Aksessnettene må oppgraderes

Hva brukes så all denne båndbredden til? De ulike webstedene blir hele tiden mer kapasitetskrevende ettersom designet blir mer og mer storslått. Men særlig multimedieintensive tjenester som fjernsyn, bestillingsvideo og ulike spillapplikasjoner sluker båndbredde. Dessuten viskes skillelinjene mellom web og multimedia mer ut ettersom tiden går.

Populære websteder er blitt de reneste «tv-kanaler» som youtube.com, snutter.no, nrk.no og tv2.no. Man kan heller ikke se noen utflating av behovet med det aller første, for etter vanlig standarddefinisjons tv kommer høydefinisjons tv (HDTV). Vil du være med så heng på!

Kobberaksessnettet (DSL)

Telenettets kobberaksess fornyes ved at dagens ADSL byttes ut med nye former for DSL som ADSL2+ og VDSL for å holde tritt med utviklingen. ADSL2+ kan skilte med 20-25 Mbps og VDSL opp mot 100 Mbps i teorien. Tallene er i praksis avhengige av lengden på selve kobberlinjene.

Løsningen på dette er å spe på med fiber. Dette betyr at DSL-teknologien går fra å være en ren kobberbasert løsning til å bli en hybrid mellom kobber i den ytre delen av aksessen og fiber i den mer sentrale delen, distribusjonsnettet som vi velger å kalle dette i denne artikkelen.

Kommunikasjonen over kobberlinjene utføres fortsatt med DSLAMer (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), men disse må for de fleste abonnenters vedkommende utplasseres i egne kabinetter nærmere boligene. DSLAMene mates så med fiber fra dagens sentraler.

Distribusjonsnettet som skal overføre multimedietjenester trenger tjenestekvalitet og gjerne støtte for multicast. Dette betyr at oppgraderingen av telenettets kobberaksess også innebærer utbygging av et omfattende fiberoptisk distribusjonsnett.

I denne sammenheng moderniseres gjerne den grunnleggende teknologien med overgang fra ATM til Ethernet. DSL Forum har etablert en slags bransjestandard (Technical Report TR-101) for hvordan dette bør gjøres. Distribusjonsnettet etableres som en svitsjet infrastruktur som forbinder DSLAMene med det IP-baserte kjernenettet.

VDSL – et slags Ethernet

En interessant observasjon man kan gjøre seg med de moderne aksess- og distribusjonsnettene er at disse baserer seg mye på Ethernet-teknologien. Distribusjonsnettene omtales som såkalte metro-Ethernet.

Denne nykomlingen innen Ethernet-familien er et barn av Metro Ethernet Forum (MEF) med sine spesifikasjoner for Carrier Ethernet. Et grundig arbeid er gjort for å gjøre Ethernet-grensesnittet tilgjengelig over langdistansenett. Dette implementeres ved at Ethernet-rammene transporteres over underliggende teknologier som SDH og ikke minst MPLS.

Løsningen finnes i to varianter: En for punkt-til-punkt-kommunikasjon, såkalt Ethernet Line eller E-Line. Den andre løsningen tilbyr en snedig form for multipunkt-til-multipunkt-kommunikasjon som emuleres av det underliggende overføringsnettet, kalt E-LAN.

Parallelle spesifikasjoner for disse nettverksarkitekturene finnes også fra IETF som benytter grunnleggende «pseudowires» til å produsere Virtual Private Wire Service (VPWS) tilsvarende E-Line og Virtual Private LAN Service (VPLS) tilsvarende E-LAN. Begge disse inngår i gruppen av såkalte Lag 2 VPN (L2VPN).

Også selve aksessen er en form for Ethernet, såkalt Ethernet in the First Mile (EFM). En egen IEEE-arbeidsgruppe kalte seg for nettopp dette i sin tid. (IEEE er standardiseringsorganisasjonen som står bak både Ethernet og WLAN.) Gruppen spesifiserte ulike varianter av Ethernet i aksessnettet. De to kobbervariantene deres var basert på henholdsvis SHDSL og første generasjons VDSL.

Fiber helt hjem (FTTH)

Er man ikke fornøyd med den båndbredden som tilbys med de ulike DSL-teknologiene, kan man vurdere å investere i fiber helt hjem, Fiber To The Home (FTTH). Dette kan gjøres på ulike måter, men den mest velkjente er å gjenbruke vanlig svitsjet Ethernet som vi kjenner fra bedriftsinterne nett.

Også her har Ethernet in the First Mile en variant som for eksempel gir symmetrisk 100 Mbps over optisk Ethernet-fiber. Fiber helt hjem krever et distribusjonsnett i likhet med DSL. Når man anvender FTTH får man et tvers gjennom fiberbasert nett med høy kapasitet.

Mulighetene er omtrent ubegrensede når det gjelder å øke båndbredden for å kunne tilby kapasitetskrevende tjenester. Distribusjonsnettet som strekker seg over store geografiske områder kan være basert på ren Ethernet-teknologi med såkalt MAC-i-MAC eller transport av Ethernet over MPLS.

Den siste løsningen er mest naturlig å velge for operatører som allerede har et kjernenett basert på MPLS. Man får da en mer eller mindre sammenhengende MPLS-infrastruktur som strekker seg fra kjernenettet og utover i distribusjonsnettet. På «andre siden» av infrastrukturen finner vi tjenestenett for telefoni, fjernsyn og bestillingsvideo samt selve koblingen videre mot internett.

Denne formen for Ethernet-aksess som vi har sett på til nå, omtales som aktivt optisk nettverk. En nyere Ethernet-variant som ser ut til å vinne økende popularitet er passivt optisk nettverk (PON). PON-aksess består av fibere som deles mellom flere abonnenter ved at lyssplittere brukes for å etablere fiberforgreninger nær sluttbrukerne. Resultatet blir en punkt-til-multipunkt-fiber. Man kan da nå alle brukerne på fiberen ved å kringkaste et signal, mens i returretningen må brukerne dele på å sende.

Passive optiske nett (PON)

Passive optiske nett finnes i flere ulike varianter. De eldste typene var ATM-baserte, spesifisert av ITU, gjerne omtalt som APON (ATM Passive Optical Network). Videre har ITU spesifisert en Ethernet-variant kalt GPON (Gigabit Passive Optical Network). Også her har IEEE gjennom EFM-initiativet gitt sitt bidrag kalt EPON (Ethernet Passive Optical Network).

Et PON-nett består av OLT (Optical Line Terminal) som utgjør den sentrale termineringen. Videre forgrener nettet seg utover (for eksempel i 32 grener) i et såkalt ODN (Optical Distribution Network). Hos brukeren terminerer hver fiber i en såkalte ONU (Optical Network Unit). ONUene konverterer signalet til kobberbasert Ethernet for bruk i hjemmenettet.

Sammenligner vi passive optiske nett med aktiv Ethernet, har begge sine fordeler og ulemper. PON er delte nett slik at resultatet blir typisk lavere båndbredde per bruker. Den store fordelen med PON er imidlertid som navnet sier, det er passivt. Dette betyr at det ikke kreves strømforsyning til splitterne. Aktiv Ethernet benytter svitsjer til å fordele trafikken, hvilket betyr at disse krever strøm.

Ser man på virkemåten til teknologien, må kommunikasjonen mellom OLT og ONU bruke smart styring for å fordele kapasiteten mellom de ulike brukerne. Dette kan gjøres i form av tidsdeling eller alternativt bølgelengdemultipleksing oppstrøms. Nedstrøms kan dataene som kringkastes sikres ved hjelp av krypteringsteknologi, slik at de ulike brukerne ikke kan se hverandres kommunikasjon.

Strukturen til aksess- og distribusjonsnettene for DSL og fiber har svært lik oppbygning. Dette legger til rette for blandede DSL/fiber-installasjoner, noe som kan forenkle drift og vedlikehold av nettverket.

Kabeltv-nett (HFC)

Kabeltv-nettene på den annen side, utgjør en til dels annerledes teknologi. Denne ble opprinnelig utviklet for å distribuere fjernsyn over koaksialkabler frem til hjemmene. Moderne kabeltv-nett har, i likhet med telenettets aksess, fått innslag av fiber i sentrale deler av distribusjonsnettet. Denne arkitekturen kalles Hybrid Fiber/Coax (HFC).

Infrastrukturen i et moderen HFC-nett er typisk bygd opp som et IP-nett i kjernen. Fra hovedsentralen (såkalt headend) distribueres innholdet over kjernenettet ut til lokale sentraler som konverterer til kabeltv-nettets radiofrekvenser (RF). En såkalt EdgeQAM-enhet står her for kringkastingen av tv-signalet ut til abonnentene og en CMTS (Cabel Modem Termination System) står for IP-kommunikasjonen ved hjelp av DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications).

Hos brukerne mottas tv-signalene i settoppboksene (dekoderne) og internettrafikken over DOCSIS mottas i kabelmodemet som pc-ene i hjemmet kobles til. Og DOCSIS-rammene som transporterer IP-pakkene er rett og slett en spesialtilpasset form for Ethernet-rammer.

Dagens DOCSIS versjon 3.0 muliggjør svært høy båndbredde for IP-kommunikasjon. Særlig på grunn av muligheten for bonding av flere kanaler kan hundrevis av Mbps tilbys brukerne. I fremtiden vil vi kanskje også se en overgang til at selve tv-distribusjonen kan sendes over DOCSIS som IP-tv. Dermed vil kabeltv-nettene kunne bli rene IP-nett.

Dette blir å sammenligne med at telenettes DSL-teknologi får folk til å gå over til IP-telefoni som medfører til at telenettets aksess blir en ren IP-transportør. Med høy nok båndbredde gir dette en Triple Play-løsning hvor også tv inngår. Så uansett aksessteknologi, fremtiden gir oss IP overalt – gjerne transportert over Ethernet og fiber.