Największe możliwości transmisyjne zapewniają obecnie łącza optyczne realizowane w technologii zwielokrotnienia Ultra DWDM w połączeniu z techniką multipleksowania czasu TDM o szybkości kanałowej 40 Gb/s. Są one już stosowane w szkieletowych sieciach metropolitalnych jako kompaktowe platformy optyczne bądź w łączach transoceanicznych.

Na kongresie optotelekomunikacyjnym Fibercomm w Monachium w styczniu br. podano, że sektor optyki telekomunikacyjnej wykazał w ubiegłym roku nadzwyczajny wzrost związany głównie z produkcją i dostawą na rynek transmisyjnych urządzeń optycznych. Rejestrowana przez lata dominacja w tej dziedzinie jedynie kilku potentatów (Nortel, Lucent, Alcatel i Siemens) jest już nieaktualna. Liderem w globalnych dostawach sieciowego sprzętu optycznego do transmisji szerokopasmowych została w 2004 r. firma Alcatel z udziałem 15,6% rynku, a kolejne miejsca w wartości dostaw optycznych na świecie zajęły: Nortel (11%), wschodząca gwiazda z Chin Huawei (9,5%), japoński Fujitsu (8,4%), Tellabs (7,5%), Lucent (7,4%), Marconi (6,1%) i Siemens (5,7). Poniżej pięciu procent udziałów w globalnym rynku optycznym przypadło firmom: Cisco (4,9), NEC (4,9%), ZTE (4,1%), ECI Telecom (2,6%) oraz producentowi światłowodów Ciena (2%).

Rynek światowy

Jednym z segmentów, które odnotowały i nadal mają potencjalnie największe możliwości dalszego rozwoju, są optyczne sieci synchroniczne SDH. W krajach EMEA (Europa, Afryka i Środkowy Wschód) w 2004 r. wzrost ten w porównaniu z rokiem poprzednim wyniósł 53% (3,2 mld USD). Tylko w Europie przyrost ten wyniósł aż 88%. W krajach Unii Europejskiej penetracja łączy szerokopasmowych DSL osiągnęła ponad 80%, głównie z przeznaczeniem do tworzenia nowych aplikacji wideoobrazowych, takich jak: transmisja IPTV oraz wideofoniczne usługi na żądanie klasy VoD.

Drugim sektorem powodującym istotny wzrost zapotrzebowania na sieciowe rozwiązania i produkty optyczne stały się usługi metropolitalne, korzystające z technologii optycznej ze zwielokrotnieniem falowym DWDM - również związane z szerokopasmową technologią dostępową DSL. W tym sektorze optotelekomunikacji odnotowano w czwartym kwartale 2004 r. wzrost o 66%, głównie z udziałem rozwiązań metropolitalnych DWDM, dostarczanych przede wszystkim przez firmy Nortel, Cisco i ADVA, a także przez Siemensa, Alcatela i Lucenta.

Trendy ekonomiczne powodują jednak stałe przesuwanie się centrów produkcji komponentów rozwiązań optycznych na Daleki Wschód (Azja-Pacyfik). Offshoring działalności optycznych firm produkcyjnych (delegowanie produkcji) z dostawą gotowych rozwiązań wiąże się z niższymi kosztami wytwarzania. O ile całkowity koszt wytwarzania produktów optycznych na Zachodzie kształtuje się typowo, z uwzględnieniem podziałów na pracę (30%), koszty ogólne (30%) i materiałowe (40%), to taka sama struktura podziału kosztów w Chinach daje dwukrotnie tańszy produkt (odpowiednio 10%, 5% oraz 35%). Obserwowana migracja firm o wysokim potencjale technologicznym nie tylko na Daleki Wschód ma więc swe uzasadnienie ekonomiczne.

Optyka w metropolii

Sieci metropolitalne tworzone w granicach miast już mają funkcje sieci szkieletowych o dużej przepływności, które łączą się w punktach dostępowych (węzły szkieletowe) z wielousługowymi rozwiązaniami dostępowymi (platformy dostępu). Ich realizacja coraz częściej zakłada funkcjonowanie platformy wielousługowej zorientowanej na technologię transportową SDH (niekiedy także ATM, IP i MPLS) oraz współpracę z różnymi segmentami optycznej lub miedzianej sieci dostępowej klasy EMAN (Ethernet MAN) o zróżnicowanych szybkościach transmisji. Ten dominujący w ostatnich latach kierunek rozwoju kładzie największy nacisk na minimalizowanie segmentacji sieci, poprzez instalowanie wyłącznie optycznych rozwiązań ethernetowych o wysokich przepływnościach, stosunkowo prostych wtedy do zarządzania i wprowadzania zmian w topologii sieciowej.

Istotną rolę zaczyna więc odgrywać szkieletowy transport optyczny o regulowanej przepływności w środowisku miejskim, z przełączaniem na poziomie pakietów oraz na poziomie fal czysto optycznych. Kluczowym elementem podnoszenia przepływności w takich sieciach jest wdrażanie optycznej technologii DWDM, skalowanej na poziomie pojedynczych gigabitów i terabitów. W nowoczesnej strukturze sieci metropolitalnej współistnieją więc zarówno poszczególne kanały logiczne lambda, jak i kompletne jednostki światłowodowe o wielu długościach fal. Ich wzajemne przełączanie dokonuje się na obydwu poziomach w zależności od potrzeb, a najczęściej spotykane komercyjnie szybkości oscylują w zakresie przepływności 1-10 Gb/s, ze wskazaniem 10 Gb/s na kanały optyczne z podziałem czasowym TDM (Time Division Multiplexing).

Dostęp optyczny

Rosnąca rola techniki światłowodowej również w sieciach dostępowych (do kilku km) wydaje się niekwestionowana. Wynika ona zarówno ze wzrostu zapotrzebowania na szerokość pasma, jak i z malejących kosztów łączy optycznych. Dla dużych i średnich firm może być opłacalne doprowadzenie do nich łącza światłowodowego, a niekiedy nawet w postaci podwójnego pierścienia, gdy wymagana jest wysoka niezawodność. W dalszej perspektywie będą to łącza z podziałem długości fali DWDM, umożliwiające uzyskanie przezroczystości protokołowej. Takie rozwiązanie pozwoli na niezależny dostęp zarówno w technologiach SDH, jak i gigabitowego Ethernetu (1GbE). Natomiast w obrębie samej firmy nadal może dominować skrętka miedziana, skutecznie ostatnio konkurująca z rozwiązaniami optycznymi.

Użytkownicy domowi już mogą korzystać z szerokopasmowych rozwiązań zarówno miedzianych (do 1 Gb/s), jak i światłowodowych, znanych pod ogólną nazwą FITL (Fiber In The Loop). Łącze światłowodowe łączy ich jednostki centralowe OLT (Optical Line Terminal) z jednostkami wyniesionymi ONU (Optical Network Unit), w których dokonuje się konwersja sygnału optycznego na elektryczny. Jednostka centralowa może być połączona z wieloma ONU za pośrednictwem pasywnej sieci optycznej PON (Passive Optical Network), natomiast dostęp do wspólnego pasma w sieci PON jest na ogół realizowany za pomocą podziału czasowego TDM. Wymagający użytkownicy sieci coraz częściej jednak zaczynają korzystać z wielofalowego podziału DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).

Przyspieszenie falowe ULH DWDM

Pierwsze światłowodowe systemy transmisyjne charakteryzowały się przepływnością 2,5 Gb/s i odległościami między kolejnymi układami regeneracji ok. 150 km. Istotnym ograniczeniem tych systemów była konieczność instalacji regeneratorów elektronicznych do kompensacji strat mocy optycznej w światłowodzie oraz układów redukujących efekty spowodowane dyspersją światłowodu. Większą przepływność uzyskano przez powielanie liczby kanałów optycznych - nadal o przepływności 2,5 Gb/s - dla których technologia przekazu jest już całkowicie opanowana i komercyjnie dostępna (WDM, 4 kanały). Również poprzez zwiększenie szybkości w poszczególnych kanałach do 10 Gb/s lub wyżej (20/40 Gb/s), z zastosowaniem zwielokrotnienia z podziałem czasu TDM.

Skutecznym sposobem podniesienia szybkości stało się wdrożenie technologii zwielokrotnienia falowego DWDM i UWDM (Ultra DWDM) w dziedzinie czysto optycznej, przy jednoczesnym podnoszeniu szybkości kanałowej w dostępnym medium transmisyjnym.

Rozszerzanie dotychczasowych przepływności sieci optycznych dokonuje się na kilka sposobów. Właściwy efekt końcowy - czyli najwyższą pojemność sieci - uzyskuje się przez jednoczesną realizację kilku elementów: systemów gęstego zwielokrotnienia DWDM o podstawowej szybkości transmisji 10 Gb/s (lub 40 Gb/s), techniki maksymalnego wykorzystania istniejącej szerokości pasma optycznego (gigabitowe wzmacniacze optyczne, przełączniki i komutatory), usprawnienia zarządzania siecią optyczną (ASON, inne) oraz opracowania firmowych włókien o specjalnej konstrukcji - przystosowanych do wysokich przepływności.

Podstawą transportu optycznego stają się teraz wielofalowe platformy DWDM następnej generacji z interfejsami SONET/SDH/Ethernet, z szybkimi łączami falowymi określanymi jako ULH DWDM (Ultra Long Haul DWDM). Rozwój technologii optycznych pozwolił na zbliżenie protokołu IP z techniką transportu optycznego w technologii WDM, zwłaszcza po implementacji komunikatów IP zgodnych ze standardem Ethernet. Prowadzi to do istotnego uproszczenia (bez warstwy ATM) architektury sieciowej i struktury zarządzania. Obecnie sieci LAN są zdominowane przez Ethernet, który jako standard 1GbE i 10GbE jest stosowany również w sieciach metropolitalnych. Implementacja protokołu IP w środowisku sieci optycznej umożliwia przeniesienie wielousługowego ruchu o różnorodnym charakterze (głos, dane, wideo) na poziom IP, zwłaszcza że transport optyczny z protokołami IP zwiększył podstawową szybkość przesyłania danych ze 155 Mb/s (SDH) do 40 Gb/s (TDM), a w łączach szkieletowych osiąga przepływność rzędu kilku Tb/s (DWDM).

Przepływność optyczna

W ostatnich latach zwielokrotnienie falowych łączy optycznych WDM szybko podwajało się z podstawowych 4 fal lambda (przez 8 i 16) do 32 długości fal optycznych DWDM, które już są powszechnie stosowane (od 2002 r.) nie tylko w sieciach szkieletowych. Kolejną jednostką falowego zwielokrotnienia jest implementacja 40 kanałów optycznych w pojedynczym włóknie światłowodowym, i to właśnie zwielokrotnienie jest charakterystyczną cechą długodystansowych rozwiązań optycznych ULH DWDM. Przy podstawowej szybkości kanału optycznego TDM wynoszącej teraz 10 Gb/s (popularność stosowanych dotąd szybkości 2,5 Gb/s stopniowo maleje) łączna przepływność włókna w tej technologii wynosi więc nie mniej niż 400 Gb/s. Najnowsze technologie optyczne pozwalają kilkakrotnie przyspieszyć podstawową przepływność optycznego kanału lambda do maksymalnej szybkości 20 lub 40 Gb/s, a są już komercyjnie dostępne rozwiązania ze zwielokrotnieniem 80-krotnym i wyższym.

Zastosowanie 40-falowego zwielokrotnienia kanałów jako najmniejszej jednostki optycznej systemu transportowego stanowi podstawową cechę, wyróżniającą technologię ULH DWDM spośród tradycyjnych systemów zwielokrotnienia optycznego (WDM, DWDM). Przykładowo, poprzez zintegrowanie czterech takich jednostek optycznych w jednym włóknie uzyskuje się 160 niezależnych kanałów, o łącznej przepływności binarnej sięgającej szybkości 1,6 Tb/s. Światłowodowe łącza o takiej szybkości są obecnie wdrażane komercyjnie przez wielu producentów optokomunikacji (Huawei, Alcatel, Lucent).