Potencjał optyki FTTN

Od lat daje się zauważyć wzmożone zainteresowanie technologiami optycznego transportu danych, zwłaszcza tam, gdzie trzeba szybko przesłać dużą ilość danych na większe odległości. Czynnikiem, który przekonuje do technologii światłowodowych, jest bezpieczeństwo transmisji - ważne zarówno dla firm, jak i instytucji rządowych i wojskowych, wymagających szczególnej ochrony informacji poufnej lub tajnej. Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne podczas transmisji przez światłowody to ważny argument przy wdrażaniu aplikacji industrialnych o wysokich wymaganiach.

Od lat daje się zauważyć wzmożone zainteresowanie technologiami optycznego transportu danych, zwłaszcza tam, gdzie trzeba szybko przesłać dużą ilość danych na większe odległości. Czynnikiem, który przekonuje do technologii światłowodowych, jest bezpieczeństwo transmisji - ważne zarówno dla firm, jak i instytucji rządowych i wojskowych, wymagających szczególnej ochrony informacji poufnej lub tajnej. Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne podczas transmisji przez światłowody to ważny argument przy wdrażaniu aplikacji industrialnych o wysokich wymaganiach.

Nadchodzi era systemów światłowodowych o wysokiej przepustowości, sygnowana jako NGA (Next Generation Access), obejmująca kilka rozwijanych obecnie technologii optycznych. Mają one umożliwiać tworzenie infrastruktury adekwatnej do nowych potrzeb rynkowych. W praktyce oznacza to nie tylko techniczną możliwość dostarczenia odbiorcy wymaganej przepływności, ale również optymalizację kosztów instalacyjnych oraz utrzymania sieci. Nowa generacja pozwala dostawcom telekomunikacyjnym oferować usługi triple play, czyli spersonalizowane usługi IP, łącznie z możliwością dostosowania ich funkcji do preferencji użytkownika.

Optyczne systemy NGA ze scentralizowanym nadzorem rozciągają się od przełączanych sieci IP-DSLAM, przez platformy Multi Service Access i strumieniowe usługi xDSL, po specyficzne systemy w ethernetowych aplikacjach biznesowo-przemysłowych. Są przystosowane do transmisji zarówno głosu (VoIP), jak i danych - co istotnie przyczynia się do redukcji kosztów operacyjnych. Chociaż poszczególne elementy systemu są w większości znane, nowym ich celem jest bezpieczna obsługa narastających i zmiennych w czasie wymagań użytkowników.

Popularność multimedialnych przekazów przez internet powoduje, że ruch pakietowy w globalnej infrastrukturze podwaja się niemal co trzy miesiące, stając się powodem pogarszających się warunków transmisji. Sytuację tę ma rozładować kolejna era światłowodowa o wysokiej przepustowości, sygnowana dzisiaj jako NGA (Next Generation Access) i już obejmująca kilka technologii optycznych.

Kłopoty z internetem: czarny scenariusz

Potencjał optyki FTTN

Wzrost przepływności we włónie

Powszechne korzystanie z usług internetowych spowodowało znaczny wzrost zapotrzebowania na pasmo transmisyjne. Z ubiegłorocznego raportu Nemertes Research wynika, że w 2012 r. transport internetowy znajdzie się w opałach, gdyż zapotrzebowanie na przepustowość ogólnoświatowej sieci może przekroczyć wtedy jej możliwości w szkielecie. Obecnie przez internet przepływa codziennie około pół eksabajta danych, a liczba ta lawinowo rośnie. Według prognoz trafik ten za trzy lata przekroczy 1,5 eksabajtów (1018), a obserwowana od niedawna recesja ekonomiczna jedynie trochę może opóźnić moment, w którym internet zacznie sprawiać kłopoty.

Nie oznacza to, że aplikacje internetowe zupełnie przestaną działać, a świadczenie usług przez sieć będzie niemożliwe. Według czarnego scenariusza, najpierw będą to okresowe przerwy w działaniu sieci lub znaczne ograniczenie przepustowości połączeń - co jako pierwsi odnotują klienci "pasmożernych" aplikacji medialnych. Także użytkownicy związani z transportem zmiennych i szybkich obrazów wideo (filmy), bądź korzystający z aplikacji typu P2P (Peer-to--Peer) wymieniających duże wolumeny informacji. Pierwsze symptomy tego zjawiska będzie można prawdopodobnie zauważyć już w 2010 r., ale od 2012 r. blokowanie się internetu może być powszechnie zauważalne. Jest prawdopodobne, że z chwilą pojawienia się problemów z przepustowością internetu, część użytkowników zrezygnuje z uruchamiania aplikacji multimedialnych, korzystając jedynie z tych, które nie wymagają szerokiego pasma przenoszenia.

Czynnikiem powodującym szybko rosnące zapotrzebowanie na wzrost przepustowości internetu jest coraz powszechniejsza telepraca, a więc korzystanie z usług pracowników zdalnych, którzy pozostając w domu, łączą się z siecią korporacyjną za pośrednictwem internetu. Wymieniają oni z siecią firmową nie tylko dane, ale uruchamiają także niezwykle "pasmożerne" sesje wideokonferencyjne. Kolejny czynnik to internetowe gry interaktywne, które ze zdalnych komputerów tworzą miniserwery, zamulające sieć potokiem danych strumieniowych.

Przyczyną gwałtownie rosnącego ruchu w sieci stała się też telewizja o wysokiej rozdzielczości HDTV, która tak naprawdę jeszcze w pełni nie rozwinęła skrzydeł. "Dlatego trzeba już obecnie szukać innowacyjnych rozwiązań technologicznych, które pozwolą na zwiększenie pojemności oraz efektywności sieci, jednocześnie obniżając koszt jej elementów w taki sposób, aby końcowy użytkownik nie odczuł zmian cen usług" - uważa Pieter Poll z Qwest Communications.

Najlepszym antidotum na takie przeciążenia jest wdrażanie szybkich i długodystansowych sieci optycznych FTTN (Fiber to the Node) o terabitowych (1012) i petabitowych (1015) przepływnościach, wykorzystujących technologię zwielokrotnienia DWDM. Analitycy prognozują także istotny wzrost zainteresowania technologiami optycznymi, takimi jak PON, EPON i GPON, mając na uwadze, że wkrótce ethernetowy protokół IP zdominuje wszelkie sieci teleinformatyczne. Dokonująca się na naszych oczach konwergencja terminali, aplikacji, sprzętu i platform optycznych spowoduje, że infrastruktura teleinformatyczna od 2010 r. będzie w całości oparta jedynie na protokole IP.

Rozszerzanie pasma

Potencjał optyki FTTN

Hierarchia sieci optycznych

Stosowane dzisiaj technologie pozwalają na transmisję w jednym kanale włókna optycznego z przepływnością 10 lub 40 Gb/s w tradycyjnej technice zwielokrotnienia z podziałem czasowym TDM. Dzięki temu w standardowym kablu optycznym zawierającym przykładowo 200 włókien można przesyłać jednocześnie 15 - 60 mln dwukierunkowych rozmów telefonicznych - znacznie przewyższając wielkości osiągane w grubych i wieloparowych kablach miedzianych (ok. 500 rozmów), kablach współosiowych (10 tys. rozmów) czy łączach satelitarnych (do 2 tys. połączeń).

Znacznie większe możliwości dają technologie zwielokrotnienia falowego klasy WDM (DWDM, UWDM, CWDM), dla których w jednym światłowodzie można ulokować na różnych częstotliwościach nawet kilkaset kanałów optycznych, każdy o przepływności 2,5/10/20/40 Gb/s. Zastosowanie światłowodów do transmisji nie tylko długodystansowej daje rzeczywiście szerokie pasmo transmisyjne, a ponadto można je dowolnie mnożyć bez szkodliwej interferencji wzajemnej - uruchamiając kolejne włókno lub instalując następny kabel światłowodowy z setkami takich włókien. Ta technika rozszerzania pasma udostępnia niewyobrażalne przepływności sięgające Pb/s (petabitów danych na sekundę). Po raz pierwszy tak rekordowe przepływności uzyskano laboratoryjnie w firmie NEC na początku 2001 r., przesyłając przez jedno wielokanałowe włókno informację z szybkością ponad 10 Tb/s (1013 b/s).

Popularność optycznych instalacji wzrosła po udostępnieniu tanich źródeł światła laserowego VCSL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), które efektywnie działa na fali 850 nm w optymalizowanych włóknach 50/125 µm - przystosowanych do gigabitowego transportu. Optymalizacja włókna pod lasery VCSL polega na pewnej modyfikacji współczynnika załamania światła w profilu rdzenia, jako że standardowa procedura ich wytwarzania nie zapewnia wymaganego pasma. Do wdrażania takich tanich gigabitowych instalacji w strukturach lokalnych stosuje się więc wielomodowe włókna optyczne klasy OM (OM1, OM2, OM3) oraz włókna jednomodowe OS1, współpracujące z laserami VCSL. Zastosowanie tanich laserów VCSL oraz osprzętu 1 Gb/s działającego przy fali 850 nm sprawia, że w sieciach o niewygórowanych aplikacjach nie ma potrzeby inwestowania w kosztowny sprzęt aktywny i wymianę zakładowej sieci kablowej przy przechodzeniu na aplikacje 10-gigabitowe.

Podstawą jest FTTN

Potencjał optyki FTTN

Struktura optycznych sieci dostępowych FITL

Fenomen optyczny najpierw objawił się w traktach dalekosiężnych, gdzie lądowe i podmorskie optokable całkowicie zastąpiły długodystansowe łącza miedziane o niewielkiej i technicznie ograniczonej szybkości transmisji. Wdrażane od początku specjalizowane i kosztowne platformy optyczne dzisiaj przejęły cały ruch długodystansowy. Był to dopiero początek penetracji optycznej na wielką skalę. Po wyposażeniu portów przełączników, routerów i bram sieciowych w niewielkie, lecz funkcjonalne układy optyczne (mediakonwertery) włókno światłowodowe zaczęło docierać do każdego miejsca, gdzie przepustowość była istotnym ograniczeniem łączy telekomunikacyjnych.

Coraz powszechniejsza instalacja rozległych traktów optycznych oraz rozwiązań klasy FTTN (Fiber to the Node) ukształtowała funkcjonujący obecnie podział infrastruktury optycznej na: sieci dalekosiężne, metropolitalne (Metro) oraz dostępowe. Dzięki oferowaniu dużych szybkości transmisji i elastyczności w konfigurowaniu połączeń aktywnych, struktury te zdominowały nie tylko łącza dalekosiężne, ale również stały się podstawą pierścieniowych sieci metropolitalnych. Przede wszystkim w sieciach miejskich, które potrzebują łatwej rekonfiguracji struktury i muszą umożliwiać transmisję różnego typu sygnałów w poszczególnych kanałach. Także bez nakładania na użytkownika uciążliwych wymagań dotyczących kontroli zjawisk nieliniowych i dyspersyjnych we włóknie - bezwzględnie potrzebnych w sieciach dalekosiężnych.

Technologia FTTN, umożliwiająca instalację wielofalowych systemów miejskich typu Metro DWDM na szeroka skalę, pomogła rozwiązać problem natłoku informacji wewnątrz aglomeracji. Poprawiła również komunikację między bankami informacji (SAN) dużych przedsiębiorstw w mieście i wkroczyła do ośrodków przetwarzania informacji (data center).

Wraz z pojawieniem się aplikacji działających z szybkościami 10 Gb/s, zapotrzebowanie na światłowody istotnie wzrosło. Wprawdzie aplikacje takie funkcjonują również na kablach miedzianych, ale wymagają specjalistycznego okablowania, a ich zasięg nie przekracza wtedy 100 m. Dużą rolę odgrywają upakowanie portów w szafach krosowych oraz liczba i objętość przyłączonych kabli. Odpowiedzią na te problemy są nowe prefabrykowane kable wielowłóknowe, będące częścią systemu światłowodowego w technologii Plug & Play.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200