ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4

Transcript

1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΖΟΝΤΑΣ ΤΟ Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗ ΤΩΝ ΣΗΜΕΡΙΝΩΝ ΑΝΑΓΚΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣ ΟΚΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ ΤΟ ΤΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΙΕΙΣ ΥΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟ ΟΧΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΓΟΡΑ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΟΥ ΩΣ ΤΟ ΝΕΟ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ POINT-TO-POINT ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ POINT TO MULTIPOINT ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ (PONS) B-PON (Broadband PON) ή Ευρυζωνικό PON E-PON (Ethernet PON) G-PON (Gigabit capable PON) ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΤΟΥ ΙΚΤΥΟΥ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ Σχεδιασµός Μέθοδοι εγκατάστασης ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ, Ε ΟΜΕΝΑ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΒΙΝΤΕΟ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ DSL, HFC, FTTC ΤΟ ΑΝΑ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ ΤΟ ΣΤΗΝ ΑΣΙΑ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΥΣΤΡΑΛΙΑ ΤΟ ΣΤΗΝ ΕΥΡΩΠΗ ΤΟ ΣΤΗ ΒΟΡΕΙΑ ΑΜΕΡΙΚΗ ΤΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΟΡΩΝ-ΑΚΡΩΝΥΜΙΩΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ- ΑΝΑΦΟΡΕΣ

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σε µια εποχή όπου στην Ευρώπη αλλά και παγκοσµίως ο κόσµος των τηλεπικοινωνιών έχει ανάγκη από νέες τεχνολογίες αφού οι υπάρχουσες δεν µπορούν να υποστηρίξουν επαρκώς τις νέες προηγµένες υπηρεσίες που έχουν ήδη κάνει την εµφάνιση τους, η Οπτική ίνα µέχρι το σπίτι (Fiber To The Home-) επιδιώκει και µπορεί να αναπληρώσει το κενό. Στην εργασία αυτή γίνεται µια προσπάθεια να περιγραφεί σφαιρικά αυτό το πολλά υποσχόµενο πρότυπο τεχνολογίας οπτικών ινών, εξετάζοντας το από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται µια εισαγωγή στην έννοια του. Περιγράφεται γενικά η ιδέα στην οποία στηρίζεται, ποια είναι η εξέλιξη του, πως ανταποκρίνεται στις σηµερινές αλλά και στις µελλοντικές τεχνολογικές απαιτήσεις, πως λειτουργεί και πως γίνεται αποδεκτό από το αγοραστικό κοινό αλλά και τις βιοµηχανίες. Μετά την ολοκλήρωση της εισαγωγικής ενότητας, το δεύτερο κεφάλαιο διαπραγµατεύεται την πιο «αυστηρή» πλευρά της υλοποίησης του. Περιγράφονται οι αρχιτεκτονικές που µπορούν να ακολουθήσουν οι φορείς που θα το υλοποιήσουν και κατ επέκταση οι δυνατότητες που απορρέουν από τη λύση που θα επιλέξουν. Αρχικά γίνεται αναφορά στις point-to-point και point-to-multipoint τοπολογίες που εφαρµόζονται, για να περιγραφούν στη συνέχεια, αναλυτικά, τα Παθητικά Οπτικά ίκτυα που είναι ο θεµέλιος λίθος των δικτύων το Broadband-PON, το Ethernet-PON και το Gigabit-PON. Στις επόµενες ενότητες εξετάζονται κάποια ζητήµατα κατασκευής του δικτύου, δίνοντας έµφαση στο σχεδιασµό και τις µεθόδους εγκατάστασης. Επίσης γίνεται ανάλυση των υπηρεσιών που παρέχει στον τελικό χρήστη και ακολουθεί µια σύγκριση µε τις πιο σηµαντικές ανταγωνιστικές τεχνολογίες. Το τρίτο κεφάλαιο διαπραγµατεύεται τις εφαρµογές του που λαµβάνουν χώρα ανά τον κόσµο καθώς και τα µοντέλα ανάπτυξης που ακολουθούνται σε κάποιες από αυτές. Παρουσιάζονται επίσης µερικά ενδεικτικά παραδείγµατα υλοποίησης καθώς 2

3 και στατιστικά στοιχεία που αφορούν σε µερικές από τις πρωτοπόρες χώρες στη διείσδυση των ευρυζωνικών τεχνολογιών. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στα οικονοµικά του, αναφέροντας και αναλύοντας το κόστος µερικών παραγόντων που είναι καθοριστικοί για τη συνολική υλοποίησή του, όπως είναι το αρχικό κόστος εγκατάστασης και οι λειτουργικές δαπάνες. Τέλος γίνεται µια προσπάθεια να επισηµανθούν µερικά από τα σηµαντικότερα χαρακτηριστικά του που απορρέουν συνολικά από αυτό. 3

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Προσδιορίζοντας το εκαετίες πριν η οπτική ίνα φάνηκε ότι θα αποτελέσει τη λύση που θα επέτρεπε την οικονοµικότερη και συγχρόνως αποτελεσµατικότερη ανάπτυξη αρχιτεκτονικών µεγάλων αποστάσεων. Με τον καιρό η ίνα επεκτείνεται ολοένα και περισσότερο, ολοένα και πιο κοντά στον τελικό χρήστη. Η οπτική ίνα προσφέρει το µεγαλύτερο εύρος ζώνης (bandwidth), σήµερα και στο µέλλον, σε σύγκριση µε οποιαδήποτε άλλη ευρυζωνική (broadband) τεχνολογία. Επιπλέον είναι το πιο ασφαλές µέσο µετάδοσης που είναι διαθέσιµο, κάτι που είναι εξαιρετικά κρίσιµο την ώρα που η ασφαλής µεταφορά δεδοµένων αποτελεί µείζον ζήτηµα για τον επιχειρηµατικό κόσµο και όχι µόνο. Σήµερα η ίνα έχει τη δυνατότητα να επεκταθεί µέχρι το σπίτι του χρήστη. Για όλα τα παραπάνω η οπτική ίνα µέχρι το σπίτι αποτελεί την ιδανική οπτική τεχνολογία. Ο αγγλικός όρος που απαντάται στη βιβλιογραφία για την τεχνολογία αυτή είναι Fiber To The Home () και λιγότερο συχνά Fiber To The Premises (FTTP). Ήδη από τα τέλη του 1980 και τις αρχές του 90 η οπτική τεχνολογία θεωρήθηκε η ιδανική αρχιτεκτονική για τις µελλοντικές ευρυζωνικές υπηρεσίες. Οι όροι FTTC (Fiber To The Curb), FTTB (Fiber To The Building), και FTTP είναι ευρέως γνωστοί από τότε. Σήµερα ο κάθε χρήστης απαιτεί µετάδοση δεδοµένων σε υψηλές ταχύτητες, αξιόπιστες τηλεφωνικές υπηρεσίες, αλλά πλέον και υψηλής ποιότητας βίντεο. Το αν οι υπηρεσίες αυτές θα υλοποιηθούν µε Ψηφιακή Συνδροµητική Γραµµή (Digital Subscriber Line-DSL), καλωδιακούς διαµορφωτές-αποδιαµορφωτές (cable modems) ή ασύρµατα δίκτυα είναι ασήµαντο για το χρήστη αρκεί οι υπηρεσίες να είναι γρήγορες και αξιόπιστες. Παρ όλ αυτά η παροχή τους περιλαµβάνει κάποιες προκλήσεις-εµπόδια που πρέπει να προσπελαστούν όπως το πως θα φτάσουν οι γραµµές στον κάθε πελάτη ξεχωριστά ή πόσο ανθεκτική στο χρόνο θα είναι η αρχιτεκτονική που θα χρησιµοποιηθεί. Λύσεις, ιδιαίτερα ελκυστικές, δίνει σ αυτά το. 4

5 1.2 Η εξέλιξη του Τα οπτικά δίκτυα εξελίχθηκαν απαντώντας στην απαίτηση των χρηστών για χρήση ολοένα και περισσότερων πολυµεσικών υπηρεσιών και εφαρµογών. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο ένας παροχέας χρειάζεται [1] ένα ανθεκτικό ευρυζωνικό δίκτυο που προσφέρει απεριόριστο εύρος ζώνης αλλά συγχρόνως έχει την ικανότητα να προσφέρει στον πελάτη αµφίδροµες, διαδραστικές βίντεο-εφαρµογές. Η απαίτηση για περισσότερο εύρος ζώνης (bandwidth) ανά χρήστη µεγαλώνει και έτσι καινούριες αρχιτεκτονικές σχεδιάζονται, προτυποποιούνται και δοκιµάζονται. Η πορεία της οπτικής ίνας ως διαδόχου των γνωστών χάλκινων καλωδίων συνεχίζεται µέχρι το σπίτι του χρήστη προσφέροντας ευρυζωνική πρόσβαση (broadband access) σε όλους. Το κόστος της ίνας είναι τουλάχιστον ανταγωνιστικό σε σχέση µε αυτό του χαλκού. Ήδη παρατηρείται [2] το πρώτο κύµα πολλά υποσχόµενων εφαρµογών σε πολλές χώρες του κόσµου. Όµως, το εύρος και το µέγεθος των δυνατοτήτων του θα τεθεί σε πλήρη λειτουργία στο µέλλον από τους µεγάλους παρόχους που θα παρακινηθούν από την απώλεια πελατών, από την αύξηση του εύρους ζώνης ανά χρήστη και από ζητήµατα διεθνούς ανταγωνιστικότητας. Οµαδοποιώντας τα κίνητρα [3] που οδήγησαν στην ανάπτυξη και εφαρµογή της ίνας ολοένα και πιο βαθιά (πιο κοντά στον χρήστη) στο νέο µοντέλο των δικτύων πρόσβασης έχουµε: Υπηρεσίες o Απεριόριστο εύρος ζώνης στην οπτική υποδοµή. o Το τρίπτυχο τηλεφωνία, δεδοµένα και βίντεο καθώς και µελλοντικές υπηρεσίες. ίκτυα και Τεχνολογίες o Αυξανόµενα µεγέθη, µειωτικά κόστη, οικονοµικώς υλοποιήσιµα o Ένα δίκτυο. o FTTUser, Οπτική ίνα µέχρι το χρήστη: η ιδανική πλατφόρµα. Ανταγωνισµός o Τα παλιά µονοπώλια προκαλούνται από τους ανταγωνιστές µε καινούρια πακέτα υπηρεσιών και υψηλή απόδοση δικτύου. 5

6 Οικονοµικά της τοπικής κοινότητας και κοινωνική ανάπτυξη o Ευνοϊκές δηµοσιονοµικές πολιτικές και ρυθµιστικοί κανόνες. 1.3 Εξασφάλιση των σηµερινών αναγκών και προσδοκίες για το µέλλον Το επιτρέπει στους παρόχους υπηρεσιών (Service Providers-SPs) να προσφέρουν µια ποικιλία από επικοινωνιακές και ψυχαγωγικές υπηρεσίες στις οποίες συµπεριλαµβάνονται τηλεφωνία, υψηλής ταχύτητας ιαδίκτυο (Internet), καλωδιακή και δορυφορική τηλεόραση καθώς και διαδραστικές και αµφίδροµες βίντεο υπηρεσίες. Παρ όλ αυτά η πιο «συναρπαστική» πλευρά του δεν είναι οι καταπληκτικές εφαρµογές που είναι ήδη διαθέσιµες αλλά κάποιες που θα προσφέρουν πραγµατικά δραµατική αλλαγή στην ποιότητα της ζωής µας όπως [4] τηλεκπαίδευση (distance learning), τηλεϊατρική (telemedicine), διοµότιµη διανοµή αρχείων (peer-to-peer file sharing), κατανεµηµένες υπολογιστικές εφαρµογές (distributed computing), παιχνίδια άµεσης επικοινωνίας (online gaming), τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (High Definition Television-HDTV), επίβλεψη-έλεγχος σπιτιού (home monitoring) και αυτοµατισµός σπιτιού (home automation). Μόνο η φαντασία µας θα θέτει τα όρια του κατά πόσο οι ζωές µας θα βελτιωθούν. Θα µπορούσε κανείς να αναρωτηθεί πόσο «µελλοντικές» είναι αυτές οι εφαρµογές και κατά πόσο βασίζονται στην πραγµατικότητα. Η αλήθεια είναι πως η ανάγκη για το βασίζεται στο σήµερα. Οι διαδεδοµένες εφαρµογές που χρησιµοποιούνται σήµερα διαµοίραση αρχείων, παιχνίδια πραγµατικού χρόνου, τηλεφωνία πάνω από το πρωτόκολλο διαδικτύου (Voice over IP-VoIP) απαιτούν περισσότερο εύρος ζώνης (bandwidth) ανά δευτερόλεπτο από αυτό στο οποίο έχουν πρόσβαση η πλειοψηφία των χρηστών. Αλλά και οι εφαρµογές που πιθανότατα θα γίνουν σύντοµα δηµοφιλείς όπως βίντεο κατ απαίτηση (Video on Demand-VoD) και τηλεκπαίδευση (distance learning) θα χρειαστούν [4] εύρος ζώνης τουλάχιστον 2 Μbps ή και περισσότερο. Η οπτική ίνα είναι το ταχύτερο επικοινωνιακό µέσο στον κόσµο και µπορεί να µεταφέρει δεδοµένα σε ταχύτητες της τάξης των Gigabits. 6

7 Είναι όµως αναγκαίο το µέγεθος αυτό του εύρους ζώνης; Οι σηµερινές τεχνολογίες δεν είναι αρκετές; Ο ολοένα αυξανόµενος αριθµός των ευρυζωνικών εφαρµογών αλλά και η αυξανόµενη συχνότητα της χρήσης τους οδηγούν στην οπτική ίνα, το µόνο µέσο στον κόσµο ικανό να διαχειριστεί όλες αυτές τις ανάγκες τώρα αλλά και µακροπρόθεσµα. εν είναι τυχαίο ότι σύµφωνα µε µια πρόσφατη µελέτη των Render, Vanderslice & Associates [4] παρόλο που οι καινούριες κατασκευές σε νέες κοινότητες (greenfield builds) παίζουν σηµαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του, η µεγάλη πλειοψηφία των σπιτιών που εξοπλίζονται, 80%, στην πραγµατικότητα αντικαθιστούν τα ήδη υπάρχοντα χάλκινα δίκτυα µε οπτικές ίνες. Είναι φανερό πως οι κοινότητες αυτές πιστεύουν πως όσον αφορά στην υποδοµή τους πρέπει να επενδύσουν στο καθώς οι θρυλικές πια χάλκινες γραµµές δεν είναι αρκετές για να ικανοποιήσουν τις µελλοντικές ανάγκες τους. 1.4 Πώς λειτουργεί το Σε ένα σύστηµα ο εξοπλισµός βρίσκεται στο τερµατικό κέντρο (central office- CO) χρησιµοποιώντας τη διεπαφή (interface) του ηµόσιου Τηλεφωνικού Μεταγωγικού ικτύου (Public Switched Telephone Network-PSTN) και είναι συνδεδεµένο µε διεπαφές Ασύγχρονου Τρόπου Μεταφοράς (Asynchronous Transfer Mode-ATM) ή διεπαφές Ethernet. Οι βίντεο υπηρεσίες εισέρχονται στο σύστηµα µέσω της καλωδιακής τηλεόρασης (cable television) ή τροφοδοτούνται από δορυφόρο. Όλα αυτά τα σήµατα συνδυάζονται στη συνέχεια µε τεχνικές Πολυπλεξίας µε ιαίρεση Μήκους κύµατος (Wavelength Division Multiplexing-WDM) και εκπέµπονται στον τελικό χρήστη µέσω ενός παθητικού διαχωριστή (splitter). Η απόσταση του διαχωριστή από το CO και ο αριθµός των θυρών εξόδου ποικίλουν. Το σήµα µεταφέρεται στο σπίτι του τελικού χρήστη µέσω µιας µοναδικής ίνας χωρίς να χρησιµοποιούνται ενεργά µέρη. Αρκετά ελκυστική είναι επίσης η λύση να ξεκινούν από το CO τόσες ίνες όσα και τα σπίτια χωρίς να χρειάζεται διαχωρισµός στην πορεία του σήµατος µέχρι τον τελικό χρήστη. Στο σπίτι του χρήστη το οπτικό σήµα µετατρέπεται σε ηλεκτρικό χρησιµοποιώντας έναν οπτοηλεκτρονικό µετατροπέα 7

8 (Optical Electrical Converter-OEC). Ο µετατροπέας αυτός χωρίζει στη συνέχεια το σήµα στις υπηρεσίες που απαιτεί ο χρήστης. 1.5 Τα πλεονεκτήµατα του Το σχετίζεται µε πολλά πλεονεκτήµατα. Πρώτα από όλα το προφανές: πρόκειται για µία οπτική ίνα µέχρι τον τελικό χρήστη που παρέχει προσοδοφόρες υπηρεσίες µέσω βιοµηχανικά προτυποποιηµένων διεπαφών χρήστη συµπεριλαµβανοµένων φωνής, δεδοµένων υψηλής ταχύτητας, αναλογικής ή ψηφιακής τηλεόρασης συλλογικής κεραίας (Community Antenna TeleVision-CATV), απευθείας ευρυζωνική δορυφορική λήψη (Direct Broadband Satellite-DBS) και βίντεο κατ απαίτηση (Video-on-Demand-VoD). Η έλλειψη ενεργών µερών ελαχιστοποιεί δραµατικά τις απαιτήσεις και το κόστος συντήρησης. Είναι αξιόπιστο, ασφαλές και ανθεκτικό στο χρόνο και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι πρώιµες υλοποιήσεις προσέφεραν συνήθως [4] ένα τυπικό 10Mb/s για να χειριστούν τις τρέχουσες εφαρµογές. Παρ όλ αυτά είναι εξαιρετικό προσόν ότι µπορεί να αναβαθµιστεί εύκολα και γρήγορα καθώς οι καινούριες εφαρµογές που απαιτούν µεγάλο εύρος ζώνης γίνονται καθηµερινότητα. Ο παροχέας υπηρεσιών (service provider) έχει τη δυνατότητα να προσφέρει µεγαλύτερη ταχύτητα µε απλό τρόπο στους πελάτες του αναβαθµίζοντας ίσως τα ηλεκτρονικά µέρη. Στη DSL «λύση» χρησιµοποιούνται τα ίδια χάλκινα καλώδια µε τις παραδοσιακές τηλεφωνικές γραµµές. Οι συνδέσεις αυτές πιθανότατα θα αρχίσουν να «επιβραδύνουν» εξαιτίας της επιδείνωσης του υλικού των καλωδίων αυτών, καθώς αυτά έχουν εγκατασταθεί σε µερικές περιπτώσεις δεκαετίες πριν. Στα cable modems, που είναι ευρέως διαδεδοµένα στη Βόρεια Αµερική, οι υπηρεσίες παρέχονται µέσω του υβριδίου οπτικής ίνας-οµοαξονικού καλωδίου (Hybrid Fiber Coax-HFC). Οι συνδροµητές αυτής της αρχιτεκτονικής µοιράζονται το εύρος ζώνης µε τους άλλους συνδροµητές της περιοχής επιδεινώνοντας έτσι τα ατοµικά χαρακτηριστικά. Είναι σηµαντικό να αναφερθεί [4] ότι και τα δύο αυτά µέσα έχουν σηµαντικά µικρότερο εύρος ζώνης από τη γυάλινη ίνα που έχει θεωρητικά άπειρο εύρος ζώνης. Στις αρχιτεκτονικές αυτές προκειµένου να µεγιστοποιηθούν οι περιορισµένες δυνατότητες 8

9 τους χρησιµοποιούν ασύµµετρη ροή δεδοµένων. Ελαχιστοποιούν δηλαδή τη ροή προς τα έξω (upstream) για να προσφέρουν ταχύτερη ροή δεδοµένων προς το σπίτι, προς το χρήστη (downstream) σε αντίθεση µε την αρχιτεκτονική του όπου η ροή είναι αυστηρώς συµµετρική. Ο χρήστης στέλνει, για παράδειγµα, ηλεκτρονικά µηνύµατα ( ) µε συνηµµένα αρχεία εικόνας το ίδιο γρήγορα που τα λαµβάνει. Αντίθετα µε αυτό που ίσως πιστεύεται, όσον αφορά τις ασύρµατες συνδέσεις [2], το έχει σηµαντικά µικρότερο κόστος µε σαφώς καλύτερη απόδοση. Οι ασύρµατες τεχνολογίες περιορίζονται επίσης σηµαντικά από ζητήµατα αξιοπιστίας και ασφάλειας. Ζητήµατα ασφάλειας προκύπτουν επίσης και στις «χάλκινες» τεχνολογίες αφού παρουσιάζουν και αυτές προβλήµατα παρεµβολών, ενώ η ασφάλεια εκποµπής της ίνας χαρακτηρίζεται από µετάδοση απαλλαγµένη από παρεµβολές. 1.6 ιείσδυση και αποδοχή από την αγορά εδοµένης της απαίτησης των καταναλωτών για υψηλής ταχύτητας οµαδοποιηµένες υπηρεσίες, το αναγνωρίζεται ως η απόλυτη λύση για την παροχή αυτών των υπηρεσιών στον τελικό χρήστη. Συνεστραµµένο ζεύγος (twisted pair), οµοαξονικό καλώδιο (coax) και HFC [1] συνιστούν δίκτυα που δεν είναι ούτε τόσο εύρωστα ούτε τόσο ανθεκτικά στο χρόνο όσο το. Αν σ αυτό προσθέσουµε και τη συνεχή µείωση του κόστους του οπτικού εξοπλισµού αποδεικνύεται πως πρόκειται για µια τεχνολογία που αξίζει προσοχής και κερδίζει συνεχώς το ενδιαφέρον των παρόχων υπηρεσιών. Σήµερα έχει µόλις ξεκινήσει η διείσδυση του στην αγορά µε πολυάριθµες εφαρµογές σε ολόκληρο τον κόσµο. 1.7 Το µέλλον του ως το νέο βιοµηχανικό πρότυπο Η επιθυµία για αµφίδροµες βίντεο εφαρµογές όπως διαδραστική τηλεόραση, τηλεδιάσκεψη µε ποιότητα κινούµενης εικόνας (motion picture-quality videoconferencing) και βιντεόφωνα αναµένεται να αυξηθεί. Στην πραγµατικότητα 9

10 υπάρχει ήδη ζήτηση για αυτές τις «φουτουριστικές» υπηρεσίες σήµερα. Η ικανότητα να ικανοποιηθεί αυτή η απαίτηση αλλά και συνεχώς να προστίθενται νέες υπηρεσίες γρήγορες όσο µια επιλογή µε το ποντίκι δηµιουργεί τροµερές ανταγωνιστικές πιέσεις. Αυτή η ικανότητα προσφέρει όµως συγχρόνως και τη δυνατότητα κέρδους καθώς οι πάροχοι µπορούν «εύκολα» να διπλασιάσουν ή και να τριπλασιάσουν το εισόδηµα τους σε βραχύ χρονικό διάστηµα. Συνεπώς η ζήτηση για οπτικές τεχνολογίες, όπως το βρίσκονται σε πορεία ανόδου. Τα τεχνολογικά επιτεύγµατα στον τοµέα του WDM [1] που θα εµπλουτίσουν και θα τελειοποιήσουν αυτές τις τεχνολογίες αναµένεται να δικαιώσουν το. Για όλα τα πλεονεκτήµατα που αναφέρθηκαν ήδη πιθανότατα θα αποκτήσει σύντοµα την εµπιστοσύνη των παρόχων παγκοσµίως µετατρέποντας το σε δικτυακό, βιοµηχανικό πρότυπο. Αυτό είναι και το σηµαντικότερο βήµα για να αναγνωριστεί ως πρότυπο και από τους χρήστες. 10

11 2. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ Τα οπτικά δίκτυα µπορούν να κατασκευασθούν µε αρκετούς διαφορετικούς τρόπους [5] ανάλογα µε την τοπολογία και την τεχνολογία που προτιµάται σε κάθε συγκεκριµένη περίπτωση. Παράγοντες όπως η απόσταση που θα καλυφθεί, το τεχνολογικό υπόβαθρο και ρυθµιστικά ζητήµατα επηρεάζουν την απόφαση. Τα οπτικά δίκτυα που έχουν κατασκευασθεί µέχρι σήµερα χρησιµοποιούν µια µίξη από τοπολογίες και τεχνολογίες που εξαρτώνται από το πότε και που εφαρµόστηκαν. Για παράδειγµα, [5] τα νεαρά δίκτυα οπτικών ινών που αναπτύχθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1980 και στις αρχές του 90 είχαν ως βάση τα Παθητικά Οπτικά ίκτυα (Passive Optical Networks-PON), όταν σήµερα βασίζονται εξίσου τόσο στην τοπολογία PON όσο και στην τοπολογία point-to-point (P2P). Ανακύπτει επίσης και η επιλογή χρήσης µεταξύ ΑΤΜ ή Ethernet ως πρωτοκόλλου επιπέδου ζεύξης (link layer). Και τα δύο αυτά πρωτόκολλα χρησιµοποιούνται ευρέως αλλά το ΑΤΜ χρησιµοποιείται συνήθως σε συνδυασµό µε PON ενώ το Ethernet χρησιµοποιείται και σε P2P τοπολογία αλλά και σε PON δίκτυα. 2.1 Point-to-Point αρχιτεκτονική Θα προσπαθήσουµε να προσεγγίσουµε την point-to-point τοπολογία περιγράφοντας µια αρχιτεκτονική δικτύου πρόσβασης που βασίζεται σε P2P τοπολογία οπτικής ίνας χρησιµοποιώντας Ethernet. Η τοπολογία αυτή έχει κάποια χαρακτηριστικά που την κάνουν ιδιαίτερα ελκυστική για πολλά σενάρια ανάπτυξης. Εκτός από τη συµµετρικότητα και το απεριόριστο εύρος ζώνης, από την οπτική της διαχείρισης δικτύων επιτρέπει [5] µια στρατηγική όπου είναι δυνατόν να προστίθενται χρήστες ή και να αναβαθµίζονται υπηρεσίες οποτεδήποτε κρίνεται αναγκαίο χωρίς να επηρεάζονται οι άλλοι χρήστες του συστήµατος. Αυτό είναι κάτι ιδιαίτερα σηµαντικό σε ένα δίκτυο µε χαµηλό, αρχικά, κέρδος όπου οι πελάτες θα προστίθενται προοδευτικά. 11

12 Η P2P τοπολογία είναι συχνά γνωστή [5] σαν µια τοπολογία όπου ενεργοί κόµβοι πρέπει να είναι παρόντες στο δίκτυο πρόσβασης ανάµεσα στο CO και στο χρήστη, συχνά χαρακτηριζόµενο ως Ενεργό Οπτικό δίκτυο (Active Optical Network-AON). Βέβαια, αν και αυτό ισχύει σε κάποιες περιπτώσεις, πολλές φορές το δίκτυο είναι αµιγώς παθητικό αν και πρόκειται για P2P τοπολογία. ιακρίνονται δύο διαφορετικές P2P τοπολογίες [5]: 1. Point-to-point τοπολογίες µε αποµακρυσµένους κόµβους εγκατεστηµένους σε υπόγεια MDU (Multi-dwelling Unit - µε τον όρο αυτό περιγράφονται κτίρια που περιέχουν πολλαπλές κατοικίες-διαµερίσµατα, πολυκατοικίες)-fttb 2. Point-to-point από τον πελάτη στο τερµατικό κέντρο- Σχήµα 1: P2P και FTTB τοπολογίες [Πηγή: Council Europe] Η P2P αρχιτεκτονική [5], µε µια αποκλειστικά αφιερωµένη ίνα συνδεδεµένη από το CO στην κατοικία του χρήστη είναι κατάλληλη για ένα greenfield σενάριο όσο και για τo σενάριο της αντικατάστασης της ήδη υπάρχουσας υποδοµής (overlay) και 12

13 φυσικά για µεµονωµένα σπίτια. Με µια παθητική ίνα να διατρέχει όλη τη διαδροµή από το σπίτι του χρήστη ως το CO, µε παρόµοιο τρόπο µε το PSTN, καθίσταται η πιο ανθεκτική λύση στο χρόνο. Προσφέρει θεωρητικά απεριόριστο εύρος ζώνης και διάρκεια ζωής περισσότερη από 20 χρόνια. Συνεπώς η P2P αρχιτεκτονική διαχωρίζει την παθητική υποδοµή από την ενεργή αρχιτεκτονική, ζήτηµα ιδιαίτερα σηµαντικό αν ληφθεί υπόψιν η πολυδάπανη ανάπτυξη της υποδοµής και η σχετικά σύντοµη διάρκεια ζωής του ενεργού εξοπλισµού σε σύγκριση µε την ίνα. Στην αρχιτεκτονική της οπτικής ίνας µέχρι το κτίριο (Fiber To The Building-FTTB) [5], ενεργοί κόµβοι τοποθετούνται συνήθως στο υπόγειο ενός MDU κτιρίου ή σε µια αποµακρυσµένη τοποθεσία στην περιοχή. Αυτή η αρχιτεκτονική χρησιµοποιείται όταν οι πελάτες-χρήστες είναι εγκατεστηµένοι, χωροταξικά, πολύ κοντά και ο ενεργός κόµβος µπορεί να τοποθετηθεί σε ένα ελεγχόµενο περιβάλλον που διαθέτει ήδη ισχύ. Στην περίπτωση του MDU το υπόγειο όπου τοποθετείται ο κόµβος ανήκει και συντηρείται από τον ιδιοκτήτη και παρέχεται στο χειριστή του δικτύου πρόσβαση για χρήση. Συχνά σ αυτές τις περιπτώσεις ο ιδιοκτήτης κατασκευάζει το δικό του δίκτυο και συνδέεται σε µια ίνα που προσφέρει κάποιος παροχέας δικτύου πρόσβασης. Με αυτόν τον τρόπο ο ενεργός κόµβος αποτελεί το σηµείο οριοθέτησης του ιδιωτικού δικτύου. Εναλλακτικά, ένας σταθµός δηµόσιας επιχείρησης κοινής ωφέλειας (utility company) που υπάρχει στην περιοχή µπορεί να φιλοξενήσει τον ενεργό κόµβο πρόσβασης. Ο ενεργός κόµβος [5] συγκεντρώνει την κίνηση από τους χρήστες στο upstream κανάλι και ο βαθµός της συγκέντρωσης µπορεί εύκολα να ελέγχεται και να ρυθµίζεται ανάλογα µε τον αριθµό των χρηστών και των υπηρεσιών που προσφέρονται στους πελάτες. Ένας τυπικός κόµβος πρόσβασης µπορεί να αναβαθµιστεί από µία σε δύο ή περισσότερες upstream συνδέσεις καθώς και σε ένα υψηλότερο ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων (bit-rate) οποτεδήποτε κρίνεται αναγκαίο. Με παρόµοιο τρόπο οι θύρες (ports) των χρηστών µπορούν να αναβαθµιστούν σε υψηλότερες ταχύτητες µετάδοσης P2P χωρίς να ενοχλούνται οι υπόλοιποι χρήστες. Αφού ο ενεργός κόµβος τυπικά τοποθετείται πολύ κοντά στην κατοικία του χρήστη διάφοροι τύποι drop τεχνολογιών µπορούν να χρησιµοποιηθούν όπως χαλκός (καλωδίωση κατηγορίας 5-Cat5, xdsl), ίνα (µονότροπη ή πολύτροπη) και σε µερικές 13

14 περιπτώσεις ακόµη και ασύρµατες (π.χ. WiMax). Έτσι αυτός ο τύπος αρχιτεκτονικής συνεπάγεται δυναµικά µεγαλύτερο λειτουργικό κόστος. Ωστόσο, σε µερικές περιπτώσεις ένα συγκεντρωτικό δίκτυο µπορεί να αποδειχθεί ωφέλιµο, για παράδειγµα [5] όταν απαιτούνται µεγαλύτερες αποστάσεις ή όταν απαιτείται να υποστηρίζεται πλεονασµός (redundancy) στο δίκτυο πρόσβασης κάτι που µπορεί να ισχύει όταν πρόκειται για πελάτες-επιχειρήσεις. Μια δυνατότητα είναι τότε να χρησιµοποιηθούν πολλαπλά επίπεδα δακτυλίων στην αρχιτεκτονική. Στο σχήµα 2 φαίνεται ένα παράδειγµα αρχιτεκτονικής δακτυλίου FTTB. Σχήµα 2: Παράδειγµα αρχιτεκτονικής δακτυλίου FTTB [Πηγή: Council Europe] Οι δακτύλιοι ίνας στο συγκεντρωτικό δίκτυο πρόσβασης [5] είναι αποτελεσµατικοί όσον αφορά στο κόστος και χρησιµοποιούνται ευρέως σε πολλά υπάρχοντα δίκτυα σήµερα (π.χ. ευαίσθητα στο κόστος (cost-sensitive) FTTB περιβάλλοντα). Όταν υλοποιούνται δακτύλιοι Ethernet, πρέπει να γίνει επιλογή του κατάλληλου πρωτοκόλλου πλεονασµού. Αυτό που υλοποιείται πιο συχνά είναι το πρωτόκολλο του Ταχέως Επικαλύπτοντος ένδρου (Rapid Spanning Tree Protocol) αλλά υπάρχουν κι άλλα προτυποποιηµένα πρωτόκολλα. 14

15 Μερικά από τα χαρακτηριστικά και τα ζητήµατα που πρέπει να λαµβάνονται υπόψιν στο σχεδιασµό µιας αρχιτεκτονικής δακτυλίου είναι τα εξής [5]: Ζητήµατα συγκέντρωσης κίνησης-φόρτου εργασίας. Απαιτήσεις καθυστέρησης (tight bounds). Χρόνος ανάκτησης µετά από αποτυχία. Μέγεθος των δακτυλίων (η απόδοση µπορεί να βελτιωθεί υλοποιώντας µικρότερους δακτυλίους). Η P2P τοπολογία συχνά θεωρείται ακριβή, αλλά αυτό ισχύει σε κάθε είδος νέας υποδοµής, από σωλήνες ύδρευσης µέχρι οπτικές ίνες, δεδοµένου ότι το µεγαλύτερο κόστος αφορά στην εγκατάσταση και την εκσκαφή. Σε ένα P2P σενάριο [5] οι µεµονωµένες ίνες «πολυπλέκονται» σε ένα οπτικό καλώδιο, ξεκινώντας από το CO ως ένα µεγάλο καλώδιο ( ) που στη συνέχεια διαχωρίζεται σε µικρότερα και µικρότερα καλώδια µέχρι να φτάσουν στον χρήστη 1-2 ίνες. Αυτή η δοµή ακολουθεί τον παραδοσιακό τρόπο κατασκευής τηλεπικοινωνιακών δικτύων και το κόστος των ινών είναι «αµελητέο» σε σύγκριση µε το κόστος της εκσκαφής και της ανθρώπινης εργασίας. Το σχήµα 3 απεικονίζει την υποδοµή σε φυσικό επίπεδο όπου το δίκτυο διανοµής περιέχει ένα οπτικό καλώδιο πολλών ινών και το drop δίκτυο περιέχει οπτικά καλώδια λίγων ινών. Όσον αφορά στο αρχικό κόστος εγκατάστασης, µειώνοντας τον αριθµό των ινών κατά ένα παράγοντα 16 όπως στην περίπτωση µιας PON τοπολογίας, θα υπάρξει µόνο εξοικονόµηση 0.15% από το συνολικό αρχικό κόστος εγκατάστασης. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο συγκριτικά χαµηλό κόστος του οπτικού καλωδίου σε σχέση µε το κόστος εκσκαφής και εγκατάστασης. 15

16 Σχήµα 3: Παράδειγµα της φυσικής υποδοµής σε ένα P2P δίκτυο πρόσβασης [Πηγή: Council Europe] Η χρήση της P2P αρχιτεκτονικής κάνει εύκολη την κάλυψη σχεδόν οποιασδήποτε απόστασης µέσα στο δίκτυο πρόσβασης, µέχρι 10 χιλιόµετρα. Η µέση απόσταση [5] ανάµεσα στο CO και το συνδροµητή στα PSTN δίκτυα των περισσότερων χωρών είναι περίπου 1500 µέτρα, ελάχιστα µεγαλύτερη στη Βόρεια Αµερική και ελάχιστα µικρότερη σε κάποιες ευρωπαϊκές χώρες. Τεχνολογικές προκλήσεις της P2P τοπολογίας Ένα µειονέκτηµα της P2P είναι ο ιδιαίτερα υψηλός αριθµός ινών και τα προβλήµατα που δηµιουργούνται όταν τερµατίζονται οι ίνες σε ένα CO ή σε έναν ενεργό κόµβο. Λύση σ αυτό µπορεί να δώσει [5] η χρήση τεχνολογίας ινοοπτικής ταινίας (ribbon fiber) σε συνδυασµό µε ενότητες οπτικών συστοιχιών (fiber optic array modules) µέσα και ανάµεσα στους θαλάµους που περιέχουν εξοπλισµό (cabinets) σε ένα τερµατικό κέντρο. Μάλιστα είναι δυνατόν να µειωθεί ο εξοπλισµός πρόσβασης (ενεργός και παθητικός) στο 85% του PSTN εξοπλισµού, και παρ όλ αυτά να διατηρηθεί η δυνατότητα πρόσβασης σε κάθε µεµονωµένη ίνα ξεχωριστά σε ένα CO. Το «κλειδί» είναι η χρήση συµπαγούς οπτικού πλαισίου διανοµής (Optical Distribution Frame-ODF), που είναι ιδανικό για εφαρµογές πρόσβασης σε αντίθεση µε τους παραδοσιακούς ODF θαλάµους που χρησιµοποιούνται σε εφαρµογές µεταφοράς. Με αυτόν τον τρόπο µπορεί να γίνει σηµαντική εξοικονόµηση κόστους. Επιπλέον, χρησιµοποιώντας τεχνολογία ταινίας (ribbon) µπορεί να εξοικονοµηθεί αρκετός χώρος µέσα στους θαλάµους (βλέπε σχήµα 4). 16

17 Σχήµα 4: ODF demo χειρίζεται 3840 ίνες πρόσβασης σε ένα 300x600x1800 mm θάλαµο. [Πηγή: Mickelsson et al. NFOEC 2003] Ethernet στο δίκτυο πρόσβασης Το Ethernet έχει µετατραπεί από τεχνολογία που έβρισκε εφαρµογή στα τοπικά δίκτυα (Local Area Networks-LANs) γραφείου κατά τη δεκαετία του 1980 σε µια ώριµη λύση που σήµερα χρησιµοποιείται και στα δηµόσια δίκτυα πρόσβασης. Εξαιτίας των σηµερινών υψηλών απαιτήσεων για κλιµάκωση και περισσότερο συµµετρική κίνηση, ο κοινός τρόπος κατασκευής LAN s γραφείων αλλά και µεγάλων επιχειρήσεων είναι η πλήρως αµφίδροµη δοµή µεταγωγής (full-duplex switched), σε αντίθεση µε τις τοπολογίες αρτηρίας και αστέρα µε ενεργό στοιχείο (πλήµνη-hub) των πρώιµων LAN s γραφείου (βλέπε σχήµα 5). Η δοµή µεταγωγής Ethernet (switched Ethernet) είναι ιδανική για την P2P οπτική αρχιτεκτονική [5] όπου ο µεταγωγός τοποθετείται είτε στο CO () είτε σε ένα αποµακρυσµένο µέρος (FTTB/C). Σήµερα οι Ethernet µεταγωγοί εξοπλίζονται µε οπτικές διεπαφές που τους εµπλουτίζουν µε 100 Mbps ή 1000 Mbps στην «πλευρά» του χρήστη και 1000 Mbps στο ανοδικό κανάλι ζεύξης (uplink). 17

18 Σχήµα 5: Η εξέλιξη του Ethernet [Πηγή: Council Europe] Το Ethernet µεταγωγής (switched Ethernet) υποστηρίζει σήµερα µια σειρά από προτυποποιηµένα χαρακτηριστικά αναγκαία για να χρησιµοποιηθεί σε ένα δηµόσιο δίκτυο, όπως [5] πλεονασµός (redundancy), διαχωρισµός της κίνησης (traffic separation), χαρακτηριστικά ασφάλειας, ποιότητα υπηρεσιών (quality of service-qos) κ.α. Είναι βασική απαίτηση να είναι δυνατός ο διαχωρισµός της κίνησης των τελικών χρηστών αλλά και των υπηρεσιών διαµέσου του δικτύου πρόσβασης. Επιπλέον, η ικανότητα να υποστηρίζει πολυεκποµπή (multicast) ικανοποιητικά, έχει ωθήσει το Ethernet [5] στην πρώτη επιλογή των τεχνολογιών σε ένα συγκεντρωτικό δίκτυο πρόσβασης εξαιτίας του αυξανόµενου ενδιαφέροντος για διανοµή ψηφιακού βίντεο και τηλεόρασης. Χρησιµοποιώντας switched Ethernet µαζί µε τους κατάλληλους µηχανισµούς για το διαχωρισµό των χρηστών το Ethernet κρίνεται η κατάλληλη τεχνική για χρήση σε δηµόσιο περιβάλλον. Προτυποποίηση Η προτυποποίηση της P2P πρόσβασης µονότροπης ίνας έχει προωθηθεί [5] εξαιτίας της έκδοσης του IEEE 802.3ah Ethernet in the First Mile (EFM) τον Ιούνιο του Το πρότυπο καλύπτει την Ethernet πρόσβαση για xdsl, EPON και P2P ίνα και 18

19 επίσης καθορίζει λειτουργίες, διαχείριση και συντήρηση (Operation, Administration and Maintenance-OAM) για το επίπεδο ζεύξης. Οι διεπαφές P2P ίνας που ορίζονται στο EFM βασίζονται όλες σε µονότροπη ίνα και επιτρέπουν κάλυψη τουλάχιστον 10 km (βλέπε πίνακα 1). Πίνακας 1: EFM P2P πρότυπα ίνας [Πηγή: Council Europe] 100 Mbps 1000 Mbps Μονή ίνα 100BASE-BX 10-U 100BASE-BX 10-D 1000BASE-BX 10-U 1000BASE-BX 10-D ιπλή ίνα 100BASE-LX BASE-LX10 ext. temp. Παραδείγµατα εφαρµογών Στο ερώτηµα αν το P2P χρησιµοποιείται σήµερα η απάντηση είναι ναι. Στην πραγµατικότητα οι περισσότερες υλοποιήσεις οπτικής ίνας στη Βόρεια Ευρώπη σήµερα [5] χρησιµοποιούν P2P αρχιτεκτονική. Στη Σουηδία [5], που είναι µια από τις πιο ώριµες ευρυζωνικές (broadband) αγορές στον κόσµο, η P2P οπτική πρόσβαση µε Ethernet είναι η µόνη λύση που υλοποιείται. Μέχρι το εκέµβριο του 2004 υλοποιήθηκαν περισσότερες από 30,000 γραµµές καθώς και κατά µια τάξη µεγέθους µεγαλύτερος αριθµός FTTB συνδροµητών, η πλειοψηφία των οποίων νεοεισαχθείς «παίχτες» όπως οι κοινότητες (municipalities). Η χρήση της P2P είναι η λογική επιλογή εξαιτίας της αντοχής της στο χρόνο και του απεριόριστου εύρους ζώνης για ανάπτυξη µεγάλου εύρους υπηρεσιών. Οι υπηρεσίες που προσφέρονται στους χρήστες είναι υψηλής ταχύτητας ιαδίκτυο, VoIP και βίντεο (είτε εκποµπή είτε βίντεο κατ απαίτηση). Η χρήση του Ethernet πάνω από την P2P τοπολογία, εποµένως, αποτελεί την ιδανική λύση αφού ταιριάζει πολύ καλά µε τις ΙΡ υπηρεσίες που προσφέρονται. Το Ethernet προσφέρει συγχρόνως ένα δίκτυο εύκολο στη διαχείριση. 19

20 Case Study 1. Ένα παράδειγµα όπου η P2P τοπολογία εφαρµόζεται είναι το Silverdal, µια νεόκτιστη περιοχή στην Sollentuna, µια µικρή πόλη της Σουηδίας, όπου όλα τα σπίτια είναι συνδεδεµένα µε µονότροπη ίνα που µεταφέρει φωνή, βίντεο και Internet υπηρεσίες. Ο χρήστης-πελάτης µπορεί να διαλέξει ανάµεσα σε αρκετούς Παροχείς ιαδικτυακών Υπηρεσιών, ISPs (Internet Service Providers) αλλά και εναλλακτικές της PSTN υπηρεσίας όπως είναι το VoIP. Επιπλέον µπορεί να διαλέξει από ένα ευρύ φάσµα υπηρεσιών εκποµπής (broadcast) καθώς και video-on-demand. Στο τέλος του 2004 η περιοχή διέθετε 200 συνδεδεµένα νοικοκυριά σε µεµονωµένα σπίτια (µονοκατοικίες), και άλλα 200 υπό κατασκευή. Για την ευρύτερη περιοχή της Sollentuna το δίκτυο περνάει από το σύνολο των νοικοκυριών µε τα διαµερίσµατα και τις περισσότερες από µονοκατοικίες (οι τελευταίες συνδεδεµένες µε µονότροπες ίνες). Αυτή η περίπτωση δεν είναι µοναδική αλλά λαµβάνει χώρα σε αρκετά µέρη της Σουηδίας σε µικρές αλλά και σε µεγάλες πόλεις. Στη Σουηδία δραστηριοποιείται επίσης ένας παροχέας οπτικής πρόσβασης µε το όνοµα Bredbandbolaget ο οποίος επικεντρώνεται στα MDU s, χρησιµοποιώντας Ethernet πάνω από αρχιτεκτονική δακτυλίου µε έναν µεταγωγό στο υπόγειο κάθε κτιρίου. Μέσα στο κτίριο χρησιµοποιείται ένα τοπικό δίκτυο πρόσβασης κατηγορίας 5 (CAT 5 LAN) για να συνδέσει κάθε διαµέρισµα ξεχωριστά. Παρόµοια P2P δίκτυα αναπτύσσονται και σε άλλα µέρη του κόσµου, όπως αυτό της FastWeb στην Ιταλία, το UTOPIA project στις Η.Π.Α. και το CasaNet στην Ολλανδία. 20

21 Συµπεράσµατα Συνοψίζοντας, η P2P Ethernet αρχιτεκτονική έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήµατα [5]: Η P2P οπτική πρόσβαση υποστηρίζεται καλά από πρότυπα τόσο στο επίπεδο της ίνας όσο και στο επίπεδο του Ethernet. Το Ethernet είναι καλά προτυποποιηµένο ώστε να υποστηρίζει ασφάλεια και QoS απαιτήσεις ενός δηµόσιου δικτύου πρόσβασης. Το Ethernet ταιριάζει άριστα µε IP υπηρεσίες. Η P2P διαθέτει µια συµµετρική και ανθεκτική στο χρόνο αρχιτεκτονική, εύκολη στην υλοποίηση και στη συντήρηση. Η P2P επιτρέπει µια πολυ-υπηρεσιακή (multi-service) και πολλαπλών χρηστών (multi-operator) λύση, υποστηρίζοντας ίκτυα ισότιµης/ανοικτής πρόσβασης (Equal/Open Access Networks). 2.2 Point to MultiPoint αρχιτεκτονική Στην ενότητα αυτή γίνεται µια προσπάθεια να περιγραφούν τα point-to-multipoint (P2MP) δίκτυα καθώς και τα Παθητικά Οπτικά ίκτυα (Passive Optical Networks, PONs) που συνδέονται µε αυτά. Όµως τι είναι ένα point-to-multipoint δίκτυο; Με πολύ απλά λόγια πρόκειται [6] για ένα κεντρικά εγκατεστηµένο «σηµείο» ή δικτυακό κόµβο που κατευθύνει την κίνηση σε πολλαπλές, αποµακρυσµένες και διαφορετικά εγκατεστηµένες συσκευές (multipoints) µέσω ενός κοινά διαµοιραζόµενου µέσου. Και ακριβώς αυτή η ιδέα του κοινού µέσου είναι που διαφοροποιεί τα P2MP δίκτυα από ένα P2P. Φυσικά αυτή η ιδέα δεν είναι καινούργια αν θυµηθεί κανείς την πρωταρχική έκδοση του Ethernet (10Base2) που βασιζόταν ακριβώς σ αυτό αν και δεν επρόκειτο για ένα P2MP δίκτυο. 21

22 Σχήµα 6: Η P2MP αρχιτεκτονική [Πηγή; Council Europe] Όπως φαίνεται και στο σχήµα 6 πολλαπλοί και διαφορετικοί τελικοί χρήστες είναι όλοι συνδεδεµένοι στο CO µέσω ενός µοναδικού µέσου, της οπτικής ίνας. Το µέσο θα µπορούσε να είναι το ίδιο εύκολα χαλκός ή οποιοδήποτε άλλο µέσο. Ένα κεντρικό σηµείο ελέγχου Σε ένα P2MP δίκτυο [6] ο κεντρικός κόµβος ελέγχει τη ροή της κυκλοφορίας των δεδοµένων στο κοινό µέσο. Ο κεντρικός κόµβος διανείµει πληροφορία σε όλες τις multipoint συσκευές χρησιµοποιώντας ένα σχήµα διευθυνσιοδότησης. Η αποµακρυσµένη συσκευή παραλαµβάνει πληροφορία µε την κατάλληλη διεύθυνση. Στην αντίστροφη κατεύθυνση οι αποµακρυσµένες συσκευές στέλνουν πληροφορία πίσω στον κεντρικό κόµβο εναλλάξ (δηλαδή δεν επικοινωνούν όλοι συγχρόνως µε τον κεντρικό κόµβο αφού κάτι τέτοιο θα σήµαινε αλλοιωµένα δεδοµένα, θόρυβο). Ο κεντρικός κόµβος είναι αυτός που ελέγχει το πότε οι αποµακρυσµένοι κόµβοι θα στείλουν τις πληροφορίες τους. Η διαδικασία είναι τόσο «ενορχηστρωµένη» και συντονισµένη και συµβαίνει τόσο γρήγορα που δίνει στους χρήστες την εντύπωση µιας συνεχούς ροής πληροφορίας. Βέβαια δεν πρόκειται για µια peer-to-peer (διοµότιµη) και αυτό είναι που το διαφοροποιεί από το 10Base2 Ethernet που αναφέρθηκε πιο πριν. 22

23 Σχήµα 7: Ροή δεδοµένων στο ρεύµα καθόδου [Πηγή: Council Europe] Όπως φαίνεται και στο σχήµα 7 το Τερµατικό Οπτικής Γραµµής (Optical Line Terminal - OLT) τοποθετείται στον κεντρικό κόµβο (CO/OLT). Έτσι µεταδίδει πακέτα δεδοµένων στο ρεύµα καθόδου (downstream) σε όλες τις διαφορετικές Οπτικές ικτυακές Μονάδες (Optical Network Units - ONU) που συγκροτούν το δίκτυο. Κάθε πακέτο περιλαµβάνει µια επικεφαλίδα (header) που προσδιορίζει το ONU για το οποίο προορίζεται, ONU 1, ONU 2 κ.τ.λ. Το ONU δέχεται το κατάλληλο πακέτο και απορρίπτει τα υπόλοιπα. Στο σχήµα 8 απεικονίζεται η χρονική ακολουθία της ροής δεδοµένων του ρεύµατος καθόδου ανάµεσα στον κεντρικό κόµβο και στους πολλαπλούς τελικούς χρήστες [6]: Σχήµα 8: Τα πλαίσια του ρεύµατος καθόδου [Πηγή: Council Europe] 23

24 Τα σταθερά ενδιάµεσα πλαίσια µεταφέρουν πακέτα διαφορετικού µήκους. Το σηµείο συγχρονισµού (synchronization marker) µπροστά από κάθε πλαίσιο παρέχει πληροφορίες ρολογιού. Η επικεφαλίδα κάθε πακέτου προσδιορίζει το ONU για το οποίο προορίζεται. Το πεδίο της ανίχνευσης σφαλµάτων εξασφαλίζει ότι τα δεδοµένα φτάνουν αναλλοίωτα. Το ρεύµα ανόδου (upstream) είναι όµοιο µε το ρεύµα καθόδου όπως φαίνεται και στο σχήµα 9 µε µερικές διαφορές [6]: Σχήµα 9: Το ρεύµα ανόδου [Πηγή: Council Europe] Τα ONU µεταδίδουν δεδοµένα στο ρεύµα ανόδου προς το OLT σε συγκεκριµένες χρονοσχισµές (timeslots) χρησιµοποιώντας Πολυπλεξία ιαίρεσης Χρόνου (Time Division Multiplexing - TDM) Οι συγχρονισµένες χρονοσχισµές αποτρέπουν τις συγκρούσεις ανάµεσα στα πακέτα εξασφαλίζοντας ότι δεν θα υπάρξει απώλεια δεδοµένων και ότι έχει επιτευχθεί η βέλτιστη χρήση του εύρους ζώνης. Επιπλέον όπως φαίνεται και στο σχήµα 10 η πληροφορία ανόδου χωρίζεται σε δύο πλαίσια. Σε κάθε ONU αφιερώνεται µια συγκεκριµένη χρονοσχισµή µέσα σε κάθε πλαίσιο ανόδου [6]. 24

25 Σχήµα 10: Τα πλαίσια του ρεύµατος ανόδου [Πηγή: Council Europe] Όσον αφορά το ιστορικό υπόβαθρο των P2MP δικτύων δεν πρόκειται για καινούρια τεχνολογία. Εφαρµόζεται [6] εδώ και 20 περίπου χρόνια µε διαφορετικές µορφές όµως. ύο από τις πιο καινούριες και διαδεδοµένες τεχνολογίες σήµερα βασίζονται σε point-to-multipoint δίκτυα. Η πιο κοινή εφαρµογή τους είναι τα δίκτυα των κινητών τηλεφώνων. Ο κυψελωτός σταθµός είναι το κεντρικό σηµείο (point), το κινητό τηλέφωνο είναι η αποµακρυσµένη συσκευή και το µέσο είναι ο αέρας. Μια άλλη υλοποίηση αφορά τα καλωδιακά δίκτυα (cable modem networks) που είναι ιδιαίτερα διαδεδοµένα στη Βόρεια Αµερική. Σήµερα τα P2MP συστήµατα έχουν βρει τη θέση τους στο περιβάλλον των επικοινωνιών ώστε είναι πια πανταχού παρόντα. Ένας πρώτος ορισµός των PONs Κάπου εδώ θα προσπαθήσουµε να δώσουµε τον ορισµό των Παθητικών Οπτικών ικτύων (PON) για να µπορέσουµε να τα συσχετίσουµε µε την P2MP αρχιτεκτονική. Προσπαθώντας να τα προσδιορίσουµε µε έναν όχι τόσο αυστηρό τρόπο θα πρέπει να αναφερθούµε πρώτα από όλα στην «παθητικότητα» τους. Πέρα από το προφανές ότι πρόκειται δηλαδή για ένα οπτικό δίκτυο το βασικό χαρακτηριστικό του είναι ότι είναι παθητικό, πράγµα που θα έλεγε κανείς ότι δε συνάδει µε την ιδιότητα του ως δίκτυο. Στην πραγµατικότητα όντας παθητικό ένα δίκτυο [6] δεν περιλαµβάνει ενεργά 25

26 (active) στοιχεία δικτύου στην εξωτερική εγκατάσταση (Outside Plant-OSP). Πιο απλά δεν υπάρχουν ηλεκτρικά στοιχεία σε θαλάµους, δωµάτια, πάνω σε στύλους ή οπουδήποτε τα οποία να απαιτούν ισχύ ή και περιβαλλοντικό έλεγχο και εφεδρική ισχύ. Η έλλειψη εξωτερικών στοιχείων εκλαµβάνεται ως πλεονέκτηµα σε σχέση µε τη συντήρηση και τη διατήρηση του δικτύου σε βάθος χρόνου. Αλλά ούτε και τα PONs αποτελούν καινοτοµία αφού η ιδέα πρωτοεµφανίστηκε [6] τουλάχιστον πριν 15 χρόνια. Ωστόσο η πρόοδος στις υλοποιήσεις της ίνας, στις οπτικές συσκευές και το κόστος των ηλεκτρικών στοιχείων τα καθιστά πια εφικτά όσον αφορά το κόστος της ανάπτυξης σήµερα. 2.3 Παθητικά Οπτικά ίκτυα (PONs) Οι αντικειµενικοί στόχοι της Ευρυζωνικής Επανάστασης για ένα νέο δίκτυο πρόσβασης οµαδοποιούνται στα παρακάτω βασικά σηµεία [3]: Παροχή εξαιρετικά υψηλής χωρητικότητας 100+ Mbps ανά συνδροµητή. Μέγιστη ευρυζωνική κάλυψη µε µειωµένες λειτουργικές δαπάνες σε σχέση µε την παρούσα µέθοδο λειτουργίας. Όχι ενεργά στοιχεία στην εξωτερική εγκατάσταση (Outside Plant- OSP). Αποµακρυσµένη πρόσβαση. Αποδοτικές όσον αφορά το κόστος πλήρεις υπηρεσίες. Φωνής, δεδοµένων και βίντεο. Υποστήριξη µιας οµαλής µετάβασης από τις παραδοσιακές υπηρεσίες (POTS- Plain Old Telephone Service, CATV) στις µελλοντικές IP-based υπηρεσίες (VoIP, IP βίντεο). Πλατφόρµα πρόσβασης κατάλληλη για ευρυζωνικές υπηρεσίες. 26

27 Σχήµα 11: Η εξέλιξη των δικτύων πρόσβασης [Πηγή: Council Europe] Στην πορεία της ίνας όλο και πιο µακριά από το CO και όλο και πιο κοντά στο χρήστη φτάσαµε όπως φαίνεται και στο σχήµα 11 στην «παθητική» λύση. Τα PONs σκοπεύουν να «γεµίσουν» το τεχνολογικό κενό που υπάρχει στο δίκτυο πρόσβασης από το τερµατικό κέντρο µέχρι τον τελικό χρήστη στοχεύοντας στην αντιµετώπιση της συµφόρησης και επιτυγχάνοντας «προσόντα» [8] ανάλογα µε αυτά των ιδιαίτερα δαπανηρών T-1 (1.544 Mbps) µέχρι και αυτά των OC-3 (Οπτικός φορέας 3, Mbps). Σχήµα 12: Ένα ενεργό δίκτυο [Πηγή: Council Europe] 27

28 Είναι εξαιρετικά σηµαντικό να γίνει κατανοητή η διαφορά ενός ενεργού (active) δικτύου από ένα παθητικό, ακριβώς για να γίνει κατανοητή και η φύση του τελευταίου. Έτσι ένα ενεργό δίκτυο [3] απαιτεί µια οπτο-ηλεκτρονική συσκευή στο χώρο ανάµεσα στον πελάτη και το τερµατικό κέντρο (βλέπε σχήµα 12). Περιλαµβάνει ποµπούς (lasers), δέκτες, Ethernet µεταγωγούς, παροχή ηλεκτρικής ισχύος, µπαταρίες, πλαίσια εξοπλισµού (equipment racks) και περιβαλλοντικό έλεγχο. Στον αντίποδα ένα παθητικό χρειάζεται [3] µόνο έναν οπτικό διαχωριστή (splitter) όπως φαίνεται και στο σχήµα 13. εν υπάρχουν δέκτες, ποµποί (lasers), δεν υποστηρίζεται παροχή ενέργειας και µπαταρίες, ενώ δεν υπάρχουν ούτε πλαίσια εξοπλισµού (equipment racks) ούτε περιβαλλοντικός έλεγχος. Σχήµα 13: Ένα απλό παθητικό δίκτυο [Πηγή: Council Europe] Σε φυσικό επίπεδο ένα PON είναι µια point-to-multipoint σύνδεση ίνας. Παθητικοί διαχωριστές χρησιµοποιούνται [3] για να διαχωρίσουν την ίνα τροφοδοσίας σε πολλά σηµεία διανοµής για να συνδέσουν τους τελικούς χρήστες µε το CO. Σήµερα γίνεται χρήση προτυποποιηµένων πρωτοκόλλων που επιτρέπουν στους χρήστες να µοιράζονται την ίνα. Οι προσπάθειες προτυποποίησης των Παθητικών Οπτικών ικτύων ξεκίνησαν το Για τα πρωτόκολλα στα οποία κατέληξαν αυτές οι προσπάθειες θα γίνει αναφορά µε περισσότερες λεπτοµέρειες σε επόµενες ενότητες. Σε µια PON αρχιτεκτονική ισχύουν τα εξής όσον αφορά τη µετάδοση και διανοµή των υπηρεσιών [6]: σε µήκος κύµατος 1490 nm µεταφέρονται δεδοµένα, φωνή και IP βίντεο στο ρεύµα κίνησης καθόδου, το µήκος κύµατος των 1310 nm χρησιµοποιείται για να µεταφερθούν δεδοµένα και φωνή στο ρεύµα ανόδου, 28

29 ενώ το κανάλι των 1550 nm κρατείται για την καθοδική κίνηση (προς το χρήστη) ψηφιακού και αναλογικού βίντεο (ανάλογο µε τους σηµερινούς παρόχους τηλεόρασης συλλογικής κεραίας (Community Antenna TeleVision- CATV)). Χρησιµοποιώντας αυτήν την αρχιτεκτονική τα Παθητικά ίκτυα πετυχαίνουν αποστάσεις (από το CO στο σπίτι του χρήστη) από 10 km έως 60 km. Φυσικά ως P2MP δίκτυο όταν τα πλαίσια των δεδοµένων φτάσουν στο Οπτικό ικτυακό Τερµατικό (Optical Network Termination-ΟΝΤ), το τελευταίο κάνει τη διαλογή και επιτρέπει να περάσει µόνο το πλαίσιο που απευθύνεται σ αυτό όπως γίνεται φανερό και από το σχήµα 14. Σχήµα 14: Η κυκλοφορία του PON πρωτοκόλλου [Πηγή: Council Europe] Στο σχήµα 15 φαίνεται λεπτοµερώς πως γίνεται η πολυπλεξία/αποπολυπλεξία των τριών σηµάτων στο ONT. Σε πρώτο επίπεδο (primary thin film WDM) το σήµα CATV ανακλάται και διαχωρίζεται από τα άλλα δύο, τα οποία συνεχίζουν, και σε δεύτερο επίπεδο (secondary thin film WDM) το καθοδικό σήµα ανακλάται πλήρως για να διαχωριστεί από το ανοδικό. 29

30 Σχήµα 15: Σηµείο πολυπλεξίας (τριπλεξίας) στο ONT [Πηγή: Council Europe] Τα πλεονεκτήµατα των PONs Καθώς πρόκειται για ένα point-to-multipoint σύστηµα, ένα PON [3] µειώνει σηµαντικά την ποσότητα της οπτικής ίνας που είναι αναγκαία στην υποδοµή του δικτύου, ενώ εξαιτίας της ίδιας ιδιότητας µειώνει σηµαντικά και το κόστος της εξωτερικής εγκατάστασης (OSP) και το κόστος του εξοπλισµού. Παράλληλα ένα παθητικό δίκτυο είναι ιδανικό για τη µετάδοση βίντεο καθώς υποστηρίζει τις ήδη υπάρχουσες βίντεο υπηρεσίες και επιτρέπει τη µετάβαση σε βίντεο µεταγωγής (switched) αν και όποτε χρειάζεται. Επιπλέον η χρήση των παθητικών διαχωριστών µειώνει την ανάγκη συντήρησης και τις λειτουργικές δαπάνες (Operational Expenses- OPEX). Η έλλειψη ενεργών ηλεκτρονικών στο χώρο ανάµεσα στο CO και τον τελικό χρήστη εξαλείφει την ανάγκη για OSP δοµές, το κόστος της ηλεκτρικής ισχύος και των µπαταριών στην OSP. Εξαιτίας της δενδροειδούς δοµής των παθητικών διαχωριστών είναι ένας πολύ οικονοµικός τρόπος για να κατασκευασθούν οπτικά δίκτυα πρόσβασης αφού [7]: 30

31 1. Μόνο ένα καλώδιο οπτικής ίνας χρειάζεται ανάµεσα στο CO και το σηµείο διαχωρισµού. 2. Με λόγο διαχωρισµού 1:64 (1:128) µειώνει σηµαντικά τον αριθµό των διεπαφών που είναι αναγκαία για τη συγκέντρωση της κυκλοφορίας που έρχεται από τους αποµακρυσµένους κόµβους. 3. Μόνο παθητικά στοιχεία χρειάζονται στην OSP, εξαλείφοντας το κόστος της εξωτερικής εγκατάστασης, της παροχής ενέργειας (ηλεκτρικής ισχύος) και της συντήρησης όπως αναφέρθηκε ήδη. 4. Η χρήση WDM µε πολλαπλά µήκη κύµατος στο ίδιο παθητικό οπτικό δίκτυο επιτρέπει µε απλό τρόπο τον πολλαπλασιασµό των συνδροµητών που εξυπηρετούνται ή των υπηρεσιών που προσφέρονται. Η αξιοποίηση (utilization) µιας PON ίνας σε ένα P2MP δίκτυο [7] είναι πολύ υψηλότερη από ένα P2P δίκτυο ώστε γίνεται βέλτιστη. Case Study 2 Η περίπτωση µελέτης αφορά µια επιχείρηση παροχής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας όπως ηλεκτρισµό και ύδρευση στις Ηνωµένες Πολιτείες, τη Bristol Virginia Utilities. Με υπόβαθρο µια δικτυακή υποδοµή Gigabit Ethernet -που χρησίµευε για υπηρεσίες δεδοµένων από επιχειρήσεις- η εταιρεία έφτασε τους 1000 συνδροµητές στον πρώτο µήνα της εγκατάστασης του δικτύου. Μερικά στατιστικά στοιχεία: 30 εγκαταστάσεις ONTs κάθε µέρα, 40 ενεργοποιήσεις καθηµερινά, µέχρι το τέλος του 2004 συνδέθηκαν 5000 συνδροµητές και ξεκίνησαν υπηρεσίες όπως τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (High Definition Television-HDTV) και προσωπική βιντεοεγγραφή (Personal Video Recorder-PVR). Προβλεπόµενη ιείσδυση Πραγµατική ιείσδυση Τηλεφωνικοί Πελάτες 500 3,200 Τηλεφωνικές γραµµές 610 2,507 31

32 Broadband 435 1,333 CATV 950 2,512 "Το εξετάσαµε βαθύτατα ως ένα σχέδιο οικονοµικής ανάπτυξης. Αν µπορούµε να φέρουµε τις υψηλής τεχνολογίας εταιρείες σας εδώ, µε ανταγωνιστικές υπηρεσίες υψηλής ταχύτητας τόσο για την εταιρεία όσο και για τους υπαλλήλους, ώστε να έχουν υψηλή τεχνολογία στο σπίτι, τότε µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε το σαν εργαλείο µάρκετινγκ." Jim Kelley, διευθυντής τηλεπικοινωνιών της Bristol Virginia Utilities Πρέπει εδώ να εξηγήσουµε τη θέση και τη φύση κάποιων όρων πριν προχωρήσουµε στην περιγραφή των επιµέρους PONs [6]. Το Τερµατικό Οπτικής Γραµµής (Optical Line Terminal-OLT) είναι το κεντρικό σηµείο ελέγχου του P2MP PON. Το OLT ελέγχει τη µετάδοση των δεδοµένων του ρεύµατος ανόδου και εκπέµπει τα δεδοµένα του ρεύµατος καθόδου. Το OLT συνήθως εγκαθίσταται στο CO ή σε κάποιο Σηµείο Παρουσίας (Point of Presence-POP). Παρέχει επίσης τις διεπαφές που απαιτούνται για να συνδεθούν οι υπηρεσίες σε δροµολογητές ανοδικής ροής (upstream) και µεταγωγούς φωνής (voice). Οπτική ικτυακή Μονάδα (Optical Network Unit-ONU) ή Οπτικό ικτυακό Τερµατικό (Optical Network Termination-ONT). Πρόκειται για τη «multipoint» συσκευή. Το βρίσκει κανείς τυπικά στην κατοικία του συνδροµητή σε µια εφαρµογή και περιλαµβάνει τη διεπαφή υπηρεσιών στην πλευρά του συνδροµητή που αφορά φωνή, δεδοµένα και βίντεο υπηρεσίες. Ένα PON λειτουργεί σε ένα µοναδικό νήµα (strand) καλωδίου οπτικής ίνας. Σε ένα PON ορισµένο από τον ITU (International Telecommunication Union) ή τον IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) η καθοδική κυκλοφορία και η ανοδική κυκλοφορία στέλνονται σε δύο διαφορετικά µήκη κύµατος. Παρακάτω θα 32

33 χρησιµοποιήσουµε τον όρο «οπτικός σχεδιασµός» (optical plan) [6] επικουρικά ώστε να περιγραφούν γενικά τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του PON. Σχήµα 16: Ένα Παθητικό Οπτικό ίκτυο [Πηγή: Council Europe] Το πρώτο PON που δηµιουργήθηκε [7], χωρίς µεγάλη επιτυχία όµως, ήταν το TDM- PON (Time Division Multiplexing-PON, Πολυπλεξία ιαίρεσης Χρόνου-PON) το οποίο µπορεί ακόµη και σήµερα να βρεθεί σε κάποιες µικρές εφαρµογές ανά τον κόσµο αν και η τεχνική αυτή µέχρι και σήµερα δεν έχει προτυποποιηθεί. Η ιδέα πολλοί χρήστες να µοιράζονται τα µέρη της υποδοµής γινόταν ιδιαίτερα ελκυστική και στα µέσα της δεκαετίας του 1990 και τα πράγµατα, όσον αφορά την προτυποποίηση των PONs προχώρησαν. Η πρωτοβουλία του FSAN (Full Service Access Network) και της ITU-T [6], [7], έθεσαν τις βάσεις αυτής της πορείας. Η τελευταία προτυποποίησε το ATM based PON αλλιώς γνωστό ως A-PON το Σήµερα εφαρµόζονται τρεις ανταγωνιστικές PON τεχνολογίες στην αγορά: B-PON, E-PON και G-PON. Θα δούµε και τις τρεις αναλυτικά στις επόµενες ενότητες. 33

34 2.3.1 B-PON (Broadband PON) ή Ευρυζωνικό PON Το A-PON εµπλουτίστηκε µε νέες µεθόδους και διαδικασίες και είναι πλέον γνωστό ως B-PON (Ευρυζωνικό Παθητικό Οπτικό ίκτυο). Ο Ασύγχρονος Τρόπος Μεταφοράς (Asynchronous Transfer Mode-ATM) έχει τις ρίζες του στην τηλεφωνία [6], αφού αναπτύχθηκε ως ένας τρόπος να µεταφερθεί φωνή και δεδοµένα παλµοκωδικής διαµόρφωσης (Pulse Code Modulation-PCM) σε µεγάλη απόσταση. Το επαναστατικό που θα προσέφερε το ATM όταν προτάθηκε τη δεκαετία του 80, ήταν η αντικατάσταση του τηλεφωνικού συστήµατος που βασιζόταν στη µεταγωγή κυκλώµατος (µε παράδοση σχεδόν 100 χρόνων σ αυτή την τεχνική) από τη χρήση της τεχνικής µεταγωγής κελιών. Η τεχνική αυτή στην οποία βασίζεται το ATM, δηλαδή η µεταφορά των δεδοµένων σε πακέτα σταθερού µήκους που ονοµάζονται κελιά (µε 48 bytes ωφέλιµο φορτίο και 5 bytes επικεφαλίδα), προσφέρει µεγάλη ευελιξία και ευκολία στη διαχείριση της κυκλοφορίας, ενώ είναι ιδανική για οπτικές εφαρµογές µεγάλων ταχυτήτων (επιπέδου Gbps). Η επανάσταση αφορούσε όµως κυρίως ένα καινούριο χαρακτηριστικό που ήταν το βίντεο κατ απαίτηση (Video on Demand-VoD). Έτσι οι φορείς της τηλεφωνίας µπορούν να αναβαθµίσουν το τηλεφωνικό τους σύστηµα και συγχρόνως να ανταγωνιστούν τις εταιρείες καλωδιακής τηλεόρασης στη διανοµή του βίντεο. Το ATM, όπως αναφέρθηκε ήδη, σπάει την κίνηση των δεδοµένων σε κελιά καθορισµένου µήκους. Αυτό σηµαίνει συνεπώς ότι και τα Ethernet πακέτα [6] πρέπει να διαχωριστούν περαιτέρω σε πολλαπλά ATM κελιά για µεταφορά. Το ATM υπερέχει σε σχέση µε τα TDM δίκτυα ενώ παράλληλα τα ATM δίκτυα είναι περισσότερο ντετερµινιστικά από τα Ethernet ή IP δίκτυα εξαιτίας του σταθερού µήκους των κελιών. Το σταθερό µήκος κελιών επιτρέπει αυστηρή διαχείριση του εύρους ζώνης και ποιότητα υπηρεσιών (QoS). Το B-PON [6] είναι απλά ένα point-to-multipoint σύστηµα οπτικής ίνας που αξιοποιεί το ATM σαν πρωτόκολλο επικοινωνίας. Το A-PON (ATM-PON), όπως ήταν αρχικά γνωστό τo B-PON, υποστηρίχτηκε από βίντεο υπηρεσίες, περιγράφηκε και προσδιορίστηκε από την ITU στα G και G Τα A-PON πρότυπα 34

35 υιοθετήθηκαν από την FSAN πρωτοβουλία και έτσι µερικές φορές το A-PON αναφέρεται ως FSAN PON. Πρόσφατα το A-PON εµπλουτίστηκε µε νέα χαρακτηριστικά ώστε περιλαµβάνει υψηλότερες ταχύτητες, υποστήριξη ενός επιπρόσθετου µήκους κύµατος σε ένα οπτικό κανάλι (WDM overlay), δυναµική εκχώρηση εύρους ζώνης (Dynamic Bandwidth Assignment-DBA), βελτιωµένη ασφάλεια δεδοµένων και µια περιεκτική διαχείριση και έλεγχο διεπαφής ONU. Έτσι η ITU το 2001 επίσηµα άλλαξε το όνοµα σε Ευρυζωνικό PON (Broadband PON) ή B-PON. Οπτικός σχεδιασµός Το εύρος των µηκών κύµατος λειτουργίας (σύµφωνα µε το ITU G.983.1) [7] στην κατεύθυνση του ρεύµατος καθόδου σε ένα σύστηµα µίας οπτικής ίνας είναι nm. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα λειτουργίας µε δύο ίνες, οπότε σ αυτή την περίπτωση το εύρος εκτείνεται στα nm για το ρεύµα καθόδου και για το ρεύµα ανόδου. Το εύρος για επιπρόσθετη WDM βίντεο υπηρεσία είναι nm και σ αυτή την περίπτωση το ρεύµα καθόδου περιορίζεται στα nm (G.983.3). Η δοµή του ρεύµατος καθόδου [7], στα 155 Mbps αλλά και στα 622 Mbps (οι δύο αυτές ταχύτητες οφείλονται στο ATM υπόβαθρο), αποτελείται από ένα συνεχές ρεύµα από χρονοσχισµές (timeslots), η κάθε µία από τις οποίες περιλαµβάνει ένα ATM κελί ή ένα κελί Φυσικού Επιπέδου λειτουργιών, διαχείρισης και συντήρησης (Physical Layer Operation Administration and Maintenance-PLOAM). Τα PLOAM κελιά είναι κελιά αφιερωµένα σε λειτουργικές πληροφορίες. Κάθε 27 χρονοσχισµές εισάγεται ένα PLOAM κελί. Ένα καθοδικό κελί περιέχει 2 τέτοια PLOAM κελιά και έχει µήκος 56 σχισµών στην περίπτωση των 155 Mbps. Στην περίπτωση των 622 Mbps περιέχει 8 PLOAM κελιά και έχει µήκος 224 σχισµές (βλέπε σχήµα 17). 35

36 Σχήµα 17: Τα πλαίσια του ρεύµατος καθόδου σε ένα BPON δίκτυο [Πηγή: Council Europe] Όσον αφορά το ρεύµα ανόδου [7] το πλαίσιο περιέχει 53 χρονοσχισµές των 56 bytes (βλέπε σχήµα 18). Το OLT ζητάει από ένα ONT να του στείλει ένα ATM κελί µέσω του καθοδικού PLOAM κελιού. Με προγραµµατισµένο ρυθµό το OLT ζητάει από ένα ONT να αποστείλει ένα PLOAM κελί ή µια µινισχισµή (minislot). Ο ρυθµός των ανοδικών PLOAM εξαρτάται από την απαιτούµενη λειτουργικότητα των ίδιων των PLOAM κελιών. Ο ελάχιστος ρυθµός για κάθε ONT είναι ένα PLOAM κελί ανά 100 ms. Το OLT ορίζει επίσης το εύρος ζώνης στις ανοδικές µινισχισµές. Οι µινισχισµές προέρχονται από µια οµάδα από ONTs που µοιράζονται µια ανοδική σχισµή («διαµοιραζόµενη σχισµή»). Τα PLOAM κελιά χρησιµοποιούνται για να κοµίζουν τη φυσικού επιπέδου OAM πληροφορία. Επιπλέον, µεταφέρουν τις χορηγίες (grants) που χρησιµοποιούνται από τα ONTs για την πρόσβαση στο ρεύµα ανόδου. Στα grants θα αναφερθούµε αργότερα ώστε να γίνει κατανοητή η φύση τους. Σχήµα 18: Τα πλαίσια του ρεύµατος ανόδου σε ένα BPON δίκτυο [Πηγή: Council Europe] 36

37 Το B-PON υλοποιεί, όπως είναι αναµενόµενο, µια point-to-multipoint τοπολογία. Συνεπώς λόγω του διαµοιραζόµενου µέσου είναι αναγκαία µια τεχνική απαλοιφής των συγκρούσεων κυκλοφορίας (traffic collisions). Στο ρεύµα καθόδου, όπως ήδη αναφέρθηκε στις P2MP αρχιτεκτονικές, µόνο το OLT εκπέµπει δεδοµένα και εποµένως δεν υπάρχουν συγκρούσεις. Στο ρεύµα ανόδου όµως χρειάζεται ο έλεγχος των εκποµπών δεδοµένων από κάθε ONT ο οποίος επιτυγχάνεται µε Πολλαπλή Πρόσβαση ιαίρεσης Χρόνου (Time Division Multiple Access-TDMA). Το OLT, έτσι, εκχωρεί σε κάθε ONT µια χρονοσχισµή [6], [7] µέσω καθοδικών µηνυµάτων (PLOAM κελιά). Επίσης το καθοδικό σήµα από το OLT µεταδίδεται σε όλα τα οπτικά δικτυακά τερµατικά (ONTs). Το γεγονός αυτό συνεπάγεται κάποιο ζήτηµα ασφάλειας [7] το οποίο αντιµετωπίζεται µε µια µέθοδο που ονοµάζεται churning. Τα ONT µπορούν να εγκατασταθούν από µερικά µέτρα µέχρι και 20 km χιλιόµετρα µακριά από το Τερµατικό Οπτικής Γραµµής (OLT). Για το λόγο αυτό είναι αναγκαία η διαµόρφωση της καθυστέρησης εκποµπής ώστε να εξασφαλίζεται µια ανοδική µετάδοση απαλλαγµένη από συγκρούσεις. Για να καθοριστεί η ισορροπηµένη καθυστέρηση από κάθε ONT εφαρµόζεται µια διαδικασία που ονοµάζεται εξισορρόπηση καθυστέρησης (ranging). Φωνητικές υπηρεσίες και υπηρεσίες µισθωµένων γραµµών TDM αποτελούν βασικούς παράγοντες εισοδήµατος και συµβαδίζουν µε κάποιες ειδικές προϋποθέσεις. Για την επίτευξη τηλεφωνίας πάνω σε ATM (Voice over ATM) υπάρχουν διαθέσιµοι κανονισµοί που εξασφαλίζουν αυτές τις προϋποθέσεις. Χορηγίες (Grants) Τα PLOAM κελιά όπως ήδη αναφέρθηκε µεταφέρουν τα grants για κάθε ONT. Κάθε PLOAM κελί (ITU-T G.983.1) περιέχει 27 grants τα οποία χρησιµοποιούνται από τα ONTs για να τους παραχωρείται πρόσβαση στην ανοδική ροή δεδοµένων [7]. Σε κάθε πλαίσιο είναι απαραίτητα µόνο 53 grants. Αυτό σηµαίνει ότι όλα περιέχονται στα δύο πρώτα κελιά PLOAM του πλαισίου της καθοδικής ροής. Επιπλέον, και τα 53 αυτά grants έχουν κάποια χρήση (non-idle) εκτός από το τελευταίο grant του δεύτερου κελιού PLOAM το οποίο δεν επιβάλλει κάποια συγκεκριµένη λειτουργία (idle) αλλά αγνοείται από τα ONTs. Στην περίπτωση της ασύµµετρης ροής τα 6 PLOAM κελιά που αποµένουν είναι όλα γεµάτα µε κενά grants (idle). Το µήκος κάθε grant είναι 8 bits και ορίζονται οι τύποι [7] που αναγράφονται στον πίνακα 2. 37

38 Πίνακας 2: Τύποι χορηγιών [Πηγή: Council Europe] Τύποι χορηγιών (grants) Grant εδοµένων (data grants) PLOAM grant Grant διαιρεµένης σχισµής (Divided_slot grant) Εφεδρικά grants (reserved grants) Grants εξισορρόπησης (Ranging grants) Μη-προσδιοριστικά grants (Unassigned grants) Κενά grants (Idle grants) Λειτουργία Το ONT µπορεί να στείλει ένα κελί δεδοµένων. Το ONT στέλνει ένα κελί PLOAM ως απάντηση σ αυτό το grant. Κάθε ONT της ίδιας οµάδας στέλνει µια µινισχισµή. ιατηρούνται για µελλοντική χρήση. Χρησιµοποιούνται για τη διαδικασία του ranging Χρησιµοποιούνται για να δηλώσουν µια ελεύθερη σχισµή Αγνοούνται από τα ONTs ιαδικασία Εξισορρόπησης Καθυστέρησης-Ranging (ITU-T G.983.1) Για να εξασφαλιστεί ότι η ανοδική µετάδοση [7] θα είναι εντελώς απαλλαγµένη από συγκρούσεις, απαιτείται όλα τα Οπτικά ικτυακά Τερµατικά (ONTs) να µεταδίδουν κελιά από την ισοδύναµη (µέγιστη) απόσταση των 20 km (το πολύ 32 ONTs). Με πιο απλά λόγια χρειάζεται µια διαδικασία ρύθµισης (ranging) που θα καθορίζει την ισορροπηµένη καθυστέρηση για κάθε ONT. Έτσι [7]: 1. Το Τερµατικό Οπτικής Γραµµής (OLT) στέλνει σε ένα ONT ένα grant εξισορρόπησης (ranging grant) και περιµένει µια απάντηση. 2. Η εξισορροπηµένη καθυστέρηση επιστρέφεται αφαιρώντας τη µετρηθείσα χρονική καθυστέρηση της διαδροµής από το OLT στο ONT και από το ONT στο OLT (round-trip time delay), από τη µέγιστη χρονική καθυστέρηση της κυκλικής διαδροµής των 40 km. 3. Το OLT στέλνει την εξισορροπηµένη καθυστέρηση στο ONT µέσω ενός άλλου ranging grant ενός καθοδικού µηνύµατος PLOAM. 4. Το ONT αποθηκεύει την τιµή σε ένα καταχωρητή για µελλοντική χρήση κατά τη φάση της µετάδοσης. 38

39 Τα ONTs µπορούν να εγκατασταθούν µε δύο τρόπους [7] όσον αφορά τη διαδικασία εξισορρόπησης καθυστέρησης. Στην πρώτη µέθοδο, η διαδικασία της εξισορρόπησης δε γίνεται αυτόµατα αλλά ξεκινάει (manually) από το διαχειριστή του δικτύου, κάθε φορά που ένα καινούριο ONT συνδέεται. Στη δεύτερη µέθοδο τα νέα ONTs ανακαλύπτονται και ρυθµίζονται αυτόµατα από το OLT. Παρ όλ αυτά στη δεύτερη µέθοδο υπάρχει η περίπτωση να συµβεί σύγκρουση κελιών (εξαιτίας της ταυτόχρονης διαδικασίας ranging) όταν δύο ή περισσότερα ONTs συνδέονται ταυτόχρονα. Για την επίλυση του προβλήµατος αυτού χρησιµοποιείται ένας µηχανισµός δυαδικού δένδρου κατά τον οποίο απονέµεται ένας σειριακός αριθµός σε κάθε νέο ONT, µέσω ενός PLOAM µηνύµατος που στέλνει το OLT. Έτσι µόνο ένα ONT µπορεί να µεταδώσει κάθε φορά κελί εξισορρόπησης, βάσει του σειριακού αριθµού που του έχει απονεµηθεί. Churning (ITU-T G.983.1) Η µέθοδος αυτή [7] χρησιµοποιείται για την κρυπτογράφηση δεδοµένων της καθοδικής ροής. Η µέθοδος αυτή συνδέεται άµεσα µε την ύπαρξη ενός κλειδιού (churning key) το οποίο ανανεώνεται τουλάχιστον µια φορά το δευτερόλεπτο. 1. Το OLT στέλνει ένα µήνυµα νέου κλειδιού (New_Churning_Key message), µέσω ενός κελιού PLOAM, στο ONT, 2. το οποίο απαντάει µε τη σειρά του µε ένα µήνυµα νέου κλειδιού σε τρία διαδοχικά µηνύµατα PLOAM. 3. Αν το OLT λάβει τρία ταυτόσηµα κλειδιά τότε στέλνει µηνύµατα ανανέωσης του κλειδιού (Churning_Key_Update message) τρεις φορές. Το 2003 το ITU-T υιοθέτησε την επιλογή να χρησιµοποιηθεί το Προηγµένο Πρότυπο Κρυπτογράφησης (Advanced Encryption Standard-AES) ώστε να βελτιωθεί η ασφάλεια στα δεδοµένα του ρεύµατος καθόδου. Φωνητική επεξεργασία Οι φωνητικές εφαρµογές και οι εφαρµογές µισθωµένων γραµµών παρέχονται [7] σε δύο διαφορετικές κλάσεις για τους συνδροµητές µιας B-PON υλοποίησης. Για τις γραµµές Απλής Παλιάς Τηλεφωνικής Υπηρεσίας (Plain Old Telephone Service- POTS) υποστηρίζεται επεξεργασία στρώµατος προσαρµογής ATM 2 (ATM 39

40 adaptation layer-aal 2) χρησιµοποιώντας την υπηρεσία εξοµοίωσης ευρυζωνικού βρόχου (Broadband Loop Emulation Service-BLES). Για τις διεπαφές E1/DS1 (E1:το ευρωπαϊκό αντίστοιχο ενός T-1 κυκλώµατος, είναι ένας όρος που περιγράφει µια ψηφιακή εγκατάσταση που χρησιµοποιείται για τη µετάδοση δεδοµένων πάνω από ένα τηλεφωνικό δίκτυο στα Mbps/ DS-1: Digital Signal 1, στην ψηφιακή ιεραρχία το πρότυπο αυτό ορίζει ταχύτητα µετάδοσης Mbps) χρησιµοποιείται η υπηρεσία εξοµοίωσης κυκλώµατος (Circuit Emulation Service-CES) µε AAL1, για να υποστηριχθούν Ιδιωτικά Συνδροµητικά Κέντρα (Private Branch exchanges-pbxs) ή υπηρεσίες µισθωµένων γραµµών. Σχήµα 19: Οι υπηρεσίες του τελικού χρήστη πάνω από το ATM [Πηγή: Council Europe] Οι κοµιστές που έχουν εκτεταµένο υπόβαθρο από δίκτυα ATM υλοποιούν την λύση του B-PON. Επιπλέον το κόστος των µερών που συγκροτούν το B-PON είναι αρκετά χαµηλό, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για ανάπτυξη δικτύων. Οµαδοποιώντας τα βασικά στοιχεία του B-PON έχουµε [6] ότι: Υποστηρίζει 32 ONUs σε ένα µόνο PON και µέχρι 622 Mbps σε άνοδο ή κάθοδο. Λειτουργεί σε αποστάσεις µέχρι και 20 χιλιόµετρα. Υποστηρίζει έναν οπτικό σχεδιασµό που περιλαµβάνει 1490 nm στο ρεύµα καθόδου και 1310 στο ρεύµα ανόδου. 40

41 Θα υποστηρίζει ένα τρίτο µήκος κύµατος, τυπικά στα 1550 nm, για αναλογικό ή ψηφιακό βίντεο ραδιοσυχνοτήτων (Radio Frequency-RF από 3 KΗz ως 300 GHz) στο ρεύµα καθόδου. Υποστηρίζει κυκλοφορία φωνής και δεδοµένων µε Πολυπλεξία ιαίρεσης Χρόνου (Time Division Multiplexing-TDM) αλλά διαθέτει και όλα τα χαρακτηριστικά (QoS) του ATM. Case Study 3. Η North State Communications είναι ένας φορέας που αναπτύσσει δίκτυο στις Ηνωµένες Πολιτείες και συγκεκριµένα στην πόλη High Point, τη δεύτερη πιο πυκνοκατοικηµένη πόλη της North Carolina. Η εταιρεία χρησιµοποιεί PON αρχιτεκτονική και συγκεκριµένα B-PON, αλλά απαιτείται µια πιο ευέλικτη λύση για το µέλλον. Σχεδιάζεται να καλυφθούν 2600 σπίτια µε το τέλος τους 2005, ενώ σε πρώτο επίπεδο µέχρι τον Ιούνιο του 2005 το δίκτυο µπορούσε να εξυπηρετήσει 206 σπίτια και 12 είχαν ήδη συνδεθεί. Η εταιρεία προωθεί τις υπηρεσίες της (τηλεφωνία, διαδίκτυο και µια πρώιµη µορφή βίντεο) ως πακέτο (bundle). Όσες περισσότερες ζητήσει ο συνδροµητής τόσο περισσότερο κερδίζει. Ενδεικτικά οι τιµές στις οποίες προσφέρονται οι υπηρεσίες ανάλογα µε το εύρος ζώνης είναι: $29.95 για 256 K, $39.95 για 5 M, $59.95 για 8 M και σε πειραµατικό στάδιο προσφέρονται 15 και 30 M για $69.95 και $ αντίστοιχα E-PON (Ethernet PON) Το Ethernet Παθητικό Οπτικό ίκτυο ή E-PON είναι, όπως είναι προφανές, µια τεχνική που χρησιµοποιεί το Ethernet ως τη βασική µέθοδο µετάδοσης του PON. Η επικράτηση του Πρωτοκόλλου του ιαδικτύου (Internet Protocol-IP) σε όλες τις 41

42 εκφάνσεις της τεχνολογικής επανάστασης, «ταιριάζει» σε ένα Ethernet περιβάλλον [6] µε ελάχιστη µετατροπή στη µορφή (format) και µε ταυτόχρονη βελτίωση στην απόδοση και το κόστος. Αυτό ακριβώς είναι και το πλεονέκτηµα ενός Ethernet συστήµατος έναντι ενός συστήµατος βασισµένο σε ΑΤΜ. Το τελευταίο χρειάζεται να διαιρεί τα πλαίσια του Ethernet σε µικρότερα κελιά, όταν το E-PON µεταδίδει τα Ethernet πλαίσια στη φυσική τους µορφή χωρίς περαιτέρω διαίρεση. Η βασικότερη διαφοροποίηση, λοιπόν, των E-PONs από τα Α-PONs (και κατ επέκταση και των B-PONs) είναι το γεγονός ότι τα δεδοµένα µεταδίδονται σε µεταβλητού µήκους πακέτα όπως ορίζει το πρότυπο του IEEE για το Ethernet, όταν σε ένα Α-PON τα δεδοµένα µεταδίδονται σε σταθερού µήκους (53 bytes) κελιά, όπως ορίζει το πρωτόκολλο του ATM. Αυτό σηµαίνει πως είναι δύσκολο στην εφαρµογή και µη-αποδοτικό για τα Α-PONs [8] να υποστηρίξουν κυκλοφορία δεδοµένων που έχουν µορφοποιηθεί σύµφωνα µε το IP. Το IP απαιτεί τα δεδοµένα να χωρίζονται σε πακέτα µεταβλητού µήκους µέχρι και 65,535 bytes. Για να µπορέσει ένα A-PON να υποστηρίξει κυκλοφορία IP, τα πακέτα πρέπει να χωριστούν σε τµήµατα των 48 bytes κάθε ένα από τα οποία συνοδεύεται φυσικά από µια επικεφαλίδα των 5 bytes. Η διαδικασία αυτή είναι χρονοβόρα και πολύπλοκη, προσθέτοντας επιπλέον κόστος στο OLT και τα ONTs. Επιπλέον, 5 bytes εύρους ζώνης σπαταλάται κάθε φορά που µεταδίδεται ένα τµήµα 48 bytes, δηµιουργώντας έτσι µια επιπλέον επιβάρυνση (overhead), αλλιώς γνωστή ως «φόρο του κελιού ATM» ( ATM cell tax ). Αντίθετα το Ethernet είναι «κοµµένο και ραµµένο στα µέτρα» του IP. Κυκλοφορία στα ρεύµατα ανόδου και καθόδου Τα δεδοµένα του ρεύµατος καθόδου [8] µεταδίδονται από το OLT στα ONTs, όπως ήδη αναφέρθηκε, σε πακέτα µεταβλητού µήκους. Κάθε πακέτο περιλαµβάνει µια επικεφαλίδα που δηλώνει µε µοναδικό τρόπο το ONT για το οποίο προορίζεται (βλέπε σχήµα 7). Υπάρχουν επίσης πακέτα που προορίζονται για όλα τα ONTs ή για µια οµάδα ONTs. Σε κάθε ONT φτάνουν όλα τα πακέτα, ακόµη κι αυτά που δεν προορίζονται για το συγκεκριµένο ONT. Το ONT αποδέχεται µόνο αυτά που προορίζονται γι αυτό και αγνοεί τα υπόλοιπα. 42

43 Στο ρεύµα ανόδου (βλέπε σχήµα 9) η διαχείριση της κυκλοφορίας [8] γίνεται χρησιµοποιώντας TDM τεχνολογία, κατά την οποία χρονοσχισµές (timeslots) αφιερώνονται σε κάθε ONT. Οι χρονοσχισµές συγχρονίζονται κατάλληλα έτσι ώστε στο σηµείο όπου τα δεδοµένα συνδυάζονται σε µία κοινή ίνα, το ένα πακέτο να ακολουθεί το άλλο. Για παράδειγµα, όπως φαίνεται στο σχήµα 9, το ONU-1 µεταδίδει το πακέτο 1 στην πρώτη χρονοσχισµή, το ONU-2 µεταδίδει το πακέτο 2 στη δεύτερη χρονοσχισµή και το ONU-3 µεταδίδει το πακέτο 3 στην Τρίτη χρονοσχισµή. Συγχρονίζονται µε τέτοιο τρόπο ώστε τα διαφορετικά πακέτα να µην εµπλέκονται µεταξύ τους. Όσον αφορά τη µορφή των δεδοµένων που µεταδίδονται στο ρεύµα καθόδου [8], τα πακέτα µεταβλητού µήκους οργανώνονται σε πλαίσια, όπως φαίνεται και στο σχήµα 8. Κάθε πλαίσιο ξεκινάει µε έναν κώδικα ενός byte, το σηµείο συγχρονισµού. Το σηµείο συγχρονισµού µεταδίδεται κάθε 2 ms και ο ρόλος του είναι να συγχρονίζει τα ONTs µε το OLT. Τα πακέτα µορφοποιούνται σύµφωνα µε το πρότυπο IEEE και µεταδίδονται στο ρεύµα καθόδου µε ρυθµό 1 Gbps. Κάθε πακέτο αποτελείται µε τη σειρά από µια επικεφαλίδα, το ωφέλιµο φορτίο και ένα πλαίσιο ανίχνευσης σφαλµάτων. Το σχήµα 10 απεικονίζει ένα παράδειγµα ανοδικής κυκλοφορίας που χρησιµοποιεί πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου σε µία κοινή οπτική ίνα, για να αποφύγει τις συγκρούσεις των δεδοµένων του ρεύµατος ανόδου από κάθε ONT. Η ανοδική κυκλοφορία διαχωρίζεται σε πλαίσια και κάθε πλαίσιο διαχωρίζεται περαιτέρω σε χρονοσχισµές (κάθε µία από τις οποίες έχει ανατεθεί σε συγκεκριµένο ONT). Μια επικεφαλίδα σε κάθε πλαίσιο υποδηλώνει την αρχή του πλαισίου. Κάθε ONT έχει µια αφιερωµένη χρονοσχισµή σε κάθε πλαίσιο. Για παράδειγµα, όπως φαίνεται στο σχήµα 10, κάθε πλαίσιο ανόδου χωρίζεται σε Ν χρονοσχισµές, κάθε µία από τις οποίες αντιστοιχεί σε ένα ONT από το 1 ως Ν. Στο σχήµα 10 φαίνεται επίσης πιο λεπτοµερώς η χρονοσχισµή που έχει ανατεθεί στο τέταρτο ONT και περιλαµβάνει δύο πακέτα µεταβλητού µήκους και µια επιπλέον επιβάρυνση (overhead) που αφορά τη χρονοσχισµή. 43

44 Οπτικός σχεδιασµός Ένα E-PON µπορεί να υλοποιηθεί [8] είτε µε σχεδιασµό που βασίζεται σε δύο µήκη κύµατος είτε µε σχεδιασµό τριών µηκών κύµατος. Ο σχεδιασµός δύο µηκών κύµατος είναι κατάλληλος για την παροχή δεδοµένων, φωνής και ψηφιακού βίντεο µεταγωγής (Switched Digital Video-SDV). Για την παροχή βίντεο υπηρεσιών ραδιοφωνικών συχνοτήτων (CATV) ή Πυκνής Πολυπλεξίας ιαίρεσης Μήκους Κύµατος (Dense Wavelength Division Multiplexing-DWDM) κρίνεται αναγκαία η υλοποίηση του σχεδιασµού µε τρία µήκη κύµατος. Σε µια υλοποίηση ενός E-PON δύο µηκών κύµατος [8], στα 1510 nm µεταφέρονται δεδοµένα, φωνή και βίντεο στο ρεύµα καθόδου, ενώ στα 1310 nm µεταφέρεται βίντεο κατ απαίτηση (Video on Demand-VoD) καθώς και φωνή και δεδοµένα στο ρεύµα ανόδου. Χρησιµοποιώντας ένα διπλής κατεύθυνσης PON των 1.25 Gbps, η αρχιτεκτονική αποφέρει ένα PON 20 km µε παράγοντα διαχωρισµού 32. Στην περίπτωση των τριών µηκών κύµατος [8] χρησιµοποιούνται τα 1510 nm και τα 1310 nm για το ρεύµα καθόδου και το ρεύµα ανόδου αντίστοιχα, ενώ το µήκος κύµατος των 1550 nm χρησιµοποιείται για το βίντεο του ρεύµατος καθόδου. Το βίντεο είναι κωδικοποιηµένο σε µορφή MPEG 2. Η αρχιτεκτονική αυτή απoφέρει ένα PON 18 km µε παράγοντα διαχωρισµού 32. Ο σχεδιασµός των τριών µηκών κύµατος µπορεί επίσης να υποστηρίξει, όπως ήδη αναφέρθηκε, DWDM. Η λύση αυτή χρησιµοποιεί µια µοναδική ίνα στα 1510 nm για το ρεύµα καθόδου και 1310 nm για το ρεύµα ανόδου, ενώ το παράθυρο των 1550 nm ( nm) αγνοείται εντελώς. Οι δέκτες σχεδιάζονται έτσι ώστε να επιτρέπουν τα κανάλια DWDM να περνάνε πάνω από το PON χωρίς να γίνονται ορατά. Έτσι στην πραγµατικότητα, κατά την ανάπτυξη του PON δεν γίνεται χρήση µερών DWDM. Το E-PON µε την υλοποίηση αυτή προσφέρει έναν οικονοµικό τρόπο εγκατάστασης µε ταυτόχρονη δυνατότητα αναβάθµισης ώστε να µπορεί να συµβαδίζει µε τις µελλοντικές απαιτήσεις, Ποιότητα Υπηρεσιών και Πλεονεκτήµατα Σε κάθε περίπτωση τα E-PONs υλοποιήθηκαν µε τέτοιο τρόπο ώστε να «εµπλουτιστούν» οι δυνατότητες του Ethernet και να εξασφαλιστεί ότι θα προσφέρουν φωνητικές και βίντεο υπηρεσίες πραγµατικού χρόνου πάνω από µία και µοναδική πλατφόρµα µε την ίδια ποιότητα και ευκολία στη διαχείριση, όπως και στο 44

45 ATM ή στο Σύγχρονο Οπτικό ίκτυο (Synchronous Optical Network-SONET). Σχεδιάστηκαν ώστε να προσφέρουν συγκρίσιµες υπηρεσίες χρησιµοποιώντας Ethernet και IP τεχνολογία. Για το σκοπό αυτό χρησιµοποιήθηκαν καινοτόµες τεχνικές που κατόρθωσαν να προσδώσουν την ίδια αξιοπιστία, ασφάλεια και ποιότητα υπηρεσιών µε τις πιο ακριβές λύσεις του ATM και του SONET. Επιπλέον, τα E-PONs απευθύνονται σε ένα ευρύ φάσµα εφαρµογών για κατεστηµένους φορείς τοπικού κέντρου (Incumbent Local-Exchange Carriers-ILECs), χειριστές καλωδιακών πολυσυστηµάτων (Multiple-Systems Operators-MSOs), φορείς τοπικού κέντρου κτιρίου (Building Local-Exchange Carriers-BLEC), επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και παροχείς υπηρεσιών. Οι εφαρµογές αυτές µπορούν να παρέχουν [8]: Μείωση κόστους: µείωση του κόστους της εγκατάστασης, της διαχείρισης και της παροχής των ήδη υπαρχόντων υπηρεσιών. Νέες ευκαιρίες εισοδήµατος: ευκαιρίες ενίσχυσης των εσόδων µέσω της δηµιουργίας νέων υπηρεσιών. Ανταγωνιστικότητα: αυξηµένη ανταγωνιστικότητα µεταξύ των φορέων ενεργοποιώντας νέα επιχειρηµατικά µοντέλα και ευκαιρίες. Τα E-PONs είναι πιο απλά, πιο αποδοτικά και λιγότερο δαπανηρά από τις εναλλακτικές λύσεις πρόσβασης. Μερικά από τα πλεονεκτήµατα-κλειδιά του E-PON είναι [8]: Υψηλότερο εύρος ζώνης: µέχρι και 1.25 Gbps συµµετρικό εύρος ζώνης. Χαµηλότερα κόστη: χαµηλό κόστος εξοπλισµού αλλά και χαµηλά λειτουργικά κόστη. Μεγαλύτερο εισόδηµα: ένα ευρύ φάσµα από ευέλικτες υπηρεσίες συνεπάγεται και αύξηση των εσόδων. Στις πρώιµες φάσεις της εµπορικής αξιοποίησης του Ethernet PON (γύρω στο 2001), η πορεία του ευνοήθηκε [8] από την «εξάπλωση» των υπηρεσιών του γρήγορου Ethernet (fast Ethernet) και του gigabit Ethernet. Κατά τις προσπάθειες προτυποποίησής του, αυτή η οπτική IP-Ethernet αρχιτεκτονική υποσχέθηκε να κατοχυρωθεί ως το κατεξοχήν µέσο παροχής υπηρεσιών φωνής, δεδοµένων και 45

46 βίντεο καθώς και να σηµατοδοτήσει την επέλαση µιας νέας γενιάς στρατηγικών συνεργασιών ανάµεσα σε παρόχους υπηρεσιών, διαχειριστές δικτύων και κατασκευαστές εξοπλισµού για να προσφέρουν υπηρεσίες που όµοιες τους δεν υπήρχαν. Η ερώτηση αν αυτό επετεύχθη δεν µπορεί ακόµη να απαντηθεί αφού χρειάζεται να υλοποιηθεί πρώτα στη µαζική αγορά καθώς και να συγκριθεί µε τους «ανταγωνιστές» του, ώστε να είναι σίγουρος κανείς για τα αποτελέσµατα. ίκτυα E- PON έχουν εγκατασταθεί ήδη σε χώρες όπως η Κορέα και η Κίνα καθώς και οι Η.Π.Α. στα πλαίσια, όµως, νέων κοινοτήτων. Η προτυποποίηση του E-PON ολοκληρώθηκε το καλοκαίρι του 2004 από την οµάδα IEEE 802.3ah. Μερικά βασικά χαρακτηριστικά του E-PON έχουν ως εξής [6]: Υποστηρίζει το λιγότερο 16 ONTs σε ένα µόνο PON. Λειτουργεί σε αποστάσεις µέχρι 20 km. Ο οπτικός σχεδιασµός περιλαµβάνει µετάδοση στα 1490 nm για το ρεύµα καθόδου και µετάδοση στα 1310 nm για το ρεύµα ανόδου. Υποστηρίζει ένα επιπλέον µήκος κύµατος για το ρεύµα καθόδου, στα 1550 nm, που χρησιµοποιείται για τη µετάδοση αναλογικού ή ψηφιακού βίντεο ραδιοσυχνοτήτων. Υποστηρίζει κυκλοφορία φωνής (Voice over IP) και δεδοµένων G-PON (Gigabit capable PON) Το G-PON έχει πολλά κοινά µε το B-PON. Ο οπτικός σχεδιασµός και ένα µέρος του ελεγκτικού µηχανισµού που αποδείχτηκαν αξιόπιστα στο τελευταίο υιοθετούνται και στην υλοποίηση του G-PON. Έτσι το G-PON µπορεί να θεωρηθεί ως το επόµενο, εξελικτικό βήµα µετά το B-PON. Το G-PON αποτελεί το «σήµερα» στην εξελικτική διαδικασία των δενδροειδών αρχιτεκτονικών των PON δικτύων. Είναι ένα πρωτόκολλο [10] βασισµένο στο IP και σχεδιασµένο για IP κυκλοφορία. Μερικά από τα καινούρια στοιχεία µε τα οποία εµπλουτίζεται [6] είναι το σηµαντικά υψηλότερο εύρος ζώνης (µέχρι 2.5 Gbps σε άνοδο/κάθοδο), υψηλότερη αποδοτικότητα µεταφοράς, υποστήριξη TDM και βελτιωµένη ασφάλεια σε επίπεδο 46

47 πρωτοκόλλου µε χρήση κρυπτογράφησης AES. Το G-PON µπορεί να λειτουργήσει σε απόσταση (του τερµατικού κέντρου από το εκάστοτε ONU/ONT) 60 km. ύναται να λειτουργήσει µε παράγοντα διαχωρισµού 128, γεγονός που επιτρέπει να υποστηρίζεται µε πολύ οικονοµικό τρόπο το βίντεο ραδιοσυχνοτήτων στο ρεύµα καθόδου, µεταδιδόµενο σε µήκος κύµατος 1550 nm. Η Γενικευµένη Μέθοδος Ενθυλάκωσης (Generic Encapsulation Method-GEM) είναι µια άλλη καινοτοµία του G-PON. Το πρωτόκολλο αυτό βασίζεται στη ιαδικασία Γενικευµένης Πλαισίωσης (Generic Framing Procedure-GFP), µε µερικές αλλαγές (όπως η συµβατότητα SONET [7]) ώστε να διαµορφωθεί κατάλληλα για το G-PON. Το GEM παρέχει το πλαίσιο περιγραφής του δεδοµενογράµµατος (datagram) που χρησιµοποιείται από το G-PON. Στις αρχές του 2001 [9] η οµάδα FSAN ξεκίνησε µια προσπάθεια να προτυποποιηθούν PON δίκτυα µε ταχύτητες πάνω από 1 gigabit. Τα πρότυπα του G- PON [7], [9] G.984.1, G και G ολοκληρώθηκαν από το ITU-T το 2003 και το G στις αρχές του Στο σχήµα 20 απεικονίζεται η ανακοίνωση του ITU-T που αφορά στο πρότυπο του G-PON. Το G-PON [7] µπορεί επίσης να περιγραφεί ως τεχνολογία τροφοδοσίας. Εξαιτίας του υψηλού εύρους ζώνης και του ευέλικτου ωφέλιµου φορτίου λειτουργεί ιδανικά ως τροφοδότης ανάµεσα σε ένα Μητροπολιτικό ίκτυο (Metropolitan Area Network- MAN) και άλλα µικρότερα δικτυακά µέρη. Παρά το υψηλό εύρος ζώνης, το G-PON είναι δαπανηρό σε σχέση µε το B-PON ή το E-PON εξαιτίας του υψηλού κόστους των οπτικών µερών από τα οποία αποτελείται. Σε περίπτωση όµως που χρησιµοποιηθεί ταχύτητα µικρότερη από αυτήν των 2.4 Gbps, καθίσταται, όσον αφορά το κόστος, ανταγωνιστικό σε σχέση µε το B-PON και το E-PON. Στο σχήµα 21 φαίνεται ένα παράδειγµα εφαρµογής ενός G-PON. Τα διαφορετικά ONTs, µε τα οποία συνδέεται το OLT µέσω της ίνας, τροφοδοτούν µε τη σειρά τους πολυκατοικίες, µια γειτονιά µεµονωµένων κατοικιών, ένα επιχειρηµατικό κέντρο και ένα εµπορικό κέντρο. 47

48 Σχήµα 20: Η ανακοίνωση του ITU-T για το G-PON [Πηγή: Council Europe] 48

49 Σχήµα 21: G-PON εφαρµογές [Πηγή: Council Europe] Κύρια χαρακτηριστικά Το G-PON χαρακτηρίζεται από [9] αξιοποίηση του εύρους ζώνης µεγαλύτερη του 90% (περίπου 93%) και υποστηρίζει την υπάρχουσα TDM υπηρεσία αλλά και άλλες υπηρεσίες πάνω από το PON. Μπορεί να χαρακτηριστεί ως ώριµη τεχνολογία καθώς στηρίζεται στα θεµέλια του B-PON και σε προϊόντα που είναι διαθέσιµα στην αγορά. ιαθέτει επίσης βελτιωµένες λειτουργίες, διαχείριση και συντήρηση (Operation, Administration and Maintenance-OAM). Προσφέρει ταχύτητες που κλιµακώνονται για τα ρεύµατα καθόδου και ανόδου ως εξής [7], [9] και [10]: Ρεύµα καθόδου: Gbps, Gbps. Ρεύµα ανόδου: 155 Mbps, 622 Mbps, Gbps, Gbps. Ενδυναµώθηκε επίσης ο λόγος διαχωρισµού/ταχύτητας σε σχέση µε το B-PON προσφέροντας [9]: 49

50 Παράγοντα διαχωρισµού 64 (128 υπό δοκιµή). 20 km απόσταση σε φυσικό επίπεδο. 60 km απόσταση σε λογικό επίπεδο. Οι υψηλότερες καθοδικές ταχύτητες είναι ιδανικές για υπηρεσίες εκποµπής όπως [9]: ψηφιακό βίντεο µεταγωγής (Switched Digital Video-SDV), τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (High Definition Television-HDTV) και βίντεο κατ απαίτηση (Video on Demand, VoD). εν υπάρχει λοιπόν ανάγκη για επιπλέον ζώνη συχνοτήτων για αναλογικό βίντεο. Στο πρότυπο του G-PON [7] και [9] περιλαµβάνεται επίσης µια διαδικασία διόρθωσης λαθών που υποστηρίζεται από το πρωτόκολλο Πρόσθια ιόρθωσης Λαθών (Forward Error Correction-FEC). Κατά τη διαδικασία αυτή προστίθενται επιπλέον δεδοµένα στο ωφέλιµο φορτίο βάσει ενός αλγόριθµου, τα οποία επιτρέπουν στον αποδέκτη να καθορίσει αν έχουν συµβεί συγκεκριµένες κατηγορίες λαθών στο ωφέλιµο φορτίο που λαµβάνει και σε κάποιες κατηγορίες να διορθώσει αυτά τα λάθη. Η ασφάλεια εξασφαλίζεται όπως ήδη αναφέρθηκε µε κρυπτογράφηση AES. Επιπλέον το ίδιο το πρότυπο όπως ολοκληρώθηκε από το ITU-T περιλαµβάνει προστασία της ίνας. Οργάνωση στα ρεύµατα ανόδου και καθόδου Η µετάδοση των δεδοµένων [9] οργανώνεται σε πλαίσια σταθερού µήκους 125 διαχωριστών µονάδων (unit separator-us). Η δοµή των πλαισίων προβλέπει επίσης την χρήση τους στην περίπτωση ασύµµετρης ροής δεδοµένων. Η GEM είναι µια µέθοδος που κατορθώνει να ενθυλακώνει µε απλό τρόπο τα δεδοµένα σε πλαίσια για µεταφορά πάνω από το G-PON. Αποτελεί µια ιδιαίτερα αποδοτική µέθοδο αφού απαλείφει κάθε επιπλέον επιβάρυνση µεταφοράς που αφορά την TDM κυκλοφορία και παράλληλα υποστηρίζει ATM µετάδοση. Χρησιµοποιείται επίσης ένας µηχανισµός δεικτών σύµφωνα µε τον οποίο γίνεται η ανάθεση του εύρους ζώνης του ρεύµατος ανόδου. Γίνεται και σε αυτόν τον τοµέα µέγιστη χρήση των αξιόπιστων χαρακτηριστικών του G.983 όπως η διαδικασία εξισορρόπησης της καθυστέρησης (ranging), τα µηνύµατα φυσικού επιπέδου OAM (PLOAM message) και η δυναµική εκχώρηση εύρους ζώνης (Dynamic Bandwidth Assignment-DBA). 50

51 Η δοµή των πλαισίων καθόδου, όπως φαίνεται στο σχήµα 22, είναι συνεχής και κάθε πλαίσιο έχει µήκος 125 us. Στην αρχή κάθε πλαισίου η επικεφαλίδα περιέχει τους δείκτες που συγχρονίζουν την ανοδική µετάδοση δεδοµένων των ONTs και πληροφορία ελέγχου για τα ONTs. Το ωφέλιµο φορτίο προαιρετικά ξεκινάει µε «καθαρά» ATM κελιά που ακολουθούνται από κοµµάτια TDM και Ethernet. Σχήµα 22: Το πλαίσιο καθόδου στο GPON [Πηγή: Council Europe] Τα σήµατα συγχρονισµού που στέλνονται από το OLT (στο ρεύµα καθόδου) χρησιµοποιούνται για να παραχθούν τα ανοδικά πλαίσια. Κάθε ONT µεταδίδει τα δεδοµένα του σε µία αφιερωµένη χρονοσχισµή που εξαρτάται από το δείκτη που έχει ληφθεί. Κάθε πλαίσιο, όπως φαίνεται και στο σχήµα 23, εκτός από το ωφέλιµο φορτίο περιέχει την επιπλέον επιβάρυνση φυσικού επιπέδου (Physical Layer Overhead-PLO), προαιρετικά το PLOAM µήνυµα και την ακολουθία ισοστάθµισης ισχύος (Power Leveling Sequence-PLS), και τέλος την αναφορά της δυναµικής εκχώρησης του εύρους ζώνης (Dynamic BW Allocation Report-DBR). Στο σχήµα 24 απεικονίζονται 21 φορείς G-PON δικτύων ανά τον κόσµο και παραθέτονται τα ονόµατα 30 κατασκευαστών που τα παρέχουν από τον Ιούνιο του

52 Σχήµα 23: Το πλαίσιο ανόδου στο GPON [Πηγή: Council Europe] AFC, Agere, Alcatel, Broadcom, Broadlight, CISCO, Entrisphere, Ericsson, Flexlight, Fujitsu, Freescale Semiconductor, Hitachi, Iamba, Infineon, INOVIA/ECI, Intel, Lucent, Marconi, Motorola, Mitsubishi/Paceo, NEC, Nortel, OFN/Oki, Optical Solutions, Samsung, Siemens, MT Microelectronics, Terawave, Vinci Systems, Zonu. Σχήµα 24: Το G-PON ανά τον κόσµο [Πηγή: Council Europe] «Εξαιτίας της ώθησης των υπηρεσιών που µεταδίδονται µε το πρωτόκολλο του διαδικτύου (Internet Protocol-IP) θα αναγκαστούµε να µετατρέψουµε τα PON δίκτυα µας σε G-PON.» Ralph Ballart, SBC VP Broadband Infrastructure and Services «Η Verizon ενδιαφέρεται ολοένα και περισσότερο για το G-PON καθώς προσφέρει σηµαντικά υψηλότερα επίπεδα εύρους ζώνης που θα ήταν συµβατά µε την παροχή τηλεόρασης υψηλής ευκρίνειας.» 52

53 George Notter, Jeffries and Company «Το G-PON είναι πολύ πιο ελκυστικό από το B-PON και είναι πολύ καλύτερο για εφαρµογές υψηλών ταχυτήτων.» Sayeed Rashid, Alcatel Σύγκριση G-PON και E-PON Τα συστήµατα G-PON, όπως αναφέρθηκε ήδη, επιτρέπουν στους παρόχους υπηρεσιών να προσφέρουν υπηρεσίες δεδοµένων, φωνής και βίντεο µε υψηλές ταχύτητες (µέχρι 2.5 Gbps), µε τρόπο οικονοµικό και ιδιαίτερα αποδοτικό. Όσον αφορά τα E-PONs, υπάρχει µια ολοένα αυξανόµενη ανησυχία για την ικανότητα του πρωτοκόλλου Ethernet να χρησιµοποιηθεί ως µηχανισµός µεταφοράς στο δίκτυο πρόσβασης. Ειδικότερα, πολλές υλοποιήσεις πρόσβασης µε Ethernet [11] προσφέρουν συνολική αξιοποίηση του εύρους ζώνης µικρότερης του 50%. Το IEEE E-PON υποστηρίζει µόνο µια ταχύτητα δεδοµένων, 1.25 Gbps και στα δύο ρεύµατα (συµµετρικότητα). Έτσι όσον αφορά την ευελιξία και την κλιµάκωση [11] το ITU-T G-PON έχει τα πρωτεία καθώς στην καθοδική κατεύθυνση προσφέρει 1.25 και 2.5 Gbps και στην ανοδική 155, 622 Mbps ή 1.25, 2.5 Gbps. Μπορεί έτσι ο ίδιος ο φορέας του δικτύου να διαµορφώσει τις ταχύτητες σύµφωνα µε τις πραγµατικές ανάγκες, πράγµα που δεν συµβαίνει µε ένα E-PON. Φυσικά αυτό δεν θα ήταν ζήτηµα αν το κόστος των υψηλών ταχυτήτων ήταν αµελητέο. Στην πραγµατικότητα για να υποστηριχθεί ταχύτητα 1.25 Gbps στο ρεύµα ανόδου απαιτείται ένας ιδιαίτερα δαπανηρός ποµπός και ένας επίσης δαπανηρός δέκτης. Ο πρωταρχικός παράγοντας που λαµβάνει υπόψιν του όµως ένας φορέας για να καθορίσει την υλοποίηση που θα ακολουθήσει είναι το συνολικό εύρος ζώνης που µπορεί να πουληθεί ως υπηρεσίες του συστήµατος στους χρήστες του. Τα «κερδοφόρα bits» [11] υπολογίζονται αφαιρώντας από το συνολικό εύρος ζώνης του συστήµατος την επιπλέον επιβάρυνση του πρωτοκόλλου που χρησιµοποιείται για να µεταφέρει τα δεδοµένα µέσα στο δίκτυο. 53

54 Συγκρίνοντας ένα E-PON µε ένα G-PON σύστηµα που υποστηρίζουν και τα δύο ισοδύναµες ταχύτητες (1.25 Gbps άνοδο/κάθοδο) µπορούµε να ισχυριστούµε ότι το κόστος τους είναι όµοιο. Ας εξετάσουµε, λοιπόν, τα δύο συστήµατα από την οπτική γωνία της αξιοποίησης του εύρους ζώνης. Ο πίνακας 3 περιέχει τα ποσοστά των «κερδοφόρων bits» δύο ισοδύναµων G-PON και E-PON αντίστοιχα, για ένα δίκτυο που προσφέρει 10% φωνή και 90% δεδοµένα (στο συνολικό εύρος ζώνης). Είναι εµφανές πόσο υστερεί το Ethernet σύστηµα [11] σε σχέση µε το G-PON αποδίδοντας αξιοποίηση της τάξεως του 49%. Η αδυναµία των E-PONs συνδέεται άµεσα µε τη µεγάλη επιπλέον επιβάρυνση (overhead) που τα χαρακτηρίζει και που ευθύνεται για τη χαµηλή αποδοτικότητα και συνεπώς για το χαµηλό ποσοστό «κερδοφόρων bits» σε σχέση µε τις G-PON λύσεις. Πίνακας 3: Παράδειγµα συνολικής αποδοτικότητας PON δικτύων [Πηγή: Flexlight Networks Inc., Broadlight Inc.] Συνολική αποδοτικότητα 10% φωνή, 90% δεδοµένα E P O N G P O N 49% 93% Οι βασικοί παράγοντες που συνεισφέρουν στη µικρή αξιοποίηση του E-PON απεικονίζονται στο διάγραµµα του σχήµατος

55 Σχήµα 25: Οι παράγοντες της επιπλέον επιβάρυνσης του E-PON [Πηγή: Flexlight Networks, Inc., Broadlight, Inc.] Ανάµεσα σε άλλα το Ethernet είναι ένα πρωτόκολλο βασισµένο σε πακέτα δεδοµένων που δεν έχει τη δυνατότητα να υποστηρίζει σύγχρονη TDM µεταφορά. Για να καµφθούν αυτές οι αδυναµίες που αφορούν τη µεταφορά [11], επιστρατεύονται διάφορα σχήµατα που αποτελούν πολύπλοκους µηχανισµούς ποιότητας υπηρεσιών. Αυτοί οι µηχανισµοί, αν και είναι καλά ορισµένοι από τα πρότυπα του Ethernet, θεωρούνται από τους περισσότερους φορείς τεχνολογίες που δεν είναι αρκετά ώριµες και χρειάζεται να αποδείξουν την ποιότητα και την αξιοπιστία τους. Η TDM και φωνητική µεταφορά υπαγορεύει την ανάγκη για επιπλέον λογισµικό ή υλικό ώστε να υποστηριχθεί τηλεφωνία πάνω σε IP (Voice over IP-VoIP), µια λύση που προσθέτει επιπλέον δαπάνες στο σύστηµα. Αντίθετα, ένα G-PON υποστηρίζει µεταφορά των TDM υπηρεσιών χωρίς επιπλέον κόστη. Συνοψίζοντας, είναι σηµαντικό να αναφερθεί ότι οι φορείς επιδιώκουν µια λύση πρόσβασης που υποστηρίζει Ethernet υπηρεσίες και ταυτόχρονα εκµεταλλεύεται το υπόβαθρο του δικτύου που είναι ήδη εγκατεστηµένο (TDM), αυξάνοντας έτσι τις οικονοµικές απολαβές. Έτσι το ερώτηµα δεν είναι αν θα χρησιµοποιηθούν οι Ethernet υπηρεσίες αλλά πως. Το G-PON πλεονεκτεί, επίσης, εξαιτίας της ευελιξίας του στις ταχύτητες µετάδοσης σε αντίθεση µε το E-PON. Τέλος, το τελευταίο είναι εξαιρετικά ανεπαρκές όσον αφορά τη ρυθµοαπόδοση του δικτύου καθώς υπολογίζεται ότι 55

56 µειώνει τα ποσοστά κερδοφορίας για τους φορείς περίπου 40% σε σχέση µε το G- PON. Στον πίνακα 4 παρατίθενται συγκεντρωµένα τα κυριότερα χαρακτηριστικά των Παθητικών Οπτικών ικτύων που περιγράφηκαν στις τρεις τελευταίες ενότητες. Πίνακας 4: Τα κυριότερα χαρακτηριστικά των τριών PONs B-PON E-PON G-PON Σώµα ITU-T IEEE ITU-T Προτυποποίησης Ταχύτητα Ρεύµατος Καθόδου 155/622Mbps 1.2 Gbps 155/622 Mbps 1.2/2.4 Gbps Παράγοντας (128 υπό ιαχωρισµού δοκιµή) Ωφέλιµο Φορτίο Κελιά ATM Ethernet ATM ή Ethernet (GEM)/TDM Προστασία Ίνας Περιλαµβάνεται στο πρότυπο εν προβλέπεται Περιλαµβάνεται στο πρότυπο Ασφάλεια Churning/AES εν προβλέπεται AES ιόρθωση Λαθών εν προβλέπεται Περιλαµβάνεται στο πρότυπο Περιλαµβάνεται στο πρότυπο 2.4 Ζητήµατα κατασκευής του δικτύου πρόσβασης Για να µπορέσουν οι οικιακοί χρήστες ή οι επαγγελµατίες να εκµεταλλευτούν τις δυνατότητες του υψηλού εύρους ζώνης των οπτικών επικοινωνιών, είναι ζήτηµα µείζονος σηµασίας να εγκατασταθεί ένα αξιόπιστο οπτικό µονοπάτι από τον παροχέα υπηρεσιών ως την τοποθεσία του χρήστη. Οι οπτικές ίνες είναι διαθέσιµες στο εµπόριο εδώ και 20 χρόνια και οι µέθοδοι κατασκευής, που είναι απαραίτητες για την εγκατάσταση ενός δικτύου οπτικών ινών, είναι δοκιµασµένες και τεκµηριωµένες. 56

57 Μέχρι πρόσφατα η σύγκριση του κόστους µε τα οφέλη που συνδέονται µε τις εφαρµογές του δεν επέτρεπε την πλήρη στροφή από το χαλκό στην οπτική ίνα για να τροφοδοτήσει το γραφείο ή το σπίτι. Όµως, οι σηµερινές ευρυζωνικές επικοινωνίες ωθούν τις απαιτήσεις για απόδοση σε επίπεδα που προκαλούν τις δυνατότητες των συστηµάτων που είναι βασισµένες σε χάλκινα καλώδια. Η επιµήκυνση του δικτύου οπτικών ινών µέχρι την κατοικία του χρήστη είναι το επόµενο λογικό βήµα για την παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών υψηλής ταχύτητας στο χρήστη. Είναι όµως σηµαντικό να εξεταστούν οι επιλογές υλοποίησης που αφορούν µια συγκεκριµένη περίπτωση δικτύου, ώστε να επιλεγεί η πιο οικονοµική και ταυτόχρονα αποδοτική λύση. Έτσι θα εξετάσουµε εδώ τις σηµαντικότερες επιλογές που υπάρχουν όσον αφορά στο σχεδιασµό ενός δικτύου πρόσβασης και την µέθοδο εγκατάστασής του Σχεδιασµός Ο κοινός παρονοµαστής για την ανάπτυξη (κυρίως στην Ευρώπη) είναι η χρήση της Ethernet τεχνολογίας. Το γεγονός αυτό συνδέεται άµεσα µε την διαθεσιµότητα και το κόστος του Ethernet εξοπλισµού. Έτσι οι αρχιτεκτονικές που αναπτύσσονται µπορούν να οµαδοποιηθούν σε τρεις κατηγορίες [12]: 1. Αρχιτεκτονικές δακτυλίου µε Ethernet µεταγωγούς, διασυνδεδεµένους µε Gigabit Ethernet. 2. Αρχιτεκτονικές αστέρα µε Ethernet µεταγωγούς, διασυνδεδεµένους µε Gigabit Ethernet. 3. Αρχιτεκτονικές δένδρου χρησιµοποιώντας τεχνολογίες Παθητικών Οπτικών ικτύων. Η επιλογή µιας συγκεκριµένης αρχιτεκτονικής [12] εξαρτάται από τον τύπο της υλοποίησης που σχεδιάζεται, από την διαθεσιµότητα και την τοπολογία της ίνας, από το κόστος και τη διαθεσιµότητα του εξοπλισµού. Βέβαια οι τρεις αρχιτεκτονικές µπορούν να συνδυαστούν και να συνεργαστούν µεταξύ τους σε ένα δίκτυο ανάλογα µε τις ανάγκες και τα χαρακτηριστικά του δικτύου αλλά και να συµπληρωθούν από άλλες τεχνολογίες πρόσβασης (για παράδειγµα ασύρµατη). 57

58 Καθώς οι προηγούµενες ενότητες περιγράφουν αναλυτικά τις τεχνολογίες των Παθητικών Οπτικών ικτύων στη συνέχεια θα ασχοληθούµε µόνο µε τις δύο πρώτες κατηγορίες. Αρχιτεκτονικές βασισµένες σε Ethernet Στο σχήµα 26 απεικονίζεται ένα τυπικό ευρυζωνικό δίκτυο πρόσβασης που βασίζεται σε Ethernet τεχνολογία µεταγωγής και χρησιµοποιεί τοπολογία δακτυλίου. Χρησιµοποιείται κυρίως για σενάρια οπτικής ίνας µέχρι το κτίριο (Fiber To The Building-FTTB), όπου οι Ethernet µεταγωγοί εντοπίζονται στα υπόγεια των κτιριακών εγκαταστάσεων παρέχοντας Ethernet συνδεσιµότητα στα 10 Mbps ή στα µεµονωµένα διαµερίσµατα ή γραφεία του κτιρίου χρησιµοποιώντας καλωδίωση κατηγορίας 5 (Cat 5) ή οπτική ίνα (βλέπε και σχήµα 2). Σχήµα 26: Παράδειγµα αρχιτεκτονικής δακτυλίου Ethernet [Πηγή: Council Europe] Στο σχήµα 27 φαίνεται το παράδειγµα ενός τυπικού δικτύου πρόσβασης που αναπτύσσεται βασιζόµενο σε Ethernet µεταγωγούς χρησιµοποιώντας τοπολογία αστέρα. Οι αρχιτεκτονικές αστέρα µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε περιβάλλοντα επιχειρήσεων και κατοικιών-διαµερισµάτων (FTTB) αλλά είναι επίσης κατάλληλες για υλοποίηση πραγµατικού. Όσον αφορά το τελευταίο η υλοποίηση βασίζεται σε οπτικό Fast Ethernet µε έναν µεταγωγό στο τερµατικό κέντρο και στο µεµονωµένο σπίτι. Σε ότι αφορά το κόστος του εξοπλισµού κάτι τέτοιο είναι εφικτό. Η δυσκολία έγκειται στην ίδια την ανάπτυξη της οπτικής ίνας µέχρι το σπίτι σε σχέση µε την ανάπτυξη µέχρι το κτίριο. Εδώ είναι σηµαντικό να αναφερθεί πως αν και η τοπολογία µοιάζει πολύ µε αυτή ενός παθητικού οπτικού δικτύου, περιέχει ενεργά µέρη. Σε αυτό το σηµείο βέβαια έγκειται και η υπεροχή των PONs. 58

59 Σχήµα 27: Παράδειγµα Ethernet δικτύου πρόσβασης τοπολογίας αστέρα [Πηγή: Council Europe] Τα δίκτυα πρόσβασης οπτικής ίνας χρησιµοποιούν σήµερα ώριµες αρχιτεκτονικές και τεχνολογίες των οποίων ο εξοπλισµός είναι διαθέσιµος, επιτρέποντας την ανάπτυξη των δικτύων χωρίς ιδιαίτερο ρίσκο. Έτσι το δυσκολότερο κοµµάτι της υλοποίησης παραµένει η απόσταση από το τερµατικό κέντρο ως το χρήστη (last mile). Ένας µεγάλος αριθµός επιτυχηµένων σχεδίων ανάπτυξης βασίζονται σε νέα επιχειρηµατικά µοντέλα και συνεργασίες ανάµεσα σε εταιρείες παροχής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας, κοινότητες και παρόχους υπηρεσιών µε ενθαρρυντικά αποτελέσµατα Μέθοδοι εγκατάστασης Η πλειοψηφία των δικτύων οπτικών ινών που χρησιµοποιούνται σήµερα [13] έχουν εγκατασταθεί µε µια από τις τρεις γνωστές γενικές µεθόδους. Κάθε µία από αυτές τις µεθόδους βασίζεται σε πρακτικές που έχουν αναπτυχθεί, επικυρωθεί και τελειοποιηθεί µέσα από δεκαετίες χρήσης. Η επιλογή της κάθε µεθόδου εξαρτάται από έναν αριθµό από ζητήµατα όπως τα χαρακτηριστικά του ήδη υπάρχοντος δικτύου, ζητήµατα οικονοµικής φύσεως, ζητήµατα αισθητικής και ζητήµατα περιβαλλοντικής βιωσιµότητας. ύο από αυτές περιλαµβάνουν την υπόγεια 59

60 τοποθέτηση του καλωδίου ενώ η τρίτη είναι υπέργεια. Συνδυασµοί αυτών των µεθόδων µπορούν να χρησιµοποιηθούν για να δηµιουργήσουν µια διαδροµή που δεν επιτρέπει αποκλειστικά µόνο µια µέθοδο σε ολόκληρη την εγκατάσταση. Οι τρεις βασικές µέθοδοι εγκατάστασης είναι [13]: 1. Απευθείας υπόγεια εγκατάσταση. Η µέθοδος αυτή περιλαµβάνει την τοποθέτηση του οπτικού καλωδίου υπογείως σε άµεση επαφή µε τη γη και τις πέτρες που αποτελούν το έδαφος που το περιβάλλει. 2. Εγκατάσταση σε αγωγό. Η µέθοδος αυτή περιλαµβάνει την τοποθέτηση ενός ή περισσότερων οπτικών καλωδίων µέσα σε ένα προ-εγκατεστηµένο υπόγειο αγωγό µέσω κάποιων σηµείων πρόσβασης. Φυσικά αυτή η διαδικασία προϋποθέτει την ύπαρξη ενός δικτύου από αγωγούς και σήραγγες. 3. Εναέρια εγκατάσταση. Στην εναέρια µέθοδο η τοποθέτηση του οπτικού καλωδίου γίνεται πάνω σε στύλους ή κολώνες, που επιτρέπουν τη δηµιουργία του οπτικού µονοπατιού πάνω από τη γη. Να σηµειωθεί εδώ ότι πραγµατοποιούνται και κάποιες άλλες µη-συµβατικές µέθοδοι, όχι τόσο δηµοφιλείς, [13] όπως η εγκατάσταση της καλωδίωσης µέσα σε γραµµές αερίου και σε σωλήνες ύδρευσης και αποχέτευσης. Οι µέθοδοι εγκατάστασης µπορούν να χρησιµοποιηθούν [13] σε νέες κατασκευές, στην αποκατάσταση παλαιότερων δικτύων ή στην αντικατάσταση υπαρχόντων δικτύων. Το κλειδί για την επιλογή είναι να κατανοηθεί το περιβάλλον που θα φιλοξενήσει το δίκτυο έτσι ώστε να αξιοποιηθεί η µεθοδολογία ή ο συνδυασµός των µεθοδολογιών που θα δροµολογήσει µε αποδοτικό και οικονοµικό τρόπο την ίνα στα σηµεία τερµατισµού. 2.5 Τηλεφωνία, δεδοµένα υψηλής ταχύτητας και βίντεο Η τηλεφωνία, η µετάδοση δεδοµένων µε υψηλές ταχύτητες και όλες οι εξελιγµένες υπηρεσίες βίντεο, που ήδη από τώρα έχουν γίνει ιδιαίτερα ελκυστικές, αποτελούν την τριπλή οµάδα υπηρεσιών (που είναι γνωστή ως triple-play set) που «φιλοξενεί» ένα 60

61 δίκτυο και µάλιστα µε αξιόλογα αποτελέσµατα. Με τρόπο αποδοτικό και οικονοµικό, η οµάδα αυτή είναι ο απόλυτος στόχος των ευρυζωνικών συστηµάτων σε επαγγελµατικό και οικιακό επίπεδο. Το έχει τη δυνατότητα να ικανοποιήσει τις σηµερινές ανάγκες αλλά και τις πιο «φουτουριστικές» εφαρµογές που ήδη κάνουν την εµφάνιση τους, προσφέροντας υψηλής ταχύτητας πρόσβαση στο διαδίκτυο και δικτύωση, πολλαπλές γραµµές τηλεφωνίας και υψηλής ευκρίνειας βίντεο εφαρµογές. Μάλιστα, µπορεί να πει κανείς [16] ότι τα καταφέρνει καλύτερα από τους ανταγωνιστές του, δηλαδή τα άλλα δίκτυα τοπικής διανοµής (ADSL, FTTC, HFC). Γι αυτό και οι τηλεφωνικές εταιρείες στράφηκαν στο από τις αρχές της δεκαετίας του 90. Το µεγαλύτερο εµπόδιο είναι ακόµη το κόστος. Εξετάζοντας πιο προσεκτικά την «άκρη» του, το ΟΝΤ, [3], [14] συναντάει κανείς όλες εκείνες τις υπηρεσίες που παρέχει στον τελικό χρήστη. Έτσι (σε ένα PON) µερικές τηλεφωνικές συνδέσεις µε συνδετήρες RJ-11 συνεστραµµένου ζεύγους, που τροφοδοτούνται από το CO, παρέχουν είτε Απλή Τηλεφωνική Υπηρεσία (Plain Old Telephone Service-POTS) είτε πακέτα τηλεφωνίας πάνω σε IP (Voice over IP-VoIP). Ο µεταγωγός του CO αποτελεί µέρος του ηµόσιου Τηλεφωνικού Μεταγωγικού ικτύου (Public Switched Telephone Network-PSTN). Ethernet υπηρεσίες δεδοµένων 10, 100 ή ακόµη και 1000BaseT [3], [14] τροφοδοτούν το σπίτι µέσω συνδετήρων RJ-45 και καλωδίωση κατηγορίας 5 (Cat 5) µέσα στο σπίτι παρέχοντας υψηλής ταχύτητας υπηρεσίες ιαδικτύου που είναι συνεχώς ενεργές ( always on ). Η δυνατότητα αυτή υποστηρίζεται στο CO από έναν ή περισσότερους IP δροµολογητές µε διεπαφές IP πάνω σε Ethernet (IP over Ethernet). «Το κυριότερο πεδίο εφαρµογής για τις πολυσηµειακές ζεύξεις (P2MP) είναι η διανοµή ψυχαγωγικού υλικού, κυρίως τηλεόρασης (Paul E. Green, [15]).» Εικόνα, λοιπόν, σε διάφορες «µορφές», µε κυριαρχία τα παιχνίδια άµεσης επικοινωνίας, το βίντεο κατ απαίτηση και την τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (High Definition TeleVision- HDTV). Ήδη από την προηγούµενη δεκαετία [15] υπήρξε µεγάλος ανταγωνισµός ανάµεσα στις τηλεφωνικές εταιρείες και τη βιοµηχανία καλωδιακής τηλεόρασης για τον έλεγχο της οπτικής ίνας µέχρι το σπίτι του χρήστη όσον αφορά στη διανοµή του ψηφιακού σήµατος ήχου και του αναλογικού ή ψηφιακού σήµατος βίντεο, µε µια 61

62 έκδηλη προτίµηση στην HDTV. Στα ίδια αποτελέσµατα κατέληξε και µια πρόσφατη έρευνα (2004), όπως φαίνεται στο σχήµα 28, φέρνοντας δεύτερη στις προτιµήσεις των χρηστών το βίντεο κατ απαίτηση. Σχήµα 28: Οι προτιµήσεις των χρηστών στις βίντεο-εφαρµογές [Πηγή: The Yankee Group] Γενικά, η τηλεοπτική εκποµπή [2] παράγεται στο CO µέσω δορυφόρων ή µικροκυµατικών εγκαταστάσεων. Η HDTV βέβαια απαιτεί µια ταχύτητα 19 Mbps σε συµπιεσµένη µορφή, για κάθε κανάλι. Να σηµειωθεί επίσης ότι στην περίπτωση που η ίνα δεν φτάνει µέχρι το σπίτι του χρήστη αλλά µέχρι µια µικρή επιχείρηση, τότε το εύρος ζώνης που προορίζεται για την τηλεόραση αντικαθίσταται από T1 (1.544 Mbps) και T3 (45 Mbps) για να εξυπηρετήσουν Ιδιωτικά Συνδροµητικά Κέντρα (Private Branch exchanges-pbxs). Όσον αφορά το βίντεο κατ απαίτηση (Video on Demand-VoD) είναι ένας πολλά υποσχόµενος τοµέας για τους παροχείς υπηρεσιών. Πρόκειται για µια πολύ ελκυστική υπηρεσία [16] καθώς λειτουργεί, όπως παροµοιάζεται συχνά, ως ένα κατάστηµα ενοικίασης βίντεο µε τη βασική διαφορά ότι ο πελάτης δεν χρειάζεται να µεταβεί στο κατάστηµα. Το µόνο που χρειάζεται να κάνει είναι να διαλέξει τη βιντεοταινία που επιθυµεί µέσω του δέκτη της τηλεόρασης του. Είναι βέβαια ακόµη σε πολύ πρώιµο στάδιο εφαρµογής. Στο σχήµα 29 απεικονίζεται η οθόνη επιλογής που χρησιµοποιούν 62

63 οι πελάτες της ιταλικής εταιρείας FASTWEB για να επιλέξουν το πρόγραµµα που θέλουν να παρακολουθήσουν. Η εταιρεία εκµεταλλευόµενη το δίκτυο της προσφέρει, εκτός του διαδικτύου υψηλής ταχύτητας και της τηλεφωνίας, εξελιγµένες βίντεο υπηρεσίες. Ανάµεσα σ αυτές είναι και το βίντεο κατ απαίτηση παρέχοντας στους πελάτες της περίπου 5000 τίτλους ταινιών και τηλεοπτικών προγραµµάτων (η υπηρεσία προσφέρεται στους πελάτες της εταιρείας µε ένα αντίτιµο των 8 ανά µονάδα). Τα προγράµµατα αυτά είναι πάντα διαθέσιµα ώστε ο ίδιος ο χρήστης να αποφασίζει πότε θα τα παρακολουθήσει. Σχήµα 29: Μια κονσόλα επιλογής VoD [Πηγή: FASTWEB] Πώς, όµως, µπαίνουν όλα αυτά τα σήµατα µέσα στο σπίτι του χρήστη; Για να επανέλθουµε στην «άκρη» του, στο σχήµα 30 απεικονίζεται το διάγραµµα του ONT ενός triple-play B-PON. 63

64 Σχήµα 30: Το διάγραµµα του ONT ενός B-PON [Πηγή: Broadlight, Inc.] Οπτικός δέκτης τριών µηκών κύµατος Ο δέκτης [14] είναι υπεύθυνος για τη φυσική σύνδεση ανάµεσα στην κατοικία του χρήστη και το τερµατικό κέντρο (Central Office-CO). Λαµβάνει δεδοµένα στα 1490 nm και µεταδίδει δεδοµένα στα 1310 nm. Ένα τρίτο µήκος κύµατος, 1550 nm, χρησιµοποιείται για την εκποµπή βίντεο (βλέπε ενότητα B-PON). Στο δέκτη γίνεται η µετατροπή της πληροφορίας από οπτική σε ηλεκτρική. Στην καρδιά του δέκτη υπάρχει µια οπτική µονάδα WDM που λαµβάνει το σήµα και το διαχωρίζει στα τρία µήκη κύµατος. Κάθε µήκος κύµατος στη συνέχεια έχει διαφορετική µεταχείριση. Το συνεχές καθοδικό ρεύµα δεδοµένων φιλτράρεται και ενισχύεται. Το µη-συνεχές ρεύµα ανόδου ελέγχεται από ένα ποµπό (laser). Το καθοδικό ρεύµα που µεταφέρει το βίντεο τροφοδοτεί έναν δέκτη βίντεο που το ενισχύει και το στέλνει σε έναν συνδετήρα οµοαξονικού καλωδίου (coax) των 75 Ohm και κατά συνέπεια µέσα στο σπίτι. Ελεγκτής πρόσβασης µέσου µετάδοσης B-PON Ο ελεγκτής πρόσβασης µέσου µετάδοσης (Media Access Controller-MAC) [14] είναι υπεύθυνος για το πρωτόκολλο ελέγχου µετάδοσης ενός PON συστήµατος. Ο B-PON MAC ελέγχει τα πακέτα δεδοµένων που στέλνει κάποιο σπίτι (που αντιστοιχεί στο ONT που εξετάζεται) στο ρεύµα ανόδου. εδοµένα µεταδίδονται από πολλά σπίτια που βρίσκονται σε διάφορες αποστάσεις από το CO. Τα δεδοµένα ανόδου πρέπει να 64

65 παραληφθούν από το OLT µε συγχρονισµένο τρόπο ώστε να µην υπάρχει σύγκρουση. Όσον αφορά το ρεύµα καθόδου, ο MAC πρέπει να «φιλτράρει» τα δεδοµένα που προορίζονται για το κάθε σπίτι. Η γραµµή επικοινωνίας ανάµεσα στα σπίτια και το τερµατικό κέντρο απαιτεί έναν MAC σε κάθε σπίτι και έναν αντίστοιχο στο CO. Ολοκληρωµένη διάταξη πρόσβασης συστήµατος σε τσιπ Η ολοκληρωµένη διάταξη πρόσβασης (Integrated Access Device-IAD) συστήµατος σε τσιπ (System on Chip-SoC) [14] είναι η µονάδα που ελέγχει τον εξοπλισµό του χρήστη. Η µονάδα αυτή ολοκληρώνει τον επεξεργαστή ελέγχου µε χειρισµούς δεδοµένων όπως επεξεργασία στρώµατος προσαρµογής ATM 5 (ATM adaptation layer-aal 5) µε υπόστρωµα Τεµαχισµού και Συναρµολόγησης (Segmentation and Reassembly-SAR), Ethernet και φυσικό MAC και AAL1/AAL2 µε φωνητικό SAR. Η διεπαφή Utopia είναι η καθιερωµένη ATM διεπαφή αρτηρίας που συνδέει πολλά από τα υπάρχοντα IAD SoCs. ιεπαφή τηλεφωνικής γραµµής Η µονάδα αυτή (SLIC) [14] είναι η διεπαφή του τηλεφώνου Απλής Παλιάς Τηλεφωνικής Υπηρεσίας (Plain Old Telephone Service-POTS) µέσω ενός συνδετήρα RJ-11. Περιλαµβάνει επίσης µια διαδικασία κωδικοποίησης της φωνητικής ροής από αναλογική σε ψηφιακή καθώς επίσης τροφοδοτεί τα τηλέφωνα µε την αναγκαία ηλεκτρική ενέργεια για το κουδούνισµα. Το σπίτι εφοδιάζεται έτσι µε µία έως τέσσερις τηλεφωνικές γραµµές. 2.6 Σύγκριση µε DSL, HFC, FTTC εν υπάρχει µια µόνο σωστή λύση [18] για να φτάσουν οι ευρυζωνικές τεχνολογίες (broadband) στο σπίτι του χρήστη. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές αρχιτεκτονικές που χρησιµοποιούνται για να αυξηθεί ο ρυθµός της µετάδοσης των δεδοµένων, οι υπηρεσίες που παρέχονται και η ποιότητα των υπηρεσιών αυτών σε σπίτια και επιχειρήσεις. Στη συνέχεια γίνεται µια προσπάθεια σύγκρισης του µε τις ανταγωνιστικές αρχιτεκτονικές που αναπτύσσονται σήµερα. Αν και οι ασύρµατες και οι δορυφορικές αρχιτεκτονικές αποτελούν επίσης βιώσιµες ευρυζωνικές εναλλακτικές 65

66 λύσεις, η σύγκριση αυτή θα περιοριστεί µόνο σε ενσύρµατες υλοποιήσεις µε οπτική ίνα ή/και χάλκινα καλώδια. Στο σχήµα 31 απεικονίζεται η φυσική αναπαράσταση των εναλλακτικών αυτών λύσεων καθώς και το µέσο µετάδοσης που χρησιµοποιούν σε κάθε σηµείο µέχρι το σπίτι του χρήστη. Γενικά είναι σωστός ο ισχυρισµός ότι όσο πιο κοντά φτάνει η ίνα στο σπίτι του χρήστη, τόσο περισσότερες µπορούν να είναι οι υπηρεσίες που παρέχονται. Σχήµα 31: Φυσική αναπαράσταση των υπό σύγκριση τοπικών δικτύων διανοµής [Πηγή: Corning, Inc.] Ψηφιακή Συνδροµητική Γραµµή (Digital Subscriber Line-DSL) Η πρώτη αρχιτεκτονική που θα εξεταστεί αφορά τα παλιά τηλεφωνικά δίκτυα, που χρησιµοποιούν το «θρυλικό» χάλκινο αθωράκιστο συνεστραµµένο ζεύγος (Unshielded Twisted Pair-UTP), το οποίο εκτείνεται από το τερµατικό κέντρο της τηλεφωνικής εταιρείας ως την εκάστοτε κατοικία ή επιχείρηση. Αν και αρχικά σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε µόνο για να µεταφέρει φωνή, οι τεχνολογικές εξελίξεις κατέστησαν εφικτή την παροχή υψηλής ταχύτητας δεδοµένων και άλλων υπηρεσιών από την αρχιτεκτονική αυτή. Η πιο διακεκριµένη υλοποίηση αυτού του είδους είναι η τεχνολογία της Ψηφιακής Συνδροµητικής Γραµµής (Digital Subscriber Line-xDSL). Εδώ, συγκεκριµένα, θα γίνει περιγραφή της τεχνολογίας της Ασύµµετρης DSL (Asymmetric Digital Subscriber Line-ADSL) που είναι αρκετά δηµοφιλής. Οι κατεστηµένοι φορείς τοπικού κέντρου (Incumbent Local-Exchange Carriers-ILECs) και οι ανταγωνιστικοί φορείς τοπικού κέντρου (Competitive Local-Exchange Carriers-CLECs) προσφέρουν αυτή την τεχνολογία για να παρέχουν υψηλής ταχύτητας δεδοµένα και τηλεφωνία στο σπίτι. Η ADSL προσφέρει ταχύτητα Mbps έως και 8 Mbps στο καθοδικό ρεύµα και στο ανοδικό ρεύµα από 16 Kbps ως 66

67 1.1 Mbps στην υπάρχουσα καλωδίωση. Αυτή είναι η απάντηση των τηλεφωνικών εταιρειών στο µεγάλο εύρος ζώνης που προσφέρει ο καλωδιακός διαµορφωτήςαποδιαµορφωτής (cable modem). Η ADSL απαιτεί εξοπλισµό πολυπλεξίας στο CO όπου συγκεντρώνει την κυκλοφορία από το υπόλοιπο δίκτυο. Οι φωνητικές κλήσεις διαχωρίζονται στην πορεία τους µέσα στο PSTN. Στην πλευρά του σπιτιού του συνδροµητή πρέπει να εγκατασταθεί ένας διαχωριστής όπου θα διαχωρίζεται η τηλεφωνική κυκλοφορία από την κυκλοφορία των δεδοµένων. Η φωνή «τρέχει» πάνω από το υπάρχον καλώδιο συνεστραµµένου ζεύγους και χρησιµοποιείται ακόµη και όταν υπάρχει διακοπή ρεύµατος. Τα δεδοµένα «τρέχουν» πάνω από ένα νέο-εγκατεστηµένο καλώδιο UTP µέχρι το σηµείο όπου βρίσκεται ο υπολογιστής του χρήστη µέσα στο σπίτι και δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν όταν υπάρχει διακοπή ρεύµατος. Ο υπολογιστής απαιτεί επιπλέον ένα ADSL modem. Το τυπικό όριο της απόστασης για τις χαµηλότερες ταχύτητες είναι περίπου 5.5 km. Το µεγαλύτερο πλεονέκτηµα της ADSL [18] είναι ότι χρησιµοποιεί το υπάρχον χάλκινο υπόβαθρο που διαθέτουν οι περισσότερες τηλεφωνικές εταιρείες. Είναι ένας τρόπος να προσφέρει γρήγορα και µε χαµηλό κόστος ένα συγκριτικά υψηλό εύρος ζώνης στο σπίτι. Παρέχει επίσης µια αφιερωµένη γραµµή µε εξασφαλισµένο εύρος ζώνης σε κάθε συνδροµητή ώστε το εύρος ζώνης να µη µοιράζεται ανάµεσα στους συνδροµητές, κάνοντας την ADSL περισσότερο ασφαλή και αξιόπιστη. Παρ όλ αυτά αν και η αρχιτεκτονική αυτή µοιάζει ιδανική, έχει σηµαντικά µειονεκτήµατα. Είναι γεγονός ότι πολλοί συνδροµητές δεν έχουν πρόσβαση σε DSL υπηρεσίες όταν βρίσκονται έξω από τα όρια της απόστασης που υποστηρίζει ή όταν χρησιµοποιούν παλαιότερες χάλκινες γραµµές. Υπολογίζεται ότι η µερίδα των χρηστών που µπορεί να εξυπηρετηθεί από την τεχνολογία ADSL [18] είναι περίπου 40%. Το εύρος ζώνης που προσφέρει µπορεί να είναι υψηλό αλλά όχι αρκετό για να υποστηρίξει τις νέες απαιτητικές υπηρεσίες. Συνοψίζοντας, παρόλο που το κόστος της αρχικής εγκατάστασης είναι πολύ χαµηλό, το κόστος της συντήρησης ενός αµιγώς χάλκινου δικτύου είναι ιδιαίτερα υψηλό. Επιπλέον δεν µπορεί να ικανοποιήσει τις µελλοντικές απαιτήσεις των χρηστών, 67

68 ιδιαίτερα όσο η ανάγκη για εύρος ζώνης µεγαλώνει και νέες υπηρεσίες συνεχίζουν να προσφέρονται. Υβρίδιο οπτικής ίνας-οµοαξονικού (Hybrid Fiber Coax-HFC) Τα δίκτυα υβριδίου οπτικής ίνας-οµοαξονικού (Hybrid Fiber Coax-HFC) [18] είναι η προτίµηση της βιοµηχανίας καλωδιακής τηλεόρασης. Σε ένα τέτοιο δίκτυο (βλέπε σχήµα 31) η οπτική ίνα εκτείνεται από την κεφαλή του δικτύου (head end) µέχρι έναν οπτικό κόµβο που λαµβάνει το σήµα και το παραδίδει στο οµοαξονικό καλώδιο. Ο κόµβος µπορεί να εξυπηρετεί 500 έως 2000 σπίτια. Σε περίπτωση που οι συνδροµητές είναι λιγότεροι ή απαιτείται υψηλότερο εύρος ζώνης, οι κόµβοι µπορούν να διαµορφωθούν ώστε να εξυπηρετούν λιγότερα σπίτια. Τα cable modems προσφέρουν υψηλής ταχύτητας δεδοµένα πάνω από την HFC αρχιτεκτονική κάνοντας χρήση ενός µεγάλου καθοδικού καναλιού µε ταχύτητες που ξεκινούν από µερικές εκατοντάδες Kbps και φτάνουν τα 30 Mbps. Το ανοδικό ρεύµα είναι αρκετά µικρό στα 100 Kbps, ενώ συνδέεται και µε έντονα προβλήµατα θορύβου. Η διεπαφή µέσα στο σπίτι είναι συγκριτικά απλή. Οι συνδροµητές [16] εφοδιάζονται µε ένα κουτί επί-τηλεόρασης (set-top box) µε διεπαφές για τα τηλέφωνα και Ethernet συνδετήρες για δεδοµένα. Εναλλακτικά µπορεί να έχουν ένα ξεχωριστό cable modem. Στις περιπτώσεις που υπάρχει ένα δίκτυο οµοαξονικού καλωδίου [18] η HFC αρχιτεκτονική µπορεί να κατασκευασθεί γρήγορα και µε συγκριτικά χαµηλό αρχικό κόστος εγκατάστασης. Η υλοποίηση αυτή βελτιώνει την υπάρχουσα υπηρεσία της τηλεόρασης και παράλληλα αξιοποιεί το υπάρχον δίκτυο για παροχή ηλεκτρικής ισχύος. Ο συνδυασµός ίνας και οµοαξονικού καλωδίου δίνει τη δυνατότητα να υποστηρίζεται τηλεφωνία, αµφίδροµη ροή δεδοµένων, βίντεο και ένα πλήθος µελλοντικών υπηρεσιών. Όµως το HFC υστερεί [18] σηµαντικά σε κάποια σηµεία. Συγκαταλέγεται σαφώς στα µειονεκτήµατα ενός δικτύου, το γεγονός ότι το ανοδικό εύρος ζώνης είναι µικρό και θορυβώδες. εν µπορεί επίσης να αγνοηθεί ότι εξαιτίας του διαµοιραζόµενου εύρους ζώνης, η ασφάλεια είναι αµφισβητήσιµη. Τέλος, σε λειτουργικό επίπεδο, η χρήση ενισχυτών ραδιοσυχνοτήτων (RF amplifiers) έχει σαν αποτέλεσµα επιπλέον λειτουργικό κόστος και χαµηλότερη αξιοπιστία. 68

69 Η HFC αρχιτεκτονική είναι η φυσική εξέλιξη της υποδοµής της καλωδιακής τηλεόρασης και µπορεί να οδηγήσει κατευθείαν σε ένα δίκτυο πιο «πλούσιο» σε οπτική ίνα, παραπλήσιο της οπτικής ίνας µέχρι το πεζοδρόµιο (Fiber To The Curb- FTTC). Οπτική ίνα µέχρι το πεζοδρόµιο (Fiber To The Curb-FTTC) Στην πορεία της ίνας µέχρι το σπίτι, η ίνα εισχώρησε και σταµάτησε στο δίκτυο της γειτονιάς υλοποιώντας την αρχιτεκτονική της οπτικής ίνας µέχρι το πεζοδρόµιο (Fiber To The Curb-FTTC). Οι τηλεφωνικές εταιρείες [18] στηρίχθηκαν στον ισχυρισµό ότι µε την επέκταση της ίνας σχεδόν έξω από το σπίτι (στο πεζοδρόµιο) αντί για την επέκταση µέχρι το σπίτι (), µπορούν να παρέχουν µεγάλο εύρος ζώνης και να αξιοποιούν συγχρόνως ένα µεγάλο µέρος των drop UTP καλωδίων, που εκτείνονται από το πεζοδρόµιο µέχρι το σπίτι. Οι εταιρείες καλωδιακής τηλεόρασης µπορούν να χρησιµοποιήσουν το FTTC για να αναβαθµίσουν τα δίκτυα τους σε παθητικά, αποφεύγοντας το κόστος και την αναξιοπιστία των ενισχυτών που χρησιµοποιούν στα HFC δίκτυα. Το FTTC είναι µέλος µια γενικότερης κλάσης αρχιτεκτονικών που είναι «πλούσιες» σε ίνα, η οποία ονοµάζεται FTTx, δηλαδή οπτική ίνα µέχρι κάτι. Στις αρχιτεκτονικές αυτές η ίνα ξεκινάει από το CO και φτάνει µέχρι έναν κόµβο, που µπορεί να τοποθετείται σε διάφορες αποστάσεις από τον τελικό στόχο, που είναι το σπίτι του χρήστη. Στο FTTC [18] το σήµα µεταδίδεται σε οπτικούς κόµβους µέσα στη γειτονιά. Οι κόµβοι αυτοί αποτελούν το σηµείο τερµατισµού της ίνας. Το σήµα συνεχίζει από εκεί το ταξίδι του µέχρι το σπίτι, πάνω από χάλκινα ή οµοαξονικά καλώδια. Κάθε κόµβος στο FTTC, [2] δηλαδή κάθε οπτική δικτυακή µονάδα (Optical Network Unit- ONU), µπορεί να εξυπηρετήσει από σπίτια. Η µορφή των δεδοµένων [18] που χρησιµοποιείται ποικίλει (VDSL, ATM, Ethernet) και άρα ποικίλει και το εύρος ζώνης που παρέχεται. Το εύρος ζώνης εξαρτάται επίσης από το µήκος των χάλκινων καλωδίων, αλλά πάντως υπολογίζεται στα Mbps. Είναι προφανές ότι το FTTC έχει λιγότερα ενεργά ηλεκτρονικά µέρη, γεγονός που συνεπάγεται [18] λιγότερες δικτυακές διακοπές και χαµηλότερο κόστος συντήρησης. Επιτρέπει επίσης την αξιοποίηση του υπάρχοντος δικτύου και την αναβάθµιση του σε µια ευρυζωνική FTTC λύση. Παρέχει έτσι υψηλό εύρος ζώνης στο σπίτι και τη 69

70 µείζονος σηµασίας ιδιότητα να µπορεί να αναβαθµιστεί σε, σε περίπτωση που στο µέλλον δεν είναι αρκετό το εύρος ζώνης που προσφέρει. υστυχώς όµως είναι υψηλό το κόστος της αρχικής εγκατάστασης. Επιπλέον σε τεχνικό επίπεδο [18] υπάρχουν ζητήµατα στα οποία υστερεί όταν χρησιµοποιείται VDSL, όπως ότι η απόσταση που καλύπτει ο χαλκός είναι µικρή, περίπου 200 m. Βρέθηκε επίσης ότι οι συχνότητες που χρησιµοποιούνται για την VDSL παρεµβάλλονται µε ασύρµατες συσκευές ή και µε ADSL σήµατα που µπορεί να υπάρχουν σε κοντινά καλώδια. Η FTTC αποτελεί σήµερα ένα µεταβατικό στάδιο πριν την πραγµατική υλοποίηση. Προσφέρει εύκολα υψηλής ταχύτητας δεδοµένα, τηλεφωνία και βίντεο καθώς και εξελιγµένες υπηρεσίες όπως τηλεδιάσκεψη. ιαθέτει, τέλος, την ευελιξία [18] να επιλέγεται ποιο από τα σπίτια των συνδροµητών θα αναβαθµιστεί στο µέλλον. Οπτική ίνα µέχρι το σπίτι (Fiber To The Home-) Ο επιστηµονικός κόσµος, οι τηλεφωνικές εταιρείες, οι εταιρείες καλωδιακής τηλεόρασης, οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και οι κοινότητες που επιθυµούν να αναπτύξουν δίκτυα ευρείας ζώνης συµφωνούν ότι το είναι το απόλυτο µέλλον. Η παθητική του φύση [18] οδηγεί τα κόστη συντήρησης σε πολύ χαµηλά επίπεδα και η ικανότητα του σε εύρος ζώνης, πάνω από 10 Gbps, επιτρέπει στους φορείς να παρέχουν οποιαδήποτε υπηρεσία είναι επιθυµητή. Είναι φυσικό λοιπόν να αναρωτηθεί κανείς ποιοι παράγοντες καθυστέρησαν την υλοποίηση αυτής της ιδανικής αρχιτεκτονικής. Τα τελευταία χρόνια, παράγοντες καθυστέρησης όπως το κόστος, οι επενδύσεις σε χάλκινα και οµοαξονικά καλώδια και ρυθµιστικά ζητήµατα επανεξετάστηκαν ώστε το να θεωρείται πια βιώσιµη επιλογή. Εκτός από το εύρος ζώνης χαρακτηρίζεται και από άλλες πολύ σηµαντικές ιδιότητες όπως [18] η αξιοπιστία, η ασφάλεια και η ποιότητα του σήµατος. Επιπλέον, οι συνεχείς εξελίξεις στον τοµέα των οπτικών τεχνολογιών υπόσχονται να επεκτείνουν περαιτέρω τις δυνατότητες ενός αµιγώς οπτικού δικτύου µε νέους και συναρπαστικούς τρόπους. Βέβαια δεν πρέπει να αγνοηθεί ότι καθώς [18] η µετατροπή του οπτικού σήµατος σε ηλεκτρικό µεταφέρεται σε κάθε σπίτι ξεχωριστά το κόστος της αρχικής εγκατάστασης είναι υψηλότερο από το κόστος των υπόλοιπων δικτύων. Είναι επίσης λογικό, όταν υπάρχει ήδη εγκατεστηµένο ένα χάλκινο δίκτυο, οι φορείς να αξιοποιούν το υπάρχον δίκτυο πριν σκεφτούν µια λύση. Φυσικά, χωρίς 70

71 χαλκό, είναι αναγκαία στην πλευρά του συνδροµητή η χρήση µπαταριών ή κάποιας άλλης τεχνολογίας για την τροφοδότηση του τηλεφωνικού κυκλώµατος µε ισχύ. Παρόλο που [18] το αρχικό κόστος εγκατάστασης είναι συγκριτικά υψηλό, η υψηλή αξιοπιστία ενός παθητικού, αµιγώς οπτικού δικτύου συνεπάγεται σηµαντική εξοικονόµηση του κόστους συντήρησης, καθιστώντας έτσι το κόστος του κύκλου ζωής του το χαµηλότερο από τις υπόλοιπες αρχιτεκτονικές που περιγράφηκαν. Με τη συνεχόµενη πτώση των τιµών των συστηµάτων FTTx και δεδοµένου ότι η απαίτηση σε εύρος ζώνης διπλασιάζεται κάθε 18 µήνες, το φαίνεται να δίνει την απάντηση. Συνοψίζοντας αυτή τη σύγκριση, στον πίνακα 5 είναι συγκεντρωµένα µερικά από τα χαρακτηριστικά των αρχιτεκτονικών που αποτελούν κοινά ζητήµατα που αντιµετωπίζουν οι σχεδιαστές δικτύων. Πίνακας 5: Σύγκριση των κύριων χαρακτηριστικών των ADSL, HFC, FTTC, [Πηγή: Corning Inc.] Καθοδικό εύρος ζώνης Ανοδικό εύρος ζώνης Κόστος συντήρησης Ασφάλεια Χρήση υπάρχουσας υποδοµής Αρχικό κόστος εγκατάστασης ιάρκεια κατασκευής ADSL HFC FTTC Mbps 500 Kbps έως Mbps 10+ Gbps 30 Mbps 16 Kbps έως 100 Kbps Mbps 10+ Gbps 1.1 Mbps Υψηλό Υψηλό Χαµηλό Χαµηλό Μη διαµοιραζόµενο εύρος ζώνης Ολική ιαµοιραζόµενο εύρος ζώνης Στο µεγαλύτερο µέρος ιαµοιραζόµενο εύρος ζώνης Μερική Χαµηλό Χαµηλό Μέτριο Υψηλό Μη διαµοιραζόµενο εύρος ζώνης Καθόλου Μικρή Μικρή Μέτρια Μεγάλη 71

72 3. ΤΟ ΑΝΑ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ Οι συνδροµητές ευρείας ζώνης ξεπέρασαν µε το τέλος του 2004 τα 150 εκατοµµύρια σε ολόκληρο τον κόσµο. Τα πρωτεία όσον αφορά τη διείσδυση των ευρυζωνικών τεχνολογιών κρατάει η Κορέα µε 25 συνδροµητές ανά 100 κατοίκους, ενώ οι Η.Π.Α. διαθέτουν το µεγαλύτερο αριθµό συνδροµητών ευρείας ζώνης που υπολογίζεται στα 38 εκατοµµύρια [10]. Στη συνέχεια παρατίθενται συγκεντρωτικά στατιστικά στοιχεία που αφορούν γενικά στην κατάσταση των ευρυζωνικών τεχνολογιών ανά τον κόσµο µε την ολοκλήρωση του Όσον αφορά τη Βόρεια Αµερική [10]: ιαθέτει 43.2 εκατοµµύρια συνδροµητές ευρείας ζώνης. Τα cable modems είναι πρώτα σε αριθµό συνδροµητών αλλά και οι DSL συνδέσεις γνωρίζουν σηµαντική αύξηση. Σηµαντική δραστηριότητα. Υπάρχουν 275,000 συνδροµητές. Στην Ευρώπη [10]: Υπολογίζονται στα 42.1 εκατοµµύρια οι συνδροµητές ευρείας ζώνης. Η αύξηση των DSL συνδροµητών είναι σηµαντική. Το αναπτύσσεται σε κοινοτική (municipalities) βάση. Υπάρχουν 540,000 συνδροµητές. Σε Ασία και Αυστραλία ισχύουν τα εξής [10]: Υπάρχουν 63.6 εκατοµµύρια συνδροµητές ευρείας ζώνης. Σηµειώθηκε σηµαντική ανάπτυξη της DSL κατά το 2004 αλλά, υπήρξε συγχρόνως και βαθιά διείσδυση της οπτικής ίνας. Αναπτύχθηκε ευρέως FTTB σε συνδυασµό µε τοπικά δίκτυα (Local Area Networks-LANs) εκατοµµύρια συνδροµητές όταν το 2003 ήταν 1.8 εκατοµµύρια. Τέλος στην Κεντρική και Νότια Αµερική [10]: 72

73 Υπάρχουν µόλις 3.5 εκατοµµύρια συνδροµητές ευρείας ζώνης. Η DSL ανάπτυξη σηµείωσε µικρή άνοδο. Ελάχιστες δοκιµές. Είναι προφανές, λοιπόν, ότι στην Ασία και την Αυστραλία (APAC) λαµβάνουν χώρα το 80% περίπου των υλοποιήσεων. Η Ευρώπη [19] καταλαµβάνει τη δεύτερη θέση µε σηµαντική δραστηριότητα αφού το 2003 οι συνδροµητές υπολογίζονταν στους 450,000. Είναι χαρακτηριστικό ότι στην Βόρεια Αµερική σηµειώθηκε η µικρότερη άνοδος. Στην περιοχή της Ευρώπης, της Μέσης Ανατολής και της Αφρικής (ΕΜΕΑ), η Σουηδία είναι [20] πρώτη σε συνδροµητές. Στην αµερικάνικη ήπειρο τα πρωτεία κατέχουν οι Η.Π.Α., ενώ ο παγκόσµιος ηγέτης σε γραµµές είναι η Ιαπωνία. Οι συνδροµητές προβλέπεται το 2009 να ξεπεράσουν σε παγκόσµιο επίπεδο τα 12 εκατοµµύρια (βλέπε σχήµα 32). Σχήµα 32: Πρόβλεψη του αριθµού των συνδροµητών ως το 2009 παγκοσµίως. [Πηγή: Cahners In-Stat Group, RHK, Corning] Στο διάγραµµα του σχήµατος 33 απεικονίζεται η άνοδος των γραµµών σε σχέση µε τη συνολική ευρυζωνική ανάπτυξη όπως αυτή προβλέπεται µέχρι το Είναι πια κοινά αποδεκτό ότι το είναι ικανό να λύσει σηµαντικά κοινωνικά προβλήµατα, υπόσχεται να επιταχύνει την επάνοδο της βιοµηχανίας των υπολογιστών και της βιοµηχανίας των επικοινωνιών παγκοσµίως και να προσδώσει σε µια δεδοµένη χώρα ένα σηµαντικό, ανταγωνιστικό προσόν. 73

74 Σχήµα 33: Η ανάπτυξη σε σύγκριση µε τη συνολική ευρυζωνική ανάπτυξη [Πηγή: RHK Inc.] 3.1 Το στην Ασία και την Αυστραλία Όπως αναφέρθηκε ήδη η περιοχή της Ασίας και της Αυστραλίας κατέχει το µεγαλύτερο µερίδιο της ανάπτυξης (80% περίπου) και οι προβλέψεις που αφορούν την περιοχή είναι ιδιαίτερα αισιόδοξες. Φυσικά η πρωτιά αυτή δεν είναι τυχαία, αφού σε χώρες όπως η Ιαπωνία και η Κορέα οι ευρυζωνικές τεχνολογίες είναι ιδιαίτερα δηµοφιλείς αλλά και οι κρατικές επενδύσεις και πρωτοβουλίες (Ιαπωνία: e- Japan II, Κορέα: e-korea VISION 2006 [19]) προωθούν και ενισχύουν σηµαντικά αυτή την πορεία. Ιαπωνία Ξεκινώντας µε τον παγκόσµιο πρωτοπόρο, ο στόχος της Ιαπωνίας [21] είναι, το 2006, 10 εκατοµµύρια σπίτια να εξυπηρετούνται από γραµµές. Η πρωτοπορία αυτή, όχι τυχαία, οφείλεται σε ένα ανταγωνιστικό περιβάλλον αγοράς (όπου προσφέρεται 40 Mbps DSL) αλλά και στις κυβερνητικές πολιτικές. Η παροχή ευρείας ζώνης [22] είναι η φθηνότερη του κόσµου, στα $0.18 ( 0.14) ανά 100 Kbps (όταν στις Η.Π.Α. είναι $2.86 και στο Ηνωµένο Βασίλειο $7.18). Όπως φαίνεται και στο σχήµα 34 τον Ιούνιο του 2004 οι χρήστες του ήταν 1.42 εκατοµµύρια. Σηµείο έναρξης της 74

75 ανόδου που σηµειώθηκε στην Ιαπωνία ήταν η εισαγωγή του προτύπου του B-PON τον Σεπτέµβριο του 2002, ενώ την άνοδο αυτή ενίσχυσε ιδιαίτερα και η πτώση του κόστους εγκατάστασης περί τα µέσα του 2003, όταν ο εγκατεστηµένος ιαπωνικός φορέας NTT παραιτήθηκε από το κόστος εγκατάστασης των $ Είναι χαρακτηριστικό [21] ότι οι εφαρµογές στην Ιαπωνία στηρίχθηκαν κατά ένα µεγάλο µέρος σε δίκτυα B-PON, εκµεταλλευόµενοι µε αυτόν τον τρόπο οι φορείς την εκτεταµένη ATM υποδοµή τους. Σχήµα 34: Η αύξηση των συνδροµητών στην Ιαπωνία από τον Μάρτιο του 2001 µέχρι τον Ιούνιο του 2004 [Πηγή: Στοιχεία της Ιαπωνικής κυβέρνησης] Με την ολοκλήρωση του 2004 οι συνδροµητές [21] ξεπέρασαν τα 2 εκατοµµύρια. Είναι γεγονός ότι 80,000-90,000 νέα σπίτια υιοθετούν την τεχνολογία κάθε µήνα. Στους χρήστες αυτούς προσφέρονται µέχρι 100 Mbps σε κάθε κατεύθυνση, ενώ σύντοµα θα προσφέρεται µέχρι και 1 Gbps. Σε µια αγορά όπως είναι αυτή των Η.Π.Α. [22] οι φορείς τηλεπικοινωνιών και δικτύων είναι αυτοί που οδηγούν τις υλοποιήσεις του. Αντίθετα στην περίπτωση της Ιαπωνίας οι ίδιοι οι καταναλωτές καθορίζουν τις εξελίξεις. Κανένας καταναλωτής στην Ιαπωνία δεν θα «καταδεχόταν» τo όριο των Mbps που προσφέρονται στις Η.Π.Α.. Η ανταγωνιστική τεχνολογία 75

76 που είναι περισσότερο δηµοφιλής στην Ιαπωνία είναι η DSL µε ιδιαίτερα δελεαστικό αντίτιµο. Οι απαιτητικοί όµως χρήστες [22] δεν βρίσκουν αρκετή την ταχύτητα των 40 Mbps που αυτή προσφέρει και µάλιστα όχι πάντα, καθώς όσο πιο µακριά βρίσκεται ο χρήστης από το CO τόσο λιγότερο εύρος ζώνης λαµβάνει. Μόνο δηλαδή αυτοί που βρίσκονται κοντά στο CO λαµβάνουν τα 40 Mbps, όταν το παρέχει 50 Mbps ανεξάρτητα από την απόσταση του σπιτιού του χρήστη από το CO. Το επιχειρηµατικό µοντέλο [22] που ακολουθείται δε, επιβάλλει απλώς την παροχή υψηλής ταχύτητας πρόσβασης. Οι φορείς των δικτύων αποφάσισαν να προσφέρουν στους πελάτες τους το ταχύτερο δίκτυο που είναι διαθέσιµο και στη συνέχεια να πουλήσουν υπηρεσίες πάνω από αυτό. Έτσι οι ιαπωνικοί τηλεπικοινωνιακοί φορείς προσφέρουν απλώς εύρος ζώνης. Οι πάροχοι υπηρεσιών διαδικτύου (Internet Service Providers-ISPs) παρέχουν τις υπηρεσίες και οι πάροχοι περιεχοµένου το περιεχόµενο (βλέπε σχήµα 35). Προβλέπεται βέβαια πληρωµή όλων των υπηρεσιών σε ένα λογαριασµό βάσει συµφωνιών που γίνονται ανάµεσα στις εταιρείες. Σχήµα 35: Το µοντέλο παροχής των υπηρεσιών στην Ιαπωνία. Σύµφωνα µε στοιχεία του Ιουνίου του 2004 [21] ο µεγαλύτερος πάροχος στην Ιαπωνία (NTT-East) προσφέρει 100 Mbps στους συνδροµητές του έναντι $58 το 76

77 µήνα, τιµή στην οποία περιλαµβάνεται και η χρέωση του ISP. Να σηµειωθεί ότι η αντίστοιχη DSL τιµή ανέρχεται στα $43 µηνιαίως (40 Mbps). Όπως αναφέρθηκε τα δίκτυα που αναπτύχθηκαν στηρίχθηκαν στο µεγαλύτερο µέρος τους στην B-PON τεχνολογία, σε συνδυασµό [21] µε Ethernet διεπαφές. Από το συνολικό κόστος των δικτύων αυτών το 45% αφορά το εξωτερικό κόστος της γραµµής, το 22% αφορά το IP δίκτυο, το 18% αφορά έξοδα της επιχείρησης και το 4% το εσωτερικό κόστος καλωδίωσης, επιτρέποντας έτσι κέρδος της τάξης του 11% (πηγή: Nikkei Communications 14/04/2004), κάτι που µεταφράζεται σε $4-5 κέρδος ανά χρήστη κάθε µήνα. Πρόσφατα η ιαπωνική κυβέρνηση [22] επέβαλε την αλλαγή από τα B-PONs σε E-PONs και όλες οι µελλοντικές υλοποιήσεις θα στηρίζονται σε αυτήν την τεχνολογία. Νότια Κορέα Η Νότια Κορέα, ένας από τους πρωτοπόρους στο χώρο της παροχής ευρυζωνικών τεχνολογιών, έχει ως στόχο [19] να προσφέρει εύρος ζώνης 100 Mbps σε 5 εκατοµµύρια χρήστες µέχρι το 2007 και να τους διπλασιάσει µέχρι το Το 57.4% των χρηστών ευρείας ζώνης χρησιµοποιούν DSL τεχνολογία και το 34.3% cable modems. Και οι δύο επιλογές όµως έχουν φθάσει σε επίπεδα κορεσµού, µε αποτέλεσµα η Κορέα να στρέφεται σε νέες υπηρεσίες υψηλής ταχύτητας µε ραγδαίους ρυθµούς ανάπτυξης. Αυτή η δραστηριότητα είναι βέβαια αναµενόµενη σε µια χώρα όπου το 76% των νοικοκυριών της έχει πρόσβαση σε ευρυζωνικά δίκτυα. Η πρόκληση [19] για τους κορεάτικους φορείς ήταν να αυξήσουν το εισόδηµα τους διατηρώντας όµως συγχρόνως την απαιτητική πελατεία τους. Στόχος τους είναι να προσφέρουν υψηλές ταχύτητες και υπηρεσίες προστιθέµενης αξίας (VoIP, VoD), προτείνοντας επιπλέον καινοτόµες ιδέες όπως το WDM PON. Στα πλαίσια του προγράµµατος e-korea VISION 2006, η κορεάτικη κυβέρνηση ανακοίνωσε την ανάπτυξη του Ευρυζωνικού ικτύου Σύγκλισης (Broadband Convergence Network- BCN), ένα δίκτυο νέας γενιάς µε ποιοτικές πολυµεσικές υπηρεσίες. Στο πρόγραµµα αυτό το θεωρείται η απόλυτη λύση. Το BCN είναι θεωρητικά ένας χάρτης που οδηγεί στο. Σε πρώτο επίπεδο (2006), σύµφωνα µε στοιχεία του υπουργείου Πληροφορίας και Επικοινωνιών της ηµοκρατίας της Κορέας, προωθείται το FTTC για τις κατοικηµένες περιοχές και ξεκινάει η υλοποίηση πάνω από E-PON, 77

78 προσφέροντας στους χρήστες 100 Mbps και ψηφιακή διανοµή βίντεο (MPEG2). Μακροπρόθεσµα (2010) στόχος αυτής της προσπάθειας είναι η παροχή πραγµατικού πάνω από WDM PON, προσφέροντας έτσι ευρυζωνική πρόσβαση της τάξεως των Gbps, εκποµπή HDTV, σύγκλιση των τηλεπικοινωνιών και της εκποµπής υπηρεσιών και υψηλής ποιότητας διανοµή διαδικτύου. Ταϊβάν Η Ταϊβάν είναι µια χώρα µε σηµαντική δραστηριότητα στην ανάπτυξη και όχι τυχαία καθώς είναι η τρίτη χώρα στον κόσµο σε ρυθµό διείσδυσης των ευρυζωνικών τεχνολογιών. Το υπουργείο Μεταφορών και Επικοινωνιών της Ταϊβάν ελπίζει µέχρι το 2007 να έχουν συνδεθεί στο, 2 εκατοµµύρια νοικοκυριά και 1.7 εκατοµµύρια νοικοκυριά µε ασύρµατες τεχνολογίες. Οι στόχοι αυτοί µεταφράζονται σε 27.2% διείσδυση του στα νοικοκυριά της Ταϊβάν και σε 22.5% διείσδυση των ασύρµατων τεχνολογιών. Στα πλαίσια του σχεδίου αυτού επιδιώκεται διπλασιασµός του συνολικού εύρους ζώνης που παρέχεται από το, προσφέροντας στους χρήστες 100 Mbps. Ο µεγαλύτερος φορέας αυτής της ανάπτυξης είναι η εταιρεία Chunghwa Telecom µε επενδύσεις αξίας $1.5 δισεκατοµµυρίου και µε στόχο να φτάσει το 1 εκατοµµύριο συνδροµητές ως το Λαϊκή ηµοκρατία της Κίνας Είναι γεγονός ότι υπάρχει περιορισµένη κινητικότητα ακόµη όσον αφορά το, σε µια χώρα όπου το κόστος εξοπλισµού και εγκατάστασης της DSL είναι το φθηνότερο σε όλο τον κόσµο. Να σηµειωθεί επιπλέον ότι η Κίνα διαθέτει συγκριτικά νέα δίκτυα χαλκού και είναι στο σύνολο τους βασισµένα σε IP. Παρ όλ αυτά µερικοί από τους µεγαλύτερους φορείς στην Κίνα (China Telecom, China Netcom, Great Wall BB) δοκιµάζουν σε πειραµατικό στάδιο FTTx πάνω από παθητικά οπτικά δίκτυα και εφαρµόζουν ευρέως FTTB µε LAN. Αυστραλία Στην Αυστραλία η δραστηριότητα στηρίζεται σε υλοποιήσεις από κοινότητες (municipalities) και κατασκευαστές σπιτιών, όπου οι εφαρµογές σε περιοχές στις οποίες δεν υπήρχε παλαιότερη υποδοµή (greenfield) για αντικατάσταση, αποδείχθηκε προσοδοφόρα. Επιπλέον µια πολλά υποσχόµενη συνεργασία, µε το όνοµα COLT (Collaborative Optical Leading Testbed), που ιδρύθηκε από 40 οργανισµούς 78

79 ιδιωτικούς και δηµόσιους (CEOS, Intel, Cisco, Corning, Agilent, Powercor Telecom µαζί µε κάποια πανεπιστηµιακά ιδρύµατα) ξεκίνησε τον Ιούλιο του 2004 ένα πρόγραµµα ανάπτυξης αξίας $16.5 εκατοµµυρίων. Στην πρωτοβουλία αυτή προβλέπεται η παροχή προηγµένων υπηρεσιών όπως τηλεδιάσκεψη, ψηφιακή τηλεόραση, IP τηλεφωνία και VoD. Κάποιες PON δοκιµές γίνονται επίσης στην περιοχή του Qeensland. 3.2 Το στην Ευρώπη Τα τελευταία χρόνια σηµειώθηκε µια σηµαντική αύξηση των οπτικών δικτύων ευρυζωνικής πρόσβασης στην Ευρώπη. Αν και οι εφαρµογές αυτές υστερούν κατά πολύ σε αριθµό σε σχέση µε τα DSL δίκτυα, τα δίκτυα οπτικών ινών αναπτύσσονται µε ταχύτατο ρυθµό. Ποιος όµως αναπτύσσει δίκτυα στην Ευρώπη; Σίγουρα πρώτα από όλα [12] οι «παραδοσιακοί» εγκατεστηµένοι φορείς (incumbent carriers). Βέβαια η σηµερινή οικονοµική κατάσταση επιτρέπει να κάνουν επενδύσεις µόνο µε βραχυπρόθεσµη επιστροφή του κεφαλαίου (Return of Investment-ROI). Παρά το γεγονός αυτό όµως, υπάρχουν σηµαντικοί παράγοντες που προωθούν την ανάπτυξη της ίνας από τους παραδοσιακούς φορείς, όπως είναι η ανάγκη αντικατάστασης της παλιάς χάλκινης καλωδίωσης, η ανάγκη για νέα υποδοµή σε greenfield περιοχές, η προοπτική κέρδους από νέες υπηρεσίες, ο στόχος να µειωθούν τα λειτουργικά έξοδα µέσω ενός αξιόπιστου δικτύου καθώς και οι ανταγωνιστικές πιέσεις. «Οι εγκατεστηµένοι φορείς στην Ευρώπη βρίσκονται ακόµη συχνά σε µια κατάσταση µονοπωλίου όπου αντιλαµβάνονται πλήρως ότι το είναι το µέλλον, αλλά παραδέχονται ότι µπορεί να τους βλάψει βραχυπρόθεσµα (Paul Naastepad, Council Europe, [22]).» Υπάρχουν όµως, συγχρόνως, κι άλλοι «παίχτες» µε εµπειρία στην ανάπτυξη υποδοµής, που είναι έτοιµοι να αντιµετωπίσουν την πρόκληση του [12]: Εταιρείες παροχής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας (εταιρείες παροχής ηλεκτρισµού, ύδρευσης κτλ-utility companies), που έχουν το οικονοµικό υπόβαθρο, τη µέθοδο και τη θέληση για µακροπρόθεσµες επενδύσεις. 79

80 Κοινότητες (municipalities) που έχουν τη µέθοδο και θέλουν να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής των κατοίκων τους και κατ επέκταση να ανταγωνιστούν τις άλλες κοινότητες. Σε τέτοιες εφαρµογές που καλύπτουν χωροταξικά την περιοχή µιας κοινότητας, η τάξη µεγέθους της επένδυσης που απαιτείται είναι συνήθως απολύτως βιώσιµη. Κατασκευαστικές εταιρείες που ενισχύουν την αξία των ακινήτων τους παρέχοντας ευρυζωνική επικοινωνία σαν µια επιπλέον υπηρεσία πέρα από τον ηλεκτρισµό και την ύδρευση. Τα τελευταία χρόνια στην Ευρώπη κατασκευάσθηκε ένας µεγάλος αριθµός τέτοιων δικτύων και δηµιουργήθηκε έτσι µία σειρά από νέα επιχειρηµατικά µοντέλα [12] που ικανοποιούν τις διαφορετικές οικονοµικές δυνατότητες και προτιµήσεις των παρόχων φυσικής υποδοµής (εταιρείες παροχής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας, κοινότητες και κατασκευαστικές εταιρείες) και των παρόχων υπηρεσιών (Service Providers-SPs). Ενώ οι πρώτοι αναπτύσσουν την ίνα µε κύκλο απόσβεσης 20+ χρόνια, οι τελευταίοι µισθώνουν αυτή την υποδοµή για να τη διασυνδέσουν µε τα υπόλοιπα δικτυακά στοιχεία τους, ώστε να παρέχουν µια πλήρη οµάδα υπηρεσιών τηλεφωνίας, βίντεο και υψηλής ταχύτητας δεδοµένων (triple-play set). Ο ανταγωνισµός που ξεκίνησε εξαιτίας αυτών των εφαρµογών ενθάρρυνε κάποιους εγκατεστηµένους παρόχους υπηρεσιών (incumbent service providers) να προσφέρουν συγκρίσιµες υπηρεσίες πάνω από το δικό τους οπτικό δίκτυο πρόσβασης. Πρόσφατα στη Βόρεια Ευρώπη το µοντέλο [12] των δικτύων ισότιµης/ανοικτής πρόσβασης (Equal or Open Access Networks) έγινε ιδιαίτερα δηµοφιλές. Το µοντέλο αυτό στηρίζεται στην ιδέα ότι οι παροχείς υπηρεσιών έχουν πρόσβαση στους τελικούς χρήστες µέσω της υποδοµής της οπτικής ίνας επί ίσοις όροις. Είναι διαφορετικό από το σενάριο της συνολικής πώλησης (wholesale scenario) που στηρίζεται στην υποδοµή των εγκατεστηµένων φορέων, γιατί ο ιδιοκτήτης της υποδοµής δεν ανταγωνίζεται, µε την παροχή κάποιας υπηρεσίας, τους ίδιους τους παρόχους υπηρεσιών-συνεργάτες του. 80

81 Σχήµα 36: Το µοντέλο των δικτύων ισότιµης/ανοικτής πρόσβασης που εφαρµόζεται στην Ευρώπη [Πηγή: Council Europe] Στο σχήµα 36 απεικονίζονται τα διαφορετικά επίπεδα του µοντέλου δικτύων ισότιµης/ανοικτής πρόσβασης. Πάνω [12] από τον παροχέα φυσικής υποδοµής (Physical Infrastructure Provider) στον οποίο ανήκει η οπτική ίνα, υπάρχει ένας χειριστής δικτύου (Network Operator) στον οποίο ανήκει και ο οποίος χειρίζεται την ενεργή υποδοµή (π.χ. µεταγωγούς, δροµολογητές). Οι µεµονωµένοι παροχείς υπηρεσιών (SPs ιαδικτύου-isps, SPs Τηλεφωνίας-Voice SPs, Βίντεο SPs-Video SPs) µπορούν να προσφέρουν τις υπηρεσίες τους είτε απευθείας µέσω του διαχειριστή του δικτύου είτε µέσω ενός παροχέα περιεχοµένου (content broker) που µπορεί να προσφέρει δέσµες υπηρεσιών σε ένα λογαριασµό και µε ένα εµπορικό σήµα. Υπάρχει βέβαια και η ευελιξία οι λειτουργίες του παροχέα της φυσικής υποδοµής και του διαχειριστή του δικτύου να υλοποιούνται από τον ίδιο φορέα. 81

82 Case Study 4 H UNET, ένας ιδιωτικός ευρυζωνικός φορέας που ιδρύθηκε το 2003, δηµιούργησε το πρώτο πλήρως ψηφιακό πολυ-υπηρεσιακό στην Ολλανδία. Το έργο λαµβάνει χώρα στην πόλη Almere, τη γρηγορότερα αναπτυσσόµενη πόλη στην Ολλανδία. Η στρατηγική που ακολουθεί περιλαµβάνει µια διαµοιραζόµενη, ανοικτή υποδοµή πάνω από την οποία παρέχεται µια αφθονία υπηρεσιών σε επιχειρήσεις, σπίτια και ιδρύµατα. Χρησιµοποιείται ένα δίκτυο µονότροπης ίνας µε τοπολογία αστέρα και IP/Ethernet στα 100 ή 1000 Mbps. Η εταιρεία παρέχει υπηρεσίες triple-play 10 Mbps συµµετρικό διαδίκτυο, ψηφιακή τηλεόραση, VoIP σε πρώτο επίπεδο και σε δεύτερο επίπεδο VoD, πολυµεσικές υπηρεσίες για e-health, e-government, e-learning, και όλες κάτω από ένα λογαριασµό. Η ευρυζωνική ανάπτυξη στην Ευρώπη χαρακτηρίζεται κυρίως από εφαρµογές xdsl. Το κόστος της υλοποίησης της ίνας απέναντι σε αυτή την πραγµατικότητα θα καθορίσει το µέλλον του στην Ευρώπη. Παρά την τεχνολογική του ωριµότητα το θα παραµείνει µια µακρινή προοπτική, αν δεν υπάρξει οικονοµική υποστήριξη και εφαρµογές µε εθνική κάλυψη από τις µεγάλες εγκατεστηµένες τηλεφωνικές εταιρείες (incumbent telco s). Οι εναλλακτικοί φορείς και τα κυβερνητικά προγράµµατα ανάπτυξης ευρείας ζώνης [19] είναι σήµερα αυτοί που οδηγούν σε κάποια δραστηριότητα. Σύµφωνα µε την πρόβλεψη του διαγράµµατος του σχήµατος 37 το 2008 στις 25 χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης 2 εκατοµµύρια σπίτια θα είναι συνδεδεµένα µε δίκτυα. 82

83 Σχήµα 37: Η πρόβλεψη του αριθµού των συνδροµητών στο σύνολο των χωρών της Ευρωπαϊκής Ένωσης ως το 2008 [Πηγή: The Yankee Group 2003] Είναι ξεκάθαρο ότι στην Ευρώπη το για κάποιο καιρό ακόµη θα είναι η εξαίρεση και όχι ο κανόνας. Πάντως η θετική πλευρά αυτής της συντηρητικής δραστηριότητας είναι οι αδιαµφισβήτητες ευκαιρίες που δηµιουργεί για πρωτοποριακούς «παίκτες», όπως αυτοί στην Σουηδία και την Ιταλία. Οι τελευταίοι παρουσίασαν µέχρι σήµερα πολύ ενθαρρυντικά δείγµατα µε σηµαντικές εφαρµογές. δραστηριότητα σηµείωσαν επίσης χώρες όπως η Ολλανδία και η Γαλλία που υποκινήθηκε κυρίως από εναλλακτικούς φορείς. Στο σχήµα 38 παρατίθεται η πρόβλεψη για τον αριθµό των συνδροµητών ως το 2008 των χωρών µελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης µε τη µεγαλύτερη δραστηριότητα. Σουηδία Η Σουηδία έχοντας 15% διείσδυση των ευρυζωνικών τεχνολογιών [10] είναι ο ευρωπαϊκός ηγέτης. Ήδη από το Σεπτέµβριο του 2002 υπήρχαν 75,000 ενεργοί συνδροµητές, που προβλέπεται να φτάσουν τους 250,000 το Το µεγαλύτερο δίκτυο στη Σουηδία [19] υλοποιείται από την Bredbandbolaget µε 264,000 περασµένες γραµµές µέχρι τα µέσα του Προσφέρει υπηρεσίες διπλής κατεύθυνσης στα 10 ή 100 Mbps. Οι χρήστες της σουηδικής εταιρείας πληρώνουν περίπου 35 το µήνα για τα 10 Mbps, 6 λιγότερα από ότι πληρώνουν οι χρήστες µιας άλλης εταιρείας (Telia) τη σύνδεση των 0.5 Mbps. 83

84 Σχήµα 38: Πρόβλεψη του αριθµού των συνδέσεων σε κάθε χώρα της Ευρωπαϊκής Ένωσης το 2008 [Πηγή: The Yankee Group 2003] Ιταλία Η επιτυχία της ιταλικής εταιρείας Fastweb (e.biscom/fastweb) τοποθέτησε την Ιταλία στην πρώτη γραµµή, µαζί µε την Σουηδία, στην ευρωπαϊκή αγορά (Πηγή:The Yankee Group). Η εταιρεία διαθέτει πραγµατικό δίκτυο (αλλά και DSL πάνω από χαλκό για τις λιγότερο πυκνοκατοικηµένες περιοχές [23]) που στα µέσα του 2003 αριθµούσε 145,000 ενεργούς συνδροµητές [25] και 165,000 στις αρχές του 2004 [19]. Το συνολικό δίκτυο της, το δεύτερο µεγαλύτερο µετά από αυτό της Telecom Italia, καλύπτει από τον Ιούνιο του 2005, 6 εκατοµµύρια νοικοκυριά σε 6 µεγάλες πόλεις της Ιταλίας που θα γίνουν 8 εκατοµµύρια στο τέλος του 2005 [24]. Είναι ένας από τους πιο καινοτόµους παροχείς υπηρεσιών παγκοσµίως προσφέροντας πραγµατικές triple-play υπηρεσίες (τηλεφωνία, δεδοµένα, βίντεο στα 10 Mbps συµµετρικά), όπως βίντεο κατ απαίτηση (βλέπε σελ.48) σε προσιτές τιµές [25]. Ο συνολικός αριθµός των συνδροµητών προβλέπεται να φτάσει το 0.5 εκατοµµύριο µέχρι το

85 Ολλανδία Η πορεία του στην Ολλανδία χαρακτηρίζεται κυρίως από ένα έργο µεγάλων διαστάσεων, από τα µεγαλύτερα που βρίσκονται σε εξέλιξη στην Ευρώπη, [19] µε το όνοµα Citynet. Πρόκειται για µια συνεργασία από δηµόσιους και ιδιωτικούς φορείς και λαµβάνει χώρα στο Άµστερνταµ. Το δίκτυο αναπτύσσεται βασιζόµενο ολόκληρο σε point-to-point Ethernet. Σχεδιάστηκε για να εξυπηρετήσει µέχρι το ,000 χρήστες, οικιακούς και επαγγελµατίες. Μια άλλη εφαρµογή στην Ολλανδία, που λαµβάνει χώρα στο Ρότερνταµ, αναπτύσσει δίκτυο ανοικτής πρόσβασης. Η φυσική υποδοµή ανήκει στην πόλη του Ρότερνταµ και όλα τα οπτο-ηλεκτρονικά µέρη θα ανήκουν σε κάποιον διαχειριστή δικτύου που θα πουλάει το εύρος ζώνης σε παροχείς υπηρεσιών χωρίς διακρίσεις. Σχεδιάστηκε για p2p φυσική σύνδεση 5000 σπιτιών, 2000 διαµερισµάτων και 70,000 τ.µ. επαγγελµατικού χώρου µε το CO. Γαλλία Και στη µικρή πόλη του Pau που βρίσκεται στη Γαλλία, υιοθετήθηκε το µοντέλο της δηµόσιας υποδοµής. Το δίκτυο της πόλης προσφέρει στους κατοίκους της 100 Mbps για 30 το µήνα, προσφέροντας προηγµένες υπηρεσίες (VoD, VoIP, Internet TV, δεδοµένα υψηλή ταχύτητας). Μέσα σε τρία χρόνια συνδέθηκαν το 80% των σπιτιών και το 100% των επιχειρήσεων. 3.3 Το στη Βόρεια Αµερική Στη Βόρεια Αµερική αυτό που προκύπτει από τη µέχρι τώρα δραστηριότητα είναι [2] ότι το υπάρχει ως ένα µετριοπαθές πρώτο κύµα µικρών υλοποιήσεων και είναι δίκαιος αλλά ίσως λίγο τολµηρός ο ισχυρισµός ότι ξεκίνησε ένα δεύτερο µεγαλύτερο κύµα, που θα πάρει σάρκα και οστά από τους µεγάλους εγκατεστηµένους τοπικούς φορείς (Incumbent Local-Exchange Carriers-ILECs). Και τα δύο κύµατα οδηγήθηκαν από τις ανάγκες των χρηστών αλλά κυρίως από τη µείωση των τεχνολογικών δαπανών, τον ανταγωνισµό και από τις εξελίξεις στα ρυθµιστικά ζητήµατα (ζητήµατα κανονισµών/νοµοθεσίας-regulatory issues). Το πρώτο κύµα υλοποιήθηκε σχεδόν αποκλειστικά από εταιρείες-«αρχάριους» µε λιγότερους από 150 υπαλλήλους η καθεµία και έλαβε χώρα σε µικρά διασκορπισµένα µέρη όπου η νοµοθεσία ήταν 85

86 ευνοϊκή. Οι περιοχές αυτές δεν θεωρούνται αγορές πρώτης προτεραιότητας για τις µεγάλες τηλεφωνικές εταιρείες και εταιρείες καλωδιακής τηλεόρασης. Το πρώτο κύµα λοιπόν υλοποιήθηκε από [2]: Κατασκευαστικές εταιρείες που υποκινούνται από τα ίδια ακριβώς κίνητρα όπως και στην περίπτωση των ευρωπαίων συναδέλφων τους. Το χαρίζει ένα επιπλέον προσόν έναντι $1000 περίπου, σε ένα σπίτι που αξίζει εκατοντάδες χιλιάδες δολάρια. Κοινότητες, µε ιδιαίτερη κινητικότητα από αυτές που διαθέτουν δικές τους εταιρείες κοινής οφέλειας και άρα έχουν ήδη τον τρόπο και την υποδοµή (π.χ. ηλεκτρικούς στύλους). ηµόσιες εταιρείες παροχής υπηρεσιών κοινής οφέλειας που διαθέτουν και τη µέθοδο και τους πόρους (κρατικές επιχορηγήσεις). Ανταγωνιστικούς τοπικούς φορείς (Competitive Local-Exchange Carriers- CLECs). Συχνά µικροί CLECs χτίζουν πάνω από υπάρχουσες υποδοµές (overbuild) που ανήκουν σε µεγάλους ILECs, ισχυριζόµενοι ότι προσφέρουν καλύτερη και φθηνότερη υπηρεσία από την υποδοµή πάνω από την οποία έχουν εγκατασταθεί. Case Study 5. Το 2001 ένας µικρός CLEC φορέας, η αµερικάνικη Nex-Tech εισήγαγε σε τέσσερις επαρχιακές κοινότητες υπηρεσίες, φτάνοντας ήδη από το 2003 τις 3000 γραµµές. Το «παράδοξο» στην υλοποίηση αυτή ήταν ότι, εξαιτίας του απαγορευτικού κόστους ανάπτυξης του δικτύου, η εταιρεία χρειαζόταν το 70% των πελατών της να γραφτεί στις υπηρεσίες της πριν ακόµη αρχίσει το πρόγραµµα. Έτσι ξεκίνησαν ένα πρόγραµµα εκπαίδευσης των πολιτών ώστε να γνωρίσουν τη συναρπαστική πλευρά των δυνατοτήτων του και πως αυτές θα µπορούσαν να βελτιώσουν τη ζωή και την παραγωγικότητα του τόπου τους. Οι χρήστες απαλλάχτηκαν επίσης από τη συναναστροφή µε πολλαπλούς παρόχους υπηρεσιών, συγκεντρώνοντας όλες τις υπηρεσίες σε ένα λογαριασµό. «Οι πελάτες µας µας ζητούσαν προηγµένες τεχνολογίες αιχµής που δεν ήταν διαθέσιµες σ αυτούς. Το κοινό στις επαρχιακές/αγροτικές περιοχές ζητούν τα ίδια επικοινωνιακά 86

87 µέσα µε αυτά που προσφέρουν οι µεγάλες πόλεις. Η εικόνα που κρύβεται από πίσω είναι η οικονοµική ανάπτυξη.» Jeff Wick, Nex-Tech Οι φορείς του δεύτερου κύµατος [2] είναι οι µεγάλοι ILECs και κυρίως οι τρεις περιφερειακές εταιρείες εκµετάλλευσης Bell (Regional Bell Operating Companies- RBOCs) - Verizon, SBC και BellSouth. Ένα επιθετικό δεύτερο κύµα εφαρµογών είναι η λύση [2] όχι µόνο για την ταχεία ανάπτυξη του στη Βόρεια Αµερική αλλά και για την ανταγωνιστική επιβίωση των ILECs, κυρίως απέναντι στις εταιρείες καλωδιακής τηλεόρασης. Η.Π.Α. Τι είναι όµως αυτό που καθιστά έτοιµη την αγορά των Η.Π.Α. ώστε να δεχτεί το δεύτερο, πολλά υποσχόµενο κύµα εφαρµογών; Τα τρία [10] συνήθη οικονοµικά κίνητρα κόστος, ανταγωνισµός και εισόδηµα σε συνδυασµό µε την απαλοιφή των ρυθµιστικών προβληµάτων, καθιστούν πια το µια ελκυστική, επιχειρηµατική ευκαιρία. εν ήταν άλλωστε τυχαία η ανακοίνωση της Verizon [23] να καλύψει (προσοχή: όχι να συνδέσει) 2 εκατοµµύρια σπίτια µε το τέλος του 2005, διπλασιάζοντας το στόχο του 2004, και να φτάσει τα 5 εκατοµµύρια στο τέλος του Στη λίστα των «φωτισµένων» κοινοτήτων των Ηνωµένων Πολιτειών που διαθέτουν ενεργό δίκτυο προστέθηκαν, σύµφωνα µε στοιχεία του Μαΐου του 2005 (πηγή: Render, Vanderslice and Associates [10]) 180 επιπλέον, φτάνοντας στο σύνολο τις 398 σε 43 πολιτείες. Η κάλυψη περιλαµβάνει, όπως φαίνεται και στο σχήµα 39, 1.6 εκατοµµύριο σπίτια ενώ έχουν συνδεθεί ήδη από αυτά (βλέπε σχήµα 40) 216,000 σπίτια. Το ενδιαφέρον, όµως, συγκεντρώνεται [23] στις τρεις RBOCs που εξέφρασαν την κοινή επιθυµία για ανάπτυξη B-PON συστηµάτων και κυρίως στη Verizon που ακολούθησε µια πιο επιθετική πολιτική ανάπτυξης των παθητικών οπτικών δικτύων. 87

88 Σχήµα 39: Η κάλυψη του στις Η.Π.Α. [Πηγή: Render, Vanderslice and Associates] Σχήµα 40: Ο αριθµός των συνδεδεµένων σπιτιών στις Η.Π.Α. [Πηγή: Render, Vanderslice and Associates] Η πολύ µεγάλων διαστάσεων προσπάθεια της Verizon [23] έδωσε, αναµφισβήτητα, ώθηση στην εξέλιξη της PON τεχνολογίας στις Η.Π.Α., που µέχρι πρόσφατα στηριζόταν σε µικρές εφαρµογές σε αγροτικές περιοχές και µικρές κοινότητες. Στα σχέδια της εταιρείας περιλαµβάνονται overbuild δίκτυα (Texas,Virginia) αλλά και σενάρια για greenfield εφαρµογές, υλοποιώντας το ITU-T B-PON πρότυπο, παρέχοντας [26] στους πελάτες της 5 ή 15 ή 30 Mbps στο ρεύµα καθόδου και 2 ή 5 Mbps στο ρεύµα ανόδου. Η Verizon, κατά τη διάρκεια του 2004, έκανε άλµατα όσον αφορά την εγκατάσταση του δικτύου µε πολύ σκληρή δουλειά και χειροπιαστά αποτελέσµατα. Σύµφωνα µε ανακοίνωση της εταιρείας [26] τον Ιούνιο του 2004 είχε ήδη εγκαταστήσει περίπου 6 εκατοµµύρια µέτρα οπτικής ίνας. 88

89 Το, κατά τα άλλα ιστορικό, ξεκίνηµα της εταιρείας, δυσκόλεψε [23] ιδιαίτερα τους προµηθευτές της (οι οποίοι δηλώνουν πως δεν αναµένουν βραχυπρόθεσµο κέρδος), αλλά είχε τεράστια επίδραση στις τιµές και την απόδοση του εξοπλισµού που προµηθεύεται. Η αυστηρή πολιτική της επηρέασε θετικά και τις εφαρµογές στην άλλη όχθη του Ατλαντικού. Η επιτυχία της προσπάθειας αυτής θα καθορίσει κατά ένα µεγάλο µέρος την τύχη της αγοράς των οπτικών ινών στις Ηνωµένες Πολιτείες και θα επηρεάσει και τις αντίστοιχες αγορές παγκοσµίως. Όσον αφορά στις άλλες δύο RBOCs, η SBC ανακοίνωσε µαζική ανάπτυξη - 300,000 σπίτια το χρόνο από το H πρόθεση της SBC είναι σε πρώτο επίπεδο να ασχοληθεί µε greenfield δίκτυα. Η BellSouth αναµένεται να επικεντρωθεί κι αυτή σε greenfield εφαρµογές αλλά και µερικές overbuild. Καναδάς Σε µια χώρα µε περίπου 18% ευρυζωνική διείσδυση [10], όπου το 100% των κρατικών υπηρεσιών [19] µπορούν να γίνουν σε πραγµατικό χρόνο (on-line government service) και το 100% των σχολείων και των βιβλιοθηκών είναι συνδεδεµένα, το δεν παρουσίασε ιδιαίτερη κινητικότητα. Μόλις από τις αρχές του 2005 ξεκίνησε µια πιο σοβαρή αντιµετώπιση του. Αν και είναι ευρέως διαδεδοµένη η παροχή οπτικών υπηρεσιών σε επιχειρήσεις, το βρίσκεται ακόµη σε πρώιµο στάδιο ανάπτυξης. Υπάρχει µόνο ένας περιορισµένος αριθµός από κοινότητες που είναι συνδεδεµένες µε οπτικά δίκτυα. Το Φεβρουάριο του 2005 η καναδική εταιρεία Aliant ανακοίνωσε την πρόθεση της να προχωρήσει στην υλοποίηση ενός πειραµατικού δικτύου κατά τη διάρκεια του Μεξικό Στα «παράδοξα» του ευρυζωνικού κόσµου συγκαταλέγονται οι µικρές εφαρµογές που αναπτύσσονται στο Μεξικό. Μία τέτοια ενδεικτική περίπτωση [19] είναι αυτή της κοινότητας San Pedro Garza, που σε πρώτο επίπεδο θα συνδέσει 1200 σπίτια και σε δεύτερο 30,000, προσφέροντας τηλεφωνία, δεδοµένα, CATV και βίντεο κατ απαίτηση στα 100 Mbps. 89

90 4. ΤΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΤΟΥ Στη συνέχεια γίνεται µια προσπάθεια περιγραφής των οικονοµικών παραγόντων που διέπουν µια υλοποίηση. εν πρόκειται για µια αυστηρή οικονοµικοτεχνική µελέτη καθώς κάτι τέτοιο βρίσκεται έξω από τους στόχους αυτής της εργασίας. Παρατίθενται απλά, οικονοµικά στοιχεία που δίνουν µια εικόνα για την τρέχουσα κατάσταση του, ώστε να δειχθεί αν πληροί ή όχι τις προϋποθέσεις ώστε ένας ενδιαφερόµενος φορέας να το υλοποιήσει, αν πρόκειται δηλαδή για επιχειρηµατική «ευκαιρία» ή όχι. Αρχικό κόστος εγκατάστασης Ξεκινώντας από το αρχικό στάδιο της υλοποίησης, το κόστος εξαρτάται, γενικεύοντας και απλοποιώντας τα δεδοµένα, από τρεις µεταβλητές [10]: την ανθρώπινη εργασία (labor) και την εγκατάσταση, τον ενεργό εξοπλισµό και τον παθητικό εξοπλισµό. Είναι ενθαρρυντικό ότι το συνολικό κόστος ανάπτυξης [10] µειώθηκε κατά 40% από το 2004 ως το 2005, κυρίως εξαιτίας µαζικής υλοποίησης και καινοτοµιών. Όπως φαίνεται και στο σχήµα 41 υπολογίζεται στα $1200 και αναφέρεται στο κόστος ανά συνδεδεµένο σπίτι σε ένα εναέριο, greenfield δίκτυο αποτελούµενο µόνο από µονοκατοικίες. Σχήµα 41: Σύγκριση του κόστους ανά συνδεδεµένο σπίτι κατά τα έτη 2004 και 2005 [Πηγή: Corning Inc.] Σε µια µελέτη όπου υπολογίστηκε το συνολικό κόστος της υλοποίησης [10] και αφορά την ανάπτυξη δικτύου σε µια αµερικάνικη πόλη 94 τ.χµ., 130,000 90

91 κατοίκων, µε 29,000 κατοικίες και 2400 επιχειρήσεις, προέκυψαν τα δεδοµένα που φαίνονται στο σχήµα 42. Όσον αφορά στο δίκτυο πρόκειται για µια κοινοτική overbuild PON εφαρµογή, που χρειάστηκε 3 χρόνια για να χτιστεί. Το δίκτυο περιλαµβάνει 70% εναέρια εγκατάσταση και 30% υπόγεια και προσφέρει IP τηλεφωνία, δεδοµένα και βίντεο. Σχήµα 42: Τα ποσοστά των παραγόντων του κόστους [Πηγή: Corning Inc.] Το συνολικό αρχικό κόστος υπολογίστηκε στα $67.6 εκατοµµύρια. Είναι φανερό πως το µεγαλύτερο µέρος του κόστους αφορά την εξωτερική εγκατάσταση (Outside Plant- OSP). Αναλύοντας περαιτέρω αυτόν τον παράγοντα βλέπουµε ότι αποτελείται από το κόστος της ανθρώπινης εργασίας και το κόστος των παθητικών µερών. Πιο αναλυτικά το κόστος των παθητικών µερών καταλαµβάνει το 16% του OSP και το 7% του συνολικού κόστους ($4.8 εκ.) ενώ η ανθρώπινη εργασία καταλαµβάνει το 84 % του OSP και το πολύ µεγάλο, συγκριτικά, ποσοστό του 37% του συνολικού κόστους ($25 εκ.). Ο δεύτερος πιο σηµαντικός παράγοντας της αρχικής υλοποίησης αφορά το κόστος του ενεργού εξοπλισµού (36%), αλλά είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικό το γεγονός ότι το µέγεθος αυτό σηµείωσε σηµαντική µείωση από το 2004 ως το 2005 (βλέπε σχήµα 41). Λειτουργικές δαπάνες (Operational Expenses-OPEX) Περνώντας πια στη λειτουργία του δικτύου (OPEX), οι λειτουργικές δαπάνες [10] είναι ένα από τα σηµαντικότερα πλεονεκτήµατα του έναντι άλλων δικτύων. Το κόστος λειτουργίας επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως είναι το 91

92 υπαλληλικό προσωπικό, η προώθηση και συντήρηση του δικτύου, εργαλεία και οχήµατα, η ηλεκτρική ισχύς που απαιτείται για το τερµατικό κέντρο και την κεφαλή του δικτύου και δαπάνες γραφείου. Η σηµαντικότερη µεταβλητή όµως και σε αυτό το στάδιο είναι το ανθρώπινο δυναµικό. Το υπερτερεί στο κόστος της λειτουργίας του δικτύου ακριβώς επειδή απαιτεί λιγότερα ενεργά µέρη και άρα απαιτείται µικρότερη συντήρηση τους. Το γεγονός αυτό συνεπάγεται λιγότερο ανθρώπινο δυναµικό και κατά συνέπεια µειωµένες λειτουργικές δαπάνες. Σε µια άλλη περίπτωση µελέτης [20] ενός δικτύου µε 28,555 οικιακούς συνδροµητές και 2,358 επαγγελµατίες σε µια πόλη 94 τ.χµ., µελετήθηκαν σε σύγκριση τρεις αρχιτεκτονικές PON, HFC και VDSL. Μελετήθηκε ως overbuild εφαρµογή µε 65% εναέρια εγκατάσταση. Τα αποτελέσµατα, όσον αφορά στις λειτουργικές δαπάνες µε την πάροδο των ετών, δικαίωσαν το σε σχέση µε τις άλλες αρχιτεκτονικές. Όπως δείχνει το διάγραµµα του σχήµατος 43 το προσφέρει στη συγκεκριµένη περίπτωση µελέτης σηµαντική εξοικονόµηση σε σχέση µε τη VDSL λύση. Σχήµα 43: Σύγκριση των αρχιτεκτονικών PON, HFC, VDSL όσον αφορά στις λειτουργικές δαπάνες (OPEX) [Πηγή: Corning Inc.] Σύµφωνα µε τα στοιχεία της µελέτης [20] ο δείκτης OPEX του HFC είναι 1.15 φορά µεγαλύτερος από τον αντίστοιχο του και ο δείκτης OPEX της αρχιτεκτονικής VDSL 1.4 φορά µεγαλύτερος. Οι παράγοντες που οδήγησαν στο αποτέλεσµα αυτό σχετίζονται όπως ήδη αναφέρθηκε στο ανθρώπινο δυναµικό που απαιτείται, αλλά και 92

93 στο κόστος επισκευής και στην κατανάλωση ισχύος. Συγκεντρωτικά τα δεδοµένα που προέκυψαν από τη σύγκριση φαίνονται στον πίνακα 6. Πίνακας 6: Συγκριτικά δεδοµένα που αφορούν τις λειτουργικές δαπάνες του σε σύγκριση µε HFC και VDSL HFC vs. VDSL vs. Συνολικές Λειτουργικές 1.15 X 1.4 Χ απάνες (OPEX) Ανθρώπινο υναµικό 1.38 Χ 1.54Χ Κόστος Επισκευής ~1.55 Χ ~1.55 Χ Κατανάλωση Ισχύος 20 Χ 20 Χ Καθαρά κέρδη (Net Income) Στην ίδια µελέτη [20] γίνεται σύγκριση των τριών αρχιτεκτονικών όσον αφορά τα καθαρά κέρδη (Net Income) του φορέα που το υλοποιεί µε την πάροδο των ετών. Το PON αναδείχθηκε νικητής σε βάθος χρόνου 15 ετών (βλέπε σχήµα 44). Είναι χρήσιµο να αναφερθούν επίσης κάποιοι παράγοντες που επιδρούν στα καθαρά κέρδη [20]: Ο αρχικός ρυθµός διείσδυσης (initial penetration rate) έχει µια µέτρια επίδραση στα καθαρά κέρδη (όσο µεγαλύτερη η διείσδυση τόσο µεγαλύτερα τα κέρδη), αλλά προκύπτει κερδοφορία για ένα ευρύ φάσµα ρυθµών διείσδυσης. Ο αριθµός των σπιτιών που καλύπτει το δίκτυο σε µια δεδοµένη περιοχή έχει επίσης µικρή έως µέτρια επίδραση στα καθαρά κέρδη (δηλαδή όσο µεγαλύτερη η κάλυψη τόσο περισσότερα τα κέρδη) µε την πάροδο του χρόνου και τέλος, το ποσοστό της εναέριας εγκατάστασης έχει µικρή επίδραση στα καθαρά κέρδη (όσο µεγαλύτερη η εναέρια εγκατάσταση τόσο µεγαλύτερα τα κέρδη) σε σχέση µε το χρόνο. Μακριά από τα αυστηρά νούµερα, που όµως λένε πάντα την αλήθεια, οι φορείς οδηγούνται [20] στο λόγω του ανταγωνισµού που επιβάλλει την παροχή triple- 93

94 play υπηρεσιών. εν είναι φυσικά δυνατόν να αγνοηθεί ότι οι µεγάλοι εγκατεστηµένοι φορείς χάνουν γραµµές πρόσβασης και δηµιουργείται έτσι ανάγκη για νέες πηγές εισοδήµατος. Επιπλέον, τα υπάρχοντα δίκτυα έχουν λειτουργικές δαπάνες που βρίσκονται σε απαγορευτικά επίπεδα σε µια χρονική συγκυρία όπου οι εξελίξεις, διεθνώς, στα ζητήµατα νοµοθεσίας (κυρίως Βόρεια Αµερική) έχουν δηµιουργήσει ένα ευνοϊκό περιβάλλον για ανάπτυξη, µειώνοντας το επενδυτικό ρίσκο. Τέλος το κοινοτικό επιχειρηµατικό µοντέλο ωθεί τις εξελίξεις αφού είναι πλήρως βιώσιµο εξαιτίας της δυνατότητας για µακροπρόθεσµη επιστροφή της επένδυσης. Σχήµα 44: Σύγκριση των αρχιτεκτονικών PON, HFC, VDSL όσον αφορά στα καθαρά κέρδη [Πηγή: Corning Inc.] 94