В. Спирин
Жесткая конкурентная борьба на телекоммуникационном рынке заставляет операторов бороться за расширение абонентской базы. Рынок корпоративных клиентов поделен и, можно сказать, уже полностью освоен. Основные резервы для наращивания клиентской базы сосредоточены в секторах домашнего пользования и малого и среднего бизнеса (SOHO), который в силу своей специализации также размещается в непосредственной близости от жилого сектора. Перед операторами встает задача строительства широкополосной сети, обеспечивающей охват массового пользователя. Правильный выбор технологии строительства во многом определяет успех оператора при реализации такого проекта. Существует несколько технологий строительства широкополосной сети. Тема этого номера посвящена технологии, выполненной на базе волоконно-оптического кабеля, и мне хотелось бы рассмотреть различные варианты строительства широкополосных сетей кабельными операторами при реализации топологии "волокно в дом".
Телекоммуникационный рынок главным образом ориентируется на самую богатую страну - США. В этой связи вся терминология заимствована из литературы на английском языке. Поэтому хотелось бы отметить несколько моментов.
FTTH - Fiber to the Home. Один из вариантов перевода - "волокно в дом". Но дом в понятии американца - это 2-3-этажный особняк в пригороде или 2-3-уровневая квартира. Реалии экономической ситуации в России таковы, что массовое строительство жилья с прокладкой волокна в каждую квартиру нам не грозит еще лет десять, а может быть и больше. Построенные таким образом элитные дома - исключение, а не правило. Поэтому для нас более актуальным является термин FTTB - Fiber to the Building - "волокно в здание" или "волокно в многоквартирный дом". При этом оптический кабель "заводится" в техническое помещение или специальный шкаф (кабинет), где размещается "активное" оборудование для преобразования оптических сигналов в электрические. Возникает резонный вопрос - если волокно "заводится" в отдельное помещение, чем принципиально отличается технология FTTB от FTTC (Fiber to the Cabinet - "волокно в шкаф-кабинет")? Ответ прост: технология FTTC предполагает использование одного оптического узла на несколько зданий.
В России наиболее широкое распространение получила технология FTTC. В последние годы успешно реализуются широкополосные решения на базе технологии гибридных волоконно-коаксиальных сетей (HFC - Hubrid Fiber Coax), которые являются частным случаем FTTC. HFC получила распространение прежде всего при строительстве сетей кабельного телевидения (КТВ). Благодаря быстрому развитию систем цифровой передачи информации стало возможным использование сети КТВ не только для передачи ТВ программ, но и в качестве мультисервисной транспортной сети. При этом все цифровые потоки сервисных служб преобразуются в соответствующий формат для передачи в одном из "свободных" ТВ каналов. Все сигналы суммируются на головной станции и передаются по оптическому волокну до оптического распределительного узла, который преобразует оптический сигнал в электрический для дальнейшей передачи по коаксиальной распределительной сети с обратным каналом. Оптический распределительный узел фактически и является кабинетом, к которому подключены все абоненты коаксиального сегмента.
Благодаря совершенствованию волоконно-оптических технологий, цены на оптическое оборудование для сети HFC стремительно снижаются. Ряд производителей наладили выпуск недорогих оптических узлов, что позволяет установить оптический узел в каждый дом и минимизировать размеры коаксиального сегмента до одного многоквартирного дома. Таким образом, для кабельных операторов открываются новые возможности при реализации проектов по технологии "волокно в дом".
Основные критерии выбора технологии.
Главная цель, преследуемая оператором при развитии бизнеса, - рост доходов и поддержание положительной маржи. Оператор может повысить доходы за счет привлечения новых абонентов, увеличения тарифов на предоставляемые услуги и за счет увеличения объема потребляемых услуг.
Увеличение тарифов на традиционные уже существующие услуги не требует дополнительных затрат, но ведет к потере привлекательности оператора и снижению числа подключаемых абонентов, если не к оттоку абонентов к конкурентам.
Увеличение количества и качества предоставляемых услуг позволит не только повысить тарифы, привлечь новых абонентов, но и значительно увеличить объем потребляемых услуг. В то же время ввод новых услуг потребует установку дополнительного оборудования для новых сервисов и увеличения пропускной способности сети, что в конечном итоге также потребует затрат на модернизацию сети.
Нельзя забывать и о том, что при развертывании новых видов услуг необходимо обеспечить их доступность для абонента. Стоимость или условия подключения не должны ложиться тяжким бременем на абонента, должны обеспечивать благоприятные условия для массового подключения пользователей. Таким образом, задача оператора сводится к выбору технологии, которая позволит:
Варианты построения широкополосных сетей по технологии "волокно в дом".
Существует множество вариантов построения широкополосной сети по технологии "волокно в дом". Рассмотрим два принципиально разных варианта:
Цифровые транспортные сети реализуются на базе уже существующих транспортных магистралей SDH, АТМ и Gigabit Ethernet. Типовая схема построения цифровой транспортной сети представлена на рис.1.
В доме устанавливается коммутатор, который имеет число выходных портов, соответствующее количеству абонентов для их индивидуального подключения, и оптический входной порт для подключения к магистральному коммутатору или мультиплексору цифрового транспортного кольца. Коммутатор, устанавливаемый в доме, должен обеспечивать гарантированное предоставление требуемого качества для всех видов услуг (QoS), контролировать и управлять сервисными потоками по всем портам для каждого абонента в отдельности. Абоненты, как правило, подключаются с помощью витопарного кабеля UTP.
Современные коммутаторы имеют модульную архитектуру и поддерживают широкий спектр интерфейсов и протоколов, в том числе xDSL, HomePNA, 10/100 Base-TX/FX и т.д., и обеспечивают высокую гибкость при построении домовой распределительной сети. В квартире абонента устанавливается абонентский терминал (мультимедиа-адаптер), который обеспечивает преобразование цифровых потоков в аналоговые сигналы традиционных видов сервиса - видео и телефонии.
Достоинства и недостатки
Сеть имеет единую структуру и строится исключительно на цифровых коммутаторах. Единая номенклатура оборудования позволяет существенно снизить затраты на содержание сети и потребность в квалифицированном персонале. Сокращение типов используемого оборудования значительно снижает стоимость технического обслуживания, повышает надежность сети. Сеть позволяет осуществить единую систему управления и мониторинга, обеспечивает простоту управления и предоставления различных сервисов абонентам. Кроме того, сеть легко масштабируется. Современные коммутаторы позволяют предоставить пользователям выделенные симметричные каналы со скоростью до 100 Мбит/с, что гарантирует удовлетворение любых запросов абонентов на десять лет вперед. Коммутаторы позволяют оптимизировать направления движения трафика и, тем самым, значительно увеличить производительность сети.
Главным сдерживающим фактором в реализации данного решения является отсутствие на рынке дешевого абонентского терминала. Самые востребованные виды сервиса - видео и телефон - абонент привык и хочет получать исключительно в аналоговом формате. Поэтому воспользоваться услугами данной сети (даже для получения минимального широковещательного пакета телевизионных программ) в состоянии только те абоненты, которые готовы потратить от $500 до $1000 на абонентский терминал или оснащенный соответствующим образом компьютер. В результате затраты на абонентское оборудование оказываются столь значительными, что в несколько раз превышают расходы на строительство самой цифровой сети.
Аналоговая транспортная сеть реализуется по технологии HFC на базе аналоговых оптических передатчиков и оптических узлов, обеспечивающих транспорт сигнала в полосе частот 50-862 МГц в прямом направлении и в полосе 5-300 МГц в обратном. Типовая схема построения сети представлена на рис. 2.
Магистральное кольцо реализуется с использованием оптических передатчиков с большим оптическим бюджетом на длине волны 1550 нм, обеспечивающих передачу на расстоянии до 80 км. В промежуточных узлах магистрального кольца устанавливаются оптические головные станции (ОГС), которые ретранслируют оптический сигнал и распределяют его по отдельным сегментам (домам) с переходом на длину волны 1310 нм. В доме устанавливаются оптический распределительный узел, который включает набор оптических приемников и передатчиков прямого и обратного каналов, а также усилители прямого и обратного каналов. С помощью коаксиальной домовой разводки осуществляется подключение всех абонентов. Несмотря на то что подключение абонентов осуществляется по "шинной" топологии, современные системы кабельных модемов и адресного телевидения позволяют организовать для каждого абонента выделенные каналы и полосы для осуществления независимого, индивидуального обслуживания абонентов с гарантированным качеством предоставления услуг. Наибольшую популярность получила система кабельных модемов, работающих в стандарте DOCSIS.
В квартире у абонента устанавливается абонентский терминал (set-top box), который интегрирует в себе ТВ приставку-декодер закрытых (платных) телевизионных программ, кабельный модем для доступа в сеть передачи данных (Интернет) и телефонный адаптер для доступа в телефонную сеть.
Решение, реализованное на базе сети КТВ, позволяет охватить 100населения. Единая интегрированная транспортная сеть позволяет предоставить абонентам весь спектр современных сервисов (и цифровых, и аналоговых). При этом для получения базового пакета телевизионных программ с высоким качеством трансляции абоненту не требуется никаких специальных устройств, кроме обычного телевизионного приемника. Оператор может постепенно расширять спектр услуг при минимальных затратах на абонентское оборудование. Для получения цифрового пакета спутниковых программ достаточно установить цифровой ресивер ($150-200), а кабельный модем обеспечивает доступ в цифровую сеть со скоростью до 10 Мбит/с (до 42 Мбит/с при DOCSIS 2.0) и стоит $90-130. Телефонный адаптер стоит $100-150. Современные телевизионные приставки позволяют не только принимать закрытые телевизионные каналы, но и обеспечивают доступ в сеть Интернет. Таким образом, можно сэкономить на приобретении компьютера. Абонент в силу своих потребностей и финансовых возможностей может сам планировать получение тех или иных сервисов.
По причине использования радиочастотных каналов для передачи сигналов распределительная сеть предъявляет очень жесткие требования к монтажу и квалификации обслуживающего персонала. Оператор вынужден содержать двойной штат сотрудников: для обслуживания телевизионной сети и для обслуживания аппаратуры доступа к цифровым сетям и серверов. Шинная топология распределительной сети обуславливает деление полосы пропускания оптического узла между всеми абонентами. В силу ограниченности частотного ресурса данное решение значительно уступает по возможности наращивания пропускной способности каналов связи и, следовательно, с течением времени, по мере увеличения трафика может стать препятствием на пути удовлетворения потребностей абонентов. Срок жизни сети ограничен временем естественного перехода на цифровую систему телевизионного вещания.
Итак, оба изложенных выше варианта построения широкополосных сетей обладают как достоинствами, так и недостатками, поэтому на практике реализуются промежуточные варианты, в различной степени использующие схемные решения и первого и второго вариантов. Какое решение и какую технологию использовать? Каждый оператор решает этот вопрос для себя сам, но во многом решение зависит от потребностей абонентов в различных сервисах, их платежеспособности.
Один из важных, можно сказать, определяющих вопросов, который в максимальной степени волнует оператора, - какие услуги нужны абоненту? За что он готов платить деньги? Несмотря на то что 98территории России охвачено эфирным вещанием (а может быть, благодаря этому), самым востребованным на сегодняшний день является видеосервис.
Маркетинговые исследования, проведенные в 2001 г. в Перми сотрудниками Санкт-Петербургского Государственного Университета Телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по заказу одного из местных операторов, показали, что в услугах кабельного телевидения нуждаются 52,8от общего числа абонентов, в телефонных услугах - 29,7, а в услугах Интернет - 18,6При этом доля абонентов, готовых принимать цифровые ТВ каналы, составляет всего 3,1, а доля абонентов, владеющих персональным компьютером и, таким образом, способных потреблять услуги Интернет, составляет 4,5Таким образом, на сегодняшний день наиболее востребованный и доступный сервис - пакет из 16-32-х каналов эфирного и спутникового телевидения в сети в аналоговом формате.
Причина такого расклада очевидна - основной спрос на услуги зрелищно-развлекательного характера. Высокие информационные технологии не тревожат ум и сердце граждан в силу того, что они мало информированы о новых возможностях и удобствах, которые могут получить, а кроме того, уровень знаний не позволяет большинству из них воспользоваться новыми услугами без специального обучения и приобретения дорогостоящего оборудования. Естественно, ситуация с каждым годом меняется. Если еще пять лет назад услугами Интернет пользовались только корпоративные клиенты, то уже в этом году ожидаемый прирост Интернет-пользователей "частного сектора", по данным проведенного исследования, по г. Пермь составит 7
Два года назад услуги "видео по требованию" интересовали только гостиничные комплексы. Сегодня ряд операторов уже реализовали услуги "ограниченного видео по требованию" - NVOD (трансляция заказанных кинофильмов по расписанию для групп абонентов) и готовы развернуть платформы для реализации услуги "видео по требованию" в полном объеме.
В условиях быстро развивающегося рынка новых услуг оператор не может себе позволить сидеть и ждать, когда абонент "созреет" для потребления всего спектра услуг. Опасность захвата конкурентами рынка заставляет оператора предпринимать усилия по развитию широкополосной сети и охвату максимального числа абонентов с учетом удовлетворения существующих потребностей населения.
На практике применяется комплексное решение с использованием и цифрового и аналогового транспорта. В крупных городах, с большой протяженностью застройки и высокой плотностью населения, магистральное транспортное кольцо выполняется на базе уже существующей цифровой сети SDH, ATM или Gigabit Ethernet. Все аналоговые ТВ программы оцифровываются и транслируются по кольцу в сжатых форматах MPEG-2 в потоках DVB-ASI. В каждом магистральном узле устанавливается комплект оборудования для преобразования DVB-ASI потоков в аналоговые ТВ каналы для дальнейшей передачи в аналоговой транспортной сети HFC архитектуры. Данное решение позволяет предоставить абонентам несколько десятков аналоговых программ и таким образом привлечь основную массу абонентов. Оснащение магистральных узлов комплектом DVB-C (QAM) модуляторов позволит плавно перейти на цифровое ТВ вещание и реализовать новые виды услуг VOD, NVOD1.
Реализация данного решения требует значительных затрат на установку в каждом узле оборудования преобразования цифровых ТВ каналов в аналоговые. В небольших городах или при ограниченных финансовых возможностях, как правило, оператор идет по пути реализации двух независимых сетей: аналоговой - для трансляции видеопрограмм и цифровой - для организации сети передачи данных (рис. 3).
Решение реализуется на базе уже существующей цифровой сети SDH, ATM или Gigabit Ethernet. Магистральное кольцо телевизионной сети выполняется за счет свободных волокон существующей цифровой сети. В магистральных узлах устанавливаются ОГС, от которых волокно прокладывается в каждый дом. В силу того что кабель, по которому оптический узел подключается к ОГС, заведомо имеет избыточное число волокон, сеть передачи данных можно реализовать без использования системы кабельных модемов, за счет установки в домах коммутаторов со встроенным оптическим портом. Коммутатор должен поддерживать функции гарантированного предоставления услуг QoS. К одному из портов коммутатора подключается многопользовательский терминальный адаптер для предоставления телефонного доступа. Таким образом, внутри дома реализуется три независимых распределительных сети: телевизионная, передачи данных и телефонная.
Сеть передачи данных, таким образом, реализуется независимо от телевизионной, и отпадает необходимость в использовании дорогостоящей головной станции кабельных модемов. В то же время отказ от кабельных модемов исключает возможность использования существующей транспортной сети HFC, делает недоступным обслуживание абонентов, попадающих в зону покрытия коаксиальных сегментов кабельного оператора, но не имеющих оптического узла в доме. На практике, для обеспечения наиболее полного охвата абонентов оператор стремится в полной мере использовать возможности уже существующих кабельных сетей и идет на дополнительные затраты. В дополнение к оборудованию цифровой сети, в аналоговой сети также организуется сеть передачи данных на базе кабельных модемов.
Одновременное использование как аналоговых, так и цифровых систем позволяет в максимальной степени использовать существующие транспортные сети, сократить затраты на строительство, в короткие сроки увеличить зону охвата абонентов новыми видами услуг.