Prezentacje projektów − Sieć szerokopasmowa; gigabit na sekundę dla każdego!
Do tej pory sieci 1 Gb/s istniały jedynie w krajach takich jak Szwecja, które posiadają bardzo nowoczesne infrastruktury telekomunikacyjne. Badania prowadzone przez naukowców finansowanych z ramienia UE, zapewnią innym krajom założenie ich własnych sieci o wysokiej szybkości działania. Taka podwyższona szybkość wymagana jest do powstających ciągle aplikacji danych, umożliwiając wprowadzanie usług, takich jak telewizja o super wysokiej rozdzielczości, wideo na żądanie, gry następnej generacji, jak również stosowanie zdalnej diagnostyki medycznej oraz opieki nad starszymi osobami. „Usługi sieciowe do lokalnych i globalnych systemów pamięci, wideokonferencje o wysokiej rozdzielczości i przetwarzanie siatkowe, wymagają sieci o wysokich szybkościach,” wyjaśnia Dr Mikhail Popov, koordynator projektu pod nazwą „Architektury w elastycznych domach fotonicznych i dostęp” (APLHA). „Niektóre aplikacje, jak interaktywna medyczna diagnostyka w systemie on-line nie toleruje kompresji danych, toteż do sprawnej pracy tych usług potrzebne jest zachowanie szybkości pracy systemu. Ostatecznie, każdemu użytkownikowi wykorzystującemu bardzo wysoką jakość usług, trzeba będzie zapewnić szybkość systemu przekraczającą 1 Gb/s,” ciągnie on dalej.Bardzo ambitny, trwający 39 miesięcy, projekt APLHA, w ramach którego zajmowano się utrudnieniami w dostępie do sieci o wysokich szybkościach transmisji − która zapewnia szerokie pasmo przenoszenia dla użytkowników − a także podobnymi utrudnieniami w sieciach budynków mieszkalnych i biurowych. Naukowcy starali się zdefiniować nowe modele sieci i standardy dla niezwykłych szybkości sygnałów przy możliwie najniższych kosztach oraz zapewnieniu najbardziej logicznych sposobów wprowadzania nowych wersji. Prace obejmowały budowę stanowisk testowania i zatwierdzania, by zademonstrować, iż propozycje przedstawiane w ramach projektu ALPHA spełnią rosnące wymagania w zakresie szerokości pasma przenoszenia. „Poza spełnieniem wymagań co do wysokiego pasma przenoszenia, proponowane rozwiązanie powinno także zapewnić techniczne podstawy dla łatwego wdrażania i utrzymania, dla przystępnych kosztów skalowalności, jak również umożliwienia łatwej i jakościowej obsługi sieci,” zauważa Dr Popov. Projekt ALPHA był poważnym przedsięwzięciem, w którym uczestniczyło 17 partnerów, z budżetem przekraczającym 16 milionów euro (około dwie trzecie tej kwoty przekazała Komisja Europejska). W ramach projektu zajmowano się zarówno przyszłym dostępem do sieci, jak też sieciami w budynkach mieszkalnych i biurowych, oraz badaniem specjalnej infrastruktury wspierającej heterogeniczne środowisko splątanych systemów przewodowych i bezprzewodowych. Olbrzymi zakres Jest to w istocie olbrzymi zakres działania. Wzdłuż ścieżki przesyłowej szerokopasmowej sieci istnieją dziesiątki technologii i systemów usprawniających, począwszy od sieci głównych i miejskich, a skończywszy na domowych systemach. Każda z tych usprawniających technologii posiada szereg potencjalnie rywalizujących ze sobą rozwiązań technicznych, każda posiada zalety i niekorzystne cechy. Poza tym, wszystkie te rozwiązania są bardzo szybko rozwijane. Weźmy, na przykład, aktywne (AON) i pasywne (PON) sieci optyczne, które są fizycznym sercem opracowań projektu ALPHA. Sieci AON wykorzystują zasilany elektrycznie system przełączania do zarządzania dystrybucją sygnału, podczas gdy w sieciach PON stosowane są optyczne splitery. Sieci PON są wydajne i niezawodne z powodu prostej światłowodowej infrastruktury w terenie, ale posiadają mniejszy zasięg niż sieci AON, przy czym w sieciach PON mogą występować trudności w znalezieniu miejsca niesprawności. Transmisja danych ulega zwolnieniu podczas szczytowych obciążeń, ponieważ szerokość pasma przenoszenia nie jest przypisywana poszczególnym użytkowników, lecz rozdzielana pomiędzy pewną ich liczbę. Sieci AON polegają na technologii ethernetu, co ułatwia wzajemne współdziałanie między operatorami sieci. Subskrybenci mogą dobierać sprzęt, który zapewnia odpowiednią szybkość transmisji danych oraz rozszerzać jego zakres bez konieczności restrukturyzacji sieci. Ale instalowanie sieci AON może by kosztowniejsze w przypadku sieci PON. Poza tym jest jeszcze do wyboru rodzaj włókna szklanego; a więc pojedyncze włókno szklane, wielożyłowe włókno szklane oraz włókno z tworzywa, z których każde posiada swoje zalety. Występują również rutery, przełączniki, multipleksery, wzmacniacze i dziesiątki elementów, które przenoszą pasmo transmisji od operatora do docelowego użytkownika. A przecież istnieją jeszcze różne sieci, ze swoimi własnymi ograniczeniami i wymaganiami. System telekomunikacyjny operatora połączony jest z siecią obszaru miejskiego (MAN), która z kolei rozdziela się na lokalne sieci dostępowe (LAN), rozchodzące się do domów mieszkalnych lub biur. Sieci LAN połączone są z indywidualnymi urządzeniami wewnątrz budynków. Co więcej, całe te systemy muszą spełniać europejskie i międzynarodowe standardy i normatywy. Poza tym istnieje cały szereg komitetów normalizacyjnych dla zakresu szerokiego pasma przenoszenia, obejmujących między innymi IEEE oraz Międzynarodową Unię Telekomunikacyjną. Pomimo tych wszystkich utrudnień, projekt ALPHA osiągnął swoje cele, definiując, integrując oraz zatwierdzając szeroki zakres technologii wymaganych do realnego wdrożenia ultraszybkiego szerokiego pasma przenoszenia w sieciach dostępowych i budynkach mieszkalnych. W rzeczywistości, w niniejszym artykule niesposób opisać ogromu pracy realizowanej w ramach projektu. Kłopotliwe multipleksowanie Bardzo dobrym przykładem jest praca zespołu w zakresie multipleksowania, techniki stosowanej do transmisji szeregu strumieni danych po jednej linii. Multipleksowanie może stanowić istotny czynnik w przyszłych sieciach, ponieważ umożliwia wykorzystanie fizycznych przewodów w wydajny sposób. Multipleksowanie z rozdziałem długości fali (WDM) pracuje na zasadzie wykorzystywania światła o różnych długościach fali lub barw, by rozdzielać osobne strumienie danych, powiększając w ten sposób pojemność linii. Multipleksowanie WDM uznane zostało za technologię przyszłości, bowiem przy obecnych cenach jest ono zbyt kosztowne. Multipleksowanie czasowe (TDM) jest tańsze, ponieważ realizowane jest przy użyciu elektroniki. Umożliwia ono rozdzielanie strumieni danych w czasie, toteż każdy ze strumieni transmitowany jest w określonym przedziale czasowym. Wobec tego, zespół projektu ALPHA opracował hybrydowy system multipleksowania WDM/TDM, zapewniający transmisję 10 Gb/s poprzez pasywną sieć optyczną. Opracowana technologia ALPHA może wspierać sieci dostępowe, które zapewniają przyłączanie transmitowanego szerokiego pasma przenoszenia do mieszkań lub biur. Opracowane przez projekt ALPHA rozwiązanie wspiera nawet transmisje radiowe poprzez światłowody, a więc technologię obsługującą przenośne urządzenia transmisyjne w sieciach przewodowych. System multipleksacji stanowi zasadnicze skrzyżowanie kilku technologii, zapewniając opłacalne rozwijanie sieci. Zapewnia on poprawę obecnie stosowanych układów oraz wytycza drogę do transmisji szerokiego pasma następnej generacji. Ale to jest jedynie niewielka część prac prowadzonych w ramach projektu ALPHA. Po raz pierwszy na świecie zespół projektu zarejestrował szybkości rzędu 20 Gb/s w czasie rzeczywistym, przy zastosowaniu nowatorskiego modemu, w którym zastosowano „Optyczne ortogonalne multipleksowanie z rodziałem częstotliwości” (OOFMD), zapewniające uzyskanie szeregu strumieni danych poprzez modulację tonu. Jest to użyteczna i popularna metoda transmisji, ponieważ może obsługiwać trudne warunki kanału przesyłowego, takie jak zanikanie sygnału i zakłócenia. Konsorcjum pracowało nad „Jakością uniwersalnej obsługi typu >włącz i używaj<” (UpnP QoS) oraz „Uogólnionym wieloprotokółowym przełączaniem etykiet” (GMPLS), co dodatkowo zapewnia niezawodność usług kierowanych do mieszkań oraz sieci dostępowych. W ramach projektu opracowano również tani modem gigabitowy, przeznaczony do użytku w sieciach domowych, pracujący ze światłowodami z tworzywa oraz stanowiący istotną część technologii, która zapewni użytkownikowi pobranie filmu o jakości DVD jedynie w ciągu 60 sekund! W chwili obecnej szybkości takie dostępne są jedynie w kilku miejscach na świecie, ale dzięki rozwiązaniom architektury i systemów transmisji opracowanych w projekcie ALPHA, modernizacja innych sieci będzie dużo łatwiejsza. Ostatecznie biorąc, prowadzone prace wywarły olbrzymi wpływ na rozwój badań, umożliwiając złożenie 9 wniosków patentowych, ogłoszenie 77 publikacji w fachowych czasopismach oraz realizację odczytów na przeszło 200 konferencjach. Zespół przyczynił się również w znacznej mierze do wysiłków dotyczących standardyzacji. Projekt ALPHA uzyskał fundusze z Siódmego Programu Ramowego UE w dziedzinie badań technologii informacyjnej i komunikacyjnej (TIK), w temacie „Sieć przyszłości”.