Najważniejsze wiadomości - Niedrogi, super-szybki i całkowicie światłowodowy internet
Uniwersytety, instytuty badawcze, dostawcy sprzętu oraz operatorzy sieci telekomunikacyjnych połączyli swe siły w ramach projektu o nazwie "Zaawansowana, skalowalna architektura pierścieniowej sieci dostępowej dla obszarów o dużym zagęszczeniu" ('Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture' - Sardana), w celu opracowania pionierskich technik pozwalających radykalnie zwiększyć skalowalność i niezawodność sieci światłowodowych typu 'fibre-to-home', z których korzystają miliony europejskich internautów. W ramach projektu, wspartego przez Komisję Europejską kwotą 2,6 milionów euro, uzyskano szybkość transmisji na poziomie do 10 gigabitów na sekundę (Gbps), czyli około 2 000 razy większą niż wartości dostępne aktualnie. Naukowcy wykazali także, że szybkości te można osiągnąć stosunkowo niewielkim kosztem, wykorzystując istniejącą infrastrukturę światłowodową oraz ogólnodostępne komponenty. Chociaż w pełni światłowodowe rozwiązania wciąż znajdują się w stadium eksperymentalnym, ich komercyjne wdrożenie wiązałoby się ze znacznym zwiększeniem wydajności sieci, stanowiąc rozwiązanie największego wyzwania, przed jakim stoją obecnie dostawcy usług oraz klienci. Według niektórych szacunków, roczny transfer danych w internecie w ciągu najbliższych trzech lat sięgnie zettabajtów (trylionów gigabajtów), co stanowi czterokrotną wielokrotność obecnego transferu i równowartość przesyłu przez sieci operatorów, co pięć minut, wszystkich filmów świata. Większość powyższego ruchu generują strony oferujące strumieniowanie filmów wideo, takie jak YouTube oraz Netflix, oraz coraz powszechniej używane oprogramowanie służące do wideokonferencji oraz teleobecności, które także cechuje się dużym zapotrzebowaniem na przepustowość. Europejscy operatorzy telekomunikacyjni ostrzegali w ostatnich latach, że sprostanie stale rosnącym wymaganiom dotyczącym przepustowości i pojemności zmusi ich do zainwestowania miliardów w nową infrastrukturę, oraz że w ostatecznym rozrachunku koszty te poniosą użytkownicy. Uczestnicy projektu Sardana wierzą, że znaleźli alternatywne rozwiązanie. "Proponujemy nową architekturę sieci dostępowych, wykorzystującą technologię 'fibre-to-home', która oferuje nową funkcjonalność oraz zwiększoną wydajność", mówi Josep Prat, naukowiec pracujący w Grupie Badawczej ds. Łączności Optycznej ('Optical Communications Group') na Politechnice Katalońskiej ('Universitat Politècnica de Catalunya' - UPC) oraz koordynator naukowy projektu Sardana. Tradycyjne sieci typu 'fibre-to-home', zwane także pasywnymi sieciami optycznymi ('Passive Optical Networks' - PONs) posiadają strukturę drzewa, którego korzeniem jest centrala telefoniczna. "Pasywność" dotyczy rozgałęźników optycznych, które nie wymagają dodatkowego zasilania. Z rozgałęźników prowadzona jest gruba wiązka kabli, która następnie rozdzielana jest na mniejsze wiązki, docierające do domów i biur. W tradycyjnych sieciach PON o strukturze drzewa wykorzystuje się technikę zwielokrotniania z podziałem czasu ('Time Division Multiplexing' - TDM), w której sygnały przesyłane są w sposób pozornie jednoczesny, za pośrednictwem podkanałów. W rzeczywistości sygnały te wysyłane są w odpowiedniej kolejności, przez pojedynczy kanał. W praktyce oznacza to, że łącze, które w centrali ma przepustowość 5 Gbps osiąga po dotarciu do miejsca zamieszkania klienta przepustowość pobierania na poziomie 30 Mbps, natomiast przepustowość wysyłania jest zwykle wielokrotnie niższa. Od drzewa do pierścienia Uczestnicy projektu Sardana proponują całkowicie odmienne i nowatorskie podejście, gwarantujące nie tylko znacznie większą przepustowość, ale także większą pojemność i niezawodność. Zamiast pojedynczego, dużego drzewa proponują zastosowanie szeregu mniejszych drzew, rozchodzących się z głównego pierścienia, w kierunku użytkowników. Pierścień przenosi sygnały w sposób dwukierunkowy, z centrali, w oparciu o zwielokrotnianie z podziałem fali ('Wave Division Multiplexing' - WDM), które pozwala jednocześnie transmitować wiele sygnałów, za pośrednictwem pojedynczego łącza światłowodowego, przy użyciu różnych długości fal światła laserowego. W odległych węzłach ('remote nodes'), zlokalizowanych na obwodzie pierścienia, sygnał jest dzielony, w celu przesłania go poszczególnymi rozgałęzieniami optycznymi do domów oraz biur, w oparciu o technologię TDM. Dwukierunkowość pierścienia zwiększa niezawodność sieci, gdyż w przypadku przerwania łącza światłowodowego w dowolnym punkcie pierścienia WDM, sygnał pochodzący z przeciwnego kierunku wciąż może dotrzeć do użytkowników. Powyższa architektura pozwala także znacząco zwiększyć szybkość przesyłu danych. "Wykorzystanie techniki WDM w obrębie pierścienia pozwala zwielokrotnić przepustowość o 40 długości fal, dzięki czemu użytkownikom można zaoferować przepustowość rzędu 1 Gbps: i to w dwóch kierunkach - zarówno pobierania, jak i wysyłania danych", twierdzi prof. Prat. "Umożliwi to korzystanie z zupełnie nowych aplikacji, które obecnie są niedostępne, np. wideokonferencje w dużej rozdzielczości". Po wstępnych testach laboratoryjnych, przeprowadzonych przez fińskiego producenta sprzętu, firmę Tellabs, w pobliżu siedziby francuskiej firmy France Telecom-Orange w Bretanii, we Francji, przeprowadzono próby terenowe, a następnie rozwiązanie zaprezentowana podczas Rady 'Fibre to the Home' ('Fibre to the Home Council' - FTHH) w Mediolanie. Testy przeprowadzone w oparciu o emulatory oraz rzeczywistą infrastrukturę wykazały, że sieć może obsłużyć od 1 000 do 4 000 użytkowników, zlokalizowanych w odległości do 20 kilometrów od głównego pierścienia, przy symetrycznej szybkości transferu danych na poziomie 300 Mbps. Naukowcy wykazali ponadto, że powyższa technologia może być stosowana do przesyłania sygnału optycznego na odległość do 100 km od centrali, w celu obsłużenia w sposób asymetryczny do 250 gospodarstw domowych (przy prędkości pobierania rzędu 10 Gbps i prędkości wysyłania rzędu 2,5 Gbps). Co istotne, z komercyjnego punktu widzenia powyższe ulepszenia można zrealizować przy niewielkich dodatkowych kosztach, a zastosowana technologia gwarantuje transparentność sieci oraz wspiera korzystanie ze wspólnej infrastruktury przez wielu dostawców usług. "Nasze podejście bazuje na korzystaniu z istniejącej infrastruktury lub na wymianie niedrogich komponentów", zauważa prof. Prat. Przykładowo, wszyscy użytkownicy korzystaliby z tego samego terminala ONU ('Optical Network Unit') - urządzenia, które przetwarza sygnały laserowe na sygnały elektroniczne. W przeprowadzonych próbach uczestnicy projektu Sardana wykorzystali podzespoły ONU opracowane przez firmę Alcatel-Thales, które do przeprowadzenia konwersji oraz do odsyłania sygnału w górę łącza nie wymagają dodatkowych długości fal, dzięki czemu sieć pozostaje w pełni optyczna. Podobnie przyłącza węzłów zdalnych, pomiędzy pierścieniem WDM a rozgałęzieniami TDM są w pełni optyczne, czerpiąc niezbędną moc z laserów pompujących, zlokalizowanych w centrali. "Architektura jest w pełni pasywna - może być instalowana pod ziemią i nie wymaga jakiejkolwiek konserwacji", podkreśla prof. Prat. "Większość niezbędnej infrastruktury jest już zainstalowana: na obszarach miejskich często spotyka się pierścienie, natomiast drzewa są powszechnie stosowane, chociaż obecnie bazują na zupełnie innej technologii transmisyjnej. Nasze podejście pozwala przemienić powyższą infrastrukturę w całkowicie optyczne, pasywne rozwiązanie". Uczestnicy projektu kontynuują prace nad rozwijaniem opracowanej przez siebie technologii, która spotkała się już z zainteresowaniem europejskich, amerykańskich oraz chińskich operatorów. Badacze wnoszą ponadto wkład na rzecz szeregu organizacji standaryzacyjnych, w tym grupy NG-PON2, pracującej pod egidą Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego ('International Telecommunication Union' - ITU), a w niedługiej perspektywie spodziewają się komercyjnego wdrożenia systemu. Projekt Sardana, który uzyskał wsparcie finansowe na badania naukowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE (7PR), otrzymał w zeszłym roku nagrodę 'Global Telecoms Business Innovation Award', w uznaniu innowacyjności, która "pozwoli odmienić oblicze branży telekomunikacyjnej". Użyteczne odnośniki: - Strona internetowa projektu "Zaawansowana, skalowalna architektura pierścieniowej sieci dostępowej dla obszarów o dużym zagęszczeniu" - 'Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture' - Informacje na temat projektu Sardana w bazie danych CORDIS - Film na temat technologii Sardana Odnośne publikacje: - "Internet przyszłości może być do dziesięciu razy szybszy" - 'Internet of the future could be up to ten times as speedy' - "Uczestnicy projektu PHASORS ulepszają sieci światłowodowe" - 'PHASORS improves optical communication networks'