Światłowód – telewizja i szybki internet

Dostęp do superszybkich łączy ma wpływ na gospodarkę, a także na rozrywkę. Współcześni telewidzowie są równocześnie internautami. Według badań w naszych domach jest kilka urządzeń korzystających z Internetu, a w przyszłości będzie ich znacznie więcej za sprawą Internetu rzeczy. Wymagać będą dostępu do szybkiego internetu, który zapewnią łącza światłowodowe.

W Polsce w sieci światłowodowe FTTH (Fiber to the Home – światłowód w domu) inwestuje wiele firm najbardziej Orange. Nakłady do 2018 r. wyniosą aż 2,2 mld zł. Rezultatem ma być wzrost zasięgu internetu światłowodowego, który z miliona gospodarstw zwiększy się do 3,5 mln gospodarstw. W 2016 r. siecią światłowodową objęto 26 miast, a w następnych latach zostaną przyłączone kolejne 33 miasta.

Prędkość internetu podwaja się co 2–3 lata, a ilość przesyłanych danych niemal co roku. Odpowiedzią na to wyzwanie są nowe generacje systemów światłowodowych o dużej przepustowości. Dotyczące Internetu wymagania związane z multimediami i rozrywką – aplikacjami, grami i filmami – rosną bardzo szybko. Możliwości światłowodu są dużo większe niż te, z których obecnie korzystamy. W laboratoriach Orange Labs uzyskano już rekordową prędkość transmisji 10 Gbit/s. Obecnie szybkości oferowanego przez Orange łącza światłowodowego wynoszą 100, 300, 600 Mbit/s przy pobieraniu danych i 60 Mbit/s przy wysyłaniu. W praktyce oznacza to, że film w jakości HD (3,5 GB) zostanie pobrany w ciągu 48 sekund (600 Mbit/s), podczas gdy przeciętne łącze wymaga 24 minut na pobranie takiego pliku. Powoli zwiększa się oferta filmów Ultra HD (4K) w serwisach VoD Netflix, Amazon HBO Go oraz usług chmurowych, jak streamowanie gier w czasie rzeczywistym, co zwiększa zapotrzebowanie na szybkie łącza.

Przeciętna gra wraz z aktualizacjami zajmuje kilkadziesiąt gigabajtów. Wiele gier jest dostępnych tylko na platformach sieciowych. Coraz więcej graczy dzieli się w Internecie swoimi doświadczeniami, streamując grę w czasie rzeczywistym. Oglądanie online pełnometrażowego filmu jakości full HD czy 4K bądź korzystanie z sieci w tym samym czasie przez wiele urządzeń już teraz przerasta możliwości starszych łączy sieciowych. Liczba urządzeń łączących się z Internetem w naszym domach dynamicznie rośnie, a w ciągu ok. 10 lat zwiększy się pięciokrotne, a to z powodu szybkiego rozwoju Internetu rzeczy.  Według badań 67 proc. Polaków regularnie korzysta z Internetu, spędzając w nim 4 godziny 20 minut dziennie. Dostęp do szybkiego internetu to nie tylko rozrywka, ale także wzrost gospodarczy kraju. Skala projektu światłowodowego Orange Polska sprawi, że będzie on miał istotny wpływ na sytuację społeczno-ekonomiczną w Polsce w najbliższych latach – w krótkim okresie za sprawą wzrostu produkcji, konsumpcji, zatrudnienia czy wpływów do budżetu, w długim przez zwiększenie potencjału rozwojowego kraju. Przewiduje się, że dzięki inwestycjom w budowę sieci światłowodowych Orange gospodarka Polska wrośnie o 0,6 punktu procentowego. Duże osiągnięcia w tworzeniu sieci światłowodowych w Polsce mają także mniejsze firmy, działające od 10 lat na polskim rynku.

Szybki internet jest podstawą dobrego odbioru aplikacji smart TV.

Swiatlowodowe łącza dostępowe sprzedają także m.in. Netia, telewizje kablowe – w tym działające w Wielkopolsce Asta-Net i Inea, białostocki Dipol czy Gawex – jak również mniejsi dostawcy internetu, w tym tacy, którzy budowali sieci, korzystając ze wsparcia unijnego. Pierwszą sieć FTTH (Fiber To The Home) w Polsce zbudował największy lokalny wrocławski operator telekomunikacyjny KORBANK. Sieć ta powstała na osiedlu domów jednorodzinnych zlokalizowanych w jednej z dzielnic Wrocławia – Marszowicach. FTTH to architektura systemu telekomunikacyjnego zbudowana w całości na urządzeniach światłowodowych. W ramach projektu doprowadzono światłowód do każdego z mieszkań, co umożliwiło dostarczenie najnowocześniejszych usług cyfrowych, w tym sygnału cyfrowej telewizji High Definition, a dziś już również 4K UHD, telefonii VoIP oraz szybkiego dostępu do Internetu. Jak wskazują analitycy rynek telewizji cyfrowej jest w trakcie transformacji. Według agencji badawczej Digital TV Research, w Europie Zachodniej już w minionym roku więcej użytkowników korzystało z płatnej IPTV niż z satelitarnych pakietów premium. Także eksperci Zion Research przewidują w tegorocznym raporcie, że globalny rynek IPTV czeka szybki wzrost. Jego wartość w 2015 roku szacowali na około 34,7 miliarda dolarów, zaś do 2021 roku ma on urosnąć do blisko 94 miliardów dolarów.

Największe wymagania co do szybkości łącza ok. 20 Mbit/s mają serwisy VoD z filmami 4K np. Netfix.

Zalety światłowodu – trochę techniki

Pierwsza transmisja obrazu łączem światłowodowym na niewielkie odległości odbyła się już w 1930 r. Przeprowadził ją Heinrich Lamm, student medycyny, którego badania zostały wykorzystane w medycynie (endoskopia). W latach 70. XX w. powstało pierwsze światłowodowe łącze telefoniczne, a w 1988 r. rozpoczął prace pierwszy transatlantycki światłowodowy kabel telefoniczny. Światłowód jest kablem optycznym, wykorzystującym światło jako nośnik informacji. Jest zbudowany z cylindrycznego włókna szklanego, otoczonego osłoną odbijającą światło, a następnie osłoną z kevlaru (lekki, ale bardzo odporny polimer, wykorzystywany do produkcji np. kasków, kamizelek kuloodpornych itp.), zapobiegającą pęknięciom włókna, i zewnętrzną powłoką z PCV. O czystości włókna szklanego świadczy porównanie, że szyba wykonana ze zwykłego szkła o grubości 3 mm wprowadza zniekształcenia obrazu jak szyba z włókna szklanego o grubości 4,5 km! Optyczny rdzeń światłowodu wykonany jest z czystego dwutlenku krzemu. Ważnym elementem światłowodu jest szklana powłoka rdzenia, która odbija światło do wewnątrz rdzenia. Światło, przechodząc przez światłowód, wielokrotnie odbija się od powłoki rdzenia. Opóźnienie wynosi miliardowe części sekundy (rzędu kilku, kilkudziesięciu nanosekund na kilometr), szybkość transmisji danych sięga 1 Gbit/s, co sprawia, że jest najszybszym nośnikiem informacji. Nadajnikiem światła może być dioda świecąca lub laser, odbiornikiem – fotodetektor. Modulowane światło jest źródłem informacji, które po przejściu przez światłowód jest przetwarzane na prąd. Wyróżnia się światłowody jednomodowe i wielomodowe, różniące się sposobem transmisji światła. W jednomodowych jest transmitowana jedna wiązka światła, a w wielomodowych wiele wiązek światła, co ma wpływ na średnicę rdzenia i zasięg transmisji. Kabel światłowodowy zawiera jedno lub wiele włókien szklanych. W porównaniu do grubych kabli koncentrycznych miedzianych, średnica rdzenia światłowodu wynosi 8–10 μm (jednomodowe) i 50, 65 μm (wielomodowe). Największą zaletą kabli światłowodowych jest odległość transmisji bez strat – do 120 km jednomodowych i 2 km wielomodowych. Kable łączy się ze sobą za pomocą spawarek. Światłowód nie ma wad charakterystycznych dla kabli miedzianych koncentrycznych czy skrętki, a więc pojemności przewodu, tłumienia, przesłuchu. Jest odporny na zakłócenia elektromagnetyczne i sam nie wytwarza pola elektromagnetycznego. Wadami są wysoki koszt produkcji światłowodów, wrażliwość na zginanie i konieczność łączenia za pomocą spawarek.

Dzięki szybkiemu Internetowi rośnie popularność gier na dużym ekranie telewizora.

Zastosowanie światłowodów w sprzęcie audio-wideo

Jednym z pierwszych zastosowań kabla światłowodowego w sprzęcie domowym było opracowanie interfejsu Toslink już w 1983 r. i wykorzystanie standardu S/PDIF. Cienkim światłowodem przesyłany jest sygnał audio. Światłowód zakończony jest wtykiem Toslink (Toshiba Link). Sygnał elektryczny audio moduluje światło LED czerwone (650 nm), które jest transportowane przez światłowód, a po przejściu przez kabel ponownie zamieniane na sygnał elektryczny. Wtyczki mogą mieć dwie wielkości – większe do sprzętu domowego stacjonarnego, mniejsze do sprzętu przenośnego (przypominające mały jack). Standard S/PDIF (Sony Philips Digital Interface Format), opracowany przez firmy Sony i Philips, stosuje się do transportu cyfrowego sygnału audio mono, stereo i dźwięku wielokanałowego jednym kablem. Sygnał cyfrowy nie jest poddany konwersji na sygnał analogowy, co zapewnia dobrą jakość dźwięku i brak zniekształceń będących wynikiem przetwarzania przez przetworniki analogowo- cyfrowy (ac) i cyfrowo-analogowy (ca). Jego zalety to c zystość i dynamika, brzmienia o wiele lepsze niż przy stosowaniu zwykłego kabla analogowego audio. Standard jest stosowany w większości urządzeń w wyższej klasy odtwarzaczach CD, Blu-ray, odbiornikach satelitarnych, zestawach kina domowego, a także w sprzęcie przenośnym.

Telewizja IPTV

Telewizja kablowa jest bardzo popularna. Tacy operatorzy jak UPC, Vectra działają w dużych miastach. W modelu telewizji IPTV działają tacy operatorzy jak Orange, Netia, Jambox, Metroport, Telewizja Światłowodowa, AVIOS, którzy wykorzystują sieci światłowodowe, aby dostarczyć internet, telewizję, usługi VoD, telefon do domów w dużych i małych miastach.

Telewizja IPTV wykorzystuje protokół IPTV (Internet Protocol TV), dzięki czemu dekoder ma dostęp do Internetu i można korzystać z wielu usług dostępnych w sieci. Dekoder IPTV to nie tylko odbiornik telewizji przez Internet, ale rozbudowane urządzenie multimedialne, dla którego odbiór telewizji IPTV to jedna z wielu funkcji. Dekoder zwykle umożliwia:

• odtwarzanie i zapis plików wideo i audio w większości znanych formatów z pamięci lub dysków podłączonych przez USB lub na innych urządzeniach podłączonych do sieci (komputery PC, tablety, smartfony itd.),

• obsługę aplikacji umożliwiających bezpośredni dostęp do popularnych portali, takich jak YouTube, Flickr, Zdjęcia Google, Facebook, Twitter itd., • korzystanie z przeglądarki internetowej,

• korzystanie z zestawu gier, • dostęp do wideo na życzenie,

• korzystanie z DLNA.

Charakterystyczną cechą dekodera IPTV jest brak wejścia antenowego. Wszystkie sygnały są doprowadzane do wejścia Ethernet RJ 45. Wykorzystywanie sieci światłowodowych do tworzenia platformy telewizyjnej ma wiele zalet. 

Firma KORBANK operator telewizji AVIOS jako pierwsza uruchomiła kanał 4K FunBox 4K dla swoich klientów posiadaczy dekodera KORBOX Ultra. Dekoder może być także obsługiwany za pomocą aplikacji Korpilot zastępującej mysz i pilota.

Przykłady telewizji IPTV i dekoderów

KORBANK jest też twórcą i operatorem telewizji AVIOS – platformy telewizyjnej przeznaczonej zarówno dla klientów indywidualnych, jak i biznesowych. Telewizja AVIOS to jedyna telewizja IPTV w Polsce (12.2016), która oferuje kanał 4K UHD (konkretnie: Funbox 4K UHD). Ponadto dzięki serii dekoderów KORBOX abonenci telewizji AVIOS mają dostęp do szerokiej gamy dodatkowych funkcji, takich jak nagrywanie, obsługa pendrive’a (fotografie, muzyka, wideo), Google News, YouTube, przeglądarka internetowa, e-mail. Dodatkowo, w wersji biznesowej (AVIOS Biznes) usługa wyposażona jest w aplikacje o profilu hotelowym czy sklepowym. Możliwe jest również wykorzystanie jej jako platformy wyświetlającej reklamy (POS). Telewizję AVIOS wyróżniają zawansowane technicznie dekodery: KORBOX Ultra – pierwszy i jedyny w Polsce dekoder IPTV 4K UHD oraz KORBOX 3 – pierwszy i jedyny w Polsce dekoder światłowodowy wyposażony w złącze optyczne, do którego można doprowadzić bezpośrednio przewód światłowodowy. Oprócz ww. funkcji każdy dekoder ma punkt dostępowy Wi-Fi, co umożliwia bezprzewodowy dostęp do Internetu bez konieczności instalowania dodatkowych urządzeń. Warto zauważyć, że dekodery mogą być sterowane za pomocą aplikacji Korpilot, którą można pobrać w sklepie Google Play. Aplikacja pozwala korzystać z ekranu dotykowego w formie touchpada, ułatwia również wprowadzanie tekstu na ekranie telewizora lub poruszanie się w menu i w aplikacjach dostępnych na dekoderze. Dodatkowo telefonu można używać jak żyroskopowej myszki, co jest przydatne w różnego rodzaju grach dostępnych na dekoderach marki KORBOX. Inną ciekawą funkcja jest Allcast – aplikacja, która umożliwia prostą i szybką komunikację urządzeń mobilnych z telewizorem. Dzięki Allcastowi za pomocą jednego przesunięcia palca można przesyłać na ekran telewizora zdjęcia, muzykę czy filmy. Nową koncepcję wykorzystania sieci światłowodowej do tworzenia platformy telewizyjnej opracowała i wdrożyła firma Evio Polska pod marką Telewizja Światłowodowa. Platforma Evio Polska łączy lokalnych operatorów telewizyjnych i ISP (Internet Service Provider) dysponujących infrastrukturą światłowodową. Nowa marka jest wpierana przez 100 lokalnych sieci światłowodowych i 260 lokalnych operatorów. Atutem nowej marki dla klientów ma być dostarczenie internetu ponad 3 razy szybszego od łączy sieci kablowych (DOCSIS), ponad 10-krotnie szybszego od łączy telefonicznych (xDSL) oraz prawie 20-krotnie od LTE. Należy przy tym pamiętać, iż możliwości te będą z czasem znacząco wzrastać, tym bardziej że wykorzystanie techniki FTTH nie przekracza w Polsce 0,65 proc. Evio Polska oferuje ponad 350 kanałów TV z usługą eEPG (przewodnikiem po programach). Bezkartowy system ochrony treści TV i VoD (eDRM) zapewnia użytkownikom dostęp do wykupionych treści na dekoderach cyfrowych oraz na urządzeniach mobilnych. System eDRM jest znacznie bardziej wszechstronny i ekonomiczny w użytkowaniu w porównaniu z tradycyjnymi systemami wymagającymi użycia karty chipowej. Operator lokalny może wynajmować dekodery różnych firm.

Dekodr eBOX M15 Telewizji Światłowodowej ma nagrywarkę ePVR i usługę Catchup TV odtwarzania materiału wideo ok. 50 kanałów TV przez okres do trzech dni od daty ich emsji.

Firma Evio oferuje głównie swoim klientom dekoder eBOX M15, który jest stale rozwijany przez dział IT, mogą być także dekodery firm ADB, a ostatnio KORBANK KORBOX Ultra HD. Do najważniejszych funkcji dekodera eBOX M15 należą:

• catchup TV czyli możliwość odtwarzania materiału wideo z ok. 50 kanałów TV przez okres do trzech dni od daty emisji,

• ePVR nagrywarka z możliwością planowania nagrań z poziomu przewodnika po programach ( wkrótce time shift i pauza ),

• kanały lokalne,

• aplikacje (pogoda, RMF ON, gry).

Dostęp do superszybkich łączy światłowodowych, pojawienie się usług streamingowych VoD czy Catchup TV w modelu IPTV znacznie zwiększą jakość cyfrowej rozrywki.

Jerzy Justat