Úvod > Články > Optická přípojka FTTH v mnoha verzích

Optická přípojka FTTH v mnoha verzích

V posledních dvou článcích na téma optiky do domu jsme především hovořili o rozvoji optických přístupových sítí v různých končinách Evropy a světa. Dnes se podíváme podrobněji na technická řešení přiblížení optiky až k uživateli, protože variant existuje hned celá řada.

Celosvětově trh s optickými přístupovými sítěmi utěšeně roste, jak ukazuje následující obrázek. Připomeňme, že 80 % přípojek optiky do domu (FTTH) je v Asii a z toho 90 % v Japonsku (více viz článek Optika do domu – svět se vzdaluje Evropě).

Obrázek: Globální trh s optickým přenosovým zařízením v přístupových sítích

Optické přístupové sítě se velmi liší svým technickým řešením a topologií, takže provozovatelé si mají z čeho vybírat podle svých potřeb: podle počtu zákazníků v dané lokalitě a jejich distribuovanosti, ale také podle regulace využití (ovlivňující chuť do budování) optické sítě. I když jsou některé verze perspektivnější než jiné, nelze zatím předpokládat, že by se v nedaleké budoucnosti ujalo jedno jediné univerzální řešení.

FTTX

Samotných variant optických přípojek FTTx je celá řada (viz tabulka nabízející všechny možnosti označení optických řešení, tučně jsou pak vyznačeny nejznámější z nich, víceméně se sjednocenou definicí), protože optická přístupová síť může být rozvodnými kabely od rozvaděče dovedena až přímo k samotnému uživateli, nebo může končit u domu, odkud je dále signál rozváděn koaxiálním kabelem nebo krouceným dvoudrátem, anebo může končit u poskytovatele přístupové služby.

Tabulka: Přehled typů FTTx

FITC Fiber In The Curb

FITH Fiber In The Home

FTTA Fiber To The Apartment

FTTA Fiber To The Area

FTTB Fiber To The Basement

FTTB Fiber To The Building

FTTC Fiber To The Curb

FTTCab Fiber To The Cabinet

FTTE Fiber To The Exchange

FTTH Fiber To The Home

FTTK Fiber To The Kerb

FTTLA Fiber To The Last Amplifier

FTTN Fiber To The Node

FTTO Fiber To The Office

FTTP Fiber To The Premises

FTTR Fiber To The Riser

FTTR Fiber To The Remote

FTTS Fiber To The Serving Area

FTTS Fiber To The Subscriber

FTTU Fiber To The User

Mezi nejčastější typy FTTx v současnosti patří FTTN a FTTH. FTTN je kombinace optiky a metaliky (VDSL2), kdy optická přístupová síť je dovedena pouze k distribučnímu uzlu, z něhož jsou pak krátkými metalickými rozvody obsluhováni jednotliví zákazníci. Tato varianta je považována za prozatímní řešení nevyžadující velké počáteční náklady a plné využití stávající metalické infrastruktury.

Tam, kde lze připojit více uživatelů, se ale provozovatelům vyplatí pustit se do konečné varianty FTTH, která připojuje koncově domácí zákazníky výhradně optikou (obdobou je podniková varianta FTTO, nebo obecně FTTU či FTTP). FTTH znamená dovedení optiky až k samotnému uživateli do domácí brány případně do účastnické zásuvky s příslušnými porty pro telefonii, datové služby a TV (různé signály jsou na straně provozovatele multiplexovány pomocí vlnového dělení do jediného vlákna směrem k uživateli). V porovnání s kabelovými sítěmi se nejedná o hybridní opticko-koaxiální (HFC, Hybrid Fibre Coax) síť, ale o dražší, celooptickou síť na straně uživatele. FTTH nabízí kapacitu od 1 Mbit/s do 10 Gbit/s.

Pasivní optická síť versus dvoubodové připojení

FTTH může být založeno na vyhrazené dvoubodové optické síti, nebo sdílené pasivní síti, případně aktivní optické síti. Pasivní optickou síť (PON, Passive Optical Network) si lze představit jako HFC síť kabelových přípojek, kde jsou ovšem koaxiální kabely nahrazeny jednovidovým vláknem. PON sestává ze zakončení optického vedení (OLT, Optical Line Termination) na straně ústředny, na něž se připojují rozvětvenou strukturou optické rozbočovače neboli rozdělovače (splitter) umožňující sdílet kapacitu sítě. K nim se připojuje omezený počet optických síťových jednotek (ONU, Optical Network Unit, nebo také ONT, Optical Network Termination), viz obrázek. Pasivní rozbočovače lze podle potřeb řetězit, aby se docílilo potřebného počtu přípojek. Vzdálenost mezi OLT a ONU může dosáhnout několika desítek km.

Obrázek: Architektura PON

Označení pasivní optická síť není příliš přesné, protože rozbočovače jsou jedinými jejími pasivními prvky, ostatní prvky jsou aktivní. Rozbočovač pouze rozdělí optický signál do požadovaného počtu dílčích dopředných směrů (nebo v opačném směru sdruží příchozí signály od jednotlivých uživatelů), ale neprovádí zesilování ani jiné úpravy signálu (proto se jedná o pasivní prvek).

Obousměrný přenos směrem k uživateli lze řešit buď samostatnými vlákny, nebo dnes častěji vlnovým dělením po jediném vláknu na různých vlnových délkách. V PON se provoz ve zpětném směru od více ONU směrem do sítě koncentruje do jediné vlnové délky, proto se povinně musí použít metoda řízení přístupu k médiu (MAC, Media Access Control), aby mohly jednotlivé ONU efektivně sdílet jedinou vlnovou délku ve zpětném směru. Z toho vyplývá, že kapacita PON je sdílena připojenými uživateli.

PON dnes existují tři typy: BPON, EPON a nejnovější GPON. GPON (Gigabit PON, někdy označovaný také jako GePON) je specifikace vytvořená ve skupině FSAN (Full Service Access Network) v ITU-T (doporučení G.984 schválené roku 2003). Je vyšším vývojovým stupněm staršího BPON (Broadband PON; ITU-T doporučení G.983 z roku 2001), protože slibuje snížení nákladů a vyšší kapacitu. Zatímco BPON podporuje primárně 155 nebo 622 Mbit/s (kapacita nedostačovala pro podporu videoslužeb a TV kanálů), GPON již nabízí skutečně gigabitové rychlosti: agregovaných 1,2 Gbit/s zpětně (od uživatele) a 2,5 Gbit/s dopředně (k uživateli). BPON navíc odpovídal své době a podporoval pouze přenos ATM buněk, nikoli ethernetu, zatímco GPON je díky zapouzdření GEM (GPON Encapsulation Method) schopný podporovat ATM či ethernet. GPON je technologie plně založená na IP pokrývající značné území (dosah do 60 km). Optické rozdělovače (splitters) lze umístit rovnoměrně v rámci celé přístupové sítě, protože každý z nich dokáže připojit 32 až 64 zákazníků. To mimo jiné dovoluje jednoduché plánování rozvoje sítě s předvídatelnými náklady a zisky. GPON se v Evropě po vzoru asijských zemí stává stále více populární, ale zatím nemá na dvoubodový ethernet, který je nejrozšířenějším technickým řešením FTTX.

FTTH lze krom různých variant PON s topologií point-to-multipoint realizovat také jako dvoubodový (point-to-point) Ethernet (EP2P, Ethernet Point-To-Point, nebo EFM P2P, Ethernet in the First Mile Point-To-Point), který ovšem vyžaduje vyhrazené optické vlákno mezi ONT a OLT, a tedy dva transceivery na každého uživatele (jeden 1 Gbit/s modul přijde na 20 dolarů). Optická přípojka na bázi ethernetu je topologicky řešena buď jako přímá vyhrazená linka nebo prostřednictvím architektury aktivního rozbočovače (hub).

O trh s optickými přípojkami by se měla jednotlivá technická řešení podle předpovědí analytiků v roce 2011 dělit následovně: 45 % EPON (Ethernet PON), 40 % GPON a 15 % dvoubodové spoje. Větší podíl EPON je způsoben tím, že v Japonsku byly napřed a před dokončením lepší specifikace. GPON volili to, co bylo k dispozici: Ethernet PON. Toto řešení je na rozdíl od ostatních normalizované v IEEE jako 802.3ah (2004), nabízí 1,25 Gbit/s a podporuje výhradně ethernetové přenosy na druhé vrstvě. Pro kompletní porovnání vlastností všech PON řešení viz článek Optika do domu – svět se vzdaluje Evropě, Tabulka: Porovnání PON.

Technické řešení a LLU

I v Evropě se debata o tom, zda se FTTH stane skutečností, přesouvá do sféry, kterou přístupovou technologii zvolit. Mezi nejslibnější technologie patří GPON nebo dvoubodová přípojka na bázi ethernetu.

Technická řešení nejsou zvažována jednotlivými provozovateli jen podle svých kvalit, ale také podle toho, co lze očekávat od národních regulátorů s ohledem na povinnost otevřít i vlastní optické přístupové sítě konkurenci (LLU, Local Loop Unbundling). Zatímco dvoubodové ethernetové spoje lze snadno sdílet (obdobný proces jako uvolňování místní smyčky s DSL), GPON se „uvolňuje“ obtížněji. Celý proces uplatnění uvolňování místních smyček i na nové optické sítě poněkud zpochybňuje důvod k tomuto kroku, protože LLU bylo původně přijato kvůli sítím vzniklým za doby monopolů, kdy do infrastruktury většinou investoval stát.

Velcí provozovatelé by raději volili GPON, protože ty lze snadněji integrovat do stávající sítě a jsou také krátkodobě levnější z hlediska provozních nákladů, protože potřebují menší počet rozvaděčů (MDF, Main Distribution Frame). PON vyžaduje obecně o 12-15 % nižší investice do infrastruktury (optická kabeláž a zařízení v „ústředně“). Náklady na zbudování optické sítě jsou z 80 % tvořeny náklady na pasivní infrastrukturu a zbývajících 20 % připadá na zařízení v ústředně a u uživatele.

Příznivci GPON jako výrobce zařízení Alcatel-Lucent jej prosazují pro levnější pasivní infrastrukturu (typický scénář s ústřednou pro 16 tisíc účastníků potřebuje pro GPON pouze jeden rack pro optiku a dva pro hardware, což spotřebuje necelých 12 m² a 4800 W, zatímco dvoubodová síť potřebuje téměř desetinásobek místa a má i odpovídající spotřebu v ústředně). Na kontě má Alcatel-Lucent kolem 25 provozovatelů budujících GPON (největší z nich je Verizon) a také 40 s BPON, kteří na GPON zákonitě přecházejí. Rovněž upozorňuje na to, že sdílení je u GPON také možné: např. na IP úrovni, nebo prostřednictvím temných vláken (vláken uložených v optických kabelech v zemi, na nichž neposkytuje vlastník žádné služby a jejich „osvícení“ je plně na tom, kdo si je pronajme).