Jak zlevnit optickou přípojku

Kromě regulačního prostředí v Evropě jsou dalším uváděným důvodem pro neochotu budovat optický přístup vysoké náklady.

Pořizovací náklady jsou vysoké, ale za posledních několik let díky moderním technologiím šly dolů a návratnost také není špatná.

Optika se zdárně usadila nejen v páteřních a dálkových spojích přenosových sítí, ale i metropolitních sítích. Zbývá přístupová síť. Právě poslední stovky metrů jsou ale v celé rovnici tím nejdražším prvkem. Proto je potřeba podívat se na jednotlivé složky, z nichž se vysoké kapitálové (pořizovací) náklady skládají. U optiky více než kdy jindy se vyplatí síť zpřístupnit všem dosažitelným zákazníkům, a pak jen čekat, až skutečně optickou přípojku budou chtít (protože k tomu někdy dojít musí). Připojení dalšího zákazníka totiž pak už stojí jen zlomek nákladů na zbudování přístupové sítě.

Podle FTTH Council Europe přijdou celkové náklady na připojení nového zákazníka FTTH (Fibre-To-The-Home) včetně instalace na 750-950 eur, což je o 40 % méně než před pěti lety.

Značný pokrok nastal nejen ve zjednodušení a zlevnění instalace optických kabelů, ale i v charakteru kabelů, resp. optických vláken jako takových. Do budoucna se sází na modernější, efektivnější a zejména levnější plastová optická vlákna POF (Plastic Optical Fiber) místo klasických optických vláken vyráběných z křemene SiO₂. Využití nových prostředků a metod instalace dovoluje využít i méně specializovanou pracovní sílu, takže celkové náklady na připojení nového zákazníka se mohou snížit až o 50 %.

Plast místo skla

POF není žádnou novinkou, již delší dobu se prosazuje např. v automobilových sítích na základě specifikací MOST (Media Oriented Systems Transport) a ByteFlight (ve světě se do 40 modelů aut nainstalovalo na 25 miliónů MOST transceiverů ve značkách jako BMW, Daimler-Chrysler, Porsche, Audi nebo Saab). Využití POF v automobilech bylo dáno především omezením jejich dosahu (a nižšími rychlostmi: sběrnice MOST s 28 Mbit/s s možným vylepšením na 56-155 Mbit/s).

Dosah sítě také nečiní problém jiným oblastem, jako spotřební a lékařská elektronika, domácí sítě, řízení výroby, které se snaží POF plně využít. Průmyslová sdružení 1394 Trade Association  a POFTO (Plastic Optical Fiber Trade Organization) se proto snaží o přijetí specifikace sériové sběrnice IEEE 1394 založené na POF jako normy 1394b s přenosovou vzdáleností 50 m.

„POF to all“

Na vývoji POF pracuje také nový projekt spolufinancovaný Evropskou unií (příspěvek ve výši 1,6 miliónu eur) pod názvem POF-ALL (Paving the Optical Future with Affordable, Lightning-fast Links). Začal před nedávnem, počátkem letošního roku, ale již záhy své dosavadní výsledky předvede na mezinárodní konferenci 15th International Conference on Plastic Optical Fiber v jihokorejském Soulu. Jeho cílem jsou, jak jeho název napovídá, dostupné optické spoje; a jak napovídá použitá zkratka v názvu, orientace na POF je základem. V konsorciu projektu nalezneme známá jména: za výrobce jmenujme STMicroelectronics, za provozovatele a ISP FastWeb, za akademickou a výzkumnou sféru pak POF Application Center, Fraunhofer Institute for Integrated Circuits nebo Eindhoven University of Technology.

Cílem projektu POF-ALL je vyvinout optický modem pro systémy FTTH pracující rychlostí 100-1000 Mbit/s na vzdálenost 100-300 m. Přenosová kapacita by měla být symetrická, což více vyhoví stále modernějším aplikacím P2P (Peer-to-Peer). Vzdálenost je dostačující pro evropské poměry, protože podle zkušeností největšího provozovatele FTTH, FastWeb, 85 % jeho zákazníků se nachází ve vzdálenosti do 300 m od zakončení optické sítě (u chodníku, ve skříni vně domu, nebo přímo v suterénu domu).

Pro přenos se využije plastové optické vlákno, které má výrazně větší průřez než běžné vlákno skleněné (0,5-1 mm; viz obrázek). Díky většímu průměru se s tímto vláknem snadněji pracuje: je mechanicky odolné, snadněji se ohýbá a hlavně se snadněji spojuje. Takže z hlediska nákladů na instalaci je pokrok zřejmý.

Obrázek: Porovnání tloušťky skleněných a plastových vláken v optických kabelech

Zdroj: „Plastic fibre promises ubiquitous optical access“

Výhody plastu

Využití POF pro řešení prvních pár metrů (zdaleka ne ani míle) pro připojení domácnosti optikou není ale jediné. Stejně tak dobře lze POF uplatnit při realizaci domácí optické sítě, což bylo zatím příliš drahé a komplikované. POF lze totiž instalovat za použití poměrně jednoduchých a dostupných nástrojů: lze jej stříhat běžnými nůžkami a snadno se zakončuje konektory (některá zařízení dokonce ani konektory nepotřebují). POF snese zbytkový prach na koncích konektoru, což skleněné vlákno neumožňovalo (bylo třeba zakončení pečlivě čistit a leštit). Instalace je navíc velice rychlá. Tudy vede cesta k samoinstalaci zákazníkem, o které jsme hovořili v souvislosti s japonským předním provozovatelem FTTx NTT (viz článek Internet do všech domácností - asijský přístup).

S POF rovněž odpadají obavy z bezpečnosti zraku, protože se používá viditelné světlo a nikoli infračervené paprsky. Nejen že to dovoluje používat optická vlákna v nechráněných prostorách (domácnosti), ale umožňuje to také vizuální testování a jednodušší řešení poruch.

Cílem projektu POF-ALL je dosáhnout vyšší propustnosti a většího dosahu, než je zatím s POF možné, což si vyžádá vývoj nových metod modulace a kódování. Výsledky se budou testovat jak v POF Application Centre v Norimberku, tak přímo v síti FastWeb.

Řešení POF-ALL bude používat dvě vlnové délky: 520 nm pro 100 Mbit/s na vzdálenost 300 m a (pravděpodobně) 650 nm pro přenosy o 1 Gbit/s na vzdálenost 100 m. Útlum POF se pohybuje kolem 140 dB/km při 650 nm a 80 dB/km při 520 nm.

Pro běžný POF se stupňovitým indexem lomu (step-index) je šířka pásma omezena na 30 MHz na 100 m, což si vyžádá použití víceúrovňového kódování pro danou cílovou šířku pásma a vzdálenost. Gigabitové rychlosti si už zřejmě vyžádají modernější POF s gradientním indexem lomu (GI-POF, Graded-Index POF), ale zkoumají se i další možnosti. Pro srovnání: nejmodernější konvertory médií pro Ethernet-over-POF dosahují 10 Mbit/s na vzdálenost 200 m a 100 Mbit/s do 100 m s využitím POF se stupňovitým indexem lomu.

Pro vysvětlení: index lomu (refraction index) popisuje způsob, jak se mění optické vlastnosti v průřezu jádra vlákna, což ovlivňuje vedení paprsku v optickém vláknu. Mění-li se index lomu skokem, jde o vlákno se stupňovitým indexem lomu. Pokud se index lomu na přechodu mezi jádrem vlákna a jeho pláštěm mění plynule, jde o vlákno s gradientním indexem lomu.

POF@10G

Vyšší propustností po GI-POF se zabývá konsorcium http://www.pofto.com, založené v březnu letošního roku. Členy sdružení jsou výrobci optických kabelů, konektorů, čipů a dalších optických prvků (zakládající členové: Archcom Technologies Inc., Asahi Glass Company Ltd., Chromis Fiberoptics, Nexans, Phyworks Ltd., Picolight Corporation). Záhy po svém založení sdružení oznámilo úspěšný datový přenos po POF rychlostí 10 Gbit/s na vzdálenost 100 m s prvky, které se mají již letos dostat na trh. GI-POF tak bude moci konkurovat metalickým kabelážím specifikovaným v dokončované normě IEEE 802.3an pro 10GBase-T.

GI-POF mají mít oproti skleněným vláknům o 50 % nižší cenu komponent a až o 75 % nižší potřebný příkon ve srovnání s ostatními technologiemi. K zakončení kabelů stačí krimpovací konektory vyžadující minimální požadavky na speciální vybavení a zácvik.

20. 9. 2006

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA