Ευρυζωνική σύνδεση: Επισκόπηση τεχνολογίας

Ενσύρματες ευρυζωνικές τεχνολογίες

Ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών επικοινωνίας με διαφορετικές τεχνικές δυνατότητες είναι σε θέση να παρέχει υψηλής ταχύτητας διαδίκτυο στα νοικοκυριά. Οι ενσύρματες τεχνολογίες περιλαμβάνουν καλώδιο χαλκού (xDSL), ομοαξονικό καλώδιο (π.χ. HFC), ευρυζωνικό δίκτυο μέσω ηλεκτρικών γραμμών (BPL) και καλώδιο οπτικών ινών (FTTx).

Σύρματα χαλκού

Τα χάλκινα σύρματα ορίζονται ως «μη θωρακισμένο ζεύγος στριμμένου χαλκού», το οποίο παρέχει ευρυζωνικές συνδέσεις με τη χρήση τεχνολογιών xDSL, όπως ADSL/ADSL2 +(μέγιστο 24/3 Mbps προς τα κάτω/ανάντη ρυθμό εντός μέγιστου εύρους αποδοτικότητας 0,3 km) ή VDSL2/VDSL2 -Vplus/VDSL2/VDSL2/G.fast (με διανυσματικό μέγιστο 300/100 Mbps προς τα κάτω/ανοδικό ρυθμό εντός εύρους αποδοτικότητας 0,2 km).

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Απαιτούν σχετικά χαμηλές επενδύσεις που απαιτούνται για παθητικές υποδομές (μια τηλεφωνική γραμμή χαλκού υπάρχει ήδη στα περισσότερα νοικοκυριά) και είναι λιγότερο ενοχλητικές για τους τελικούς χρήστες.
• Μειονεκτήματα: Οι υψηλές (κατέβασμα) ταχύτητες εξαρτώνται από το μήκος της γραμμής χαλκού. Η τεχνολογία xDSL είναι σε μεγάλο βαθμό ασύμμετρη: οι ταχύτητες μεταφόρτωσης είναι γενικά πολύ χαμηλότερες από τις ταχύτητες λήψης· αυτό μπορεί να παρεμποδίσει νέες υπηρεσίες (π.χ. υπολογιστικό νέφος, βιντεοδιάσκεψη, τηλεργασία, τηλεπαρουσία). Απαιτούνται υψηλότερες επενδύσεις σε ενεργό εξοπλισμό (με διάρκεια ζωής 5-10 ετών). Αυτό μπορεί να είναι μια προσωρινή λύση, αλλά η επένδυση σε υποδομές οπτικών ινών πιθανότατα θα αναβληθεί μόνο για 10-15 χρόνια.
• Η Αειφορία: Νεότερες τεχνολογίες με βάση τον χαλκό (π.χ.: Διανυσματική, G.fast) μπορεί να προσφέρει υψηλότερες ταχύτητες, αλλά υποφέρουν από τους ίδιους περιορισμούς. Επιδεικνύουν τεχνολογίες γεφύρωσης προς ολοκληρωμένες υποδομές καλωδίων οπτικών ινών.

Ομοαξονικά καλώδια

Η κλασική καλωδιακή σύνδεση θα ήταν τα δύο καλώδια μιας τηλεφωνικής γραμμής («στριμμένο ζεύγος»), που είναι πιο επιρρεπείς σε διαταραχές όπως οι παρεμβολές. Το ευρυζωνικό διαδίκτυο μέσω ομοαξονικού καλωδίου προσφέρεται συνήθως στους πελάτες μέσω του υπάρχοντος δικτύου καλωδιακής τηλεόρασης (CATV). Το ομοαξονικό καλώδιο αποτελείται από έναν πυρήνα χαλκού και ένα χαλκό-θωρακικό παλτό. Ως εκ τούτου, τα τηλεοπτικά καλωδιακά δίκτυα είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τα παραδοσιακά τηλεφωνικά δίκτυα.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Αυτό απαιτεί σχετικά χαμηλές επενδύσεις που απαιτούνται για παθητικές υποδομές και είναι επίσης λιγότερο ενοχλητική για τους τελικούς χρήστες. Αυτή η υποδομή προσφέρει ελαφρώς περισσότερες ευκαιρίες για την επίτευξη υψηλότερων ευρυζωνικών ταχυτήτων απ’ ό,τι στις τηλεφωνικές γραμμές. Εξαιρετικά γρήγορες ταχύτητες είναι δυνατές, εάν η υποδομή αναβαθμιστεί σωστά και οι αποστάσεις διατηρούνται σύντομες.
• Μειονεκτήματα: Το εύρος ζώνης μοιράζεται μεταξύ πολλών χρηστών, μειώνοντας τη διαθεσιμότητά του κατά τις περιόδους αιχμής της κυκλοφορίας της ημέρας. Η αδυναμία διαχωρισμού καθιστά ουσιαστικά απούσα τον ανταγωνισμό υπηρεσιών στην αγορά καλωδίων· σπάνια υπάρχει στις ψηφιακές-διαιρετικές περιοχές. Μια προσωρινή λύση για επενδύσεις σε υποδομές οπτικών ινών πιθανότατα θα αναβληθεί μόνο για 10-15 χρόνια, όπως και με τα σύρματα χαλκού.
• Η Αειφορία: Η εφαρμογή νέων προτύπων (DOCSIS 3.1, 3.1 full duplex) επιτρέπει υψηλότερα εύρος ζώνης σε τελικούς χρήστες έως και 10 Gbps.

Ευρυζωνική σύνδεση μέσω γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας (BPL)

Η ευρυζωνικότητα μπορεί να παραδοθεί μέσω των υφιστάμενων δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλής και μέσης τάσης. Οι ταχύτητες BPL είναι συγκρίσιμες με εκείνες του xDSL και των ομοαξονικών καλωδίων.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Δεν είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν νέες υποδομές, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι υφιστάμενες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η BPL έχει μεγάλες μελλοντικές δυνατότητες, καθώς οι γραμμές μεταφοράς ρεύματος υπάρχουν σχεδόν παντού.
• Μειονεκτήματα: Σε αραιοκατοικημένες περιοχές, η τεχνολογία είναι οικονομικά βιώσιμη για τον τελικό χρήστη μόνο εάν 4 έως 6 σπίτια είναι εξοπλισμένα με μετασχηματιστές για να καταστήσουν διαθέσιμες ευρυζωνικές συνδέσεις μέσω των γραμμών τροφοδοσίας. Διαφορετικά, οι τιμές των τελικών χρηστών για την πρόσβαση στο διαδίκτυο υπερβαίνουν αυτές για xDSL και ομοαξονικές λύσεις καλωδίων. Υπάρχουν τεχνικές προκλήσεις λόγω του ότι οι γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένα πολύ «θορυβώδες» περιβάλλον και παρεμβολές στις ραδιοεπικοινωνίες και τις εκπομπές υψηλής συχνότητας.

Οπτική ίνα

Οι γραμμές οπτικών ινών αποτελούνται από καλώδια από ίνες γυαλιού που συνδέονται με κατοικίες τελικών χρηστών (FTTH), κτίρια (FTTB) ή οδοστρώματα (FTTC). Επιτρέπουν πολύ υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης 100 Gbps και περισσότερους εντός πολύ ευρείας εμβέλειας (10-60 km). Αυτή είναι η πιο προσανατολισμένη στο μέλλον λύση, αλλά απαιτεί υψηλές επενδύσεις σε παθητικές υποδομές.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Εξαιρετικά υψηλό επίπεδο ρυθμού μετάδοσης και συμμετρίας (δυνατότητα εύρους ζώνης Gbps και Tbps), λιγότερο επιρρεπή σε παρεμβολές και σχεδόν καμία πτώση ισχύος σε μεγαλύτερες αποστάσεις προς τον διανομέα σε αντίθεση με το DSL ή το VDSL και αρκετά αποθέματα ενέργειας επίσης για απαιτητικά νοικοκυριά πολλών ατόμων.
• Μειονεκτήματα: Υψηλό επενδυτικό κόστος σε παθητικές υποδομές λόγω του υψηλού κόστους των έργων πολιτικού μηχανικού για εκσκαφές και σωληνώσεις· η ανεπτυγμένη υποδομή δεν είναι ευπρόσδεκτη και απαιτεί ακριβή τεκμηρίωση.
• Η Αειφορία: Τεχνολογία επόμενης γενιάς με δυνατότητες να ανταποκριθεί στις υψηλές απαιτήσεις εύρους ζώνης που αναμένονται στο εγγύς μέλλον. 

Μέθοδοι ανάπτυξης

Η ανάπτυξη ενσύρματων ευρυζωνικών υποδομών αποτελεί επιλογή κόστους και έντασης πόρων. Η μείωση του κόστους θα ενθαρρύνει τις επενδύσεις στην ανάπτυξη ευρυζωνικών συνδέσεων και θα μειώσει το όριο εισόδου στην αγορά. Αυτό μπορεί να διευκολυνθεί με την πρόσβαση σε εναλλακτικές υποδομές και δίκτυα κοινής ωφέλειας και με τη χρήση στρατηγικών ανάπτυξης με χαμηλό αντίκτυπο (π.χ. χάραξη χαρακωμάτων).

Εγκατάσταση στο έδαφος (με τάφρο)

Η κατασκευή ανοικτής τάφρου είναι μια μέθοδος για την ανάπτυξη σωλήνων ανεφοδιασμού και διάθεσης. Η επιφάνεια της γης ανοίγει και ανασκάπτεται μια τάφρος. Για την τοποθέτηση των τηλεπικοινωνιακών γραμμών, χρησιμοποιείται χειροκίνητο σκάψιμο καθώς και εξοπλισμός κατασκευής.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Η κατασκευή ανοικτής τάφρου χρησιμοποιείται σε όλα τα τοπολογικά σενάρια και είναι γενικά εφικτή για όλους τους τύπους επιφανειών. Η ανθεκτικότητα είναι πολύ υψηλή και δεν υπάρχει κανένας περιορισμός για τη χρήση σωλήνων και εξαρτημάτων. Το πιθανό κόστος μπορεί να εξοικονομηθεί, αποκλίνοντας από το κανονικό βάθος, αναπτύσσοντας μονοπάτια πεζοπορίας ή ποδηλασίας ή χρησιμοποιώντας μια τάφρο.
• Μειονεκτήματα: Η απόκλιση από το κανονικό βάθος αυξάνει τον κίνδυνο πιθανής βλάβης του καλωδίου κατά τη διάρκεια των εργασιών κατασκευής και επισκευής παρακείμενων ή επικαλυπτόμενων υποδομών. Η αποκατάσταση των επιφανειών είναι μάλλον πολύπλοκη και το κτιριακό περιβάλλον επηρεάζεται από την ηχορύπανση και τις κυκλοφοριακές διαταραχές. Η μέθοδος είναι δαπανηρή και δείχνει μεγάλους χρόνους κατασκευής.

Οπισθοδρόμηση

Μια σχισμή αλευρώνεται σε ένα οδικό κάλυμμα, σε ένα πεζόδρομο ασφάλτου ή σε ποδηλατόδρομο, στο οποίο εισάγονται μικροσωλήνες και στη συνέχεια αμέσως μετά κλείνουν με γέμιση. Γίνεται διάκριση μεταξύ νανοχαρακτηρισμού (έως 2 cm), micro-(8 cm έως 12 cm), mini-(12 cm έως 20 cm) ή μακροχαρακτηρισμού (20 cm έως 30 cm) και της χρησιμοποιούμενης τεχνικής κοπής ή άλεσης.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Η χάραξη υπόσχεται σύντομους χρόνους κατασκευής και σημαντικά χαμηλότερο κόστος κατασκευής. Η διαδικασία έχει υψηλή κατασκευαστική απόδοση περίπου 600 m την ημέρα και οδηγεί σε πολύ μικρές κυκλοφοριακές βλάβες λόγω της ταχείας ανεφοδιασμού του οδοστρώματος.
• Μειονεκτήματα: Οι αλεσμένες σχισμές μπορούν να οδηγήσουν σε βλάβη στην επιφάνεια της ασφάλτου με τη μορφή ρωγμών, καθίζησης ή βλάβης παγετού. Το πρόσθετο επίπεδο τοποθέτησης στο δρόμο μπορεί να καταστήσει τις επακόλουθες εργασίες πολιτικού μηχανικού — ιδίως στην περιοχή του κέντρου της πόλης — πιο δύσκολες και να οδηγήσουν σε μεγαλύτερες και δαπανηρές κατασκευές.

Οριζόντια κατευθυντική διάτρηση

Η τεχνική κατευθυντικής διάτρησης επιτρέπει την τοποθέτηση σωλήνων προστασίας καλωδίων χωρίς τάφρους, π.χ. που χρησιμοποιούνται για τη διέλευση εμποδίων όπως ο ποταμός, οι λεωφόροι (προστασία δέντρων) και οι σιδηρόδρομοι. Μια ελεγχόμενη πιλοτική τρύπα πραγματοποιείται μεταξύ δύο λάκκων εκσκαφής. Η επίδραση των κινήσεων περιστροφής, κτυπήματος και πρόσκρουσης και της υγροποίησης επιτρέπει την πρόωση σε μια ευρεία ποικιλία εδαφικών συνθηκών. Με ρευστό γεώτρησης μπεντονίτη (εναιώρημα γεώτρησης), το έδαφος χαλαρώνεται και εξάγεται (ξεπλένεται). Μετά από αυτό, η κεφαλή τρυπανιών επεκτείνει το υπάρχον κανάλι.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Η μέθοδος προσφέρει μια εναλλακτική λύση όταν δεν είναι δυνατή η ανοικτή τάφρος (π.χ. διέλευση εμποδίων όπως σιδηρόδρομοι ή ποτάμια) ή οικονομικά εφικτή.
• Μειονεκτήματα: Σε χαμηλό βάθος και χαλαρά εδάφη, η αναστολή γεώτρησης μπορεί να διαφύγει στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γεώτρησης (blow-out). Επιπλέον, οι ανακρίβειες ελέγχου μπορούν να προκαλέσουν αποκλίσεις στη διαμήκη κλίση.

Διάτρηση

Αυτή η τεχνολογία είναι μια διαδικασία μετατόπισης εδάφους κατά την οποία ένα πνευματικό σφυρί μετατόπισης εδάφους (ροπός) οδηγείται μέσω του εδάφους από πεπιεσμένο αέρα. Ένας προστατευτικός σωλήνας τραβιέται στον δημιουργημένο επίγειο σωλήνα στην ίδια λειτουργία. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται ειδικά για τη σύνδεση κτιρίων.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Οι δαπάνες εκσκαφής και αποκατάστασης σώζονται, οι κυκλοφοριακοί περιορισμοί ή οι οδικοί φραγμοί συχνά δεν είναι απαραίτητοι. Η μέθοδος εξοικονομεί χρόνο καθώς οι σωλήνες τροφοδοτούνται απευθείας με τον πύραυλο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και σε ακραία εδάφη και σε μεγαλύτερες αποστάσεις.
• Μειονεκτήματα: Το βάθος ανάπτυξης πρέπει να είναι τουλάχιστον δεκαπλάσιο της διαμέτρου του πυραύλου, ώστε να αποφεύγεται η διόγκωση της επιφάνειας του εδάφους. Είναι κατάλληλο μόνο για σχετικά μικρές αποστάσεις και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τυρφώνες ή πολύ βραχώδη εδάφη.

Τεχνικές άροσης

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας οργώματος, ένα άροτρο ανάπτυξης τραβιέται μέσα από τα λάφυρα με τη βοήθεια ενός ελκυστήρα. Ένας εύκαμπτος αγωγός (ενώσεις μικροκαλωδίου) τοποθετείται στο αυλάκι που προκύπτει, ιδιαίτερα κατάλληλος για άμεσο όργωμα.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Η διαδικασία είναι συγκριτικά φθηνή και επιτρέπει τη δρομολόγηση μεγάλων αποστάσεων με ελάχιστη προσπάθεια.
• Μειονεκτήματα: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε μη σφραγισμένες επιφάνειες και ως εκ τούτου δεν είναι κατάλληλο για ασφαλτοστρωμένους δρόμους.

Εγκατάσταση σε αποχετευτικά συστήματα

Ένα ρομπότ συναρμολόγησης χρησιμοποιείται σε μη προσβάσιμους αγωγούς, ενώ σε περιοχές με δυνατότητα πεζοπορίας, η εργασία εκτελείται από τεχνικούς. Οι διαδρομές πρέπει να εγκαθίστανται κατά τρόπον ώστε να μην παρεμποδίζονται οι εργασίες εξυπηρέτησης και καθαρισμού του φορέα εκμετάλλευσης αποχέτευσης και να εξασφαλίζεται η ασφάλεια ανά πάσα στιγμή. Ο απαιτούμενος χώρος στο σύστημα σωλήνων είναι ελάχιστος και δεν αποτελεί σημαντικό εμπόδιο στις συνθήκες ροής. Ο αντίστοιχος φορέας εκμετάλλευσης μπορεί να αξιολογήσει εάν μπορεί να εφαρμοστεί αυτή η εγκατάσταση. Επίσης, η τοπική κατάσταση όσον αφορά την κατάσταση του διαύλου, η τάση απόφραξης, οι τεχνολογίες καθαρισμού, οι πτυχές της υγείας και της ασφάλειας στην εργασία θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πριν από τη λήψη αποφάσεων.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Μέσω της χρήσης των υφιστάμενων υποδομών, αποφεύγονται δαπανηρές και μακροχρόνιες εγκαταστάσεις εδάφους. Η εγκατάσταση σε αποχετευτικά συστήματα είναι μια καλή εναλλακτική λύση όπου πρέπει να ελαχιστοποιηθούν οι βλάβες της κυκλοφορίας και του περιβάλλοντος.
• Μειονεκτήματα: Η τοπική κατάσταση πρέπει να αναλυθεί δεόντως και τα πιθανά εμπόδια να επιλυθούν πριν από την εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας. Ένα μειονέκτημα είναι ότι μέχρι τώρα δεν θα μπορούσαν να γίνουν συνδέσεις με το σπίτι. Υπάρχουν πλέον διάφορα συστήματα που εξελίσσονται για την υλοποίηση της σύνδεσης σπιτιών.

Υπεργειακή εγκατάσταση

Τα καλώδια οπτικών ινών τοποθετούνται πάνω από τους ξύλινους ιστούς ή τους υπάρχοντες ιστούς οδών. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως στις διαδρομές σύνδεσης σε γραμμές υψηλής και υψηλής τάσης. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για απομακρυσμένα κτίρια εκτός της περιοχής του οικισμού, για τα οποία άλλες συνδέσεις δεν θα ήταν οικονομικά βιώσιμες.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Σε σύγκριση με την υπόγεια εγκατάσταση, η υπέργεια εγκατάσταση καθιστά δυνατή μια οικονομικά αποδοτική αρχική εγκατάσταση.
• Μειονεκτήματα: Το σύστημα καλωδίων εκτίθεται σε ισχυρότερες εξωτερικές επιδράσεις, γεγονός που αυξάνει την ευαισθησία. Δεδομένου ότι η εγκατάσταση απαιτεί ειδικά εκπαιδευμένο προσωπικό και κατάλληλα εργαλεία, η εγκατάσταση των καλωδίων είναι επομένως δαπανηρή.

Ασύρματες ευρυζωνικές τεχνολογίες

Οι ασύρματες ευρυζωνικές τεχνολογίες περιλαμβάνουν λύσεις κινητής ραδιοεπικοινωνίας ( π.χ. HSPA, LTE), σταθερές λύσεις ασυρμάτου (π.χ. WiMAX) και δορυφορικές λύσεις.

Τοποθεσίες κεραιών για ασύρματες συνδέσεις

Μια επίγεια ασύρματη ευρυζωνική συνδεσιμότητα παρέχεται συνήθως από λύσεις WiMAX (έως 60 km), Wi-Fi (εύρος απόδοσης έως 300 m) ή 4G/LTE/LTE Advanced (έως 3-6 km). Περαιτέρω βελτιώσεις θα επικεντρωθούν σε νέα πρότυπα με πρόσθετα χαρακτηριστικά και στην παροχή πρόσθετων συχνοτήτων (5G).

Όταν η αναβάθμιση της ενσύρματης υποδομής δεν είναι δυνατή και τα κεφάλαια για την FTTB/FTTH δεν είναι διαθέσιμα για μια συγκεκριμένη περιοχή, μια επιλογή είναι η κατασκευή υποδομών για επίγειες ασύρματες ευρυζωνικές συνδέσεις, κυρίως κεραίες για συνδέσεις από σημείο σε πολλά σημεία (π.χ. WiMax, Wi-Fi, 4G/LTE).

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Οιπρώτες συνδέσεις καλωδίων μιλίων δεν απαιτούνται. Η υποδομή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για εμπορικές υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας.
• Μειονεκτήματα: Δεδομένου ότι το εύρος ζώνης μπορεί να μοιραστεί μεταξύ πολλών χρηστών, οι περίοδοι αιχμής της ημέρας θα μειώσουν το διαθέσιμο εύρος ζώνης για κάθε χρήστη. Η ισχύς του σήματος μειώνεται γρήγορα με την απόσταση και επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες. η διαταραγμένη γραμμή όρασης μπορεί να μειώσει την ποιότητα του σήματος. Η προσωρινή λύση: οι επενδύσεις σε υποδομές οπτικών ινών θα είναι απαραίτητες εντός 10-15 ετών.
• Η Αειφορία: Για την πρόσβαση σε μελλοντικές υπηρεσίες NGA, οι ανάγκες εύρους ζώνης απαιτούν πρόσθετες συχνότητες· ωστόσο, το διαθέσιμο φάσμα είναι περιορισμένο.

5G και 6G — συγκλίνοντα δίκτυα

Το 5G περιγράφει την επόμενη φάση των προτύπων κινητών τηλεπικοινωνιών πέρα από το 4G/LTE. Η πέμπτη κινητή ραδιοπαραγωγή αναπτύσσεται με βάση το Διεθνές Συνέδριο Κινητών Τηλεπικοινωνιών 2020. Το 5G επιτρέπει την εφαρμογή από άκρο σε άκρο λανθάνοντος χρόνου 4 έως 1 χιλιοστού του δευτερολέπτου, σύμφωνα με τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU). Η τεχνολογία είναι ικανή να ανεβάσει τουλάχιστον 10 Gbps και να κατεβάσει 20 Gbps ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Οι συσκευές και οι εφαρμογές θα επιλέξουν αυτόματα το δίκτυο που ταιριάζει καλύτερα στις ανάγκες τους.

Οι τεχνολογίες 6G ξεκινούν τώρα σε όλο τον κόσμο, με τα πρώτα προϊόντα και υποδομές να αναμένονται για το τέλος αυτής της δεκαετίας. Τα συστήματα 6G θα μετακινηθούν από το Gigabit στις ικανότητες Terabit και τους χρόνους απόκρισης υπο-millisecond. Αυτό θα επιτρέψει νέες εφαρμογές όπως η αυτοματοποίηση σε πραγματικό χρόνο ή η εκτεταμένη αντίληψη πραγματικότητας («Internet of Senses»), συλλέγοντας δεδομένα για ένα ψηφιακό δίδυμο του φυσικού κόσμου.

Διαβάστε περισσότερα για τις τελευταίες εξελίξεις πολιτικής όσον αφορά το 5G στην ΕΕ.

• ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Το 5G προσφέρει βελτιώσεις στην κάλυψη, την απόδοση σηματοδότησης, τους ρυθμούς μετάδοσης και τη μείωση του λανθάνοντος χρόνου. Σε αντίθεση με τα υπάρχοντα δίκτυα, το 5G θα περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές ραδιοτεχνολογίες — κάθε μία βελτιστοποιημένη για μια συγκεκριμένη ανάγκη (π.χ. Internet of Things, κρίσιμες επικοινωνίες, σύνδεση αυτοκινήτων, κατοικιών και ενεργειακών υποδομών).
• Μειονεκτήματα: Οι περισσότερες από τις τρέχουσες υπηρεσίες δεν χρειάζονται ακόμη τέτοιους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων υψηλής ταχύτητας. Αυτό θα αλλάξει καθώς αναπτύσσονται νέες εφαρμογές που χρειάζονται τεράστιες ικανότητες.

Δορυφορικό ευρυζωνικό δίκτυο

Η δορυφορική ευρυζωνικότητα, γνωστή και ως Internet-by-δορυφορική, είναι μια αμφίδρομη σύνδεση στο διαδίκτυο υψηλής ταχύτητας που δημιουργείται μέσω δορυφόρων επικοινωνιών που βρίσκονται στη γεωστατική τροχιά. Ο τελικός πελάτης στέλνει και λαμβάνει δεδομένα μέσω δορυφόρου που βρίσκεται στην ταράτσα.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Απαιτεί χαμηλές επενδύσεις για παθητικές υποδομές, δεδομένου ότι δεν απαιτούνται περιφερειακά δίκτυα ραχοκοκαλιάς και περιοχής. Είναι εύκολο να συνδεθούν οι χρήστες που είναι διάσπαρτοι σε μια σχετικά μεγάλη περιοχή (περιφερειακή, μακροπεριφερειακή ή ακόμη και εθνική).
• Μειονεκτήματα: Περιορισμένος συνολικός αριθμός χρηστών μπορεί να καλυφθεί σε μία περιοχή. Η εγγενώς υψηλή καθυστέρηση του σήματος λόγω του χρόνου διάδοσης προς και από δορυφόρο εμποδίζει ορισμένες εφαρμογές. Είναι απαραίτητη μια σχετικά υψηλή επένδυση για ενεργό εξοπλισμό τελικού χρήστη. Ο κακός καιρός και η περιορισμένη ορατότητα μπορεί να μειώσουν την ποιότητα του σήματος. Η κίνηση δεδομένων συνήθως περιορίζεται σε μηνιαία ή ημερήσια βάση στις τρέχουσες εμπορικές προσφορές.
• Η Αειφορία: Το διαθέσιμο εύρος ζώνης εξαρτάται ιδιαίτερα από τον αριθμό των χρηστών που απαιτούν τη δορυφορική τεχνολογία. Ανάλογα με τις δυνατότητες περαιτέρω ανάπτυξης (π.χ. μέθοδοι μετάδοσης, δορυφορικός αστερισμός), η τεχνολογία θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην κάλυψη περιοχών που δεν έχουν ακόμη συνδεθεί διαφορετικά.

Δορυφόροι χαμηλής τροχιάς (LEO)

Οι δορυφόροι που κυκλοφορούν πιο κοντά στη γη (η χαμηλή τροχιά κυμαίνεται από περίπου 160 έως 2 000 km πάνω από τη γη) επιτρέπουν καλύτερες επιδόσεις στο διαδίκτυο, καλύπτουν ευρείες περιοχές και επιτρέπουν προσιτή ευρυζωνική πρόσβαση. Μικρά τερματικά χρήστη χαμηλού κόστους επικοινωνούν με δορυφόρους και παρέχουν LTE, 3G και WiFi στις γύρω περιοχές.

ΗSpaceX έθεσε σε τροχιά χιλιάδες μικρούς, χαμηλού κόστους, δορυφόρους μίας χρήσης (έργο Starlink). Οι δορυφόροι περιστρέφονται σε τρία τροχιακά κελύφη (1.110, 550 και 340 χλμ.) για να επιτρέψουν την ταχύτερη υπηρεσία διαδικτύου. Η SpaceX παρέχει δορυφορική σύνδεση στο διαδίκτυο σε υποεξυπηρετούμενες περιοχές του πλανήτη, καθώς και υπηρεσίες σε ανταγωνιστικές τιμές σε αστικές περιοχές. Οι δοκιμές της τεχνολογίας ξεκίνησαν το 2018. Από τον Μάιο του 2022, το Starlink αποτελείται από πάνω από 2.400 μικρούς δορυφόρους μαζικής παραγωγής σε χαμηλή τροχιά της Γης (LEO) οι οποίοι επικοινωνούν με καθορισμένους πομποδέκτης εδάφους.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Οι δορυφόροι μεσαίας γήινης τροχιάς (MEO) και χαμηλής τροχιάς (LEO) έχουν χαμηλότερη λανθάνουσα κατάσταση. Μπορούν να καλύπτουν ευρείες περιοχές και, ως εκ τούτου, να διευκολύνουν την ευρυζωνική κάλυψη για πολύ αγροτικές και απομακρυσμένες περιοχές.  
• Μειονεκτήματα: Ένα μεγάλο δίκτυο δορυφόρων που εκτοξεύονται στην τροχιά είναι απαραίτητο για να καλύψει ευρείες περιοχές/το μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη. Αυτό με τη σειρά του συνεπάγεται υψηλό κόστος για τις προμηθεύτριες εταιρείες, μεταξύ άλλων όσον αφορά τον έλεγχο από τους απαραίτητους επίγειους σταθμούς των μη σταθερών ιπτάμενων δορυφόρων.

Μπαλόνια Διαδικτύου

Τα αερόστατα του Διαδικτύου στέλνονται 20 χιλιόμετρα στη στρατόσφαιρα. Το συγκεκριμένο λογισμικό τα μετακινεί προς τα πάνω ή προς τα κάτω για να βρει τους κατάλληλους ανέμους για να τους κατευθύνει στη θέση τους. Κάθε μπαλόνι διακτινίζει μια σύνδεση στο διαδίκτυο σε κεραίες στο έδαφος.

Το Project Loon είναι ένα δίκτυο ηλιακών αερόστατων που μεταδίδουν σήματα διαδικτύου σε επίγειους σταθμούς, σπίτια, χώρους εργασίας ή απευθείας σε προσωπικές συσκευές που χρησιμοποιούν την τεχνολογία LTE. Αερόστατα πλοηγούνται στη στρατόσφαιρα σε υψόμετρο περίπου 18 χιλιομέτρων, ειδικά σχεδιασμένα για να συνδέουν τους ανθρώπους σε αγροτικές και απομακρυσμένες περιοχές.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Τα αερόστατα τουΔιαδικτύου είναι ικανά να προσφέρουν πρόσβαση στο διαδίκτυο στα πιο απομακρυσμένα μέρη του πλανήτη. Οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης διασφαλίζουν ότι τα μπαλόνια βρίσκουν και εκμεταλλεύονται τις βέλτιστες ροές ανέμου για να παραμείνουν περισσότερο στον αέρα.
• Μειονεκτήματα: Η τεράστια ψυχρότητα προσθέτει στο νάυλον υλικό του μπαλονιού και το καθιστά εύθραυστο. Τα λιπαντικά γίνονται δύσκολα σε αυτές τις θερμοκρασίες. Τα μπαλόνια εκτίθενται σε ισχυρή υπεριώδη και κοσμική ακτινοβολία και σημαντικές διαφορές πίεσης καθ’ όλη τη διάρκεια του ταξιδιού τους. Ο έλεγχος από τους απαραίτητους επίγειους σταθμούς των μη στάσιμων ιπτάμενων αερόστατων είναι πολύ δύσκολο.

Ελαφριά πιστότητα (LiFi)

Το LiFi είναι μια αμφίδρομη τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας. Χρησιμοποιεί ορατό φως επικοινωνίας ή υπέρυθρη ακτινοβολία και κοντά σε υπεριώδη (αντί για κύματα ραδιοσυχνοτήτων) φάσμα. Το φως από τις διόδους εκπομπής φωτός (LEDs) χρησιμεύει ως μέσο για την παροχή επικοινωνίας. Η PureLiFi παρουσίασε το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο σύστημα LiFi, το Li-1st. Υπάρχουν πλέον αρκετές εταιρείες που αναπτύσσουν αυτή την τεχνολογία.

• Χαρακτηριστικά γνωρίσματα: ΤοLiFi είναι 100 φορές ταχύτερο από το WiFi, φτάνοντας τις ταχύτητες των 224 Gbps. Η τεχνολογία είναι χρήσιμη σε ηλεκτρομαγνητικές ευαίσθητες περιοχές, όπως σε καμπίνες αεροσκαφών, νοσοκομεία και πυρηνικούς σταθμούς χωρίς να προκαλούνται ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Επιπλέον, το LiFi αναμένεται να είναι δέκα φορές φθηνότερο από το WiFi.
• Μειονεκτήματα: Η τεχνολογία παρέχει επικοινωνία μόνο σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η χαμηλή αξιοπιστία και το υψηλό κόστος εγκατάστασης είναι περαιτέρω πιθανά μειονεκτήματα.

Η σύγκριση των ευρυζωνικών τεχνολογιών παρέχει μια επισκόπηση και βοηθά στην επιλογή της καλύτερης τεχνολογίας.

Μελλοντικές τάσεις και εξελίξεις

Η έρευνα και η ανάπτυξη επικεντρώνονται όλο και περισσότερο στο δίκτυο πρωτοκόλλου για το διαδίκτυο (AIPN). Αυτό επιτρέπει τη βελτίωση της επικοινωνίας και της μετάδοσης δεδομένων μέσω τεχνολογιών και υπηρεσιών δικτύου που βασίζονται στο πρωτόκολλο του Διαδικτύου (IP) και περιλαμβάνουν την τηλεφωνία μέσω διαδικτύου ή VoIP (φωνητικό πρωτόκολλο Διαδικτύου).

Η μετάδοση πακέτων δεδομένων βάσει IP επιτρέπει την ανάπτυξη καινοτόμων υπηρεσιών και εφαρμογών ανεξάρτητα από την υποκείμενη υποδομή δικτύου. Το 5G αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα σύγκλισης των κινητών επικοινωνιών και των παράλληλων υφιστάμενων τεχνολογιών ευρυζωνικών δικτύων.

Η πλήρης μετατροπή σε υποδομές δικτύου που βασίζονται στο Πρωτόκολλο Διαδικτύου (All-IP Migration) είναι η βάση για μια συγκλίνουσα υλοποίηση υπηρεσιών στην κοινωνία των Gigabit και για τη χρήση διαφόρων συνδυασμών επιμέρους τεχνολογιών πρόσβασης στο δίκτυο.

Οι πρόσφατες εξελίξεις περιλαμβάνουν δικτυακές υποδομές που πρέπει να συμπληρώνονται από οπτικά δίκτυα, τα οποία θα επιτρέπουν τη δρομολόγηση εφαρμογών και περιεχομένου και την εναλλαγή.

Ένα τέταρτο σκέλος της έρευνας περιλαμβάνει τον τύπο διαβίβασης δεδομένων μετά την ΠΕ, ο οποίος χαρακτηρίζεται από:

• Νέα αρχιτεκτονική με διαχειριστική ικανότητα υποστήριξης πολλαπλών τομέων·
• Νέα πρωτόκολλα φιλικά προς το ασύρματο (ενεργειακή και φασματική απόδοση) ικανά να υποστηρίξουν μια ποικιλία ασύρματων δικτύων, από δίκτυα αισθητήρων πολύ χαμηλής ισχύος έως δίκτυα κινητής τηλεφωνίας ευρείας περιοχής.

Οι υφιστάμενοι και οι μελλοντικοί ρυθμοί μετάδοσης, οι καινοτόμες μέθοδοι συμπίεσης δεδομένων και οι βελτιώσεις στα πρότυπα μετάδοσης θα ανταποκρίνονται σε υπηρεσίες και εφαρμογές έντασης εύρους ζώνης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η συμπίεση προκαλεί πάντα απώλειες όσον αφορά την ποιότητα των δεδομένων (π.χ. τηλεοπτικά σχήματα, βιντεοδιασκέψεις).

Ενδιαφέρεστε για την αρχιτεκτονική και την υποδομή των ευρυζωνικών δικτύων; Λάβετε λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το δίκτυο και την τοπολογία και την απόφαση σχετικά με τη σωστή επιλογή υποδομής.