Tiedonsiirtomenetelmät
Yleistä
Optisia tiedonsiirtomenetelmiä käytetään enimmäkseen runko- ja lähiverkoissa, joiden liikenteet eroavat toisistaan selkeästi. Lähiverkossa käytetään yleisemmin ATM tiedonsiirtomenetelmää, koska se sallii suuret kapasiteettivaihtelut eri tilaajien välillä. Tiedonsiirtonopeuden puitteissa ATM on yleisesti varsin riittävä ratkaisu, johon lisänopeuden tarvetta ilmenee vain erikoistapauksissa. Sen sijaan runkoverkkojen tiedonsiirtokapasiteetin lisäämiseksi aikajakoisia TDM tiedonsiirtomenetelmiä SDH ja SONET ollaankin nyt siirtämässä WDM:n alle. Tämä mahdollistaa moninkertaisen tiedonsiirtonopeuden verrattuna entiseen, koska samalle valokuidulle saadaan samanaikaisesti useita yhteyksiä.
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Asynkronisessa tiedonsiirtomenetelmässä tiedonsiirto perustuu soluihin. Solut ovat tietyn kokoisia datapaketteja, joissa oleva otsikko kertoo mistä se on tulossa ja minne menossa. Solujen käyttö jaetaan niitä tarvitsevien sovelluksien luokitellun prioriteettiarvon mukaan. ATM on laajakaistainen ja suurinopeuksinen verkkotekniikka, joka soveltuu niin WAN kuin LAN -tyyppisiin dataverkkoihin. Se on yleisverkko, jossa voidaan siirtää dataa, ääntä ja liikkuvaa kuvaa. Optisessa tiedonsiirrossa käytetään perusnopeuksia 155 Mbit/s, 622Mbit/s ja 2,4Gbit/s.
Tulevaisuudessa ATM pysyy varmasti ainakin LAN -verkkojen tärkeimpänä tiedonsiirtomenetelmänä. WAN -puolella sen kapasiteetti jää varmasti aikanaan turhan pieneksi ja tilalle tulevat SDH- tai WDM-pohjaiset ratkaisut. On myös mahdollista, että ainakin osa tulevaisuuden lähiverkoista tullaan toteuttamaan langattomasti. Nykyään langattomalla tekniikalla päästään jo 25-622 megabitin sekuntinopeuteen etäisyydestä riippuen.
SDH (Synchronous Digital Hierarchy)
SDH perustuu TDM (Time Division Multiplexing) -tekniikkaan. Se on käytetty standardi synkronoituun tiedonsiirtoon optisissa medioissa, jossa kaikki laitteet on tahdistettu samaan aikaan. Suurten siirtonopeuksien lisäksi keskeisin tekijä SDH-tekniikan kehittämiselle oli perinteisen PDH-tekniikan jäykkä multipleksointimekanismi, jonka tilalle piti löytää parempi, nykyajan tarpeita vastaava tekniikka. SDH -tekniikan monipuoliset verkonhallintamahdollisuudet ja helppo verkon laajennettavuus pitänevät sen varteenotettavana tiedonsiirtomenetelmänä WDM:n ja DWDM:n rinnalla. SDH:n toiminta piirikytkentäisesti sähköisillä signaaleilla kuitenkin tuottaa kytkentäogelmia verrattuna täysin optiseen verkkoon. SDH:n perusnopeus on 155,52 Mbit/s ja muut mahdolliset nopeudet ovat 622,08 Mbit/s , 1244,16 Mbit/s, 1866,24 Mbit/s, 2488,32 Mbit/s ja 10 Gbit/s.
SONET (Synchronous Optical NETwork)
Vastaa pääpiirteittäin SDH:ta, mutta toimii USA:ssa. SDH:ssa siirrettävään kehykseen lisätään ylimääräistä verkonhallinta informaatiota mutta SONET:ssa tällaista toimintoa ei ole
WDM (Wavelength Division Multiplexing)
WDM-tekniikassa yhdessä kuidussa siirretään samanaikaisesti useampaa signaalia käyttäen eri signaaleille eri aallonpituuksia. Jos käytettävien aallonpituuksien lukumäärä on N, voidaan verkon siirtonopeus N kertaistaa. WDM muodostaa optisen kytkennän kanssa verkon optisen siirtokerroksen. Tämä kerros tarjoaa palveluita SDH:lle ja jopa suoraan ATM:lle.
WDM on kokonaan optinen runkoverkon ratkaisu. Siinä siirrettävä tieto esitetään koko ajan optisessa muodossa ja näin poistetaan ongelmat joita esiintyy verkoissa joissa on sähköisiä komponentteja. Sähköiset komponentit ovat hitaita samoin kuin sähköiset modulointitekniikat. Nämä ongelmat rajoittavat verkon nopeutta perinteisissä verkoissa mutta WDM -ratkaisuissa tällaisia ongelmia ei tulevaisuudessa ole. Lisäksi on edullisempaa lisätä kuitujen päihin WDM -laitteita kuin asentaa uusia kuituja ja lisätä siirtokapasiteettia tällä tavalla.
Optisien reitittimien ja kytkimien hidas kehittyminen on toistaiseksi suurin WDM -tekniikan käyttöönottoa hidastava asia. Aikaisemmin reititys on tehty taittavien prismojen avulla, mutta tulevaisuudessa tämä tekniikkaa korvataan tehokkaammilla. Esimerkiksi amerikkalainen Lucent on ilmoittanut kehittäneensä optisen reitittimen jonka toiminta perustuu mikroskooppisen pieniin peileihin. Tulevaisuudessa tällä tekniikalla on odotettavissa yhdessä kuidussa kulkevan satoja kanavia, joissa jokaisessa voidaan siirtää satoja gigabittejä sekunnissa.
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)
Erona WDM -tekniikkaan DWDM -tekniikassa saman kuidun eri aallonpituuksia voidaan käyttää itsenäisinä tiedonsiirtokanavina. Eri kanavien väliin tarvitaan tyhjä alue erottamaan kanavat toisistaan. Tämä tyhjä alue on DWDM -tekniikassa saatu huomattavasti pienemmäksi kuin WDM -tekniikassa, joka tarkoittaa enemmän kanavia samalle kuidulle. DWDM -tekniikassa vaatimukset optisille reitittimille ja kytkimille kasvavat voimakkaasti. Valossa kulkevaan tietoon pitää päästä käsiksi ilman sen muuttamista sähköiseen muotoon. Laboratorio-oloissa ollaan kuitenkin saatu luotua samalle kuidulle jo 1000 erillistä kanavaa.