Optické přístupové sítě FTTx (Fiber to the „x“) prošly za uplynulých 20 let intenzivním vývojem, při kterém byly postupně zlepšovány jejich přenosové parametry a vlastnosti. Na původní základní myšlence využití pasivního způsobu dělení optických signálů a sdílení společného optického média větším počtem koncových uživatelů v rámci jedné sítě se podařilo postupem času navrhnout řešení optimální pro vysokorychlostní přístup k Internetu, které v současné době nabízí sdílenou přenosovou kapacitu 10 Gbit/s. Rozdělení vývoje těchto tzv. pasivních optických sítí (PON) na dva hlavní proudy, zastupované institutem IEEE a unií ITU-T, přineslo zdravé soutěžení a přispělo k neustálému vylepšování jejich parametrů.
Přirozeným způsobem připojení optickým vláknem je přípojka typu bod-bod (P2P) od centrálního prvku (Ethernet přepínače s optickými porty). Do účastnické zásuvky vede individuální vlákno (či pár vláken), což přináší na jedné straně nezávislost na ostatních přípojkách, na druhé straně větší spotřebu optického vlákna i konektorů a portů na centrální straně. Pro hromadné poskytování připojení jsou výhodné mnohabodové sítě (P2MP) reprezentované právě pasivními optickými sítěmi PON, které z jednoho centrálního portu (jednotka OLT) rozvádějí pomocí pasivního větvení na rozbočovačích signál k desítkám až stovkám uživatelů (jednotky ONU).
Základních charakteristiky základních specifikací PON:
GPON dle ITU-T G.984
- přenosové rychlosti až 2,5 Gbit/s
- relativně malá velikost záhlaví
- vysoký rozbočovací poměr 1:64 a 1:128 umožňuje připojit velký počet uživatelů
- velká nabídka útlumových tříd pro útlumy od 5 do 30 dB, později rozšířeno až do 32 dB
EPON standard IEEE 802.3ah
- pouze jedna varianta přenosové rychlosti 1,25 Gbit/s v obou směrech
- překódování 8b/10b výrazně snižuje užitečnou kapacitu
- typ 1 nabízí nedostatečný rozbočovací poměr 1:16, typ 2 pak 1:32
- pro každý typ EPON definována pouze jedna útlumová třída, max. útlum 27 dB
- nativní podpora Ethernetu, který dominuje současným datovým sítím
10GEPON standard IEEE 802.3av
- dvě varianty přenosových rychlostí – symetrická s rychlostmi 10 Gbit/s v obou směrech a asymetrická s rychlostí 10 /1 Gbit/s
- snížení režie přenosu pomocí kódování 64b/66b
- větší nabídka útlumových tříd v porovnání s předchozí generací EPON, max. útlum až 29 dB
XG-PON dle ITU-T G.987
- v současné době jedna asymetrická varianta přenosových rychlostí 10/2,5 Gbit/s (do budoucna se očekává symetrická varianta 10/10 Gbit/s a dále 40/10 Gbit/s)
- vyšší počet útlumových tříd a jejich variant, max. útlum až 35 dB
- implementace energeticky úsporných režimů do koncových jednotek
Vývoj v oblasti optických přístupových sítí pokračuje i nadále. Očekává se, že bude využito principu vlnového multiplexování WDM. Budou standardizovány hybridní sítě WDM-TDM PON nejprve s hrubým (CWDM) a pak i s hustým vlnovým multiplexováním (DWDM).
Aplikace PON v průmyslových a firemních sítích
Jednou z méně obvyklých aplikací, mimo zajištění vysokorychlostního přístupu k Internetu široké veřejnosti, je využití pasivní optické sítě PON v průmyslových provozech. Zde se využívá zejména vysoká odolnost optického komunikačního systému vůči rušení. Také se s výhodou využívá sběrnicová topologie, kdy se postupně odbočuje signál z hlavní trasy pomocí rozbočovačů (splitter) se dvěma výstupy (větvení 1:2). Klasický rozbočovač zajistí rovnoměrné rozdělení optického výkonu do obou odchozích větví. Pro sběrnicovou topologii jsou výhodné asymetrické rozbočovače, které mohou mít poměr výkonů podle potřeby v širokých mezích, např. 10/90 %. Konkrétní volba rozbočovače se provádí na základě kalkulace útlumové bilance. Některé kalkulační nástroje naleznete na stránkách http://matlab.feld.cvut.cz.
Zajímavou aplikací PON je využití v lokálních sítích LAN, konkrétně v rozsáhlejších areálech, kde je možno hierarchický systém strukturovaných rozvodů v rámci areálu, budov, pater budov a jednotlivých místností nahradit rozvětvenou pasivní optickou strukturou s rozbočovači. Tím se ušetří jak na přenosovém médiu, tak na síťových prvcích. Optimalizuje se též správa sítě, diagnostika a kapacitní využití. Uvedené řešení se uvádí pod zkratkou POL - Pasive Optical LAN - Pasive Optical Local area network.
Váhavý vývoj sítí FTTx v ČR
Bohužel v České republice je rozvoj optických přístupových sítí prozatím váhavý, a i přes realizaci několika pilotních a testovacích projektů velcí hráči na našem telekomunikačním trhu stále vyčkávají. Do výstavby optických sítí se tak pouštějí spíše menší lokální a alternativní poskytovatelé širokopásmového připojení k Internetu, kterým se již podařilo v některých lokalitách (městech, aglomeracích) úspěšně vybudovat optické distribuční sítě. Nezbývá tak než doufat, že vize vytýčené v dokumentu Digitální Česko 2.0 a evropském projektu Digitální Agendy se budou postupně naplňovat a i v České republice se rozeběhne výstavba moderních přístupových sítí založených na optických vláknech. Prozatím v tomto ohledu zaostáváme za většinou světa, a proto je potřeba se této otázce začít prioritně věnovat, aby se tento nepříznivý trend již dále neprohluboval.
Ke zvýšení povědomí širší odborné veřejnosti o optických přístupových sítích se snaží přispět kniha Pavla Lafaty a Jiřího Vodrážky z Katedry telekomunikační techniky, Fakulty elektrotechnické, Českého vysokého učení technického v Praze. Autoři by tímto rádi přispěli ke zvýšení informovanosti o sítích FTTx a tím případně pomohli urychlit jejich výstavbu a zavádění v České republice.
Publikace Optické přístupové sítě a přípojky FTTx vyšla u nakladatelství Česká technika - nakladatelství ČVUT – viz http://eobchod.cvut.cz/.
Konference Optické komunikace a WDM Summit 2014
Pokud se zajímáte o problematiku přenosu optickými vlákny, zveme Vás k účasti na odborné konference Optické komunikace a WDM Summit 2014. Toto jedinečné spojení dvou klíčových akcí z oblasti optických komunikací v ČR Vám umožní společné setkání, dá široký prostor pro diskusi a přinese spoustu nových informací. Během celého prvního dne bude otevřena výstava se stánky předních firem z oboru.
Více informací o pořádané konferenci naleznete na www.wdmsummit.cz.
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická, Katedra telekomunikační techniky
České vysoké učení technické v Praze patří k největším a nejstarším technickým vysokým školám v Evropě. Bylo založeno na základě zakládací listiny císaře Josefa I. z 18. ledna 1707. V současné době má ČVUT osm fakult (stavební, strojní, elektrotechnická, jaderná a fyzikálně inženýrská, architektury, dopravní, biomedicínského inženýrství, informačních technologií) a studuje na něm přes 23 000 studentů.
Katedra telekomunikační techniky provádí výzkum, vývoj a výukové aktivity v oblastech optických a bezdrátových komunikací, fixních a mobilních sítích, cloud computingu a Internetu věcí. Katedra se podílí na řešení řady mezinárodních a národních projektů a zakázek z průmyslu.
Více informací naleznete na http://comtel.fel.cvut.cz.
