КАК ОПЕРАТОРУ ОПТИМАЛЬНО УСКОРИТЬ ETHERNET-СЕТЬ

23.04.2021 08:35

Когда строилось большинство сетей для предоставления населению высокоскоростного доступа в интернет, то операторы исходили из расчета, что пропускной способности в 20–30 Мбит/с на одного абонента вполне достаточно для удовлетворения всех его потребностей. Однако в последние годы ситуация кардинально изменилась, и без влияния пандемии здесь тоже не обошлось.

---

ПОЧЕМУ ПОТРЕБОВАЛОСЬ УСКОРЕНИЕ СЕТИ?

В связи с переходом многих пользователей на удаленную работу активизировалось применение видеоконференцсвязи во время пандемии, а в связи с появлением новых видов сервисов значительно вырос объем трафика. Кроме того, увеличилось количество блогеров и пользователей, занимающихся стримингом видеоконтента. Помимо увеличения трафика, это привело к тому, что интернет-трафик стал более симметричным. Вследствие этого асимметричным технологиям передачи данных стало сложнее соответствовать современным требованиям. В результате у операторов появилось значительное количество пользователей, которые хотели бы получать существенно более высокие скорости доступа в интернет — до 300, 500 и даже 1000 Мбит/с. А главное — они готовы за это платить. Поэтому возможность предоставить пользователю доступ в интернет на повышенных скоростях стала элементом достижения коммерческого успеха и важным фактором конкурентной борьбы среди операторов.

Сегодня многие операторы предлагают пользователям тарифы с повышенными скоростями, вплоть до 1 Гбит/с. Такая скорость намного превышает среднюю, которой довольствуются обычные пользователи. При этом потребитель, купивший расширенный тариф, в любой момент может провести тест и убедиться в соответствии предоставленной скорости.

В результате компания, которая может предложить доступ на более высокой скорости, получает конкурентное преимущество перед другими. А значит, операторам, стремящимся к коммерческому успеху, необходимо модернизировать сети, чтобы обеспечить для пользователей возможность доступа в интернет на повышенных скоростях. Поэтому возникает вопрос, как удовлетворить потребности пользователей при оптимальных разумных затратах оператора.

Давайте рассмотрим фрагмент реальной сети оператора, выполненный по технологии Ethernet. В такой сети трафик доступа в интернет поступает от коммутатора ядра по 10-гигабитному каналу на коммутаторы агрегации, а от них по 1-гигабитным каналам — на коммутаторы доступа в многоквартирных домах (по 40–60 абонентов в каждом). Трафик делится между всеми абонентами, обеспечивая им гарантированную скорость доступа в 16–25 Мбит/с на абонента. Этого вполне достаточно для обычных пользователей, но при этом нет резервов пропускной способности для предложения повышенных скоростей продвинутым абонентам.

Сеть оператора, выполненная по технологии Ethernet

Традиционный способ модернизации такой сети предусматривает замену коммутаторов доступа с 100/1000 Мбит/с на 1/10 Гбит/с, замену коммутаторов агрегации на более высокоскоростные, а также замену коммутаторов ядра. Подобная модернизация эффективна, но затратна и трудоемка. Можно найти более экономичное решение.

Давайте рассмотрим статистику потребления трафика абонентами. Известно, что более 80% трафика генерируют около 10% активных абонентов. Логично предположить, что высокая скорость доступа будет востребована именно этой небольшой частью абонентов. Поэтому нет необходимости бороться за обеспечение гарантированной высокой скорости для всех потребителей. Кроме того, трафик можно разбить на две категории: первые 30–40 Мбит/с скорости абоненты должны получать в режиме гарантированного доступа, а все, что свыше этого значения, можно предоставлять в режиме динамического перераспределения трафика. В этом случае абоненты не будут иметь никаких ограничений в работе с онлайн-сервисами и одновременно получат высокую динамическую пропускную способность для офлайн-сервисов — например, для скачивания фильмов. При таком динамическом распределении средний суммарный трафик будет иметь значение в 5–10 раз ниже суммарного пикового трафика продвинутых абонентов. И чем больше продвинутых абонентов делят между собой общий трафик, тем эффективнее такое статистическое осреднение. Это позволяет существенно снизить требования к сети в процессе модернизации и снизить затраты на нее.

Для решения таких задач привлекательно выглядит сеть, построенная на базе технологии PON. В отличие от решения на базе Ethernet, где соединения с абонентами строятся на принципе «точка-точка» с фиксированной пропускной способностью, когда трудно обеспечить динамическое распределение трафика, PON-ветвь является общей средой.

PON-ветвь является общей средой для всех абонентов

В сети на базе PON все подключенные абоненты имеют доступ ко всем ресурсам среды, а разделение ресурсов между ними определяется настройками и параметрами оконечных устройств. В данном случае достаточно легко организовать динамическое перераспределение трафика между абонентами и предоставить широкий диапазон различных скоростей доступа.

VOLT ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ETHERNET-СЕТЕЙ

Рассмотрим организацию транспорта до коммутаторов с использованием сети 10G XGSPON. Данная технология позволяет создать транспортную среду с симметричным трафиком 10 Гбит/с и простой организацией перераспределения трафика между абонентами в динамическом режиме.

Реализовать такой транспорт может, например экономичное и гибкое решение HELIX от компании WISI. Проект основан на концепции виртуального терминала оптической линии (virtual OLT — vOLT).

На схеме показан фрагмент модернизированной сети с транспортом, организованным на базе решения HELIX. Здесь вместо коммутатора агрегации устанавливается оптический сплиттер, а роль транспортной сети выполняет XGSPON-ветвь.

Фрагмент модернизированной сети на базе решения HELIX

Решение базируется на максимальном использовании стандартного оборудования и специально разработанных вставных модулей 10G PON (MicroPlug), выполненных в формате SFP+ (см. фото). Модификации таких модулей выпускаются для разных условий эксплуатации: для установки на головных станциях, в уличных монтажных ящиках, а также на удаленных узлах. Модули могут выступать в качестве элементов сборной OLT. Также имеются ONT-модули (Optical Network Terminal — оптический сетевой терминал, — прим. ред.): их можно установить в стандартные гнезда SFP+, которые есть в коммутаторах доступа и превращают их в групповые ONT.

Вставные модули 10G PON (MicroPlug) в формате SFP+

Компания WISI предлагает законченное решение. Помимо оборудования в него входит программное обеспечение (ПО) WISI PON Portal, которое обеспечивает работу vOLT на всех этапах эксплуатации — от первоначальной инсталляции OLT/ONT и конфигурирования оборудования до повседневного мониторинга работы в процессе эксплуатации.

На сервере управления устанавливается ПО управления и конфигурирования WISI PON Portal. Оно поставляется в формате для Docker (софт для автоматизации развертывания приложений и управления ими в средах с поддержкой контейнеризации, — прим. ред.) и устанавливается на аппаратный сервер либо на виртуальную машину. Программное обеспечение позволяет быстро инсталлировать в систему OLT/ONT, после чего с его помощью осуществляется детальное конфигурирование устройств, а затем в ходе эксплуатации vOLT происходит непрерывный мониторинг работы всей системы.

Из общей пропускной способности такой модернизированной сети примерно 4 Гбит/с потребуется для обеспечения гарантированной пропускной способности для обычных пользователей. А для продвинутых пользователей возможностей в этой конфигурации получается существенно больше, чем при соединении типа «точка-точка». Так как PON-ветвь является общей средой для всех абонентов, подключенных к ней, то для предоставления услуг продвинутым абонентам остается еще около 6 Гбит/с динамически распределяемой симметричной пропускной способности. Это сглаживает пики потребления и обеспечивает высокую доступность трафика для продвинутых пользователей.

При таком построении транспорта значительно упрощается структура сети и снижаются затраты на организацию доставки трафика до Ethernet-коммутаторов. Система получается оптимизированной по пропускной способности и стоимости.

Для практического знакомства с технологией vOLT компания WISI предлагает несколько вариантов тестовых комплектов оборудования и программного обеспечения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технология vOLT дает возможность создавать на базе единого решения конфигурации 10G XGSPON разного масштаба, от небольших до крупных сетей, насчитывающих сотни тысяч абонентов. Использование отдельных модулей 10G PON позволяет применять их в качестве оптических конвертеров 10G Ethernet, помогая получить на удаленных точках симметричную полосу в 10 Гбит/с при минимальных финансовых затратах. В максимальных конфигурациях при использовании Ethernet-коммутаторов на 24, 32, 40 или 48 портов решение позволяет стекировать коммутаторы и создавать централизованные 10G-PON-сети с наибольшей в мире плотностью OLT-портов на 1U.

Источник: «Телеспутник» (https://telesputnik.ru/materials/tech/article/kak-operatoru-optimalno-uskorit-ethernet-set/)