Τεχνολογίες FTTH (εκτός ύλης)

Οι ανάγκες σε ταχύτητα (εύρος ζώνης) των χρηστών δικτυακών υπηρεσιών και Διαδικτύου διαρκώς αυξάνουν, καθώς οι πάροχοι προσφέρουν νέες υπηρεσίες, όπως παρακολούθηση ταινιών (IPTV) και άλλες υπηρεσίες υψηλών απαιτήσεων σε ταχύτητες και μειωμένες καθυστερήσεις. Οι δισύρματες τηλεφωνικές γραμμές αδυνατούν να υποστηρίξουν σε όλο το μήκος τους τόσο υψηλές ταχύτητες. Ακόμα και στα τοπικά δίκτυα υψηλών ταχυτήτων, τα καλύτερα συνεστραμμένα ζεύγη (Cat 6A, 7) υποστηρίζουν τόσο μεγάλες ταχύτητες, μόνο σε αποστάσεις της τάξης των 100m και μικρότερες.

Το φυσικό μέσο το οποίο διαθέτει εξαιρετικά μεγάλο εύρος ζώνης με μικρή εξασθένηση και υποστηρίζει αποστάσεις χιλιομέτρων είναι η οπτική ίνα. Οι τηλεπικοινωνιακοί οργανισμοί ήδη χρησιμοποιούν οπτικές ίνες στα δίκτυα κορμού και στα κέντρα δεδομένων τους (data centers). Αν μπορούσαν να φτάσουν μέχρι τον τελικό συνδρομητή με οπτική ίνα, τότε θα μπορούσε να του διατεθεί υψηλή ταχύτητα πρόσβασης στις παρεχόμενες υπηρεσίες και δυνατότητα παροχής νέων. Η τάση είναι να φτάσει η οπτική ίνα από το τηλεπικοινωνιακό κέντρο στο σπίτι του συνδρομητή ή όπως λέγεται Fiber To The Home (FTTH) με δυνατότητα παροχής ταχύτητας καλύτερης από 50Mbps και τυπικό στόχο τα 100-200Mbps προς τον συνδρομητή. Ο συνδρομητής μπορεί να έχει υπηρεσίες όπως ροή βίντεο (IPTV), πρόσβαση στο Διαδίκτυο και τηλεφωνία (VoIP).

Οι τηλεπικοινωνιακοί οργανισμοί και οι πάροχοι δικτυακών υπηρεσιών ήδη κινούνται προς αυτή την κατεύθυνση, υιοθετώντας εν τω μεταξύ και ενδιάμεσες λύσεις. Έτσι, η οπτική ίνα μπορεί να φτάνει μέχρι έναν απομακρυσμένο κατανεμητή κοντά στους συνδρομητές και να συνεχίζει με μικρά μήκη καλωδίων, να φτάνει ως την είσοδο της πολυκατοικίας ή και στο διαμέρισμα του συνδρομητή. Έτσι προκύπτουν όλες οι παραλλαγές του FTTH ή FTTX, όπως εναλλακτικά αναφέρεται, με το γράμμα Χ να αντικαθίσταται με άλλο, ώστε να δηλώνει το σημείο μέχρι το οποίο φτάνει η οπτική ίνα.

Οι αρχιτεκτονικές που διατίθενται για την υλοποίηση οπτικών δικτύων με τελικό στόχο την οπτική ίνα μέχρι το σπίτι του συνδρομητή καταλήγουν σε δυο προτάσεις.:

• Δίκτυο με επικοινωνία “σημείο προς σημείο” (point to point - P2P). Η οπτική ίνα από το σπίτι του συνδρομητή καταλήγει σε ενεργό εξοπλισμό του παρόχου, όπως έναν οπτικό μεταγωγέα (switch) Ethernet, χρησιμοποιώντας φυσική τοπολογία αστέρα ή και δακτυλίου, εφόσον χρησιμοποιηθεί άλλη τεχνολογία πρόσβασης στο μέσο.
• Δίκτυο με επικοινωνία “σημείο προς σημεία” (point to multipoint - P2MP). Οι οπτικές ίνες από τους συνδρομητές καταλήγουν σε παθητικούς οπτικούς διαχωριστές/μείκτες (splitters/combiners) και συνδυάζονται σε μία ίνα ή ζεύγος ινών για να καταλήξουν στον πάροχο.

Από τις ενέργειες των παρόχων φαίνεται να προκρίνεται η αρχιτεκτονική “σημείο προς σημεία” (p2mp), καθώς επιτρέπει στους παρόχους να την υλοποιήσουν σταδιακά, πλησιάζοντας στο σπίτι του συνδρομητή με ενδιάμεσες λύσεις, όπως την τοποθέτηση μίνι DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) στην καμπίνα διανομής (KV) ή μικρο-DSLAM στην πολυκατοικία και εξυπηρέτηση από εκεί και πέρα των συνδρομητών με τεχνολογίες καλωδίων χαλκού, ADSL και κυρίως VDSL.

Η τελική υλοποίηση ενός οπτικού δικτύου p2mp μέχρι το σπίτι του συνδρομητή αποκλειστικά με οπτικές ίνες (Fiber to the Home - FttH), επειδή σε όλη την ενδιάμεση διαδρομή από το τηλεπικοινωνιακό κέντρο του παρόχου μέχρι τον συνδρομητή χρησιμοποιεί μόνο καλώδια οπτικών ινών και παθητικούς οπτικούς διαχωριστές/μείκτες, ονομάζεται “παθητικό οπτικό δίκτυο” (Passive Optical Network - PON). Ένα PON ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία προσδιορίζεται ως E.PON (Ethernet PON), G.PON (Gigabit PON), GE.PON (Gigabit Ethernet PON), XG.PON (eXtra ή 10 Gigabit PON) και επιτυγχάνει διαφορετικές συνολικές (aggregate) ταχύτητες από (upstream) και προς (downstream) τον συνδρομητή. Οι υλοποιήσεις μεγαλύτερων ταχυτήτων έχουν τη δυνατότητα να διαμοιραστούν μέσω διαχωριστών σε περισσότερους συνδρομητές (από 1:32 μέχρι 1:128 για δίκτυο XGPON/10).

Για να μπορεί να περνά μέσα από μια οπτική ίνα πολλαπλό περιεχόμενο, ανερχόμενη και κατερχόμενη δικτυακή κίνηση, χρησιμοποιούνται διαφορετικά μήκη κύματος (wavelength) φωτός για κάθε κατεύθυνση. Η τεχνική είναι αντίστοιχη με την τεχνική πολυπλεξίας συχνότητας (FDM) των ηλεκτρικών σημάτων και λέγεται πολυπλεξία μήκους κύματος (Wavelength Division Multiplexing - WDM).

Τα δομικά στοιχεία του δικτύου είναι από τη μεριά του παρόχου:

1. η οπτική συσκευή τερματισμού της γραμμής (Optical Line Termination - OLT),
2. οι οπτικές ίνες,
3. οι ενδιάμεσοι παθητικοί οπτικοί διαχωριστές,
4. παθητικά εξαρτήματα συνδέσεων, πρίζες, συνδετήρες, και
5. στη μεριά του συνδρομητή, η συσκευή τερματισμού του οπτικού δικτύου (Optical Network Termination - ONT) ή μονάδα οπτικού δικτύου (Optical Network Unit - ONU) αντίστοιχη με το modem/router που δίνει ο πάροχος στην περίπτωση γραμμών ADSL/VDSL.