8.2 Тенденції розвитку ПСД у світі
Розвиток ПСД, як і інфокомунікаційної сфери загалом, відбувається протягом останніх трьох десятиріч унаслідок, з одного боку, експоненціально зростаючих (за законами Мура та Као-Джилдера) можливостей елементно-технологічної бази, а з другого – унаслідок зростаючих потреб користувачів у більш комфортних, візуально насичених інфокомунікаційних послугах, які потребують підвищення швидкостей передавання на індивідуальних стиках користувачів до 50... 100 Мбіт/с. Активними провідниками такого розвитку ПСД є розробники й виробники засобів для побудови телекомунікаційних мереж, а також оператори ПСД.
Наприкінці 1970-х – на початку 1980-х років стрімкий розвиток мікроелектроніки дав змогу створити цифрові системи передавання та цифрові станції комутації для цифрових мереж інтегрального обслуговування (ЦМІО, ISDN). На ділянках абонентського доступу цих мереж, які являли собою ті самі двопроводові кабельні абонентські лінії (АЛ), що й в аналогових телефонних мережах, почали застосовуватися цифрові абонентські лінії (ЦАЛ, DSL) зі швидкістю передавання 160 кбіт/с. Подальший стрімкий розвиток мікроелектроніки дозволив у масових кількостях і дешево виробляти мікропроцесори для цифрової обробки лінійних сигналів, які передавалися мідножильними кабелями зв'язку. Цифрові сигнальні процесори сприяли створенню нових поколінь модемів для мідножильних АЛ (xDSL), які сповна використали передавальну потужність (добуток швидкості передавання на його дальність – біт · м/с) мідножильних АЛ у надтональному (понад 4 кГц) діапазоні частот, і забезпеченню швидкості передавання в ЦАЛ від 0,3 до 51 Мбіт/с залежно від довжини АЛ. При цьому повністю зберігалася функціональність звичайного телефонного зв'язку на АЛ, які було ущільнено xDSL-модемами. Оскільки застосування xDSL-модемів не потребувало перекладання або нового будівництва АЛ, то цей вид удосконалення ПСД здобув широкий комерційний успіх – у всьому світі сьогодні близько 300 млн користувачів підключено до Інтернету саме за xDSL-системою. Комерційний успіх системі xDSL-модемів забезпечила її стандартизація в ITU-T.
Проте не тільки телефонні ПСД скористалися експоненціально зростаючими можливостями мікроелектронної елементної бази. Мережі кабельного телебачення також сповна використали досягнення мікроелектроніки для розвитку своєї міднокабельної інфраструктури доступу – створенням модемної системи передавання даних у діапазоні частот телевізійних сигналів 10... 1000 МГц. Стандартизована організацією CableLab і ITU-T система так званих кабельних модемів DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications) за версіями 1.0, 1.1, 2.0, 3.0 дала змогу створити альтернативну систему цифрового абонентського доступу зі швидкостями передавання на абонентських стиках від 2 до 55 Мбіт/с. Ця система також набула широкого комерційного застосування – у всьому світі близько 200 млн користувачів підключено до Інтернету саме за цією системою.
Поряд із підвищенням пропускної здатності існуючих міднокабельних ПСД на базі зростаючих можливостей мікроелектроніки протягом 1980-1990-х років спостерігався прогрес у підвищенні пропускної здатності волоконно-оптичних систем передавання (ВОСП). Стрімке зростання швидкостей передавання ВОСП від кількох десятків до тисяч мегабіт за секунду одночасно зі збільшенням відстаней між регенераторними пунктами від кількох кілометрів до десятків кілометрів, тобто істотне підвищення передавальної потужності ВОСП, дало змогу повністю витіснити міднокабельні системи передавання при новому будівництві міжміських ліній зв'язку. Прогрес у зростанні пропускної здатності ВОСП у часі нагадував експоненціальний прогрес щільності елементів у інтегральних мікросхемах, що дало підстави відомому вченому Чарльзу Као (Гонконг) і технологу-письменнику Джорджу Джилдеру (США) сформулювати закон експоненціального зростання в часі пропускної здатності ВОСП (закон Као-Джилдера), подібний до закону Гордона Мура (США) у мікроелектроніці.
Спільна дія прогресу в мікроелектроніці та у волоконно-onтuчних системах передавання привела до значного здешевлення не тільки міжміських ВОСП великої довжини, а й коротких ВОСП для з'єднань між будь-якими АТС у містах і навіть між АТС та виносними блоками АТС, концентраторами навантаження або базовими станціями рухомого зв'язку. І на цих місцевих міжстанційних і міжвузлових ділянках міднокабельні системи передавання почали витіснятися місцевими ВОСП.
Упродовж останнього десятиріччя спостерігається також помітний прогрес у виробництві нових видів волоконно-оптичних кабелів і в методах їх прокладання або підвішування, що приводить до здешевлення будівництва місцевих волоконно-оптичних ліній вже на ділянках доступу від приміщень користувачів до найближчих вузлів обслуговування (АТС). Завдяки такому прогресу значного поширення набули проводові оптичні системи доступу (ПОСД).
Перші варіанти ПОСД застосовували пасивні оптичні розгалужувані на 32 або 64 оптичні відводи для зменшення кількості оптичних волокон на ділянках від розподільної муфти до розподільної шафи і від розподільної шафи до вузла обслуговування (АТС). У літературі такі мережі дістали назву пасивних оптичних мереж (PON). Вони внаслідок застосування механізму оптичного поділу одного оптичного сигналу на десятки подібних, але в десятки разів слабкіших сигналів добре пристосовані для трансляції багатопрограмних телевізійних і звукових сигналів від вузла обслуговування до приміщень користувачів. Однак у них доводиться застосовувати складні механізми часового поділу і криптографічного захисту інформаційних потоків для створення індивідуальних інтерактивних каналів для кожного з користувачів. Проте два варіанти такої PON було стандартизовано в ITU-T (BPON, GPON – Рекомендації G.983.x, G.984.x) і один варіант – в IEEE (EPON). Варіанти BPON і EPON вже набули певного комерційного поширення у США і деяких країнах ЄС.
Варто зауважити, що абревіатура FTTH в англомовних джерелах часто використовується в рекламних цілях і для позначення технології РО на тій формальній основі, що між вузлом обслуговування і приміщенням користувача справді прокладено оптоволокно (fiber), однак у технології PON це волоконно-оптичне середовище розподіляється між десятками користувачів за допомогою системи часового поділу. Кожний із користувачів не є повним власником волоконно-оптичного тракту між своїм приміщенням і вузлом обслуговування.
Більш масового застосування, але тільки у країнах Південно-Східної Азії, набув перспективніший варіант ПОСД із використанням «прямих» оптичних волокон між приміщеннями користувачів і приміщенням вузла обслуговування. В англомовній літературі таку систему ПОСД позначають абревіатурою FTTH (Fiber То The Home). Цей варіант є повним аналогом мережі абонентського доступу в існуючих телефонних мережах – тільки роль ізольованих мідножильних абонентських пар у СД-FTTH виконують окремі оптичні волокна. Можна вважати, що металеві АЛ телефонних мереж починають поступово витіснятися оптичними АЛ (ОАЛ). В Японії та Південній Кореї СД-FTTH обслуговують близько 30% абонентів.
Таким чином, тенденції розвитку ПСПД вказують на можливість забезпечення практично необмеженої (з погляду потреб користувача) пропускної здатності мереж доступу. Отже, із розбудовою в усьому світі і в Україні мереж наступного покоління (NGN)з цифропакетною формою подання та розподілу інформаційних потоків і технологіями IP-телефонії (VoIP) та ІР-телебачення (IP-TV) саме ПСПД стануть основним видом мереж доступу, витіснивши існуючі телефонні мережі і мережі кабельного телебачення. Найбільш перспективним видом ПСПД вважаються системи FTTH із прямими оптичними волокнами від приміщення користувачів до найближчого вузла телекомунікаційного обслуговування – АТС або виносного (комутаційного, концентраторного, мультиплексного) блока АТС.
Схоже, що з розвитком СД-FTTH завершиться виток спіралі розвитку проводових мереж доступу, у результаті якого перевірена десятиліттями архітектура абонентської телефонної мережі доступу осучаснюється завдяки заміні мідножильних абонентських пар із малою транспортною потужністю (близько 10 Мбіт·км/с) на оптичні волокна з практично необмеженою транспортною потужністю (понад 100 Гбіт·км/с).
Загальним висновком із цього короткого огляду напрямків розвитку ПСД можна вважати те, що головною тенденцією розвитку ПСД протягом останніх трьох десятиліть було збільшення пропускної здатності ПСД. Слід, однак, зазначити, що в цьому огляді не заторкувалися питання економічності тих чи інших видів ПСД. Такого типу огляди є характерними для більшості публікацій з питань розвитку ПСД. А проте економічні питання стають визначальними при виборі рішень для перспективної інфокомунікаційної інфраструктури України. Саме економічність ПСД визначатиме швидкість і масовість розгортання NGN в умовах економіки України. Отже, для обгрунтованого вибору видів ПСД для цієї інфраструктури конче потрібно також розглянути й економічні аспекти розвитку ПСД.