Światłowody opanują rynek

Terabitowe sieci optyczne to względnie bliska perspektywa, jeśli tylko wymagania rynku operatorów telekomunikacyjnych będą rosły tak szybko, jak dotąd.

Terabitowe sieci optyczne to względnie bliska perspektywa, jeśli tylko wymagania rynku operatorów telekomunikacyjnych będą rosły tak szybko, jak dotąd.

Ethernet/IP, 100G, Silicon Photonics oraz FTTX to główne tematy zakończonej niedawno konferencji Optical Fiber Communication 2008 (OFC). Jest to największe na świecie spotkanie przedstawicieli operatorów telekomunikacyjnych i firm zajmujących się rozwojem technologii optycznej transmisji danych.

Apetyt na przepustowość

1 mld km

światłowodów zainstalo-wanych jest na świecie, a ilość transmitowanych w nich informacji rośnie co roku dwukrotnie.

"Wszystko wskazuje na to, że standard 40G i 100G Ethernet zostanie wprowadzony na rynku zbyt późno, a chaos, który towarzyszył kiedyś tworzeniu pierwszych specyfikacji Ethernet pojawi się ponownie, gdy zbliżymy się do krawędzi Terabit Ethernet!" - stwierdził na sesji plenarnej Robert Metcalfe, uznawany za twórcę Ethernetu. "Już teraz potrzebujemy kolejnej wersji tego standardu, bo kanały WDM o przepustowości 100 Gb/s będą niezbędne przed rokiem 2010" - wtórował mu Charles Kalmanek z AT&T, członek grupy IEEE 802.3 HSSG (Higher Speed Study Group), pracującej właśnie nad specyfikacjami 40 GbE i 100GbE.

Z kolei Herwig Kogelnik z Bell Labs Alcatel-Lucent przypomniał, że już obecnie mamy prawie miliard kilometrów światłowodów zainstalowanych na świecie, a ilość transmitowanych przez nie informacji rośnie co roku blisko dwukrotnie. Jest tak dlatego, że użytkownicy wciąż chcą więcej przepustowości. Podczas ostatniej dekady nastąpiło stukrotne zwiększenie pojemności sieci globalnej, głównie dzięki wykorzystaniu technologii zwielokrotniania długości fali (WDM). W tym czasie nastąpił również ogromny rozwój usług oraz rozwiązań ułatwiających ich dostarczanie. "Z technicznego punktu widzenia dotyczy to głównie integracji superszybkich, optycznych elementów przełączających, ze szczególnym uwzględnieniem monolitycznych przestrajalnych nadajników 40Gb/s" - podsumował Herwig Kogelnik.

Czekając na premierę

O ile na potrzeby 40GbE i 100GbE będzie mogła zostać wykorzystana istniejąca infrastruktura optyczna, o tyle sieci kolejnej generacji TbE (Tb/s Ethernet) będą wymagały zastosowania zupełnie nowych laserów, światłowodów itd. Opracowanie odpowiednich technologii będzie wymagało olbrzymiego wysiłku zaplecza R&D. Robert Metcalfe uważa jednak, że jest to niezbędne, bo już w kilka lat po tym, gdy uruchomione zostaną łącza 40GbE i 100GbE, w sieciach szkieletowych pojawią się wymagania na zwiększenie przepustowości do poziomu TbE, zwłaszcza w wypadku popularyzacji rozwiązań Ethernet end-to-end. A główną przyczyną tego gwałtownie rosnącego ruchu w sieci będzie telewizja o wysokiej rozdzielczości , 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.

Rozwój technologiczny to także nowe techniki modulacji, tu jako przykład można podać wielopoziomowe modulowanie PSK w połączeniu z cyfrowym przetwarzaniem po-odbiorczym. Podczas OFC, za pomocą zaawansowanych technik modulacji, eksperymentalnie pokazano dalekosiężną transmisję światłowodową o rekordowej przepustowości 25 Tb/s. Natomiast najbardziej rozwojowymi segmentami rynku telekomunikacyjnego są budowa nowych łączy transoceanicznych oraz instalowanie łączy FTTx na skalę światową.

Energetyczna efektywność

Na uwagę zasługują wyniki badań przeprowadzonych i opublikowanych przez naukowców z Uniwersytetu Melbourne w Australii. Porównali oni zużycie energii dla czterech różnych architektur sieci dostępowych: GE-PON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network), FTTN-VDSL2 (Fiber to the Node z VDSL2), FTTH-PtP (Fiber to the home Point-to-point) i WiMAX. Dla łączy abonenckich o przepustowości mniejszej niż 300 Mb/s najbardziej ekonomiczną technologią pod względem zużycia energii jest PON.

WiMAX natomiast wymaga największej energii dla dostępu powyżej 1 Mb/s, ponieważ bardzo niewielu użytkowników współdzieli stacje bazowe o stosunkowo niskiej przepustowości. Sieci oparte o FTTN-VDSL2 konsumują 2-3 razy tyle mocy, co sieci PON, a to z powodu dodatkowego zasilania elementów przełączających. Dla łączy powyżej 300 Mb/s topologia PtP okazuje się być najbardziej ekonomiczna, pod względem zużycia energii. Łącza PON i PtP wypadają najlepiej, również jeśli chodzi o zasięg, który w tym przypadku może wynosić 20 km bez spadku prędkości łącza.

Światłowód jak skrętka UTP

Podczas OFC firma Corning zaprezentowała najnowszy rodzaj światłowodu dla zastosowań FTTH, który ma szczególnie wysoką odporność na zgięcia. Pojedyncze zgięcie o promieniu 5 mm powoduje w nim straty zaledwie rzędu 0.1 dB (2, 3%), co jest znacznie niższą wartością niż w wypadku najpopularniejszych, dostępnych obecnie na rynku światłowodów jednomodowych. Tak niskie straty zostały osiągnięte przez tzw. nanometryczne kanały powietrzne usytuowane wzdłuż rdzenia światłowodu i tworzące pierścień wokół niego w przekroju poprzecznym. Dla dostawców łączy FTTH oznacza to, że optyczne okablowanie światłowodowe będzie można instalować w trudno dostępnych miejscach, gdzie wymagany promień gięcia jest znacznie mniejszy niż dotychczas. Potencjalnie oznacza to też, że taki światłowód, podobnie jak światłowody plastykowe POF (Plastic Optical Fiber), będą mogły w przyszłości być samodzielnie instalowane przez użytkowników, tak jak obecnie tradycyjna skrętka UTP.

Warto wspomnieć o prezentacji zespołu z laboratorium NEC, który pokazał najnowsze wyniki badań transmisji takich włókien. Jeszcze niedawno można było przypuszczać, że ze względu na ogromne tłumienie sygnału optycznego we włóknach POF, ich zastosowanie będzie możliwe w łączach o bardzo krótkim zasięgu np. w pojazdach. Jednak najnowsze wyniki badań naukowców z NEC, którym udało się uzyskać transmisję o prędkości ponad 42 Gb/s na odległość 100 m wykazują, że światłowody takie mogą potencjalnie przydać się np. do łączenia serwerów w centrach danych. W prezentowanym doświadczeniu wykorzystano stosunkowo tani, bezpośrednio modulowany nadajnik.


TOP 200