Rozwój sieci teleinformatycznych w ostatnim dziesięcioleciu spowodował gigantyczny wzrost transmitowanych danych, jednakże techniki światłowodowe zostały tak udoskonalone, że przesyłanie informacji przez światłowód na dowolne odległości nie stanowi dzisiaj problemu. Na małym dystansie w relacjach FTTH (Fiber to the Home) największą szansę mają pasywne sieci optyczne EPON z transmisją sygnałów protokołem IP.

Tradycyjny Ethernet to obecnie podstawowa technologia używana w prywatnych sieciach LAN, w których można spotkać jej trzy odmiany: przesyłanie danych w trybie punkt-punkt przez skrętkę nieekranowaną (kabel miedziany) na odległość do 100 m; przekaz informacji przez światłowód wielomodowy na odległość do 2 km oraz transmisje światłowodem jednomodowym na dystansie nie mniejszym niż kilkanaście kilometrów. Dzisiaj dane ethernetowe mogą być transmitowane z szybkościami 10 Mb/s (Ethernet), 100 Mb/s (Fast Ethernet) lub 1000 Mb/s (Gigabit Ethernet) oraz w metropolitalnych szkieletowych sieciach z przepływnością 10 Gb/s (10GbE).

Zapotrzebowanie na multimedia

Potrzeba rozszerzania pasma indywidualnym klientom oraz małym firmom SOHO (Small Office Home Office) nie podlega dzisiaj dyskusji. Krytyczna sytuacja powstaje w sieci dostępowej, gdzie interaktywne potrzeby abonentów mieszkaniowych wymagają nie tylko dużej przepływności dosyłowej (downlink), ale także wzrostu transmisji w stronę sieci (uplink). Zwłaszcza że multimedialne potrzeby szerokopasmowego dostępu z mieszkań dopiero zaczynają się kształtować w wyniku narastającej pracy zdalnej (telepraca) i upowszechniania się interaktywnej rozrywki oraz gier.

Uzyskiwane w dostępowym fragmencie sieci przepływności są nadal nieadekwatne do szybkości oferowanych zarówno w sieciach LAN, jak i szkielecie WAN. Ta sytuacja objawia się efektem "wąskiego gardła", a od rozwiązania tego problemu zależy tempo rozwoju usług teleinformatycznych dla klienta końcowego i temu problemowi poświęca się dzisiaj coraz więcej uwagi. Pierwszym etapem masowej transmisji danych była popularyzacja usług z wykorzystaniem miedzianej infrastruktury telefonicznej POTS w technologiach ISDN lub xDSL. O ile uzyskanie przez użytkownika dostępu w jednotorowej transmisji z przepływnością 2-6 Mb/s nie wydaje się dzisiaj większym problemem, w traktach dostępowych, gdzie kumuluje się ruch od wielu abonentów, z aplikacji potrójnej (triple play) lub nawet poczwórnej usługi - ta przepustowość łącza jest już zdecydowanie za mała.

Trudności potęguje powszechne oczekiwanie użytkowników mieszkaniowych na transmisję aplikacji obrazowych przebiegających w czasie rzeczywistym, wśród których lwią część pasma pochłaniają telewizyjne i filmowe przekazy o wysokiej rozdzielczości obrazu (HDTV), a także interaktywna telewizja IPTV. Oferowanie zaawansowanych usług wideo lub wideotelefonicznych stawia na innym poziomie wymagania techniczne odnośnie do sieci, zarówno po stronie operatora (w sieci agregacyjnej), jak i w części dostępowej po stronie użytkownika. Do najważniejszych należą: większe zapotrzebowanie na pasmo i sposoby jego ograniczania oraz wiele kwestii związanych z jakością usługi (stopień utraty pakietów, opóźnienie sygnału i kompensacja echa).

Do najbardziej powszechnych, a już udostępnianych w sieciach domowych należą:

• dodatkowe usługi telefonii stacjonarnej (telefonia internetowa VoIP, telefonia IP, telekonferencje audio i wideo);
• szerokopasmowy dostęp do Internetu (strony WWW, poczta elektroniczna, transfer plików, przekaz muzyki, gry, transmisje wideo);
• usługi telewizyjne (aplikacje rozsiewcze, telewizja wysokiej jakości HDTV, telewizja interaktywna lub cyfrowa);
• elektroniczny przewodnik po programach;
• płatne serwisy telewizyjne PPV (usługa wideo na żądanie, usługa wideo prawie na żądanie oraz dostawa serwisów tematycznych);
• interaktywne gry sieciowe (online);
• muzyka na życzenie MoD (Music on Demand);
• inne interaktywne aplikacje obrazowe (w tym usługi komercyjne, reklamy oraz elektroniczna sprzedaż towarów i usług).

Czym jest usługa IPTV?

Powtórne zainteresowanie optycznym dostępem mieszkaniowym nasiliło się w ostatnich latach w wyniku popularyzacji szerokopasmowych usług multimedialnych, wśród których prym wiedzie rynek interaktywnej telewizji przewodowej. Z definicji usługa IPTV (Internet Protocol TV) określa nową formę dostarczania sygnału telewizji cyfrowej, z rozbudowanymi możliwościami interakcji i usług na żądanie. Jako medium transmisyjne wykorzystuje się tu sieci szerokopasmowe obsługujące protokół IP, wśród których zdecydowanie dominują rozwiązania bazujące na różnych odmianach techniki xDSL, a od niedawna na włóknie światłowodowym doprowadzonym z sieci metropolitalnej bezpośrednio do użytkownika (FTTH). Operator telekomunikacyjny władający siecią dostępową może sam zaoferować usługi IPTV swym klientom bądź udostępnić swą sieć innym usługodawcom w celu ich szybszego wdrożenia.

Popularność z usługi IPTV rośnie, gdyż do korzystania z tych aplikacji nie jest potrzebny komputer i wystarczy telewizor podłączony do sieci kablowej za pośrednictwem przystawki telewizyjnej (set-top-box) lub poprzez przewodową sieć szerokopasmową. Użytkownik ma możliwość kreowania treści odbieranego programu telewizyjnego wraz z doborem repertuaru i czasu emisji poszczególnych programów. Przy okazji uzyskuje się dostęp do innych usług dodatkowych, takich jak: gry sieciowe, wiadomości skrzynki pocztowej, informacje lokalne, a w najnowszych rozwiązaniach (np. Alcatel - Lucent) można na bieżąco komentować treści i wymieniać emocje - głosowo lub za pomocą systemu awatarów (graficzne wyobrażenie użytkownika używane w Internecie) lub emotikonów (piktogramy obrazujące stan emocjonalny nadawcy) z innymi widzami. Interesującą funkcją IPTV jest tzw. time shifting, czyli ogląd programów z przesunięciem czasowym - potrzebny w sytuacjach, kiedy widz przełącza się chwilowo na inny kanał, np. w celu obejrzenia serwisu informacyjnego i nie chce stracić fragmentu oglądanej uprzednio emisji.

Podstawową techniką łączy szerokopasmowych wykorzystywanych w aplikacjach IPTV jest dzisiaj technologia xDSL, stopniowo zastępowana przez całkowicie optyczne rozwiązania dostępowe o większych możliwościach dosyłowych. Przykładowo sieci miedziane w standardzie ADSL2 dysponują zasięgiem rzędu 5 km o przepływności 1 Mb/s, natomiast standard ADSL2+ zwiększa tź szybkość do 5,5 Mb/s

w zasięgu 3,2 km bądź do 15 Mb/s w promieniu 1,5 km. Jakościowy przełom w transporcie sygnałów IPTV zapowiada dopiero wdrożenie miedzianej technologii VDSL2 (do 100 Mb/s na krótkim dystansie), a przede wszystkim instalacja abonenckich sieci optycznych, które umożliwiają transport w przedziale od 100 Mb/s do 1,2 Gb/s na znacznie większym dystansie (kilkanaście kilometrów).

Dostęp gigabitowy

Dzisiaj aplikacje multimedialne czasu rzeczywistego potrzebują transmisji nie mniejszej niż 25 Mb/s, dostępnej w zasięgu do kilkudziesięciu kilometrów od centrum lub metropolitalnych pierścieni transportowych. Mimo że technicznie zaczynają być one dostępne za pomocą okablowania miedzianego ADSL2+ (25 Mb/s) czy VDSL (do 50 Mb/s), zadowalające efekty uzyskuje się dopiero w technologiach optycznych, z o rząd wyższą przepływnością transportową - sięgającą ponad 1 Gb/s w węźle sieci dostępowej. Oznacza to, że projektanci nowych sieci dostępowych stoją teraz przed wyborem koncepcji technologicznej: czy będą to aktywne sieci optyczne czy też pasywne trakty typu PON (Passive Optical Network). Oba rozwiązania mają swoje plusy i minusy: sieć aktywna wymaga instalacji przełączników światłowodowych Ethernet lub ATM i przypomina raczej powszechnie stosowane rozwiązania w sieciach LAN, natomiast sieć PON korzysta jedynie z pasywnego rozdziału bądź konsolidowania kanałów optycznych pochodzących od wielu abonentów na terenie rozległym.

Pojemność transmisyjna światłowodów jest olbrzymia, a oczekuje się, że produkowane w niedalekiej przyszłości światłowody będą oferowały pasmo o szerokości 100 THz (obecnie 25 THz). Wszystko w pojedynczym włóknie światłowodowym. Oferta przepływności sięgających 10 Gb/s lub 40 Gb/s w pojedynczym kanale światłowodowym (TDM) zakłada tworzenie przez sieci regionalne platform i pierścieni transmisyjnych w warstwie dostępowej działających w trybie pakietowym z protokołami IP i technologią ATM. W transporcie danych na duże odległości nadal dominuje jednak synchroniczna hierarchia transportowa SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - stanowiąca kontynuację wcześniejszego systemu optycznego SONET i tworzona w oparciu o technologię wielofalową DWDM oraz całkowicie przeźroczyste sieci optyczne.

Na krótkich dystansach popularność zyskuje tanie zwielokrotnienie z szerokim odstępem międzykanałowym CWDM (Coarse WDM), pozwalające na jednoczesną transmisję od dwóch lub czterech niezależnych kanałów optycznych, każdy o przepływności 1,25 Gb/s (2,5 Gb/s). Są one używane w lokalnych kombinacjach optycznych klasy FTTx jako: FTTO (Fiber To The Office), FTTC (Fiber To The Curb), FTTD (Fiber To The Desk) lub FTTH (Fiber To The Home). Istotną cechą systemów CWDM jest kilkakrotne (do 10 razy) podwyższenie przepływności standardowego włókna światłowodowego - bez stosowania pośredniczących podzespołów optycznych, takich jak przełączniki, routery czy wzmacniacze EDFA. Dzięki temu technologia CWDM może zapewnić najtańsze rozwiązanie optycznego dostępu (1,2 Gb/s) w pobliżu abonenta końcowego na odległościach sięgających kilkudziesięciu kilometrów (im więcej kanałów, tym krótszy zasięg).