Dlaczego światłowód?

Sieci optyczne

Dlaczego światłowód? Najbardziej rozpowszechnioną techniką dostępową jest xdsl (ADSL i VDSL) oparte na łączach miedzianych i bazujące na architekturze punkt punkt. W najszybszej wersji (VDSL) są one teoretycznie w stanie zapewnić pasmo 52 Mb/s każdemu użytkownikowi. Techniki xdsl są jednak ograniczone szumowo, co wpływa na długość łącza (maks. odległość do abonenta przy maksymalnej przepustowości to 300 metrów).

Wymaganym pasmem do zapewnienia usług szerokopasmowych (telewizja wysokiej rozdzielczości, Internet i telefonia) już niebawem będzie 30 Mb/s, maksymalny zasięg takiej sieci to około 900 m. Mimo iż nowoczesne usługi szerokopasmowe przesyłane po kablu miedzianym techniką xdsl pozwalają na zapewnienie abonentowi potrójnej usługi: telewizji, Internetu i telefonii (ang. triple-play), to ograniczenia związane z odległością, limitowaną szerokością pasma i podatnością kabli miedzianych na szumy sprawiają, że xdsl można uznać za ograniczające rozwój nowych usług. Już w tym momencie brakuje pasma na dodatkowe usługi lub lepszą jakość przesyłanego obrazu telewizyjnego. HDTV wymaga obecnie pasma 12 Mb/s jednak to początek nowej jakości w telewizji i planowane są już kolejne standardy: Standard TV 2 Mb/s HDTV 12 Mb/s HDTV Super 50 Mb/s (Wg Specyfikacji ITU J601) HDTV Ultra 200 Mb/s (Wg Specyfikacji ITU J601) 3D HDTV ponad 280 Mb/s

Szacunkowe analizy pasma wymaganego przez pakiet triple play z telewizją wysokiej rozdzielczości wskazują na konieczność zapewnienie w najbliższej przyszłości pasma rzędu 30 50 Mb/s, a w kolejnych latach 100 Mb/s dla każdego abonenta. Wymagania te są zbyt wygórowane dla eksploatowanych obecnie sieci dostępowych opartych o medium miedziane, wskazuje to jednoznacznie na konieczność zastosowania nowych technik umożliwiających dostarczenie wymaganego pasma. Efektywność poszczególnych technologii, źródło: Light Reading

Rozwiązaniem problemu braku pasma w sieci dostępowej jest zastosowanie światła, a konkretnie budowa sieci w technice światłowodowej FTTx (gdzie x oznacza punkt zakończeniowy włókna światłowodowego w bezpośredniej bliskości odbiorcy końcowego). Zapewnia ona odpowiednią pojemność informacyjną dla dostarczenia usług oferowanych zarówno dzisiaj jak i w przyszłości. Dodatkowo, sieć FTTx zbudowana jest w większości z urządzeń pasywnych, dlatego koszt eksploatacji takich łącz jest wielokrotnie niższy niż tych, opartych na kablach miedzianych. Tradycyjna sieć, jaką można spotkać obecnie

Sieć w pełni światłowodowa

Większe pasmo = nowe pomysły na usługi 1. Internet (WWW, poczta, FTP, komunikatory) 2. Telewizja TV/HDTV 3. VoD i inne usługi na żądanie 4. Gry on-line 5. Gry i programy działające w chmurze 6. VoIP Telefonia internetowa 7. Monitoring oparty o kamery IP 8. Usługi live traffic 9. Wirtualne biuro 10. E-learning 11. Zdalna opieka i konsultacje z lekarzem a)e-recepta pozwala na zdalne pozyskiwanie recept na leki stosowane przez pacjenta w sposób ciągły. b)e-kartoteka pozwala przeglądać i pobierać historyczne dane medyczne z kartoteki pacjenta. c) e-monitoring pozwala pacjentom prowadzić normalny tryb życia, pozbawiając ich stresu związanego z pobytem w szpitalu, przy jednoczesnym monitorowaniu pracy wybranych narządów (tele-ekg, tele-eeg itp.). d)e-konsulting pozwala otrzymać poradę lekarską przy użyciu dowolnego urządzenia mobilnego, podczas gdy e-diagnozy umożliwiają uzyskanie szybkiej diagnozy na podstawie danych wejściowych. e)bazy informacji, pozwalające w szybki sposób dotrzeć do podstawowych wskazówek związanych z pierwszą doraźną pomocą w razie wypadków. 12. Backup online

Rozkład ruchu w sieci Internet źródło: Cisco Visual Networking Index Internet to ogólnie pojęty ruch IP, Zarządzanie ruch generowany zarówno przez urządzenia w sieci jak i ruch operatorski, Dostęp mobilny ruch generowany przez smartfony oraz laptopy (dostępu mobilnego nie należy mylić z siecią bezprzewodową). Wykresy zawierają dane z 2009 i części 2010 roku oraz przewidywania na kolejne lata. Szacuje się, że ruch generowany przez urządzenia sieciowe oraz urządzenia końcowe przyrasta rok do roku o około 40% i ten trend jest utrzymywany od kilku lat.

Przewidywania Ruch w latach 2009 i 2014 wzrośnie ponad czterokrotnie. Ruch w sieci Internet oraz ruch związany z zarządzaniem sieci będzie rósł w porównywalnym tempie. Ruch generowany przez urządzenia mobilne będzie rósł lawinowo. powód - urządzenia przenośne takie jak smartfon mają coraz większe możliwości, dostęp i zasięg do sieci komórkowych stale wzrasta.

Podział ruchu w sieci Internet ze względu na obszar źródło: Cisco, VNI, 2010 Analizując dane ciężko wyłonić region w którym generowany ruch będzie przyrastał najszybciej. Przewiduje się, że bez względu na miejsce zamieszkania będzie on stale przyrastał o około 40% rok do roku.

Podział na klientów indywidualnych i biznesowych źródło: Cisco, VNI, 2010 Klienci indywidualni ruch generowany przez gospodarstwa domowe, uniwersytety wraz z przynależącymi akademikami, kafejki internetowe, Klienci biznesowi ogół ruchu generowanego przez firmy, instytucje, urzędy oraz ruch operatorski.

Źródła ruchu w sieci Internet źródło: Cisco, VNI, 2010 Udostępnianie plików ruch zarówno P2P (BitTorrent, edonkey itp) jak i serwisów hostujących pliki (rapidshare, megaupload itp) Filmy wideo streaming filmów wideo zarówno płatnych jak i bezpłatnych oglądanych na komputerze IPTV telewizja oraz VOD w telewizorze podłączonym do internetu Strony WWW Ogół ruchu generowanego podczas przeglądania stron internetowych, czytania maili, używania komunikatorów itp, za wyjątkiem serwisów hostujących pliki i serwisów wideo Wideo konferencje wideokonferencje, czaty z kamerkami, serwisy www udostępniające obraz z kamer Gry internetowe małe interaktywne gry, gry planszowe i karciane umożliwiającymi rywalizację z innymi graczami, gry komputerowe w trybie multiplayer. VoIP Wykresy przedstawiają obecną tendencję coraz rzadziej korzystamy z sieci Peer to Peer a w coraz większym stopniu z serwisów typu youtube, vimeo itp.

Źródła ruchu w sieci Internet rozbite na poszczególne usługi i przyrost generowanego przez nie ruchu źródło: Cisco, VNI, 2010

Podział transmisji wideo źródło: Cisco, VNI, 2010 Krótkie filmiki filmiki nakręcone przez użytkowników i klipy, nie dłuższe niż 7 minut Długie SD klipy i filmy dłuższe niż 7 minut w standardowej jakości Długie HD klipy i filmy dłuższe niż 7 minut w wysokiej jakości Długie 3D powoli wprowadzane, długie filmy w jakości 3D TV Internetowa ruch generowany przez zarówno programy do odbierania TV jak i aplety na stronach internetowych PVR nagrane transmisje telewizyjne dla późniejszego obejrzenia Domowy monitoring zarówno nagrania jak i strumieniowanie na żywo obrazu z kamer monitoringu domowego

Podział sieci Sieć telekomunikacyjna to ogół węzłów (systemy i urządzenia transmisyjne oraz komutacyjne), linii telekomunikacyjnych oraz łącz między węzłami, których celem jest nadawanie, odbiór lub transmisja danych, informacji lub wiadomości. Ze względu na zasięg, sieć można podzielić na 4 grupy: WAN (Wide Area Network) sieć szkieletowa MAN (Metropolitan Area Network) sieć metropolitalna CAN (Campus Area Network) sieć akademicka LAN (Local Area Network) sieć dostępowa/lokalna

SIECI PIERWSZEJ GENERACJI Historia - Sieci optyczne lata 70-e Wytworzenie pierwszego światłowodu o małych stratach. Początek sieci optycznych typu punkt-punkt czyli połączeń urządzeń elektronicznych światłowodem. Regeneracja sygnału odbywa się elektronicznie. Wykorzystywane do przesyłania rozmów telefonicznych. Wykorzystywana technologia w węzłach sieci PDH (Plesiochronus Digital Hierarchy Plezjochroniczna Hierarchia Cyfrowa). Plezjochroniczna tzn. Prawie zsynchronizowana każdy węzeł ma swój zegar, które nie są z sobą doskonale zsynchronizowane. Przykład wzmacniacz elektroniczny wzmacniacz elektroniczny węzeł elektroniczny kilka, kilkanaście, kilkadziesiąt km węzeł elektroniczny lata 80-e Sieć SONET / SDH. Początki prac nad wzmacniaczami optycznymi. Początki prac nad multipleksacją falową (WDM)

SIECI DRUGIEJ GENERACJI lata 90-e Opracowanie sieci optycznych drugiej generacji. Najważniejsza cecha: komutacja optyczna Cechy dodatkowe: 1. zastosowanie wzmacniaczy optycznych 2. zwielokrotnienie falowe (Wavelength Division Multiplexing (WDM) Przykład węzeł optyczny λ 1 wzmacniacze optyczne zwielokrotnienie falowe komutacja następuje optycznie λ 2 od 2000 Wdrażanie sieci optycznych drugiej generacji. Wdrażanie odbywa się powoli i stopniowo począwszy od zwielokrotnienia falowego przez wzmacniacze optyczne do komutatorów optycznych.

Sieci optyczne połączenie optyki i elektroniki Optyka Zalety - odporność na interferencje - mała tłumienność światłowodu (możliwość przesyłania na duże odległości przy dużej przepływności) Wady -słabe możliwości obliczeniowe - brak możliwości przechowywania światła (słabe możliwości buforowania) Elektronika - bardzo dobre możliwości obliczeniowe - możliwość przechowywania elektronów pamięć RAM - brak odporności na interferencje - duża oporność kabla (brak możliwości przesyłu na duże odległości Wnioski: optyka transmisja na duże odległości elektronika przetwarzanie danych

Komutacja obwodów / komutacja pakietów Komutacja obwodów 1. stały czas opóźnienia, 2. stała przepływność, 3. tylko jeden obwód korzysta z kanału 4. przykład: rozmowa telefoniczna 5. bufory nie są konieczne Komutacja pakietów 1. zmienny czas opóźnienia, 2. zmienna przepływność, 3. wiele źródeł może korzystać z kanału (ale w danej chwili tylko jeden), 4. przykład: Ethernet, 5. bufory są konieczne

Obecny stan sieci optycznych 1. światłowody przesyłają kilkanaście długości fali świetlnej, 2. fala świetlna niesie sygnał o przepływności 40Gbps, 3. przesyłanie sygnału optycznego bez regeneracji (do 6 tys. km), 4. komutacja długości odbywa się optycznie (WDM), 5. komutacja poniżej długości fali tylko elektronicznie (SONET / SDH, OTN), 6. w fazie badań jest komutacja optyczna na poziomie pakietu (na razie przemysł nie jest zainteresowany tą technologią), 7. niezawodność usługi na poziomie 99,99%.

Sieci optyczne w Polsce Podstawową infrastrukturę sieci optycznych DWDM (2000r to początek technologii DWDM w Polsce) w Polsce tworzą sieci szkieletowe znajdujące się w obszarze kilku największych operatorów sieci telekomunikacyjnej: TP S.A. (najdłuższa kablowa infrastruktura optyczna o długości ponad 82 000 km dysponuje TP S.A., która rozbudowuje od 2001 r. szkieletową sieć transmisyjną). Exatel (druga co do wielkości krajowa sieć optyczna o łącznej długości 20 000 km), TK Telekom (trzecia co do wielkości sieć wynosi około 28 000 km, z czego 6 000 km to światłowody kładzione głównie pod ziemią wzdłuż torów kolejowych.) Inni operatorzy, np. NASK, Netia korzysta z własnych łączy lub dzierżawi fragmenty największych sieci światłowodowych, wyposażając je w nowoczesne platformy optyczne.

Infrastruktura sieci optycznych POLPAK-T

Charakterystyka POLPAK-T (POLish PAcKet-Transit) sieć szybkiej transmisji danych, zbudowana przez TP SA, udostępniona użytkownikom w 1995 roku. POLPAK-T działał na bazie protokołów Frame Relay (warstwa dostępowa) i ATM (szkielet sieci). Sieć wykorzystywana była głównie do biznesowego dostępu do Internetu oraz zestawiania kanałów transmisji danych (VC) pomiędzy oddziałami firmy. We wstępnej fazie, przepływności oferowanych łącz wynosiły od 256 Kbit/s do wielokrotności 2 Mbit/s. W przypadku zastosowania technologii Frame Relay, lub nawet do 622 Mbit/s. w przypadku zastosowania technologii ATM, na co TP SA pozwalała jedynie "kluczowym klientom". Sieć POLPAK-T od samego początku posiadała połączenie z operatorami Internetu, na początku za pośrednictwem NASK, a później - własnego łącza satelitarnego do Teleglobe o przepływności 2 Mbit/s. W 1997 roku, sumaryczna przepływność łącz zagranicznych wynosiła 6 Mbit/s., a w 1999 i 2000 roku osiągnęła odpowiednio 45 i 155 Mbit/s. Obecnie, wykorzystywane jest kilkudziesięciogigabitowe połączenie z siecią TeliaSonera oraz OpenTransit (France Telecom). Na bazie szkieletu POLPAK-T realizowane są obecnie usługi Neostrada, Internet DSL oraz będący już w schyłkowej fazie SDI, a także funkcjonujący od 1996 roku numer dostępowy 0202122.

Infrastruktura sieci optycznych EXATEL S.A. (dawne TEL-ENERGO i TELBANK) Infrastruktura sieci optycznych TEL-ENERGO

Infrastruktura sieci optycznych EXATEL S.A. (dawne TEL-ENERGO i TELBANK) Infrastruktura sieci optycznych TELBANK

Charakterystyka sieci EXATEL SA 1. nowoczesna szkieletowa sieć światłowodowa w Polsce o długości 20 tys. km 2. przepustowość w szkielecie DWDM do 9Tb/s, a w szkielecie IP/MPLS -40 Gb/s 3. punkty styku z sieciami globalnych operatorów na granicach Polski, umożliwiające transfer danych, tranzyt i terminowanie ruchu głosowego przechodzącego przez Europę Centralną 4. współpraca z operatorami międzynarodowymi pozwalająca na oferowanie szybkiego dostępu do zasobów globalnej sieci Internet 5. ponad 500 węzłów sieci dające pokrycie kraju praktycznie odpowiadające kluczowym obszarom z punktu widzenia potrzeb biznesu (ok. 400 miast i miejscowości) źródło: Exatel S.A.

Niezależny Operator Międzystrefowy sp. z o.o. (NOM) 100% udziałów EXATEL SA W Grupie EXATEL pełni rolę spółki dedykowanej obsłudze Klienta indywidualnego i małych firm. Rozpoczął działalność w 1999 r. jako jeden z pierwszych alternatywnych operatorów telefonii stacjonarnej w Polsce, świadczących usługi poprzez prefiks 1044. NOM oferuje połączenia międzymiastowe, międzynarodowe do stacjonarnych i komórkowych sieci zagranicznych, połączenia do polskich sieci telefonii komórkowej, wdzwaniany dostęp do Internetu oraz połączenia lokalne. E-TELBANK sp. z o.o. 100% udziałów EXATEL SA Główne usługi E-TELBANK to zapewnianie bezpiecznej platformy teleinformatycznej dla hostingu aplikacji oraz baz danych klientów i partnerów, możliwością przetwarzania danych osobowych, tworzenie i utrzymywanie serwisów internetowych, wydawanie certyfikatów kwalifikowanych wystawianych przez KIR SA oraz sprzedaż certyfikatów serwerowych SSL oraz niekwalifikowanych, zaufanych, wystawianych przez Powszechne Centrum Certyfikacji "Certum". Działa od 2001 r. ENERGO-TEL SA 51,10% udziałów EXATEL SA ENERGO -TEL S.A. to od 1997 r. ekspert w zakresie dostarczania kompleksowych usług związanych z eksploatacją, serwisem i budową sieci oraz węzłów telekomunikacyjnych w Polsce. Spółka świadczy swoje usługi w obszarze infrastruktury telekomunikacyjnej takiej jak: - sieci światłowodowe, radiowe i bezprzewodowe LAN, WAN, WLAN - urządzenia telekomunikacyjne i teleinformatyczne PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy, SDH - Synchronous Digital Hierarchy, xwdm - Wavelength-Division Multiplexing Ethernet, IP itp. - infrastruktura techniczna - okablowanie strukturalne, instalacje elektryczne, system klimatyzacji i wentylacji, system bezpieczeństwa pożarowego, system bezpieczeństwa budynków. Dodatkowo firma oferuje usługę pomiaru sieci telekomunikacyjnej - pomiary optyczne, pomiary okablowania LAN i infrastruktury towarzyszącej, pomiary sygnałów transmisyjnych.

Infrastruktura sieci optycznych PKP

TK Telekom Sp. z o.o. publiczny operator telekomunikacyjny, powstały pod nazwą Telekomunikacja Kolejowa Sp. z o.o. dzięki formalnemu wydzieleniu przez komercjalizację sieci telekomunikacyjnej z Polskich Kolei Państwowych. W 2010 spółka zmieniła nazwę na obecną. Właścicielem 100% udziałów w TK Telekom jest PKP S.A. Sieć TK Telekom liczy blisko 30 000 km. linii, w 98 proc. ułożonych w ziemi (gwarancja bardzo wysokiej odporności na uszkodzenia mechaniczne i czynniki atmosferyczne.) Pojemność sieci transportowej wynosi 2,5Tbit/s. Sieć transmisji danych oparta jest na technologii IP/MPLS (Internet Protocol/Multiprotocol Label Switching) o przepustowości międzywęzłowej 10Gbit/s. Sieć zbudowana jest w oparciu o routery serii CRS-1 i GSR 12400 z wykorzystaniem zaawansowanych technologii QoS (Quality of Service). Na poziomie Traffic Engineering (inżynierii ruchu) zapewniona jest protekcja ścieżek sieci. Gwarantuje to możliwość bezprzerwowej transmisji strumieniowej, w jakości umożliwiającej transmisję sygnału IPTV (Internet Protocol Television). Dzięki implementacji wysoko wydajnej platformy softswitch VoIP (Voice over Internet Protocol) realizowana jest transmisja głosu. Sieć TK Telekom zbudowana jest zgodnie z architekturą sieci NGN (Next Generation Network), która umożliwia transmisję danych, głosu i video w ramach jednego łącza światłowodowego. Sieć teletransmisyjna zbudowana jest z wykorzystaniem systemów: DWDM (ok. 4000 km), SDH STM 64, STM 16, STM 4, STM1. Posiada łącza międzynarodowe na linii Warszawa - Berlin - Frankfurt n. Menem. źródło: TK Telekom

Infrastruktura sieci optycznych NASK (Naukowa Akademicka Sieć Komputerowa

Infrastruktura sieci optycznych POL-34 prekursor sieci optycznych PIONIER Akademicka sieć szerokopasmowa Pol-34/622 (1992 2004), na bazie tej sieci stworzono podwaliny sieci PIONIER. Sieć Pol-34/622 zakończyła swoje działanie 1 stycznia 2004 i rozpoczęła operacyjne działanie sieć PIONIER.

Infrastruktura Polskich Sieci Optycznych PIONIER - 2005 r http://www.pionier.net.pl/online/pl/projekty/69/

Podstawowa charakterystyka sieci PIONIER Podstawowym medium transmisyjnym sieci PIONIER są kable światłowodowe ułożone w kanalizacji lub podwieszone na słupach energetycznych. W okresie od roku 2001 do grudnia 2011 wybudowano 5433 kilometry łączy światłowodowych, w których znajdują się standardowe włókna jednomodowe (G.652) oraz włókna o niezerowej przesuniętej dyspersji (G.655). Wraz z włóknami dzierżawionymi od innych operatorów w sieci PIONIER użytkowanych jest 6 494,26 km włókien światłowodowych. Na włóknach tych realizowane są transmisje z wykorzystaniem systemu DWDM. Obecnie w infrastrukturze sieci PIONIER zainstalowane są dwa odrębne systemy transmisyjne DWDM pracujące na oddzielnych parach włókien światłowodowych. Pierwszy system transmisyjny oferuje łącza 2x10 Gbit/s łączące wszystkie 21 Miejskie Akademickie Sieci Komputerowe. Drugi system transmisyjny DWDM umożliwia uruchomienie do 80 kanałów optycznych 10 Gbit/s. Swoim zasięgiem obejmuje także całą Polskę i łączy wszystkie węzły sieci MAN wraz z odgałęzieniami do granic. System ten posiada funkcjonalność directionless, colorless, contentionless, tzn. realizuje funkcje zmiany długości fali oraz kierowania sygnału w dowolnym kierunku liniowym jedynie poprzez programową zmianę konfiguracji bez fizycznej ingerencji obsługi technicznej.

Wykorzystanie sieci PIONIER Szerokopasmowa sieć światłowodowa PIONIER jest wykorzystywana aktualnie do: obsługi akademickiej sieci Internet budowy dedykowanej sieci dla połączeń pomiędzy centrami superkomputerowymi (ośrodkami KDM) rozwoju sieci regionalnych (poprzez udostępnienie akademickim sieciom MAN włókien światłowodowych, wykorzystywanych do obsługi jednostek terenowych administracji rządowej i samorządowej, szkół, szpitali,...)

Infrastruktura Polskich Sieci Optycznych PIONIER 2013 r

Połączenia logiczne w sieci PIONIER 2013 r.

Sieci optyczne na świecie

Łącza optyczne, zwielokrotnienie kanału przesyłowego Systemy multipleksowania: TDM Time Division Multiplexing (z podziałem czasu) FDM Frequency Division Multiplexing (z podziałem częstotliwości) CDM Code Division Multiplexing (kodowe) WDM Wawelength Division Multiplexing (z podziałem długości fali)

Multipleksowanie Multipleksowanie (ang. multiplexing, multipleksacja, zwielokrotnianie) w telekomunikacji metody realizacji dwóch lub większej liczby kanałów komunikacyjnych w jednym medium transmisyjnym (np. para przewodów, światłowód). Użytkownicy tych kanałów nie powinni odczuwać, że współdzielą medium transmisyjne. Multipleksowanie pozwala ograniczyć liczbę stosowanych mediów transmisyjnych, zwłaszcza kabli. Dzielenie (Splitting) Dzielenie (ang. splitting ) operacja odwrotna do multipleksacji, polega na podziale jednego strumienia danych między kilka kanałów fizycznych. Używa się też nazwy multipleksacja odwrotna (ang. inverse multiplexing). Splitting może być wykorzystany do zwiększenia dostępnej przepustowości łącza, poprzez rozdzielanie sygnału i wysyłanie go kilkoma kanałami o mniejszej przepustowości.

Multipleksowanie z podziałem czasu TDM TDM (ang. Time Division Multiplexing). Przesyłane sygnały dzielone są na części, którym później przypisywane są czasy transmisji tzw. szczeliny czasowe. Najpierw przesyłana jest pierwsza część pierwszego sygnału, potem pierwsza część drugiego sygnału itd. Gdy zostaną przesłane wszystkie pierwsze części, do głosu dochodzą drugie części sygnału. Zastosowanie: Do przesyłania sygnałów cyfrowych w sieciach rozległych. Multipleksery cyfrowe łączą do 16 linii wejściowych.

Multipleksowanie z podziałem częstotliwości FDM FDM (ang. Frequency Division Multiplexing). Multipleksowanie to zwiększa przepustowość systemu transmisyjnego. Jest to układ, w którym kanały sąsiadują ze sobą. Przesyłane sygnały są przetwarzane na zmiany częstotliwości następujące wokół pewnej środkowej częstotliwości nośnej, z zastrzeżeniem, że każdy sygnał ma inną częstotliwość środkową. Zastosowanie: Do przesyłania sygnałów analogowych. Szum wzmacniaczy elektrycznych zwiększa się znacznie w zakresie większych częstotliwości, a transmitowane sygnały optyczne w systemach o przepustowości 10-30 Gbit/s ulegają degradacji wskutek dyspersji chromatycznej. Zalety: 1. zwiększa liczbę kanałów 2. zmniejsza ograniczenia spowodowane tłumiennością i dyspersją.

Multipleksowanie z podziałem częstotliwości FDM Przykładem systemu zwielokrotnienia z podziałem częstotliwości jest wielokanałowy system rozgłoszeniowy o dużej gęstości rozmieszczenia kanałów częstotliwościowych. Taki system może się składać z sześciu kanałów optycznych rozmieszczonych co 2,2 GHz (jest to najmniejsza możliwa odległość międzykanałowa, przy której nie powstaje interferencja). Do generowania kanałów wykorzystuje się lasery, które muszą dawać stabilny sygnał o pojedynczej częstotliwości, przestrajanej w sposób ciągły w granicach 1000 GHz. Modulacja realizowana jest za pomocą metody FSK.

Multipleksowanie kodowe CDM CDM (ang. Code Division Multiplexing). Sposób polegający na niezależnym kodowaniu każdego z sygnałów kodem (sekwencją) rozpraszającym. Wszystkie tak zakodowane sygnały są przesyłane w tym samym paśmie transmisyjnym. Ze względu na ortogonalność stosowanych kodów rozpraszających odbiornik jest w stanie zdekodować wysłany do niego sygnał. W tej samej technologii można zrealizować również dostęp wielokrotny oznaczony skrótem CDMA (CDM Access).

Multipleksowanie kodowe CDM W CDMA każdy z użytkowników ma do dyspozycji przez cały czas transmisji pełne pasmo medium transmisyjnego. Jedynym warunkiem jest to, aby stosowany przez terminal kod rozpoznający był unikatowy i ortogonalny w stosunku do pozostałych kodów stosowanych w tym samym czasie. Metoda ta, oprócz uodparniania transmitowanego sygnału na zakłócenia wąskopasmowe, utrudnia nieupoważniony dostęp do sygnału.

Porównanie wybranych metod multipleksowania

Ewolucja metod multipleksowania Cyfrowe systemy transmisji światłowodowej ewoluowały na przestrzeni kilkunastu lat od przepływności rzędu 2-8-34-140Mbit/s w systemach plezjochronicznych poprzez STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 do nawet STM- 128 (40 Gb/s) w systemach SDH. Transmisja ta odbywa się na pojedynczej długości fali świetlnej z zastosowaniem technologii zwielokrotnienia z podziałem czasu TDM (Time Division Multiplexing). PROBLEM? Dalsze zwiększanie przepływności w tej technologii napotyka na bariery technologiczne związane z szybkością działania układów scalonych.

CZĘŚCIOWE ROZWIĄZANIE PROBLEMU przesyłanie w jednym włóknie 2 strumieni danych każdy z wykorzystaniem fali świetlnej o innej długości (jako pierwsze zastosowano detektory i źródła światła działające w pasmach 1310 i 1550 nm.) ROZWIĄZANIE OSTATECZNE wyprodukowanie źródeł światła o wąskim widmie i dużej stabilności długości emitowanej fali pozwoliło na skonstruowanie systemów, w których jednocześnie przesyła się w tym samym włóknie od kilku do kilkudziesięciu fal (WDM - Wavelength Division Multiplexing), z których każda może być modulowana w dziedzinie czasu sygnałem o przepływności do 10-40 Gb/s.

Multipleksowanie z podziałem długości fali WDM WDM (ang. Wavelength Division Multiplexing). Przesyłany sygnał pochodzi z oddzielnych źródeł. Każdemu sygnałowi przypisana jest jego własna długość fali. System z modulacją WDM może pracować przy różnych długościach fali różniących się tylko o 5 nm. Sygnały po stronie odbiorczej rozdziela się za pomocą np. siatki dyfrakcyjnej, pryzmatu lub wielowarstwowych filtrów interferencyjnych. Zastosowanie: Ze względu na swoją zasadę działania, może być realizowane tylko w systemach optycznych.

Multipleksowanie z podziałem długości fali WDM

Porównanie multipleksowania WDM i TDM

Porównanie multipleksowania WDM i TDM WDM przesyłanie wielu długości fali w jednym światłowodzie pozwala na zwielokrotnienie przepływności światłowodu pociąga za sobą konieczność kompensacji dyspersji chromatycznej realizowane optycznie TDM przesyłanie wielu sygnałów jednym kanałem nie pozwala na zwielokrotnienie przepływności kanału, a jedynie na podział przepływności między sygnałami pociąga za sobą konieczność synchronizacji komunikujących się urządzeń realizowane elektronicznie

Porównanie przepływności we włóknie przy WDM / TDM

Rodzaje zwielokrotniania WDM WDM zwielokrotnienie do kilku kilkunastu fal optycznych w jednym oknie włókna światłowodowego. CWDM (Coarse WDM) zwielokrotnienie z szerokim odstępem międzykanałowym (odstęp międzykanałowy 20 nm - proste i tanie), pozwala na jednoczesną transmisję do czterech niezależnych kanałów optycznych o przepływności 1,25Gb/s (2,5Gb/s) każdy, stosowane w rozwiązaniach lokalnych typu: 1. FTTO (Fiber To The Office) 2. FTTD (Fiber To The Desk) Cecha: podwyższenie od 2 do 10 razy przepływności standardowego włókna światłowodu bez stosowania drogich komponentów optycznych (lasery wysokiej stabilności czy wzmacniacze EDFA). DWDM (Dense WDM) zwielokrotnienie o większej liczbie kanałów i większej gęstości (odstęp międzykanałowy 0,8 nm). UWDM (Ultra WDM) zwielokrotnienie przy odstępach międzykanałowych 0,4 nm (80 kanałów) i mniejszych. Łączna jednokierunkowa przepływność w jednym włóknie znacznie przekracza 10Gb/s np. 6,4Tb/s

Idea zwielokrotniania CWDM

Dla zwiększenia dystansu pomiędzy regeneratorami (ograniczenie na skutek tłumienia) opracowano i zastosowano w systemach WDM wzmacniacze sygnału optycznego (bez przekształcania sygnału na postać elektryczną) EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) pracujące w oparciu o specjalne włókna domieszkowane pierwiastka erbu. Pasmo pracy wzmacniaczy EDFA - 1530-1565 nm. Pasma (3 okna optyczne): S-Band 1450-1530 nm C-Band 1530-1565 nm conventional L-Band 1565-1620 nm long

Wykorzystanie wzmacniaczy EDFA

Jak to działa? - podstawowe bloki systemu WDM System WDM zbudowany jest z bloków funkcjonalnych dobieranych w zależności od potrzeb. W najprostszej wersji dla każdego z obu kierunków transmisji sygnały wejściowe docierają do transponderów nadawczych gdzie przekształcane są w różnobarwne składowe sygnały optyczne. Dalej w multiplekserze zostają one połączone w zbiorczy sygnał optyczny który jest przesłany włóknem światłowodowym często na odległość kilkuset kilometrów. Po stronie odbiorczej sygnał zbiorczy zostaje zdemultipleksowany do sygnałów składowych i następnie sygnały składowe w transponderach odbiorczych otrzymują postać taką jak na wejściu. Dla zwiększenia zasięgu systemu można instalować wzmacniacze optyczne i elementy kompensujące dyspersję chromatyczną (DCM). Celem wydzielenia pojedynczych sygnałów składowych instalowane są OADM, a dla zapewnienia przełączania sygnałów składowych pomiędzy różnymi traktami - OXC.

Komponenty optyczne Multiplekser - Urządzenie, w którym zachodzi połączenie wielu fal świetlnych o różnych długościach fali doprowadzonych na wejścia w jeden zbiorczy sygnał optyczny. Demultiplekser - Urządzenie rozdzielające zbiorczy sygnał optyczny na poszczególne sygnały składowe w dziedzinie długości fali.

Komponenty optyczne Transponder nadawczy przekształca sygnał doprowadzony do wejścia systemu (STM-1, STM-4, STM-16, ATM, IP, TV...) w sygnał optyczny o ustalonej długości fali (tzw. sygnał kolorowy) modulowany sygnałem wejściowym. Długości fal optycznych dla sygnałów składowych określa zalecenie ITU G-692 Recommendation on Optical Interfaces for Multichannel Systems. Odstęp pomiędzy kolejnymi częstotliwościami wynosi typowo 100 GHz a coraz częściej 50 GHz. Często transponder nadawczy pełni funkcję multipleksera TDM dla kilku sygnałów o małej przepływności (np. 16 x STM-1 lub 2 x Giga Ethernet)co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie sygnałów kolorowych. Niezbędne jest wtedy zastosowanie odpowiedniego transpondera odbiorczego.

Komponenty optyczne Transponder odbiorczy przekształca składowe sygnału optycznego w standardowy sygnał telekomunikacyjny - rozpoznaje jakiego rodzaju modulacji sygnału składowego użyto i demoduluje go. Transponder odbiorczy musi być kompatybilny z nadajnikiem i innymi komponentami systemu WDM. Często transponder odbiorczy można pominąć (jeśli transponder nadawczy nie modulował sygnału) ze względu na fakt, że odbiorniki (fotodiody) np. SDH są szerokopasmowe i wystarczy im do wysterowania fala kolorowa.

Komponenty optyczne Transponder dwukierunkowy Często dla sygnałów transmitowanych dwukierunkowo na jednej karcie realizuje się transponder odbiorczy i nadawczy. Takie urządzenie nosi nazwę transpondera dwukierunkowego.

Komponenty optyczne OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) urządzenie umożliwiające wydzielenie ze zbiorczego sygnału optycznego jednej lub kilku fal optycznych (o określonych długościach), oraz wprowadzenie jednej lub kilku fal składowych do sygnału zbiorczego.

Komponenty optyczne

Komponenty optyczne OXC (Optical Cross Connect) Jest urządzeniem w którym zachodzi komutowanie wiązek światła. Obecnie są już dostępne w wersji produkcyjnej dwa konkurencyjne rozwiązania o całkowicie odmiennej technologii bezpośredniego krosowania wiązek fotonów: 1. przełączniki optyczne wykonane w mikroelektromechanicznej technologii MEMS (Micro-Electro-Mechanical System), 2. ciekłokrystaliczne przełączniki optyczne.

1) Przezroczysty przełącznik MEMS W przełącznikach typu MEMS przełączanie strumieni świetlnych dokonuje się za pomocą dwóch współzależnych płaskich i dwuwymiarowych (2D MEMS) matryc mechanicznych z uchylnymi miniaturowymi zwierciadłami o średnicy około 0,5 mm. Zwierciadła są osadzone na elastycznych wiązadłach półprzewodnikowych (sprężynki z elektrostatycznym sterowaniem). W najnowszych rozwiązaniach używa się komponentów ruchomych przemieszczających się w trzech płaszczyznach (3D MEMS), co umożliwia realizację większej liczby połączeń w tej samej objętości przełącznika optycznego, o kosztach podobnych jak w technologii 2D.

2) Ciekłokrystaliczny przełącznik światła Rozwiązaniem konkurencyjnym i odmiennym od lustrzanej technologii MEMS są ciekłokrystaliczne przełączniki światła, w których podstawowym budulcem jest specjalny blok pęcherzykowy (bubble technology) do komutowania 32 promieni świetlnych, znajdujące się dopiero w fazie badań podstawowych. W tym rozwiązaniu wewnątrz układu wypełnionego specjalnym płynem znajduje się matryca mikroskopijnych kanałów optycznych prowadzących promienie świetlne. Półpłynną ciecz znajdującą się na skrzyżowaniu promieni świetlnych można wielokrotnie podgrzewać za pomocą specjalnych dysz pęcherzykowych, dzięki czemu uzyskuje się lokalną zmianę mikrostruktury powodującej efekt zwierciadła optycznego (bąble), kierującego strumień świetlny do właściwego portu odbiorczego.

Komponenty optyczne Tłumik (Optical Attenuator) Jest używany dla wyrównania bądź dostosowania mocy sygnału do wartości wymaganej przez komponenty systemu WDM (EDFA, Multipleksery, OADM). Tłumiki mogą być wykonywane tak aby ich tłumienie było różne dla różnych długości fali. Dzięki temu przy ich pomocy można kompensować nieliniowe działanie innych komponentów. DCM (Dispersion Compensation Modul) urządzenie mające za zadanie kompensację dyspersji chromatycznej włókien światłowodowych. Może być wykonany z włókna światłowodowego o dyspersji przeciwnego znaku niż dyspersja linii kablowej lub w postaci dyskretnego układu optyki zintegrowanej.

Komponenty optyczne Wzmacniacz optyczny Jest urządzeniem mającym za zadanie wzmocnienie mocy sygnału optycznego bez zmiany jego postaci z optycznej na elektryczną. Najczęściej stosowane wzmacniacze optyczne konstruowane są w oparciu o włókna światłowodowe domieszkowane erbem (EDFA Erbium-Droped Fiber Amplifier). Mają one właściwości wzmacniające dla fal z przedziału 1525-1565 nm i nieliniową w funkcji częstotliwości charakterystykę wzmocnienia. Ze względu na te nieliniowości wykorzystywany obecnie najczęściej jest zakres pomiędzy 1540 a 1560 nm. Jednakże w obsługiwanym przez EDFA zakresie częstotliwości można zmieścić wiele fal składowych systemu DWDM zwłaszcza przy zastosowaniu odstępu 50GHz. Są one wtedy wzmacniane jednocześnie przez jeden wzmacniacz.

Wzmacniacz EDFA nie przekształca sygnału WDM do postaci elektrycznej ale wymaga zasilania. Do włókna domieszkowanego z erbem obok sygnału użytecznego WDM wprowadzany jest sygnał optyczny z pomocniczego źródła tzw. pompy o długości fali 980 i/lub 1480 nm. We włóknie następuje wzmocnienie sygnału użytecznego kosztem sygnału doprowadzonego ze źródła pompującego.

EDFA z pompą 1480 nm są tańsze natomiast ze źródłem 980 nm wprowadzają do systemu mniejsze szumy. Na szumy ma wpływ również kierunek w jakim wprowadza się do EDFA światło z pompy (mniejsze szumy są dla kierunku przeciwnego kierunkowi transmisji). Czasami stosuje się układy EDFA z dwoma pompami. Pierwsza pracuje na długości fali 980 nm i wprowadza światło przed EDFA zgodnie z kierunkiem transmisji użytecznej, druga pracuje na 1480 nm i wprowadza światło za EDFA przeciwnie do kierunku transmisji użytecznej. Wzmacniacz EDFA z jedną pompą jest w stanie osiągnąć moc na wyjściu do +16dBm a z dwoma do + 26dBm.

Ze względu na umiejscowienie w systemie WDM EDFA mogą pełnić 3 funkcje: 1) booster jest umieszczany za nadajnikiem i ma za zadanie podnieść moc sygnału wyjściowego tak aby pierwszy z regeneratorów znajdował się tak daleko jak to tyko możliwe, pracuje w stanie bliskim nasycenia z dużą mocą wejściową; 2) wzmacniacz liniowy jest umieszczany na trasie linii i ma za zadanie wzmocnić sygnał tak jak to tylko możliwe bez wprowadzania nadmiernych szumów; 3) pre-amplifier jest umieszczany tuż przed odbiornikiem w celu wzmocnienia słabego sygnału na końcu linii, powinien wprowadzać jak najmniejsze szumy i jest najczęściej stosowany wraz z filtrem wąskopasmowym. Obecnie trwają prace nad uzyskaniem wzmacniaczy optycznych o szerokiej płaskiej charakterystyce wzmocnienia przy wykorzystaniu innych materiałów np. domieszkowanych światłowodów fluorkowych i elementów półprzewodnikowych.

Jeszcze światłowody porównanie SM / MM Światłowody jednomodowe Single Mode Fiber Światło propaguje się w światłowodzie w jednym modzie czyli promyku światła Światłowody wielomodowe Multi Mode Fiber Światło propaguje się w światłowodzie w jednym modach czyli promykach światła Dokładniejsze i droższe wykonanie, cieńszy rdzeń niż w MM Tańsze wykonanie, grubszy rdzeń niż w SM Dla dużych odległości Dla dużych przepływności Dla wielu jednej długości fali Dla λ=~1550nm (WDM) Dla małych odległości Dla małych przepływności Dla wielu długości fali Dla λ=~850nm lub 1310nm

Przezroczystość sieci kierunek ewolucji Dotychczasowe zastosowania światłowodów: rozbudowa linii telekomunikacyjnych dalekiego zasięgu typu punkt-punkt (głównie połączenia międzymiastowe i międzycentralowe) eliminacja wąskopasmowych kabli miedzianych jednak lokalna dystrybucja sygnałów opierała się nadal o przewody miedziane (wąskie gardło!!! wymóg stosowania licznych dwukierunkowych urządzeń wzmacniających i dystrybucyjnych) Jak rozwiązać problem przełączania (komutacji) i wzmocnienia dystrybucyjnego sygnałów optycznych na całej trasie? Jak wyeliminować to wąskie gardło? Przez instalację: falowych przełączników optycznych WDM (Wavelength Division Multiplexing), OLT (Optical Line Terminal), urządzenia dystrybucyjne zwane również centralnymi jednostkami, ONT (Optical Network Terminal), zwane terminalami abonenckimi - urządzenia zakańczające sieć optyczną u odbiorców, ONU (Optical Network Unit) urządzenia zakańczające sieć w lokalnym punkcie dystrybucyjnym.

Przezroczystość sieci kierunek ewolucji

Przezroczystość sieci kierunek ewolucji

Podstawowe struktury sieci optycznych W węzłach sieci WDM mogą znaleźć się urządzenia przekierowujące o różnej funkcjonalności: 1. pasywna gwiazda 2. pasywny router 3. aktywny przełącznik 4. aktywny przełącznik z konwersją długości fali

Pasywna Gwiazda 4 x 4 1. Urządzenie brodcastowe. Sygnały wprowadzony na jakiejś długości fali z jednego włókna wejściowego, zostanie równo rozdzielony (pod względem mocy optycznej) na wszystkie porty wyjściowe. 2. Kolizja wystąpi, jeżeli dwa sygnały wejściowe na różnych włóknach będą miały tę samą długość fali. 3. Przy założeniu że ilość długości fal = ilości portów wejściowych, gwiazda pasywna NxN może jednocześnie zrealizować N połączeń.

Pasywny Router 1. Router pasywny może selektywnie przekierować wybrane długości fali na zadane porty wyjściowe 2. Urządzenie pozwala na jednoczesne wykorzystanie jednej długości fali, zwiększając przepustowość routera 3. Macierz routingu jest ustalona konstrukcyjnie, i nie może być zmieniana w czasie pracy urządzenia. Router tego typu, wykonany w technologii optyki zintegrowanej nosi nazwę Waveguide Grating Router (WGR) 4. Urządzenie NxN pozwala zrealizować jednocześnie N 2 połączeń. 5. Urządzenie nie może realizować funkcji broadcastowych.

Aktywny Przełącznik 4 x 4 1. Przełącznik może wykorzystywać wielokrotnie jedną długość fali; liczba realizowanych jednocześnie połączeń wynosi N 2 2. Macierz routingu może być zmieniana na bieżąco, w miarę potrzeb. 3. Urządzenie wymaga zasilania i ma obniżoną niezawodność w porównaniu z gwiazdą pasywną i routerem pasywnym.

Struktura sieci całkowicie optycznych 1. Pasywne sieci broadcastowe, oparte na gwieździe pasywnej. Struktura optymalna do wykorzystania w sieciach lokalnych. 2. Sieci rozległe z routingiem długości fali, struktura optymalna dla sieci rozległych.

Lokalna sieć WDM na rozgałęziaczu pasywnym (gwiazda)

Przykład sieci WAN z routingiem fali

Pasywne sieci optyczne PON

Pasywna sieć optyczna (PON-Passive Optical Network) PON -sieć optyczna, w której, jako medium przekazywania danych, wykorzystuje się światłowód jednomodowy. Prędkość transmisji jest dzielona w zależności od standardu, zazwyczaj jest to podział 1:32 ale standardy akceptują podział z zakresu 1:16 do 1:128. Sygnał jest rozdzielany przez tzw. pasywne splitery optyczne, czyli pasywne urządzenia rozdzielające, które rozmieszczone są w różnych miejscach sieci PON. Sieć ta może przyjmować postać drzewa, gwiazdy itp. Zastosowanie urządzeń aktywnych (czyli wymagających zasilania) jest przewidziane tylko w końcowych węzłach sieci.

Zastosowanie sieci PON (Passive Optical Network) Pasywne sieci optyczne mogą z powodzeniem rozwiązać problem małej przepustowości na tzw. "ostatniej mili", czyli końcowego odcinka połączeń sprzęgających użytkowników z siecią Internet. Inne technologie, takie jak Active Ethernet, nie zdają egzaminu w tym środowisku. Ponieważ wiele usług należy świadczyć dużej liczbie rozproszonych fizycznie użytkowników, architektura punkt-punkt jest droga, mało elastyczna i stwarza określone problemy związane z zarządzaniem połączeniami. W środowisku takim bardzo dobrze spisuje się technologia PON. Nadaje się ona doskonale do przesyłania głosu, danych i obrazów wideo oraz stwarza możliwości świadczenia tak zaawansowanych usług jak QoS.

Elemety sieci PON (Passive Optical Network) Wśród elementów sieci PON wyróżnia się: 1. OLT (Optical Line Terminal), urządzenia dystrybucyjne zwane również centralnymi jednostkami 2. ONT (Optical Network Terminal), zwane terminalami abonenckimi - urządzenia zakańczające sieć optyczną u odbiorców 3. ONU (Optical Network Unit) urządzenia zakańczające sieć w lokalnym punkcie dystrybucyjnym

Przykład pasywnej sieci optycznej OLT (Optical Line Terminal) urządzenie dystrybucyjne ONT (Optical Network Terminal) terminal abonencki

Przykład pasywnej sieci optycznej Budynek centrali Odbiorcy PSTN Internet PON IP usługi wideo

OLT może obsłużyć cztery niezależne gałęzie sieci PON, z których każda może być zakończona liczbą 32 terminali abonenckich (ONT). ONU stosuje się, gdy sieć optyczna dochodzi do rejonu odbiorców, natomiast końcowe połączenie odbywa się za pomocą okablowania miedzianego.

Cztery standardy sieci PON Standard 1 (ITU-T G.983) APON (Asynchronous Transfer Mode PON) - był to pierwszy standard pasywnej sieci optycznej, używany wstępnie do aplikacji biznesowych i oparty na technologii ATM. BPON (Broadband PON) - standard oparty na standardzie APON. Dopuszcza maksymalnie 32 rozgałęzienia na jedno łącze, czyli jeden OLT może obsługiwać do 32 ONU/ONT.

Koncepcja sieci PON wymusiła zastosowanie specjalnych protokołów transmisji, gdyż łącze downlink pobieranie danych i uplink wysyłanie danych odbywają się na innych zasadach. Początkowo w kierunku dosyłowym przewidziano przepływność 622 Mb/s, zaś w kierunku zwrotnym 155 Mb/s. Dalszy rozwój standardu zwiększył przepływności do wartości odpowiednio 1,2 Gb/s i 622 Mb/s. Pasmo to dzielone jest pomiędzy wszystkich odbiorców. Dostępne są protokoły QoS sterujące pasmem w zależności od obciążenia sieci, jak również proste rozwiązania przydzielające pasmo na sztywno.

Transmisja w sieciach BPON Zasada transmisji w sieciach BPON jest wypadkową połączenia kilku technologii: CWDM, TDM oraz TDMA. CWDM (Coarse Wave Division Multiplexing) to uproszczona technologia multipleksacji sygnałów z podziałem długości fali (częstotliwości) w jednym włóknie światłowodowym.

Transmisja w sieciach BPON W sieciach BPON stosuje się 3 kanały: Kanał dosyłowy o długości fali 1490nm i przepływności 1,2 Gb/s Kanał zwrotny o długości fali 1310 nm i przepływności 622 Mb/s Kanał telewizyjny o długości fali 1550 nm i przepływności 6Gb/s

Wykorzystanie technologii TDM (Time Division Multiplexing) w sieciach PON TDM - multipleksacja sygnałów z podziałem czasowym. Każdemu kanałowi przyporządkowana jest szczelina czasowa o określonej długości przez którą transmituje dane. W technologii BPON TDM stosuje się do przesyłania danych w kanale dosyłowym. Pakiety przeznaczone dla różnych odbiorców ONT są oznaczane identyfikatorami odbiorców i transmitowane szeregowo w trybie rozgłoszeniowym.

Każde zakończenie sieci ONT otrzymuje wszystkie pakiety wysłane przez OLT. Na podstawie identyfikatora odbiorcy stwierdza które pakiety są adresowane do niego, a które należy odrzucić. Tryb rozgłoszeniowy sieci dosyłowej jest pewną wadą sieci PON, gdyż niekorzystnie wpływa na bezpieczeństwo danych. Stosuje się co prawda szyfrowanie danych, jednak jest to mniej bezpieczne rozwiązanie od stosowanego w sieciach aktywnych, gdzie dane są wysyłane tylko do medium odbiorcy.

Wykorzystanie technologii TDMA (Time Division Multiple Access) TDMA - wielokrotny dostęp za pomocą szczelin czasowych. Technologia stosowana do przesyłania danych w kanale zwrotnym. Udostępnianie szczelin czasowych jest realizowane przez OLT, które wysyła znacznik do konkretnego ONT od którego oczekuje transmisji przez okres czasu wyznaczony wielkością szczeliny czasowej. Możliwe jest sztywne przydzielanie szczelin czasowych, bądź dynamiczne w zależności od natężenia ruchu. OLT otrzymuje wszystkie wysyłane przez ONT pakiety danych, a na podstawie identyfikatorów nadawców sortuje dane i wysyła odpowiedzi.

Standard 2 (ITU-T G.984) GPON (Gigabit PON) - jest ewolucją standardu BPON. Obsługuje wyższe szybkości, wzmocnione zostałow bezpieczeństwo. Zwiększono prędkości transmisji do 2,4 Gbit/s download oraz 1,2 Gbit/s upload. Pojemność światłowodu może być dzielona na 32 lub 64 punkty końcowe (32 lub 64 abonentów zlokalizowanych obok siebie) przez bierne rozdzielanie sygnału pomiędzy tymi punktami.

Standard 3 (IEEE 802.3ah) GEPON (Gigabit Ethernet PON) jest to standard IEEE/EFM do używania pakietów danych Ethernet. Oferuje symetryczne łącze 1,25Gb/s System ratyfikowany w 2004 roku.

Standard 4 (IEEE 802.3av) 10GEPON (10Gbit Ethernet PON) jest to standard IEEE który ma oferować przepustowość do 10Gbit/s. Standard ratyfikowany w 2009 roku. Występują dwie konfiguracje: 1. symetryczna, zapewniająca szybkość transmisji danych 10 Gbit/s w obu kierunkach, 2. asymetryczna, zapewniająca szybkość transmisji danych 10 Gbit/s (do klienta / downstream) i 1 Gbit/s (od klienta / upstream).

Podsumowanie 1. Pomimo, że budowa sieci PON nie jest tanim rozwiązaniem, jest atrakcyjnym dla dostawców usług teleinformatycznych, ze względu na możliwość podziału kosztów stałej sieci i centrali pomiędzy dużą ilość abonentów. 2. Dzięki swej elastyczności i możliwościom technicznym system pozwala na szeroki zakres implementacji rozwiązania dla operatorów oferujących usługi zarówno klientom biznesowym jak i indywidualnym. PON znajduje również zastosowanie dla usług specjalistycznych, jak np. monitoring miejski. Abonent w zależności od żądanego pasma ma dostęp do szerokiej gamy usług takich jak: linie dzierżawione, Internet, usługi wideo na żądanie, VoIP. 3. Prywatność abonentów jest chroniona dzięki przydzieleniu każdemu z nich osobistego szyfru. Zabezpieczenie modemu kablowego zapewnia standard DOCSIS. Maksymalny zasięg sieci PON wynosi 20km.

Telefonia DIALOG jako jeden z pierwszych operatorów w Polsce na dużą skalę realizował inwestycje związane z modernizacją sieci i doprowadzeniu światłowodów do domów klientów. Projekt wdrożenia innowacyjnych usług w oparciu o pasywną sieć optyczną (PON) Telefonii DIALOG realizowano na obszarze województw: - dolnośląskiego (Wrocław, Lubin, Wałbrzych, Legnica), - lubuskiego (Zielona Góra) - łódzkiego (Łódź). Całkowity koszt oszacowano na niemal 56 milionów złotych. To pierwszy i jeden z największych tego typu projektów w Polsce i w Europie. Projekt zyskał uznanie Unii w ramach programu Innowacyjna Gospodarka, zyskał uznanie branży, mediów i samych klientów. Na jego realizację przyznano unijne dofinansowanie ze środków Programu Operacyjnego: Innowacyjna Gospodarka Działanie 4.4. Dofinansowanie unijne wynosi 22,236 mln złotych, czyli 40 procent. Inwestycja objęła 70 tysięcy gospodarstw domowych. Realizacja całego projektu zakończono w 2012 roku.

Planowane są już o wiele bardziej zaawansowane usługi dodane takie jak np: Internet TV usługa umożliwiająca korzystanie z Internetu za pośrednictwem odbiornika telewizyjnego, wideomonitoring domu podczas nieobecności abonenta, sklepy on-line, do których użytkownik miałby dostęp z poziomu telewizora za pomocą pilota. inne (telepraca, e-learning, e-administracja, e-usługi, interaktywna rozrywka). Szybkość przesyłu danych to największa zaleta światłowodu. Rozbudowa sieci do możliwości świadczenia jeszcze wyższych przepływności, np. 10 Gbit/s, nie wymaga już dalszych dużych nakładów sprowadza się do prostej wymiany urządzeń końcowych. Sieć optyczna jest też bardziej niezawodna i bardziej ekologiczna do jej działania potrzeba mniej energii elektrycznej. Nie są potrzebne dodatkowe urządzenia służące do utrzymania ruchu.

SONET / SDH / OTN klienci sieci WDM SONET Synchronous Optical Network standard amerykański opracowany w 1985 roku SDH OTN Synchronous Digital Hierarchy standard międzynarodowy opracowany w 1988 roku Optical Transporter Network standard międzynarodowy opracowany w 2001 roku Wszystkie standardy rozwijane są do dzisiaj

Motywacja obwodów elektronicznych Możliwość zestawienia obwodów małej przepływności i przesłanie ich przez sieć optyczną o dużej przepływności, przykład poniżej: OC-1 OC-1 OC-1 światłowody do klienta światłowód do sieci OC-3 Muxponder (urządzenie elektroniczne) Muxponder element, który wysyła i odbiera sygnał optyczny na włóknie w taki sam sposób jak transponder wyjątkiem, że muxponder ma dodatkową funkcję multipleksowania wielu interfejsów klienta do interfejsu telefonicznego OAM Operations, Administration and Management czyli Utrzymanie, Administracja i Zarządzanie. Wymaga licznych operacji logicznych więc jest realizowane elektronicznie. - korekcja błędów na bitach; - monitorowanie działania połączeń, reakcja na awarię w sieci; - zestawienie połączeń.

Zaczęło się od telefonu SONET / SDH był pomyślany jako następca PDH (Plesiohronous Digital Hierarhy) PDH był stworzony do zestawienia połączeń telefonicznych SONET / SDH także służył do zestawienia połączeń telefonicznych. W miarę upływu czasu został wykorzystany do przesyłania danych Sygnał telefoniczny nazywany jest DSO Digital Signal 0 (zero), czyli 64kb/s = 8000 B/s 1 Bajt na 125 s Chodzi nie tylko o dostarczenie 64kb na sekundę ale o dostarczenie 1B co 125 s