В заключение хотелось бы отметить, что каждая из систем платформы FlexGain создана специалистами, имеющими самый большой опыт подобного рода разработок в мировом масштабе. Платформа создавалась в тесном сотрудничестве нескольких компаний, как российских, так и зарубежных, с целью собрать воедино лучшие транспортные и коммутационные решения. То же можно сказать и о контроле качества производства. Большинство электронных блоков платформы производятся за рубежом на крупнейших электронных заводах, аттестованных по стандарту ISO 9001. В дополнение к этому, система качества НТЦ НАТЕКС, через которую также проходят все блоки платформы, аттестована на соответствие российскому ГОСТ Р ИСО9001. Нет сомнения, что такой двойной контроль качества позволит оператору добиться низкой себестоимости эксплуатации оборудования, за счет снижения простоев «на ремонт» и ЗИП.

    В следующих номерах журнала мы более подробно познакомим читателей с каждой из систем, входящих в платформу FlexGain, а также приведем примеры практических приложений нового решения.

    К концу 2000 года в производство будут запущены последние из ключевых модулей платформы — блоки TDM и кросс-коммутации. Все остальные блоки платформы FlexGain, уже находящиеся в серийном производстве, сертифицированы в Министерстве Связи России и проходят сертификацию в других странах СНГ.