Coraz więcej europejskich dostawców optycznych łączy dostępowych oferuje 100 Mb/s za 30 euro w technologii Fiber-To-The-Home (FTTH) - donoszą autorzy raportu Tariff Consultancy. I chociaż, jak twierdzi Valerie Chaillou z IDATE, obecnie niewiele aplikacji uzasadnia zapotrzebowanie na transmisję szybszą niż 20 Mb/s, to oczekiwania na szybsze łącza dochodzące do użytkowników końcowych są uzasadnione chociażby wzrostem sprzedaży urządzeń odbiorczych. Do tego dochodzi wzrost zainteresowania nowymi usługami sieciowymi, które wymagają coraz szybszych łączy abonenckich.

W związku z tym projektanci, dostawcy rozwiązań i operatorzy sieci szerokopasmowego dostępu do internetu na całym świecie już wdrażają albo co najmniej tworzą plany biznesowe dotyczące rozwoju i implementacji sieci, w której światłowód doprowadzony jest do domu odbiorcy lub w jego pobliże (FTTx).

Ruch w sieci

We wrześniu ub.r. przeprowadzone przez firmę Sandvine badanie, dotyczące przepływu danych w sieci w zależności od aplikacji wykorzystywanych przez użytkownika końcowego oraz kierunku przepływu informacji, dało obiektywną ocenę ruchu w sieci wytworzonego przez ok. 16 mln użytkowników szerokopasmowych łączy dostępowych. W badaniu, które objęło 26 sieci opartych na xDSL i Cable Access, działających w 18 państwach i na 5 kontynentach, wykazano, że:

• Usługi Web i Web Media dominują w ruchu downstream, stanowiąc 59-64% (w godzinach nasilenia ruchu) wszystkich danych przesłanych w tym kierunku (głównie zdjęcia, wideo i real-time streaming).
• Usługi P2P są odpowiedzialne za wykorzystanie pasma upstream w 61% i w kierunku downstream - w 22%.
• Wzrasta zainteresowanie internautów aplikacjami alternatywnymi do P2P, takimi jak file hosting/online storage oraz tunelowanie SSL, co stanowi ok. 8% zarówno dla downstream, jak i upstream.

Nowe usługi powodują ogromny wzrost ruchu w sieci. O ile sieci metro mogą (jeszcze) sprostać temu zjawisku, o tyle sieci dostępowe stanowią wąskie gardło w transmisji do i od użytkownika. Z tego powodu dąży się do redukcji dystansów dostępowych łączy miedzianych i umieszczania interfejsu optycznego coraz bliżej użytkownika, co powoduje zwiększenie przepustowości takiego łącza.

Architektury światłowodowe

Aby osiągnąć wysokie prędkości modulacji (powyżej 100 Mb/s) i utrzymać zadowalający zasięg sieci (rzędu kilometrów), miedziane łącza zainstalowane na całej długości już nie wystarczają lub po prostu przestają być ekonomiczne. Cykl przydatności sieci dostępowej z zainstalowanymi w niej elementami elektronicznymi sięga zaledwie kilku lat, podczas gdy czas życia kompletnej pasywnej sieci optycznej szacuje się na 30-40 lat. Stąd widoczne jest coraz większe zainteresowanie łączami światłowodowymi.

Architektury FTTx realizuje się na bazie sieci aktywnych lub pasywnych (AON - Active Optical Network, PON - Passive Optical Network).

Obecnie najczęściej wybieraną opcją jest PtP (Point-to-Point - sieci punkt-punkt), w której każde ONU dostaje dedykowane łącze światłowodowe bezpośrednio z punktu dostępowego. Jest to rozwiązanie preferowane w szczególności przez operatorów alternatywnych, ponieważ ułatwia współdzielenie infrastruktury sieciowej należącej do operatora dominującego poprzez rozwiązanie pętli lokalnej LLU (Local Loop Unbundling). Natomiast operatorzy dominujący często stawiają na sieci typu PON. Eksperci twierdzą, że stoi za tym naturalne ograniczenie możliwości współdzielenia infrastruktury, a tym samym ochrona własnych inwestycji przed dostępem konkurencji.

Sieci aktywne mają zwiększony poziom bezpieczeństwa, ponieważ do użytkownika trafiają dedykowane dane, podczas gdy w sieciach PON do każdego zakończenia łącza abonenckiego dochodzą te same dane. Stąd te drugie nazywane są sieciami PtMP (Point-to-MultiPoint - punkt-wielopunkt). W sieciach PON dane poszczególnych użytkowników są przesyłane w szczelinach czasowych, którymi zarządza protokół TDM (Time Division Multiplexing - zwielokrotnienie w dziedzinie czasu). Transmisja do (downstream) i od (upstream) użytkownika odbywa się na dwóch różnych długościach fali, co między innymi zapobiega destruktywnym wpływom odbić i rozpraszania wstecznego na pracę odbiorników optycznych.

Aby utrzymać wymagany zasięg sieci i przepustowość łącza po stronie odbiorcy, w sieci PON liczba abonentów jest ograniczona współczynnikiem podziału w pasywnym rozdzielaczu (splitter) - im większa liczba portów w dzielniku, tym większe straty sygnału wywołane podziałem mocy optycznej.

Do najważniejszych zalet sieci PON należą całkowicie optyczna transmisja w obszarze sieci dystrybucyjnej (ODN - Optical Distribution Network), co uniezależnia to rozwiązanie od dodatkowego zasilania, oraz redukcja liczby światłowodów na odcinku łączącym optyczne zakończenie linii (Optical Line Termination) z rozdzielnikiem, dzięki czemu skraca się czas naprawy w razie uszkodzenia kabla telekomunikacyjnego.

Obecnie dostępne standardy szerokopasmowe DSL (Digital Subscriber Line) i PON zapewniają przepustowości od 100 Mb/s (VDSL2) do 2,5 Gb/s (Gigabit PON).

Sieci ATM-PON (APON) to standard pasywnej sieci optycznej, bazujący na komórce ATM. Bezpośrednim następcą APON i bardziej niż APON popularnym rozwiązaniem jest Broadband PON (BPON), który również zapewnia wysoką jakość usług (QoS - Quality of Service), dzięki wykorzystaniu komórki ATM. W obu standardach architektura sieci jest zbliżona, z tym że BPON udostępnia większe przepustowości w obu kierunkach. Standard Ethernet-PON (EPON) różni się od BPON transmisją pakietów o zmiennej długości. Zdaniem specjalistów EPON zapewnia tańsze rozwiązania przy zwiększonej przepływności w porównaniu z BPON.

Natomiast transmisja w sieciach PtP oparta jest na protokole Ethernet, i uważa się, że to właśnie sieci FTTH-PtP mogą zapewnić największe pasmo dostępne dla użytkownika oraz możliwości modernizacji sieci, w tym przyłączanie kolejnych odbiorców.

Najczęściej wykorzystywanym medium transmisyjnym w sieciach optycznych jest światłowód jednomodowy (ITU-T G.652), który stosuje się w najdłuższych łączach. Do budowy łączy dostępowych krótkiego zasięgu oraz często łączy wewnątrz budynków stosuje się światłowód wielomodowy (ITU-T G.651). Wadą obu włókien jest ich niska odporność na gięcie i naprężenia. Dlatego obecnie prowadzi się prace nad światłowodami polimerowymi, które - pomimo łatwej instalacji i odporności na czynniki mechaniczne - charakteryzują się olbrzymią tłumiennością (100 dB/km) i w konsekwencji bardzo krótkim zasięgiem.

Widoczne od jakiegoś czasu wzrastające zainteresowanie produktami FTTx powoduje, że kolejni producenci sprzętu telekomunikacyjnego poszerzają swoją ofertę o nowe rozwiązania dla obszaru dostępowych sieci światłowodowych. Aktualnie pracuje się nad standaryzacją następcy systemu GPON ze zwiększoną do 10 Gb/s przepływnością (tzw. 10GPON, przewidywany koniec prac 2010 r.). Z systemem 10GPON o miano sieci dostępowej następnej generacji konkuruje WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON - sieć PON z podziałem w dziedzinie długości fali), który może dostarczyć 1-10 Gb/s na kanał falowy do znacznie większej liczby użytkowników. I tu zainteresowanie przemysłu nie maleje, jednak ze względu na wysokie koszty takich rozwiązań pozostają one jeszcze poza praktycznym zainteresowaniem operatorów sieci.