Standardy i szybkości

Za standaryzację technologii światłowodowej gwarantującą współpracę urządzeń różnych producentów odpowiadają dwie ponadnarodowe organizacje technologiczne: IEEE (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników) oraz ITU (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny). Obie są zgodne co do długości fali świetlnej (okien transmisyjnych), lecz promują znacznie różniące się od siebie, konkurencyjne standardy przesyłania danych.

ITU

• Standard G.983 APON/BPON (obecnie wychodzący z użycia)

• Standard G.984 GPON

IEEE

• Standard 802.3ah znany jako GEPON (potocznie EPON)

• Standard 802.3av 10GEPON

APON to pierwsze komercyjne systemy światłowodowe. Opierały się one na metodzie ATM (Asynchronous Transfer Mode) przesyłając wszystkie dane w postaci komórek składających się z nagłówka i 48 bajtów zasadniczej informacji. Obecnie standard ten – jak i jego rozwinięcie BPON (Broadband PON) z podziałem pasma na 32 abonentów – jest coraz rzadziej spotykany. Standard APON/BPON oferował przepustowość pobierania (downstream) rzędu 155 Mb/s lub 622 Mb/ps, i wysyłania (upstream) 155 Mb/s.

Następcą APON/BPON jest system GPON, obsługujący wyższe prędkości przesyłu, np. symetryczne 622 Mb/s dla ruchu w obu kierunkach, jak i wariant z 2,5 Gb/s dla pobierania i 1,25 Gb/s dla wysyłania danych. Specyfikacja GPON również opiera się na dzieleniu danych na komórki ATM. Obecnie GPON jest najpopularniejszym typem łączności światłowodowej w systemach (FTTx). Jest on w stanie obsłużyć zapotrzebowanie na ruch szerokopasmowy. Jego następcą może być powoli zdobywający uznanie, standard 10GPON, pozwalający zwiększyć upstream na pojedynczym włóknie do 10 Gb/s.

Rzeczywistą konkurencją dla powyższych unifikacji zalecanych przez ITU jest propagowany przez IEEE Ethernet PON (GEPON, zwany popularnie EPON), różniący się wykorzystaniem do przesyłu informacji pakietów ethernetowych zamiast komórek ATM. GEPON pozwala osiągnąć prędkość przesytu do 1,25 Gb/s. Jest nieco tańszy we wdrażaniu, natomiast jego popularność jest wciąż ograniczona do wybranych rynków (Korea, Japonia, Chiny, Indie, Oceania). Organizacja IEEE definiuje dla GEPON dwa standardy okablowania: 1000BASE-PX10, połączenie Ethernet P2MP o prędkości 1000 Mbit/s poprzez sieć pasywną PON przynajmniej do 10 km oraz 1000BASE-PX20, mogące obsłużyć ONT oddalone nawet o 20 km od punktu nadawania.

Odpowiedzią na problemy operatorów związane z wyborem standardu przy tworzeniu nowych sieci są pojawiające się hybrydowe urządzenia OLT obsługujące sprzętowo zarówno GPON, jak i GEPON.

Ciekawostką jest to, że rzeczywista możliwa prędkość transmisji w sieciach optycznych jest znacznie wyższa niż wartości podawane we wszystkich specyfikacjach opisanych standardów i sięga do 3 Tb/s. Ograniczenia wynikają ze specyfikacji na poziomie urządzeń elektrycznych, które konwertują sygnał optyczny i protokołów odpowiedzialnych za alokację danych.

Nie tylko pasywnie, czyli konkurencja i alternatywy

Sieci PON – mimo wszystkich swych zalet – nie są automatycznie „skazane na sukces”. Na rynku wciąż dobrze trzymają się znane i sprawdzone sieci miedziane. Wynika to w znacznej mierze z tego, że instalacja światłowodowa wymaga całkowitej wymiany infrastruktury i, choć czas zwrotu jest przewidywalny, to nierzadko jednorazowa inwestycja przegrywa w zestawieniu z możliwością stopniowego upgrade’u przepustowości sieci. FTTH i PON są świetnym rozwiązaniem na terenach bez infrastruktury, natomiast tam gdzie jest już okablowanie tradycyjne często barierą jest nie tylko koszt inwestycji, lecz np. opór właścicieli budynków.

W przypadku operatorów obsługujących dużą liczbę abonentów (ISP, „kablówki”, telekomy) rozwiązaniem atrakcyjniejszym od tworzenia ogromnych sieci PON jest ulepszenie posiadanej infrastruktury poprzez wdrożenie VDSL (do 1 Gb/s), który pozwala na maksymalizację transferów na łączach z miedzi. Także opublikowany niedawno przez ITU nowy standard G.fast – oferuje przesyłanie danych z szybkością 150 Mb/s po kablu miedzianym na odległość 250 m. Szacuje się, ze koszty jego implementacji będą stanowić jedną trzecią inwestycji w budowę PON.

Rozwiązaniem kompromisowym są sieci hybrydowe – wykorzystujące zarówno światłowód, jak i kabel miedziany (Hybrid Fibre-Coaxial). Sieci PON są w tym przypadku stosowane jako most między większym systemem, np CATV, a siecią Ethernet na osiedlu czy w budynku, w których sygnał bezpośrednio do użytkowników doprowadzany jest miedzianym kablem koncentrycznym (dla CATV) lub skrętką kat 5 lub 6 (Ethernet).