Co je dobré vědět o vysokorychlostních internetových sítích / 1. část
Při pracovních schůzkách s lidmi z veřejné správy, které často míváme, se nás tito lidé ptají na rozdíly v technologiích připojení k internetu. Dotazy jsou logické, někdy i překvapivě do hloubky, na druhou stranu někteří mají pevný názor, že cokoliv kromě optického vlákna až do domů je nemožně zastaralé a v budoucnu nepoužitelné řešení. Jenomže u nich v obci žádný operátor nikdy optickou síť nepostaví, protože taková investice se mu nikdy nevyplatí.
Pojďme se podívat na jednotlivé technologie trochu blíže a řekněme si, jaké výhody a nevýhody mají. Pokusím se shrnutí zjednodušit, protože všechny technologie se bouřlivě vyvíjejí, bez ohledu na přenosové médium, ať jde o optiku, metalický kabel nebo vzduch.
Na páteři je optika
Úplný základ každé sítě je její páteřní a z ní vyvedená přípojná část, ta do obce přivádí internetovou konektivitu. I o páteřních sítích by se dalo napsat mnoho, ale pro nás je v tuto chvíli důležitá jenom jedna informace: je to optická infrastruktura. Jde o takovou dálnici, která vede do propojovacích bodů internetové infrastruktury.
Z páteřní sítě směrem k účastníkovi jde síť přípojná. Ta je nejlépe optická, ale velké procento obcí je připojené pomocí pojítek. Jedná se o bezdrátový přenos dat, jehož vnějším znakem jsou velké antény u telekomunikačních věží. Tato pojítka si nesmíme plést s wi-fi, jde o něco úplně jiného. Radiová pojítka přenášejí data z bodu do bodu, u profi spojů jde výhradně o plně duplexní komunikaci se stejnou kapacitou oběma směry a s vysokou spolehlivostí bez ohledu na počasí. Jsou všude, i nejlepší mobilní síť má přípojnou část sítě založenou na optice jenom asi z 20%.
Vývoj technologie přináší dříve netušené přenosové kapacity, není problém dosáhnout řádu několika gigabitů za sekundu. Jenomže… Háček je ve vysokých poplatcích, které provozovatel odvádí státu, a v ceně samotného provozu. Nejlepší a dlouhodobě nejvýhodnější řešení přístupové sítě do obcí je bezesporu optická infrastruktura.
Internet po kabelu
Přípojná síť v samotné obci napájí přístupový bod sítě, a zde začínají doslova technologické orgie. Pro orientaci si rozdělíme základní technologie podle přenosového media.
Stále nejrozšířenějším kabelovým médiem je měděný drát. Kroucená dvoulinka je hodně využívaná, a vzhledem k tomu, že souvisí s telefonováním přes starou dobrou pevnou linku, najdeme ji opravdu skoro všude. Nevýhoda je zřejmá, využíváme něco, co nebylo konstruováno pro přenos dat, a hledáme, jak nebohý tenký kabel k telefonu donutit vyhovět potřebám dnešních domácností. A musíme uznat, že se to vývojářům docela podařilo. Dnešní teoretické kapacity v síti xDSL kolem 250 Mbps na jednu dvoulinku jsou docela reálné, ale vyžadují délku metalického vedení mezi ústřednou a zařízením v domácnosti v řádech maximálně desítek metrů. I při využití elektronického potlačení šumu pozadí a moderních standardů, rychlost přípojky se vzdáleností od ústředny rychle klesá. A silnou nevýhodou jsou i zanedbané rozvody telefonních linek v některých obcích. Snahou provozovatele xDSL sítě je proto posouvat blíže k uživatelům optiku, a zkracovat tak vzdálenost od předsunuté ústředny na minimum. Věčnou nevýhodou telefonní sítě je také nesymetričnost provozu, směr od uživatele na servery v internetu na tom bude vždycky hůř než tok dat opačným směrem.
Podstatně výhodnější pro přenos dat jsou koaxiální kabely, které využívají kabelové televize. Jsou to v podstatě anténní rozvody, s velkou využitelnou šířkou pásma. Kromě televizních stanic zbývá ještě dost prostoru pro data, a zde mluvíme o stovkách megabitů. Takže i starší koaxiální rozvody, při osazení novou aktivní technologií DOCSIS 3.1, mohou přenášet s kapacitou stovek Mbps, pro download i upload na stovky metrů. Samozřejmě i kabelové společnosti přisouvají optickou infrastrukturu blíže k uživatelům, z mnoha dobrých technických důvodů. Jenomže takovou kabelou televizi těžko někdo budoval v malých obcích, kterých je v České republice většina.
Pro pořádek uvedeme technologii ethernetové strukturované kabeláže. Čtyřpárový kroucený kabel je určený pro rozvody v budovách, pro dlouhá vedení infrastrukturální části sítě se nepoužívá. Pokud však máte rozvody v budově pomocí takového kabelu natažené, není problém přenášet 1 Gbps oběma směry na vzdálenost kolem 100 m. Takovým sítím se říká FTTB, a jsou rozšířené, jejich instalace byla v minulosti mnohem dostupnější nežli optické rozvody v domě. Ethernetové sítě nemají nevýhodu poklesu datové průchodnosti v závislosti na délce vedení, jsou technicky jasně definované. Předpokládá se napojení aktivního prvku datové sítě optickým kabelem. Používá se i připojení radiovým pojítkem, typické jsou odskoky na panelové domy z optického kabelu v sousedství.
Technologie budoucnosti jsou bezesporu přístupové optické sítě. Jejich výhody jsou značné, světlo dokáže měnit stavy s velkou šířkou pásma a šíří se na velké vzdálenosti, takže při vhodně zvolené topologii sítě může mít každý zákazník své vlákno, a tím i v podstatě libovolnou datovou propustnost domácí linky. Takové sítě označujeme jako FTTH, fiber to the home. Každá, i když v tomto případě úžasná technologie, má svůj háček. Operátoři používají pasivní technologii GPON, jejíž hlavní výhoda spočívá v minimálních provozních nákladech, nepotřebuje totiž napájení. GPON umí pomocí součástky zvané dělicí rozbočovač – splitter, pomocí lomu světla vydělit signál z jednoho vlákna na další desítky vláken (až 1:128), které vedou k zákazníkovi. Z logiky věci se velký potenciál datové propustnosti vlákna rozdělí podle počtu domácností, a zákazník na síti GPON může mít ve skutečnosti nižší datovou propustnost nežli zákazník připojený metalickým médiem. Nevýhoda se dá ošetřit vhodným návrhem sítě, kde se položí vlákno z centrálního bodu až k zákazníkovi, a samotné splittery se osazují v jednom bodě u operátora. Vždy se takto postupovat nedá, GPON je také řešení pro zavěšené optické sítě, například na telefonní sloupy. Zde se skutečně zavěšuje malý počet vláken umístěný v odolných kabelech a jednotlivé odbočky k domům jsou řešené rozbočovačem. V malých obcích to nevadí, není zde tolik zákazníků, aby se nevýhoda dělení kapacity mohla projevit. V rozsáhlých sítích je to nevýhoda.
Alternativní technologie k GPON se nazývá AON, Active optical network. V případě tohoto řešení má každý uživatel své vlastní optické vlákno a vlastní aktivní port v centrálním bodě sítě v obci. Díky tomu je kapacita přenosu teoreticky neomezená. Celou propustnost přístupové sítě, bez ohledu na použitou technologii, limituje kapacita vyšších vrstev sítě. Když do obce přiteče například maximálně gigabit, musí se rozdělit mezi všechny uživatele. Musíme akceptovat situaci, kdy 1 Gbps teoretické kapacity přípojky v domácnosti je úplně něco jiného, nežli 1 Gbps kapacity na páteřní trase.
V příštím pokračování se seznámíme s technologiemi bezdrátového přenosu.
Jakub Rejzek, prezident Výboru nezávislého ICT průmyslu
Box:
Pro soustavnou, přívětivou a pokud možno efektivní spolupráci mezi operátory, obcemi a státní správou jsme připravili konferenci ISP Municipality. Odkaz na ni naleznete na webu www.zrychli.net. Registrace je otevřená od 7. ledna na stránkách www.isp-konference.cz.
Chcete rychlý internet?
Co je dobré vědět o vysokorychlostních internetových sítích / 2. část
V předchozím díle seriálu jsme se seznámili se základními technologiemi používanými k přenosu dat po kabelovém vedení. Nyní se zaměříme na přenos vzduchem.
Jde to i bez drátů
Každý kabel někde končí. Uživatel, ke kterému optický kabel nevede, má velmi dobrou alternativu v některé z bezdrátových technologií.
Bezdrátové technologie používají jako přenosové médium vzduch. Vlastnosti přenosu se mění v závislosti na faktorech, které kabelové sítě neovlivňují. Proto je radiové plánování docela složité a pro laika těžko uchopitelné. Bohužel to platí i pro některé operátory. Orientačně shrnu: čím nižší frekvence, kterou zařízení používá, tím menší je vliv překážek a vzdálenosti na sílu signálu. Opačně ale platí, že čím vyšší frekvence zařízení používá, tím větší šíři zabraného pásma může použít. To je dané historickým vývojem, a nutností vyhovět i dalším aplikacím, které spektrum využívají. Například družicové službě, radionavigaci, radarům, televiznímu vysílání atd.
Pásma, frekvence, generace
Základní frekvence, používané pro pevnou službu, tedy připojení domácností, jsou buďto volně dostupné, nebo licencované. Stát z těch licencovaných vybírá vysoké poplatky, a některé frekvence jsou dostupné výhradně pro celé území republiky, takže je místní operátoři nevyužívají. Ti sahají po volných pásmech.
Fixní LTE, které nabízejí mobilní operátoři, využívá frekvence 2 600 MHz. Kapacitní možnosti přípojek jsou docela dobré, ale zcela závislé na kapacitě přípojné infrastruktury. Ta musí navíc obsluhovat i zákazníky mobilní sítě. Domácnost tedy musí strpět znatelný pokles datové kapacity, poskytovatelé někdy uvádějí minimální datovou propustnost v řádech jednotek Mbps.
První frekvence náležející páté generaci sítí nebo nově přidělené frekvence v pásmu 3,7 GHz, které v aukci získala i česká společnost Poda, zmiňuji z praktických důvodů. Frekvence pro bezdrátový pevný internet totiž Poda dále poskytuje regionálním poskytovatelům, kteří tak mají možnost připojovat svoje zákazníky nejmodernější 5G technologií. Ti pak mají možnost doplnit technologický mix.
Základní a nejrozšířenější technologií bezdrátové přístupové sítě je wi-fi. Používané pásmo pracuje v 5 GHz, velmi výjimečně ještě v pásmou 2,4 GHz. ČR není zase až takovým světovým fenoménem v používání těchto nelicencovaných pásem. 5 GHz frekvence používají regionální operátoři po celém světě, existují i velcí globální výrobci zařízení, dodávající infrastrukturu založenou na wi-fi frekvencích. Trh například v USA, Kanadě a Jižní Americe je obrovský. Proto vývojová oddělení těchto globálních hráčů nijak nezaostávají za možnostmi 5G sítí, vztaženo k pevné službě. Aktuální standard 802.11ac, nově wi-fi5, brzy nahradí 802.11ax, pro snadnou orientaci přeznačený na wi-fi 6. generace. V lokalitách, kde nejsou velké problémy s koexistencí více sítí, umožní tento nový standard zvýšit kapacitu přípojek na stovky Mbps. Stejně jako u kabelových sítí platí základní podmínka, přisouvat přístupové body sítě a zároveň je nutné zvyšovat transportní možnosti přípojné sítě, nejlépe optickou infrastrukturou.
Jde to postupně
Evropská Unie si uvědomuje, a dokládá to její Strategie rozvoje sítí 5. generace, že v rurálních oblastech členských států nelze připojit rodinné domky ze dne na den. I telefonní sítě se stavěly desítky let. Telekomunikační sítě jsou liniové stavby jako každé jiné, a rozdrobenost obcí v krajině České republiky situaci ještě více komplikuje. Evropská komise v 5G strategii pověřila expertní organizace zodpovědné za regulaci spektra změnami, které jednotlivé národní státy postupně přijímají. Plánuje se třeba rozšíření pásem wi-fi o dalších zhruba 400 MHz, které zkapacitní bezdrátové přenosy v tomto pásmu.
Nejaktuálnější změnou je uvolnění pásma 60 GHz, které ČR pravděpodobně přijme pro volné užití již v roce 2019. Milimetrové pásmo je pásmem 5. generace, je dostupných 9 GHz (sic) šíře pásma, a to mu umožňuje poskytovat plně gigabitové přenosy dat. Zařízení jsou přitom již dnes dostupná, a jejich cena odpovídá ceně zařízení pro poskytování wi-fi připojení. Jde o technologii WiGi, 802.11ad a její pozdější verze.
Je tedy zřejmé, že vhodným technologickým mixem je možné docílit v obci zrychlení domácích přípojek o několik řádů i tam, kde není optická infrastruktura zavedená až do obydlí občanů. Bez optické infrastruktury vedoucí do katastru obce si ale neporadíme. Jedině tak totiž může být tou „tlustou rourou“, která zajistí dostatečnou kapacitu přenosu do přístupových bodů. Zde je největší slabina českého internetu.
Jakub Rejzek, prezident Výboru nezávislého ICT průmyslu
Box:
Pro soustavnou, přívětivou a pokud možno efektivní spolupráci mezi operátory, obcemi a státní správou jsme připravili konferenci ISP Municipality. Odkaz na ni naleznete na webu www.zrychli.net. Registrace je otevřená od 7. ledna na stránkách www.isp-konference.cz.