Предоставление мультисервисных услуг в квартале «Новое созвездие» города Санкт-Петербурга

Современный мир не представляется без услуг передачи данных, телефонии и телевидения. Возрастающая конкуренция среди операторов связи на фоне роста российского рынка широкополосного доступа в Интернет, востребованность качественных интерактивных сервисов и разнообразного мультимедийного контента привели к масштабному внедрению мультисервисных сетей нового поколения для конвергенции услуг передачи данных, голоса и видео, реализуя концепцию «Triple Play» .

На данный момент действует федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009;2015 годы». Среди задач данной программы в сфере массовых коммуникаций выделяется переход на цифровое вещание. В данный момент происходит второй этап Программы, который подразумевает под собой создание условий для последовательного отключения аналогового вещания в стране. Концепция федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в РФ на 2009;2015 годы».

С экономической точки зрения цифровизация дает новый стимул для развития рынка платного телевидения в России. На примере Европы, после отмены аналогового вещания абонентская база провайдеров кабельного телевидения выросла более чем на 15−20%.

В последнее время среди абонентов наиболее востребованными являются пакеты из двух услуг: телевидение + широкополосный доступ в Интернет (ШПД). Основным при выборе провайдера при этом является соотношение цены и качества услуг, то есть скорости ШПД и количества ТВ каналов в пакете.

До 99% абонентов компании «Вымпелком» подключающих ТВ, подключают интернет. Абоненту удобно получать обе услуги у одного оператора по одному кабелю, с единой системой расчетов. Представитель оператора ТКТ также признал эффективным механизм постепенных «до-продаж» услуг уже имеющимся абонентам.

В «Вымпелком» считают, что классический Triple Play еще сыграет роль на телеком-рынке. Вместе с тем опрошенные TelecomDaily игроки не исключают, что «третьим элементом» может стать сотовая связь, дополняющим Интернет и ТВ-сервисы. Статья «ТВ „рулит“ Интернетом» www.tdaily.ru/news/top-novosti/24 414 (новость от 7.03.2012).

ТВ-сервисы или дополнительные сервисы делают просмотр удобным и комфортным. Вот некоторые из них:

Услуга «Почти видео по заказу» или, что намного лучше звучит с маркетинговой точки зрения, «виртуальный кинотеатр» (Near Video on Demand) — это трансляция фильмов с видеосервера с жестко определенным расписанием сеансов, когда абонент покупает удобный ему по времени сеанс для просмотра фильма.

Неудобство для абонента состоит в том, что он не может начать просмотр фильма в любой произвольный момент времени. Преимуществом для оператора является использование обычной технологии IP-multicast, которая очень сильно экономит объем трафика в магистральной сети оператора.

Для снижения объемов трафика, оператор предоставляет возможность просмотра не очень большого количества фильмов, обычно количество фильмов в «виртуальном кинотеатре» не превышает двух-трех десятков, как правило, это новые фильмы, недавно вышедшие в прокат.

Услуга «Видео на заказ» (Video on Demand) — фильм с видеосервера персонально транслируется абоненту в любой произвольно выбранный абонентом момент времени. В отличие от услуги «виртуальный кинотеатр» количество фильмов здесь намного больше и может достигать иногда несколько тысяч.

Появляется ряд очень удобных пользовательских функций виртуального видеоплеера — перемотка назад, вперед, пауза. В данном случае объем трафика здесь зависит не от количества фильмов, а от количества пользователей этой услуги, так как используется «персональная» трансляции видеоданных абоненту по технологии IP-адресации «unicast».

Услуга «Персональный видеомагнитофон» (Personal Video Recorder) — на видеосервере абоненту выделяется определенный объем памяти и предоставляется интерфейс с аналогичными видеомагнитофону функциями для цифровой записи и воспроизведения телепередач. Абонент может по своему желанию записывать, стирать, воспроизводить, перематывать свои личные записи. Здесь также используется технология IP-unicast.

Услуга «Платный просмотр» (Pay per View) — покупка и просмотр абонентом отдельно выбранных программ (например, финал чемпионата мира по футболу). Трансляция ведется в режиме реального времени и используется технология IP-multicast.

Услуга «Телевидение со сдвигом по времени» (Time Shifted TV) — абонент покупает услугу просмотра заранее записанных на видеосервере программ. Услуга и реализуемые в ней сервисные функции близки к «видео по заказу». Также используется технология IP-unicast.

Услуги «Сервисы по заказу» (Services on Demand, SoD) — это заказ товаров и услуг на дом, различная справочная информация, расписание транспорта, гостиничный сервис и т. п. Данные услуги близки к аналогичным сервисам в Интернете.

В IPTV, например, есть возможность использовать для одного видеоряда два и более каналов звукового сопровождения, в частности на русском и английском языках, сами каналы при этом полифонические.

По словам вице-президента — коммерческого директора ОАО «Ростелеком» Павла Зайцева «Интерактивное ТВ» — одно из ключевых направлений развития компании.

Мы активно продвигаем эти сервисы среди абонентов услуг телефонии и домашнего Интернета. Сегодня каждый третий абонент при подключении услуги «Домашний Интернет» подключает «Интерактивное ТВ».

Для компании это возможность предоставить пользователям новые современные сервисы, а для потребителей — большой выбор качественных ТВ каналов с удобными функциями по выгодной цене, наряду с удобством оплаты всех услуг в едином счете". «Мы уделяем развитию данной услуги большое внимание, так как это новый интересный продукт». «Стараемся постоянно расширять его возможности…», — добавляет Павел Зайцев. www.tasstelecom.ru/news/one/9038

Сегодня появляется и становится более модной услуга телевидения высокой четкости HDTV. Высокая четкость (HD) означает, что число линий и число пикселей в каждой линии телевизионной картинки существенно увеличены по сравнение с телевидением стандартной четкости.

Состояние и прогноз развития HDTV-вещания и услуг в России: к концу 2015 года процент кабельного и IPTV до 47,5%. IPTV предполагается 15%. Статья «Состояние рынка HDTV-каналов в России на июнь 2011» (от 16.08.2011) www.autn.ru/?p=3599 Возможно также и слияние сегментов кабельного телевидения и IPTV, как сообщает директор по контенту «Триколор ТВ».

Во всем мире и в нашей стране сохраняется тенденция к увеличению роста трафика в сетях связи. Согласно исследованию компании Cisco к 2014 году увеличится объем Интернет-трафика, причем на 91% рост обеспечит растущий интерес пользователей к видеоконтенту, телевидению высокой четкости и объемному телевидению. Исследование компании Cisco «Индекс развития визуальных сетевых технологий за 2009;2014 гг.» http://www.rostovit.ru/news/n76967/

В связи с чем, некоторым операторам связи уже сейчас есть необходимость расширять полосу пропускания и проводить модернизацию сети связи, в том числе строя мультисервисные сети.

Мультисервисные сети предоставляют пользователям весь спектр телекоммуникационных услуг от передачи компьютерных данных, телеметрической информации, объединения частных локальных сетей до передачи мультимедийного контента: голосового трафика IP-телефонии, аудиовизуальных потоков видеоконференцсвязи, интерактивного и вещательного телевидения.

Таким образом, тема проекта, посвященного предоставлению мультисервисных услуг в квартале «Новое созвездие» города Санкт-Петербурга, является актуальной.

1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫХ УСЛУГ

1.1 Описание объекта

" Новое Созвездие" - жилой комплекс бизнес-класса в престижной части Гражданки, на пересечении проспекта Просвещения и улицы Руставели. Архитектурный проект комплекса гармонично вписывается в окружающую застройку. Полукруглые очертания 20-этажных жилых секций создают уютный и тихий внутренний двор, идеальное место для прогулок и отдыха. Дополняющие стилистику современности и комфорта доминанты 25-этажных башен придают комплексу особую выразительность. Контуры зданий образуют своего рода созвездие — отсюда и название этого проекта. В жилых домах обустроены квартиры, встроенные помещения и подземный паркинг для автомобильного транспорта. Кирпично-монолитный комплекс построен с применением новейших строительных технологий. Автономные котельные обеспечивают бесперебойное теплоснабжение в любое время года. Во всех квартирах установлены металлопластиковые стеклопакеты и современные отопительные приборы с регуляторами температуры. Для комфорта и безопасности жильцов дома оборудованы системой видеонаблюдения. Работает служба консьержей, для которых спроектированы специальные помещения. Во всех подъездах — бесшумные скоростные лифты. Навесные вентилируемые фасады и единое остекление балконов и лоджий придаёт «Новому Созвездию» стильный вид.

Одно, двухи трехкомнатные квартиры отличаются практичными планировками, просторными кухнями и ванными комнатами. Однокомнатные квартиры площадью от 35 до 45 кв. метров, трехкомнатные квартиры от 85 до 94 м². Общее количество квартир в комплексе 1731.

Из окон верхних этажей открываются прекрасные виды на живописную зеленую зону Муринского ручья и панораму северной части города. Местоположение «Нового Созвездия» исключительно удачно. Он построен в районе с полноценной социальной инфраструктурой: рядом расположены магазины, крупные универсамы, медицинские учреждения, детские сады и школы, кинотеатр. Еще одно преимущество комплекса — близость к метро: до станции «Гражданский проспект» несколько минут ходьбы. Рядом и железнодорожная станция Мурино. Хорошо развитая транспортная сеть позволяет без проблем добраться до любого района города. Удобство сообщения обеспечивает и новая кольцевая автодорога. Квартал отличается благоприятной экологией. Рядом расположены популярные места отдыха: Кавголовские озера, горнолыжные центры и лесопарки Карельского перешейка. www.lenspecsmu.ru/residential/constract/new-constell/ Из всего вышесказанного следует, что потенциальная аудитория платежеспособная.

Поскольку в данном комплексе присутствует оператор связи «ЭлектронТелеком», приведу услуги данной компании как определенный минимум в условиях конкуренции. www.novoesozvezdie.spb.ru/forum/dostup-v-internet-v-ns-t38.html

Провайдер «ЭлектронТелеком» имеет несколько каналов, соединяющих клиентов с другими провайдерами, что позволяет обеспечить постоянный доступ к сети Интернет на скорости до 100 Мбит/сек. Также клиентам предоставляется 50 Цифровых каналов в стандарте DVB-T, услуги IP-телефонии. http://etelecom.ru/services.php

1.2 Определение набора предоставляемых услуг

Услуга передачи данных. Согласно оценке J’son & Partners Consulting на конец 2011 года, количество российских домохозяйств, имеющих фиксированный широкополосный доступ в Интернет, составило 21,7 млн., увеличившись по отношению к показателю 2010 г. на 18%. Таким образом, общее проникновение услуги достигло 38%. http://nag.ru/articles/article/21 792/shpd-v-regionah-rost-na-5-v-god-i-investitsii-v-buduschee.html

Из доклада Boston Consulting Group Россия поднимется с 18 на 16 место в рамках G20 по размеру Интернет-бизнеса в ВВП. Дается прогноз, что к 2016 году аудитория Интернета в России достигнет 100 млн. пользователей. Интернет-экономика уже растет в России заметно быстрее, чем в странах Европы: на 18,3% в год против 7−10% в развитых странах. http://www.tasstelecom.ru/articles/one/3414

По данным ежегодного издания Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology 2010;2015, к 2015 году объем потребляемого во всем мире Интернет-трафика увеличится более чем в 2,5 раза по сравнению с 2011.

Рисунок 1.1 — География распределения широкополосных подключений 2010;2011 гг.

По тем же прогнозам Cisco с 2010 по 2015 гг. объем трафика в России вырастет в пять раз. Средняя скорость ШПД в России увеличится с 5 до 18 Мбит/с. http://www.comnews.ru/node/62 996 На данный момент средняя скорость ШПД по Санкт-Петербургу 15,19 Мбит/с. Средняя скорость ШПД в Калининском районе г. СПб 16.64 Мбит/с. http://www.ivseti.ru/statistics Согласно исследованиям J’son & Partners Consulting доля подключений по СПб по отношению ко всем подключениям в 2011 году составило 8%. http://nag.ru/articles/article/21 792/shpd-v-regionah-rost-na-5-v-god-i-investitsii-v-buduschee.html

Не смотря на снижение доли подключений ШПД в СПб по отношению ко всей России, Интернет-бизнес продолжает приносить доходы и наращивать абонентскую базу.

Услуга передачи голоса. Согласно данным исследований iKS-Consulting, за 9 месяцев 2010 года совокупные доходы российских операторов фиксированной, сотовой и IP-телефонии от услуг голосовой связи составили 440,4 млрд руб. Несмотря на то, что сектор VoIP показал наибольший рост (9% за 2010 год), доли рынка по доходам распределились следующим образом: 62% выручки получают операторы сотовой связи (288,2 млрд руб.), 37% - фиксированной связи (171,3 млрд руб.), а на долю VoIP остается только 1% (5,2 млрд руб.).

По данным MForum Analytics, в 2009 году количество подключенных домашних аппаратов у россиян снизилось по сравнению с 2008 годом на 200 тыс. штук (-0,6%) и составила 33,8 миллиона. Таким образом, страна по уровню этого сегмента телефонной оснащенности вернулась на уровень 2007;го года. http://www.pravda.ru/economics/prognoses/27−08−2010/1 046 803-news-0/ По данным J’son & Partners Consulting, в 2009 году объем рынка фиксированной местной связи составил 80,1 млрд руб., сотовой связи — 536 млрд руб. http://www.intranetoffice.ru/news/?id=9114

С 2010 года доходы от услуг фиксированной связи стали сокращаться в абсолютном выражении. В 2010 году доля доходов от услуг фиксированной связи составила 17,2% против 19,1% в 2009 году. Тенденция сохраняется, а российские показатели по динамике роста соответствуют европейским.

Рис. 1.2 - Структура доходов от услуг связи за 2010 г.

Согласно данным НАРЭКИТ республики Молдова объем продаж услуг фиксированной телефонной связи снизился в первом квартале 2011 года на 13% по сравнению с тем же периодом 2010 годом, а продажи альтернативных поставщиков увеличились на 36,8%. http://www.compare.md/web/ru/news/read/id/463 По оценкам компании TeleGeography, в 2008 году объем голосового IP-трафика (VoIP) во всем мире вырос на 41% и составил 8% от общего объема голосового трафика. При этом трафик традиционных операторов вырос за этот же период лишь на 12%. По прогнозам экспертов, к 2012 году 40% трафика будет занято именно IP-телефонией.

Услуга передачи видео. Количество подписчиков платного цифрового телевидения в Санкт-Петербурге по итогам 2011 года увеличилось на 50%. Об этом сообщило аналитическое агентство TelekomDaily. По последним данным количество абонентов цифрового ТВ в северной столице увеличилось до 270 тыс. человек. К ним относят, как подписчиков кабельного и IPTV, так и спутникового ТВ. При этом с 2010 года этот показатель был увеличен почти на 100 тыс. С 2010 года рост оценивается в пределах 40%. Статья «Количество подписчиков платного цифрового телевидения в СПб увеличилось на 50%»

По данным исследовательской компании J’son & Partners, по итогам 2011 года кабельное телевидение занимает 49% рынка платного ТВ, спутниковое — 45%, IPTV — 6%.

По данным iKS-Consulting в 2011 году изменилась структура рынка платного ТВ: доля IPTV выросла на 3% (до 5%), в 2010 году не превышала 2%. В структуре рынка по технологии самая большая доля осталась у кабельного ТВ — 60%, сегмент спутникового телевидения занимает 35% рынка. По прогнозам iKS-Consulting, число абонентов платного ТВ в 2015 году вырастет до 35 млн., а проникновение услуги приблизится к 67%. «Объем рынка в 2015 году составит 60 млрд руб. И, хотя в структуре рынка по технологиям по-прежнему основную долю будет занимать кабельное ТВ, его доля снизится с 60% до 52% за счет роста других технологий. Так, доля IPTV в 2015 году превысит 10%», — прогнозируют аналитики агентства. Статья «IPTV ударило на 3%» www.tdaily.ru/news/top-novosti/23 630 (от 11.01.2012)

Оценка абонентской базы HDTV-каналов в России на июнь 2011 года приведена в таблице 1. Согласно данным на июнь 2011 года абонентская база платных HDTV-каналов 139 тыс. Абонентская база открытых (бесплатных) HDTV-каналов 157 тыс. Итого абонентов HDTV платных и бесплатных каналов 296 тыс.

Таблица 1.1 — Абонентская база основных операторов платных HDTV-каналов

Состояние и прогноз развития HDTV-вещания и услуг в России: к концу 2015 года процент кабельного и IPTV до 47,5%. IPTV предполагается 15%. Статья «Состояние рынка HDTV-каналов в России на июнь 2011» (от 16.08.2011) www.autn.ru/?p=3599 Возможно также и слияние сегментов кабельного телевидения и IPTV, как сообщает директор по контенту «Триколор ТВ».

Соответственно необходимо предоставить более современные сервисы, чтобы клиенты имели возможность широкого выбора услуг, получать дополнительные сервисы, получали возможность огромного выбора из самых популярных программ, фильмов, документальных фильмов, новостей.

При реализации первой очереди проекта клиентам будут предложены следующие услуги: услуга ШПД к сети Интернет на скорости 60 Мбит/с, цифровое телевидение высокой четкости HDTV на один телевизор, IPTV на три ТВ-приемника, дополнительные сервисы — «перемотка», «пауза», «видеомагнитофон», «видео по запросу», IP-телефония.

Для HDTV предполагается показ восемнадцати HD-каналов: HD Кино, HD Спорт, HD Life, Eurosport HD, Discovery HD Showcase, MTV Live HD, Nat Geo Wild HD, Mezzo Live HD, Animal Planet HD, Nickelodeon HD, National Geographic HD, National Geographic Wild HD, Travel Channel HD, MyZen HD, Mezzo Live, Fashion One HD, Outdoor Channel, Кинопоказ HD.

В будущем необходимо расширить спектр услуг, предоставляя такие услуги как «умный дом» — это совершенно новый подход к жизнеобеспечению здания, позволяющего увеличить эффективность функционирования и надежность управления всех систем эксплуатации, объединить все отдельно взятые системы в единый управляемый комплекс. http://www.mediatech-ltd.ru/smart-house

Например, «умный дом» позволяет выключать свет во всей квартире, отключать поступление электроэнергии, переводит теплые полы и систему климат-контроля в экономичный режим. В случае возникновения пожароопасной ситуации, «умный дом» включит систему пожаротушения, вместе с тем произведет отключение электроэнергии на аварийном участке, отключение приточной вентиляции, произведет оповещение через встроенные громкоговорители, в случае отсутствия хозяев дома — оповестит голосом по телефону, SMS-сообщением. При наличии системы видеонаблюдения, через защищенное Интернет-соединение Вы получите картинки с видеокамер. Используя Интернет, Вы всегда сможете узнать, что происходит в Вашем доме: какие приборы включены, где горит свет, а также состояние всех датчиков. Умный дом позволяет дистанционно управлять любыми приборами с помощью сотового телефона или Интернет. Например, возвращаясь домой пользователь может с помощью одной SMS-ки включить теплые полы, систему вентиляции и кондиционер. В случае если хозяин забудет выключить свет, газ или воду, система спустя какое-то время сама их выключит. http://www.smart-home.spb.ru/smarthome/

Также мультисервисная сеть должна в будущем обеспечить возможность подключения таких услуг как видеонаблюдение и охранная сигнализация.

Рассчитаем среднюю скорость на одного абонента в час наибольшей нагрузки ЧНН.

IP телефония стандарта G.711 с интервалом передачи пакетов 20 мсек занимает полосу 87,2 кбит/с. Средняя скорость для IP-телефонии в ЧНН составляет U_{чнн IP} = 0,064 Мбит/с.

По данным «Центрального телеграфа» в ЧНН услугой ШПД пользуются 25% абонентов. Журнал «Технологии и средства связи», статья «Профиль трафика московского ШПД: аномалии и проблемы» Средняя скорость по Санкт-Петербургу 15,19 Мбит/с. В соответствии с государственной программой «Информационное общество» планируется обеспечение услугой ШПД к сети Интернет на скорости 50 Мбит/с 85% пользователей http://minsvyaz.ru/ru/news/index.php?id₄=41 565. Услуга ШПД к сети Интернет на тарифном плане со скоростью U _тп = 60 Мбит/с в ЧНН.

U_{чнн ШПД} = 0,25 * 60 = 15 Мбит/с.

Количество одновременных сессий VoD IPTV в ЧНН составляет 15%. При компрессии MPEG-2 на три ТВ-приемника услуги IPTV и VoD в ЧНН используют полосу:

U_{чнн VoD} = 3 * 0,15 * 4 = 1,8 Мбит/с. http://old.ciscoexpo.ru/moscow/2006/download/IPTV_CiscoExpo2006_igasymov_v2.1.pdf

Соответственно, U _{чнн VoD} = U _IPTV.

В будущем планируется внедрение услуги видеоконференцсвязь. Средняя скорость нисходящего потока (download) при работе одновременно трех видеокамер, с учетом средней загруженности в ЧНН 0,25%

U_{чнн ВКС} = 0,25 * 1,024 * 3 = 0,768 Мбит/с.

Услуга видеонаблюдения с учетом средней загрузки в ЧНН 100% на 5 видеокамер:

U_{чнн ВН} = 1 * 512 * 5 = 2560 кбит/с = 2,560 Мбит/с. Журнал «Технологии и средства связи» статья «Возможности IP-видеонаблюдения и IP-видеоконференцсвязи

Средняя скорость услуги HDTV на абонента с учетом компрессии MPEG-2 и занятия канала в ЧНН 15%: U_ср HDTV = 0,15 * 19 = 2,85 Мбит/с.

Полоса, необходимая для реализации услуги «умный дом» U_уд = 10 Мбит/с. http://www.ccc.ru/magazine/depot/02₀₆/read.html?0101.htm

Соответственно средняя скорость на одного абонента:

U_ср аб = 0,064+15+1,8+1,8+0,768+2,560+2,85+10=34,842 Мбит/с.

2. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ

В данной главе поднимается вопрос выбора технологии доступа. Выбор типа сети связи с учетом функциональных возможностей, становится одним из главных условий быстрой окупаемости и эффективного использования мультисервисной сети.

Для предоставления новых мультисервисных услуг требуется полоса пропускания 35 Мбит/с, обычно более широкая, чем та, которую могут обеспечить существующие технологии в медно-кабельной инфраструктуре. Поэтому для организации доступа к широкополосным услугам часто приходится прокладывать кабели с высокой пропускной способностью. Наиболее эффективным в таких случаях является построение волоконно-оптической кабельной инфраструктуры http://www.olencom.ru/journals.phtml?id=1020 .

В связи с появившейся возможностью развития новых сервисов, появления новых услуг и снижением цен на волокно-оптическую продукцию растет интерес к технологии FTTx.

Fiber To The х или FTTx (англ. fiber to the x — оптическое волокно до точки «х») — это общий термин для любой сети. В этой сети от узла связи до определенного места (которое обозначается буквой «х») доходит оптика, а дальше, до абонента, прокладывается медный кабель. Конечно, возможны варианты, когда волоконно-оптический кабель прокладывается непосредственно до абонентского устройства http://www.optokon.ua/news/note/fttx_dotyanutsya_do_abonenta.

Также архитектурные решения FTTx называют FITL — Fiber In The Loop. Буквальный перевод данного определения «оптическое волокно в абонентской линии».

Это по сути это история увеличения пропускной способности линии с использованием волоконно-оптических кабелей (ВОК). Есть некоторая линейка FITL:

FTTA (Fiber To The Apartment) — доведение волокна до квартиры жилого дома;

FTTB (Fiber To The Building) — доведение оптического волокна до здания;

FTTC (Fiber To The Curb) — доведение оптического кабеля до места установки кабельного шкафа;

FTTH (Fiber To The Home) — доведение оптического кабеля до жилого дома;

FTTO (Fiber To The Office) — доведение оптического кабеля до офиса;

FTTZ (Fiber To The Zone) — доведение оптического кабеля до центра некоторой зоны абонентского доступа http://www.olencom.ru/journals.phtml?id=1020.

Основными архитектурными решениями FTTx являются FTTB, FTTH. За основную терминологию возьмем привычный FTTx. Единственное отличие в том, что понятия FTTH и FTTA объединены в один FTTH (Fiber To The Home), хотя FTTH можно перевести и как оптическое волокно до жилища (до квартиры или отдельного коттеджа).

При использовании варианта FTTB волоконно-оптический кабель заводится на верхний, технический или на цокольный этаж и подключается к устройству ONU (Optical Network Unit).

Там же устанавливается шкаф в антивандальном исполнении. В шкафу устанавливается пассивное оборудование — кросс и активное — коммутатор.

На стороне же оператора связи устанавливается терминал оптической линии OLT (Optical Line Terminal). OLT является основным устройством и определяет параметры обмена трафика с абонентскими устройствами ONU. Далее от шкафа по стоякам разводятся многопарные кабели UTP.

2.1 Достоинства и недостатки технологии FTTB

Достоинства FTTB:

· Нет необходимости в дополнительном оборудовании — для работы достаточно вставить кабель провайдера в сетевую карту ПК или ноутбука.

· По сравнению с технологией FTTH имеет меньшую стоимость реализации.

Недостатки FTTB:

· Низкая надежность коммутаторов и зависимость скорости доступа в Интернет от количества пользователей, подключенных к данному коммутатору.

· Наличие активного оборудования между оператором и абонентом, требующим обслуживания и защиты от вандалов.

· При развертывании сети FTTB, есть необходимость в обеспечении бесперебойного питания узла доступа, необходимость согласований по выделению электрических мощностей с энергетиками, хозяйственных вопросов с ТСЖ, которые запрашивают дополнительные вложения за возможность осуществления монтажа устройств на территории зданий.

· Шкафы, на базе которых реализуются узлы коммутации, по размеру обычно значительно больше, чем в сетях FTTH.

2.2 Достоинства и недостатки технологии FTTH

Достоинства FTTH:

· Высокая надежность.

· Конфиденциальность.

· Экономия волокон.

· Нет необходимости в использовании дистанционного питания.

· Простота переконфигурации сети за счет установки в основных узлах распределения оптических кроссовых шкафов. Перекоммутация осуществляется за счет простейшей переустановки патчкордов по соответствующим направлениям (с помощью пигтейлов).

· Простота построения параллельных сетей.

· Для владельцев многоквартирных домов подключение на базе FTTH способно повысить стоимость недвижимости.

· Высокая полоса пропускания, которая позволяет достичь максимальной гибкости при развертывании сервиса в будущем, FTTH полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант развития сетей абонентского доступа с использованием волоконно-оптического кабеля. http://www.konturm.ru/tech.php?id=ftth

Недостатки FTTH:

· Наличие терминала / устройства CPE в квартире клиента.

· Сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTB технологией. www.telemultimedia.ru

Хотя сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTB технологией, однако, цены на оборудование снижаются. К тому же без учета стоимости дополнительного оборудования (Set Top Box) и в случае правильного выбора оборудования по ценовой политике с учетом специфики структуры FTTH сети, разница в суммарной стоимости по сравнению с FTTB может быть сведена к нулю. Также использование решений FTTH позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, в первую очередь, за счет уменьшения площади технических помещений, где необходимо размещения оборудования, а также соответственно, снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Очевидно, что для реализации конкурентно-способных услуг необходимо построение сети на базе технологии FTTH.

Существуют системы с пространственным разделением среды, с временным разделением TDM, системы со спектральным разделением WDM.

Технология PON (аббр. от англ. Passive optical network, пассивная оптическая сеть) — технология пассивных оптических сетей. Распределительная сеть доступа PON основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

Передача данных обычно идет на длине волны 1550 нм, и передается в общем диапазоне приемников, то есть для каждого участника сети приходит одинаковый поток информации, и он уже автоматически определяет, какой блок данных предназначается именно ему. В связи с этим возникает потенциальная возможность доступа к данным предоставляемых одному узлу, посредством другого, но протоколы передачи данных обеспечивают возможность шифрования исходящих данных, с расшифровкой на целевом устройстве. Обратные же потоки данных транслируются от абонента на на длине волны 1310 нм используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access), то есть для недопущения наложения информационных потоков, передача происходит в индивидуальные промежутки времени определенные для каждого участника обмена протоколом передачи данных TDMA MAC. http://www.kmklink.ru/pon_deistvie.php

Решение на базе PON подразумевает установку в точке присутствия центрального узла OLT. Это устройство принимает данные со стороны магистральных сетей через интерфейсы SNI и формируют нисходящий поток к абонентским узлам по дереву PON. Р. Фриман Волоконно-оптические системы связи 4-е издание, дополненное, стр. 472. От OLT оптический кабель тянется до жилого здания, где устанавливается пассивный оптический разветвитель (Splitter). Оптический разветвитель — это пассивный оптический многополюсник, распределяющий поток оптического излучения в одном направлении и объединяющий несколько потоков в обратном направлении. В общем случае у разветвителя может быть M входных и N выходных портов. В сетях PON наиболее часто используют разветвители 1xN с одним входным портом. Разветвители 2xN могут использоваться в системе с резервированием по волокну. От оптического разветвителя расходятся оптические кабели, в помещении абонента устанавливается узел ONT (в терминологии ITU-T). Или могут устанавливаться узлы ONU (в терминологии IEEE) на цокольном этаже или подвальном помещении и используются совместно несколькими абонентами.

2.3 Модификации PON

Стандарт IEEE 802.3ah EPON, базовым протоколом которого является Ethernet. Принят в 2007 году. Скорость передачи прямой/обратный поток 1000/1000 Мбит/с. Максимальный радиус сети 20 км. Для защиты данных шифрование не применяется. Максимальное количество абонентских узлов на одно волокно 16.

Стандарт ITU-TSG15 GPON, базовым протоколом которого является SDH. Принят в 2003 году. Скорость передачи прямой/обратный поток 1244/155,622,1244 Мбит/с, 2488/622,1244,2488 Мбит/с. Максимальный радиус сети 20 км. Защита данных осуществляется обновляемыми открытыми ключами. Максимальное количество абонентских узлов на одно волокно 128.

Стандарт IEEE 802.1ah GEPON, базирующийся на протоколе Ethernet. Принят в сентябре 2004 года. Скорость передачи 1250/1250 Мбит/с. Максимальный радиус 20 км. Предусмотрена коррекция ошибок FEC. Максимальное количество абонентских узлов на одно волокно 64. http://www.tinvest.ru/glossary/926.html

Стандарт IEEE 802.3av 10G EPON позволяет организовать потоки со скоростями вниз и вверх до 10 Гбит/с, совместим с 802.3ah EPON.

Технология WDM-PON на данный момент не стандартизирована. Одна из наиболее перспективных технологий развития сетей доступа. В отличие от других технологий PON каждая ONT работает на своей длине волны, таким образом каждое устройство ONT может получать поток данных со скоростью 1Гбит/c, в отличие от классического GPON где полоса в 2,5 Гбит/c распределяется на все устройства.

С другой стороны, позволяет экономить на оптическом кабеле по сравнению с решением «точка — точка» FTTx P2P в случае если ONT находятся достаточно далеко от OLT, так как, в решении P2P к каждому абоненту от узла идет своя оптическая жила. Единственным недостатком является то, что данная технология пока существенно дороже классического GPON, так как требуются узкополосные передатчики, излучающие на заданной длине волне.

Первые продукты WDM-PON уже начинают появляться, но, по существу, сейчас эта технология строится из собранных вместе «кусочков» и находится в стадии разработки — архитектура и части системы в целом определены, но необходимость заполнения пробелов и сведения этих частей вместе существует до сих пор. http://tssonline.ru Журнал «Технологии и средства связи», Новые горизонты PON

Технологии 10G и WDM-PON перспективны с точки зрения работы с новыми приложениями, требующими все большей скорости передачи.

Таблица 2.1 — Технологии PON

2.4 Преимущества технологий PON

· Экономия оптоволоконного кабеля, до 128 абонентов на одно волокно. Наиболее существенным аспектом развертывания сетей FTTH на базе PON является экономия оптоволоконных линий на участке от оптических разветвителей до центральной АТС или точки присутствия.

· Экономия портов в точке присутствия, где выполняется агрегирование:

o Во-первых, в топологии «точка-точка» используется выделенный оптический интерфейс для каждого абонента, что значительно удорожает эту архитектуру по сравнению с «точка-многоточка», где порты совместно используются большим числом абонентов.

o Во-вторых, если предположить наличие 100-процентной подписки на сервис FTTH, то для точки присутствия сети на базе PON потребуется вполовину меньше оборудования, чем для сети Ethernet FTTH.

· Отсутствие промежуточных активных узлов.

· Пониженное энергопотребление.

· Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов самым экономичным способом. Ввод новых узлов не оказывает влияния на действующую сеть.

· Возможность резервирования как всех, так и отдельных абонентов.

· Надежность. В промежуточных узлах дерева находятся только пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания.

· Наложение видеосигнала. Поскольку PON по своей природе является широковещательной средой, некоторые провайдеры находят ее привлекательной для видеовещания, что позволяет использовать коаксиальную разводку у абонента для передачи цифрового телевизионного сигнала.

Однако широкое распространение получило добавление второй оптоволоконной линии к топологии P2P FTTH «точка-точка».

В настоящее время провайдеры развертывают гибридные архитектуры, использующие топологию «точка-точка» для всех интерактивных услуг, включая IP-телевидение, и топологию с наложением дополнительной пассивной оптической сети для распространения видеовещания.

· Эффективное использование полосы пропускания оптического волокна.

· Скорость до 2,488 Гбит/с по нисходящему потоку и 1,244 Гбит/с по восходящему потоку.

· Гибкость. Использование ATM в качестве транспорта позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень сервиса, который им требуется. Данные по сети передаются в виде ячеек ATM.

· Возможен симметричный и асимметричный режимы работы. http://www.skomplekt.com/tovar/1/0/pon

2.5 Недостатки технологий PON

· Общая полоса пропускания. Полоса пропускания в дереве оптоволоконных линий сети PON используется как можно большим числом абонентов, что позволяет получить прибыль за счет снижения затрат на каждого абонента.

Хотя технология GPON обеспечивает общую пропускную способность нисходящего потока, равную 2,5 Гбит/с, она не может соответствовать росту сервисов и будущих требований абонентов в долгосрочной перспективе, поскольку потребности в пропускной способности растут экспоненциально. Более того, некоторую часть полосы пропускания необходимо резервировать для потоковых услуг (например, IPTV), что приводит к сокращению общей полосы пропускания.

· Необходимость шифрования. Поскольку PON — это технология с общей средой передачи, то необходимо шифрование всех потоков данных.

В технологии GPON проводится шифрование только нисходящего потока, а использование надежного усовершенствованного стандарта шифрования (Advance Encryption Standard, AES) с 256-разрядными ключами позволяет повысить безопасность личной информации конечных пользователей и предоставляет сервис-провайдерам возможность предотвратить хищение услуг. Однако надежность стандарта AES обусловливает снижение производительности.

· Высокая рабочая скорость передачи данных. В связи с использованием в пассивных оптических сетях PON общей передающей среды, каждое оконечное устройство (ONT или OLT) вынуждено работать на совокупной скорости передачи данных.

· Необходимость большей мощности оптического сигнала. При каждом разветвлении в соотношении 1:2 энергетический потенциал линии связи падает на 3,4 дБ. Следовательно, при разветвлении в соотношении 1:64 энергетический потенциал линии связи уменьшается на 20,4 дБ (эквивалентно отношению мощностей 110). Таким образом, в этой модели все оптические передатчики в архитектуре PON должны обеспечивать в 110 раз большую мощность оптического сигнала по сравнению с архитектурой FTTH «точка-точка» при передаче на то же расстояние.

· Обслуживание, поиск и устранение неисправностей. Пассивные оптические разветвители не могут передавать информацию о неисправностях в центр управления сетью. Поэтому с помощью обычного оптического временного рефлектометра (OTDR) очень сложно обнаружить какую-либо неисправность оптоволоконной линии между разветвителем и точкой терминации оптической сети (ONT) абонента. Это значительно усложняет поиск и устранение неисправностей в сетях PON и повышает затраты на их эксплуатацию.

· Устойчивость. При повреждении точки терминации оптической сети (ONT) она может передавать в дерево оптоволоконных линий постоянный световой сигнал, что приводит к нарушению связи для всех абонентов этой пассивной оптической сети.

· Миграция технологий. Через какое-то время наступит момент, когда необходимо будет обновить развернутое оборудование PON новой технологией, обеспечивающей большую полосу пропускания. Для этого необходимо заменить оконечное и активное оборудование сети. В случае, если новые решения не будут обратно совместимы с существующими технологиями GPON или EPON, необходимо перед началом миграции установить на всех оконечных устройствах фильтры длины волны.

Расстояние между точкой присутствия (АТС) и жилым кварталом 1,3 км.

Технология GPON дает среднюю пропускную скорость на абонента 40 Мбит/с. Согласно расчетов в главе 1 скорость на одного клиента на всех этапах реализации должна составлять 35 Мбит/с.

Технология GPON по сравнению с EPON (GEPON) дает возможность при увеличении количества разветвителей средняя пропускная способность уменьшается не вдвое, а на 2/3.

При этом средний срок жизни технологии доступа GPON составляет 5 — 7 лет. При дальнейшей успешной реализации сервисов возможен переход на технологию WDM-PON.

3. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Выбор активного оборудования

3.1.1 Выбор станционного OLT-оборудования

Для данного дипломного проекта была выбрана технология GPON. В данный момент рынок телекоммуникаций изобилует производителями активного оборудования. Для данного дипломного проекта были выбраны производители Ericsson, «Натекс-Урал», Eltex, ZyXEL.

OLT компании Ericsson EDA1500

Область применения EDA1500:

Наиболее эффективные области применения EDA1500 следующие:

· Организация оптической сети доступа до квартиры FTTH для частных и корпоративных заказчиков с емкостью от 1000 абонентов, для предоставления услуг телефонии, IPTV и доступа в Интернет.

· Организация оптической сети доступа для кабельных операторов, которым необходимо предоставлять по одному оптическому кабелю как услуги доступа в Интернет и телефонию, так и доступ к кабельному аналоговому телевидению.

Преимущества решения:

· Применимо для видео высокой четкости: скорость до 2,5 Гбит/c и эффективный мультикастинг.

· Позволяет предоставлять через единую сеть доступа голос, видео, данные и передавать кабельное телевидение.

· Позволяет логически разделять сеть и зоны ответственности.

· Ясный план развития: прототип 10G GPON уже готов.

· Значительная экономия электроэнергии.

Общие технические данные:

· Шасси 16+2 слотов.

· До 112 GPON портов.

· До 7168 FTTH абонентов.

· 3,2 Тбит/с шина, полнодоступная «двойная звезда», 20 Гбит/с на слот.

OLT компании «Натекс-Урал» FlexGain-GPON-OLT-CHASSIS

Область применения:

FG-GPON-OLT для сетей FTTH соответствует новому стандарту G.984.6 — доступ по одному волокну до 128 абонентов на расстоянии до 60 км.

Преимущества решения:

· Высокая надежность. Конструкция шасси предусматривает изъятие или добавление одной из плат без нарушения существующих соединений. Отказ платы управления не влияет на передачу трафика. Существует резервная плата управления и две коммутационные платы для повышения надежности работы системы.

· Встроенная система мониторинга состояния волокна (Integrated Fiber management).

· Управление системой может осуществляться либо с помощью AEMS-системы управления, установленной на PC, либо через систему FlexGain View НАТЕКС.

Таблица 3.1 — Технические данные

OLT фирмы Eltex LTP-8ST

Область применения:

· Оборудование позволяет строить масштабируемые, отказоустойчивые сети «последней мили», обеспечивающие высокие требования безопасности как в городских условиях, так и в сельских районах.

· OLT LTP-8X осуществляет управление абонентскими устройствами, коммутацию трафика и соединение с транспортной сетью.

Общие технические данные:

· Динамическое распределение полосы DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) позволяет предоставлять полосу пропускания в сторону пользователя до 2.5Гбит/с.

· Чувствительность приемника — от -30 до -6 дБ.

· Среда передачи — оптоволоконный кабель SMF — 9/125, G.652.

· Бюджет опт. мощности (up/downstream) — 30,5 дБ/30 дБ.

· Минимальное затухание up/downstream — 11 дБ/15дБ.

· Длина волны соединения up/downstream — 1310/1490 нм.

· Скорость соединения up/downstream — 1,25/2,5 Гбит/с.

· Коэффициент разветвления — до 1:64.

· Максимальная дальность действия — до 20 км.

· Соответствие стандартам IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet, IEEE 802.3U 100BASE-T Fast Ethernet, IEEE 802.3AB 1000BASE-T Gigabit Ethernet, IEEE 802.3Z Fiber Gigabit Ethernet, IEEE 802.1P приоритезация трафика.

· Ограничение количества MAC-адресов.

· Обработка неизвестных МАС-адресов.

· Поддержка функции быстрого переключения программ TV (IGMP fast leave).

· Поддержка функции Bidirectional Forwarding Detect (BFD) для восходящих интерфейсов.

· Поддержка функции измерения уровня мощности принимаемого сигнала RSSI (Received Signal Strength Indication).

· Гарантия 1 год.

OLT фирмы ZyXEL AN5116−06

Область применения:

· для массового предоставления современного пакета требовательных к полосе пропускания мультисервисных услуг, таких как VoIP-телефония, ШПД, HDIPтелевидения и видеоконференцсвязь.

· GEPON/GPON-коммутатор AN5116−06B обеспечивает неблокируемое продвижение сетевого трафика и оптимальную доставку данных абонентам со сквозной трансляцией классов обслуживания в IP, Ethernet и PON-сетях.

Преимущества решения:

· Гибкая интеграция в IP-сети.

· Одновременная поддержка двух технологий GEPON и GPON.

· Высокая плотность портов, обеспечивающая подключение до 8192 абонентов при использовании оптических сплиттеров 1:64.

· Высокопроизводительная неблокируемая матрица коммутации с пропускной способностью 1 Тбит/с.

· Возможность «горячей» замены всех модулей и подключение до 8192 абонентов со 100% резервированием критически важных узлов, магистралей и услуг; подключение резервных источников питания.

· Система управления ANM2000 предоставляет удобный механизм для удаленного централизованного конфигурирования, мониторинга и администрирования всех устройств GPON/GEPON.

· Поддержка протоколов третьего уровня: OSPF, RIP и другие.

Основные технические характеристики:

· Пропускная способность каналов GPON или GEPON — 2,5/1,25 Гбит/с.

· Расширенная поддержка многоадресных рассылок.

· Развитые средства приоритизации и защиты трафика абонентов.

· Более 60 IGMP-запросов в секунду на присоединение/отключение от групп рассылки и обеспечивает переключение между группами рассылки менее чем за 250 миллисекунд (fast zapping).

· Соответствует стандартам ITU-T G.984, IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet, IEEE 802.3u, 100BASE-TX Fast Ethernet, IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet, IEEE 802.3z Fiber Gigabit Ethernet.

· Протоколы сигнализации SIP v2, ITU-T H.248, MGCP.

· Голосовые кодеки G.711a/u, G.723, G.726, G.729a/b.

· Поддержка T.38 FAX Relay.

· SDP (RFC 2327).

· RTP (RFC 1889).

· RTCP (RFC 1890).

· Подавление пауз в разговоре (VAD).

· Генерация комфортного шума (CNG).

· Подавление эха G.168.

· Автоматическая регулировка усиления сигнала (AGC).

· Определение и генерация тонов DTMF.

· Flexible Dial Plan (RFC 3525 section 7.1.14).

· Скорость в канале от абонента: 1,25 Гбит/с.

· Скорость в канале к абоненту: 2,5 Гбит/с.

· Рабочая температура 0 ~ 50 °C.

· Рабочая влажность 5% ~ 90% отн. вл.

· Максимальная потребляемая мощность ?600 Вт.

· Гарантия 3 года.

передача данные оптический сеть

3.1.2 Выбор оборудования ONT

ONT фирмы Ericsson T063G

Область применения:

· Терминал T063G предназначен для использования в качестве устройства ONT в сетях широкополосного оптического доступа FTTH по технологии GPON, рекомендация ITU-T G.984.

· Оборудование позволяет получать услуги IPHDтелевидения, VoIP, широкополосный доступ в сеть Интернет на гигабитных скоростях.

Преимущества решения:

· Наличие встроенного GigaEth коммутатора, позволяющего подключать до 4-х пользовательских устройств — точки WiFi доступа, VoIP шлюзы, видеокамеры и датчики охраны.

· поддержка IGMP snooping, коммутатор следит за прохождением через него сообщений join и leave, которые генерирует IP TV приставка SetTopBox.

Основные технические характеристики:

· Два встроенных телефонных порта несут функциональность VoIP шлюза, работающего по протоколу SIP или H.248, поддерживающего самые популярные кодеки G.711, G.723.1A, G.726 и G.729.

· RF TV порта с обычным 75-омным коаксиальным разъемом для подключения телевизора непосредственно к модему.

· 4 интерфейса 10/100/1000 Base-T.

· Механизмы подстройки портов auto-sensing и auto-negotiating.

· Питание 12 В, максимальное потребление 20 Ватт.

· Габариты: 238×173×43,8 мм, настенное и настольное исполнение.

ONT фирмы «Натекс-Урал» FlexGain GPON-ONT