Технологии построения мультисервисных сетей. Часть 3

 Технологии построения мультисервисных сетей. Часть 3
Автор | Вячеслав Чулков

Главная задача разработчика участка «последних метров» мультисервисной сети — это выбрать технологию, не требующую прокладки новых проводов в квартире абонента. В идеале она должна работать и в пределах многоквартирного дома.


Технология xDSL

В основе одной из  самых ранних реализаций мультисервисных сетей лежало семейство технологий  xDSL (Digital Subscriber Line), разработанное для высокоскоростной передачи данных по телефонным линиям.

Главной причиной их популярности было использование телефонных линий, уже имеющихся у большей части потенциальных абонентов, то есть для подачи мультисервисных услуг в  квартиру практически не  требовалось проводить никаких монтажных работ. Достаточно было на  телефонной розетке пользователя установить пассивный фильтр, разделяющий низкочастотный голосовой диапазон частот и  высокочастотный диапазон, используемый для передачи данных, и подключить xDSL-модем. Заявленная скорость передачи данных с использованием различных протоколов составляет до 24 Мбит/с. Но реальная скорость соединения сильно зависит от расстояния до АТС, состояния линий, количества абонентов в кабеле, использующих DSL-соединения, и  даже от  влажности и  времени года. Реальная скорость большинства соединений не превышает 6 Мбит/с. При этом практически отсутствуют технические возможности увеличения пропускной способности линии. Теорема Шеннона не  оставляет на  это счет никаких надежд. Скорее, наоборот, с увеличением количества абонентов вследствие взаимных наводок скорость падает.

По своей структуре xDSL-сеть является оптимальной для организации интернет-доступа, но ее возможности по предоставлению вещательных услуг ограничены. Реально абонент может одновременно смотреть одну ТВ‑программу в  SD-разрешении и  пользоваться доступом в  Интернет на  скорости около 2 Мбит/с.

Однако благодаря доступности телефонных линий, быстрому и  простому развертыванию сети на  начальном этапе технология xDSL широко применялась. На текущий момент из-за ограниченных возможностей такие сети не выдерживают конкуренции и  по  мере развития новых технологий постепенно выходят из эксплуатации.

Технология Wi-Fi

Эта технология радиодоступа, использующая маломощные приемопередатчики и эфирную среду распространения, является классическим примером shared-media-среды. Область применения Wi-Fi ограничена предоставлением услуг нескольким десяткам абонентов, поэтому построить на  ее основе крупную мультисервисную сеть не  представляется возможным. Хотя и  существуют крупные проекты с  использованием Wi-Fi, но в них эта технология используется только в качестве участка «последних метров» сети передачи данных. Это наиболее массовая область использования данной технологии. Следующим по значимости сегментом ее применения является использование для гостевого подключения к сети передачи данных в офисах, транспорте, ресторанах и т.д. Основным плюсом Wi-Fi является возможность ее использования для подключения мобильных устройств. Но вследствие низкой защиты от  несанкционированного доступа, слабой устойчивости к  помехам и  нестабильной доступной скорости передачи данных использование таких сетей для коммерческого и профессионального использования ограничено.

Кроме того, Wi-Fi-сети используют лимитированный частотный ресурс, что ограничивает их максимальную пропускную способность. Поэтому в процессе увеличения плотности точек Wi-Fi и количества абонентов начинает резко падать качество работы такой сети. Этот эффект часто наблюдается, например, на  крупных связных выставках, когда на  ограниченном пространстве работает множество Wi-Fi-точек.

Поэтому разработчики активно продолжают вести поиски технологий передачи данных в квартирах абонентов, не требующих прокладки новых проводов и использующих уже существующую проводную инфраструктуру.

 

Технология PLC

В каждой квартире имеется разветвленная система электропроводов, и  всегда существует соблазн использовать их не только для электроснабжения, но  и для передачи данных. Поэтому была разработана PLC (Power Line Communication) — технология передачи информации по  сетям электропитания на частотах 1–35 МГц.

В Москве в  начале 2000‑х даже существовала компания «Электро-Ком», которая под торговой маркой «Спарк» анонсировала планы предоставления доступа в Интернет по электропроводке по  всей Москве. Но  так как компания не  учла особенности структуры сетей передачи данных и возможности технологии PLC, эти планы потерпели неудачу.

Электропроводка  — это shared-media-среда, со  всеми ее ограничениями. Но в пределах одной квартиры технология PLC вполне работоспособна. В использовании она довольно проста, достаточно вставить в две розетки, расположенные в одной квартире, два PLC-адаптера (один из  вариантов показан на рисунке 1) и подключить через них абонентский компьютер к мультисервисной сети.

К плюсам технологии можно отнести исключительную простоту использования и высокую доступность точек подключения модемов по всей квартире абонента.

Но электропроводка не  была предназначена для передачи данных, поэтому она выполнена из  неэкранированного провода с  нестабильным волновым сопротивлением и  затуханием. Все это снижает скорость передачи данных. Также на  скорость передачи данных влияет наличие в  электросети различных фильтров и помех от электроприборов. Если в помещении абонента используется трехфазная электропроводка, то скорость передачи данных становится еще более неопределенной. Отсюда и  такой разнобой в  рекламной информации о скорости передачи, которая может заявляться от 10 Мбит/с до  200  Мбит/с. На  практике пропускная способность данной технологии составляет около 10–15 Мбит/с, что ограничивает количество подключенных абонентов к такой сети несколькими единицами. К тому же модемы, работающие по этой технологии, излучают в эфир значительные электромагнитные помехи, забивающие коротковолновые радиовещательные и радиолюбительские диапазоны в полосе частот от 4 до 34 МГц. Это может вызвать серьезные претензии со  стороны регулирующих организаций.


Технология MoCA


Другой разветвленной сетью, имеющейся в  помещении абонента, является кабельная телевизионная сеть. В  отличие от электропроводки, эта сеть выполнена из хорошо экранированного широкополосного коаксиального кабеля со  стабильными характеристиками. Поэтому она способна предоставить высокоскоростное стабильное соединение для построения цифровой сети. Понимая это, Ассоциация производителей и продавцов электронного оборудования и сервис-провайдеров в 2004 году разработала технологию MoCA (Multimedia over Coax Alliance) с  целью создания и  продвижения нового стандарта домашних сетей, работающих с  использованием коаксиального кабеля. К настоящему моменту в альянс входят более 45 членов. Текущая версия стандарта MoCA 2.0 позволяет передавать данные со скоростью 1 Гбит/с, а новая версия MoCA 2.5 расширяет это значение до 2,5 Гбит/с. При этом скорость практически не зависит от размещения точек подключения абонентского оборудования к  кабельной сети. Сеть может охватывать как отдельную квартиру, так и  весь дом (рисунок  2). На  сегодняшний день это самая высокоскоростная, защищенная и стабильная технология организации доступа в  помещении абонента. По  этим причинам ее можно считать весьма перспективной для использования на участке «последРисунок 2 них метров» мультисервисной сети.

 

Технология VSAT

Еще одна технология построения мультисервисной сети, которая регулярно, как птица Феникс, возникает с  обещанием решить все проблемы с доставкой Интернета на всей территории нашей необъятной страны,— это технология подключения к сети Интернет через спутниковый канал связи VSAT.

Что это такое? VSAT (Very Small Aperture Terminal) — малая спутниковая земная станция, то есть терминал с маленькой антенной. Используется в  спутниковой связи с  начала 90‑х годов. В настоящее время может применяться для организации двустороннего доступа в  Интернет через спутниковый канал связи. Структура такой системы показана на рисунке 3.

Идея простая и звучит привлекательно. Все знают о десятках миллионов абонентов по  всей территории страны, которые получают сотни программ телевидения через спутниковые тарелки. Причем стоимость услуг вполне демократичная. Кажется, остается совсем немного — добавить в спутниковую антенну передающий модуль и получать из этой тарелки Интернет на всей территории страны, не беспокоясь об удаленности от крупных центров.

И такие проекты периодически появляются и так же периодически исчезают.

Так в чем же дело? Почему спутниковое телевещание активно развивается, а спутниковый Интернет выглядит как Золушка до встречи с феей на этом празднике жизни?

Может, виновата стоимость комплекта оборудования для подключения спутникового Интернета? Она довольно высока (15–40 тыс. руб.), но это не препятствие. Все мы знаем, что при широком внедрении технологии оборудование для ее реализации быстро падает в цене.

Причина все в той же разнице требований к сетям передачи данных и вещательным сетям и вытекающих из этого экономических ограничениях.

Как ни  странно, но  по  эксплуатационным возможностям спутниковая система обладает характеристиками, сравнимыми с возможностями одной соты Wi-Fi-сети, только растянутой на огромную территорию страны. Это типичная shared-mediaсреда со  всеми ее ограничениями и  наложенной на  все это весьма высокой стоимостью оборудования и эксплуатации.

Но давайте перейдем от слов к цифрам. Сначала посчитаем пропускную способность и затраты на содержание этой спутниковой shared-media-среды. Здесь нам опять на помощь придет теорема Шеннона. В таблице ниже вы увидите сопоставление предельных пропускных способностей некоторых технологий, используемых при создании мультисервисных сетей.

таблица_VSAT.png

Стоимость аренды одного спутникового транспондера составляет сегодня порядка 1–3 млн евро. За эти деньги оператор получает канал связи с шириной полосы 36 МГц и отношением сигнал/шум ~8 дБ на всей территории покрытия. Теперь обратимся к теореме Шеннона. Подставив эти цифры в формулу, получим, что какие бы чудодейственные схемы модуляции и методы мы ни использовали, по этому каналу передать цифровой поток со  скоростью выше 103  Мбит/с никак не  получится! В  реальности самые продвинутые технологии позволяют реализовать пропускную способность в 80–85% от предельной. Поэтому реальная пропускная способность канала составит не более 85 Мбит/с.


Теперь будем набирать абонентскую базу.

Рассмотрим вариант продажи безлимитного доступа с гарантированной скоростью, как наиболее популярную модель наземного доступа в сеть. Предлагать сегодня абоненту скорость доступа ниже 1  Мбит/с было  бы совсем несерьезно, поэтому разделим эту пропускную способность между 85 абонентами, продав им гарантированную скорость доступа по  1  Мбит/с. Число в 85 абонентов на один транспондер, покрывающий территорию, заселенную несколькими миллионами жителей, уже выглядит вызывающе ничтожным. Но это еще не конец нашего анализа перспектив спутникового Интернета.

Теперь предложим этим абонентам оплатить аренду спутникового транспондера по  самым низким расценкам. Для этого поделим 1 млн € на 12 месяцев и на число абонентов. В  результате получим, что каждый абонент должен платить только за аренду канала связи (только прямого канала) сумму 980  евро в  месяц. Убийственная для перспектив технологии цифра! И  это без учета стоимости оборудования, обратного канала, аренды телепорта, стоимости трафика, прибыли оператора. Если учесть эти затраты, то ежемесячная абонентская плата возрастет примерно в два раза. И не видно технических предпосылок к радикальному уменьшению этой цифры.

Может быть, модель продаж с ограниченным объемом скачиваемого трафика окажется более привлекательной? Предложим нашим абонентам пакет Интернета с объемом доступного трафика «10 Гбайт в месяц и со скоростью до 80 Мбит/с». Для shared-media-среды обеспечить максимальную скорость на  короткие моменты времени вполне реально, а  остальную часть времени скорость может быть и ниже 1 Мбит/с. Но это же до  80  Мбит/с! Так что главное правило рекламы: «Говорить правду, чистую правду, но не всю правду!», мы соблюдаем.

Весь наш спутниковый канал при круглосуточной работе с  полной нагрузкой может за  год пропустить до  335 000  Гб, или до 28 000 Гб за месяц. Это при 100%-ной круглосуточной загрузке канала. Но  будем реалистами. С  учетом статистики распределения запросов и  с  учетом ограничений реальных протоколов мы сможем предложить к продаже примерно 50% трафика, что составит 14тыс. Гб в месяц. За этот трафик (только аренда транспондера прямого канала) мы должны заплатить, напоминаю, 1  млн € в  год. То  есть каждый гигабайт трафика обойдется нам в 6 €. Если мы добавим сюда стоимость обратного канала, зарплату персонала, аренду телепорта и  другие расходы, то  эта стоимость как минимум удвоится и  составит 12 € за гигабайт.


Типовой объем трафика, необходимый скромному пользователю Интернета сегодня, составляет около 10  Гб за  месяц. И  если этот пользователь воспользуется для его получения услугами спутникового Интернета, то ему придется заплатить примерно 120 € за месяц. На таких условиях к одному спутниковому транспондеру мы можем подключить до 1,4 тыс. абонентов. Это, конечно, лучше, чем при продаже гарантированной скорости доступа, но цифра не впечатляет.

Полученные выше показатели сразу сжимают перспективы и  круг потребителей спутникового доступа. Сюда войдут доступ в Интернет на самолетах, поездах и кораблях, передача данных с удаленных баз и метеостанций, обслуживание МЧС, военных, полярников, геологов, вахтовиков, олигархов — словом, тот особый круг абонентов, которые готовы платить любые деньги за возможность получения услуг передачи данных в любой точке нашей страны. Но отнести к ним массовых пользователей Интернета не получается.

После этих элементарных выкладок, думаю, рекламные заявления (типа «Спутниковый Интернет 50  Мбит/с  — сегодня это реальность! Вы получите самую низкую абонентскую плату на самых высоких скоростях и при этом в любой точке планеты») у вас ничего, кроме улыбки вызывать не будут.

 


К списку материалов