Kuituverkon tulevaisuus

 

Tässä artikkelissa käsittelemme näkemyksiämme siitä, mitä tulevaisuuden kuituverkolta vaaditaan, ja millä tavoin tähän voidaan tänä päivänä varautua.

 

Oletuksemme

Tulkinnan tärkeimpänä oletuksena on tiedonsiirtomäärien mittava kasvu tulevaisuudessa. Tiedonsiirtomäärien kasvu tultaisiin todennäköisesti ratkaisemaan mobiilisti 5G tekniikalla IOT (Internet of things) ratkaisujen osalta, joissa pieniä purskemääriä on paljon, mutta tiedon koko on pienempi. Tämän lisäksi toisena ratkaisuna tulee olemaan valokuituverkko ja FTTH (Kuitu kotiin) ratkaisut, joilla ratkaistaan suurten tiedonsiirtomäärien siirtäminen nopeasti esimerkiksi virtuaalilasien kautta käyttöön tulevissa viihdepalveluissa. Näiden palveluiden kuvan- ja äänensiirto sekä niiden laatu tulee vaatimaan entistä nopeampia tiedonsiirtomekanismeja, johon tämän hetken tietojen valossa pystytään ainoastaan valon eli valokuituverkon avulla.

 

Käytössä olevat laitteet, nykyinen tarve ja tulevaisuus

Näkemyksemme mukaan tulevaisuudessa yhä suurempi osa multimediasta tullaan kokemaan virtuaalilasien kautta. Nykyisen sukupolven Oculus Rift ja HTC Vive -virtuaalilasien näytön resoluutio on 2160 x 1200, mikä on lähellä Full HD ja 2K -standardeja. Täyden 360 asteen videomateriaalin streamaamiseen näille laseille tarvitaan 4K-videota vastaava pikselimäärä, jonka kaistanleveysvaatimus ruudunpäivitysnopeudella 24 ruutua sekunnissa on noin 25 Mbps. Jos materiaali halutaan streamata stereokuvana, vaadittu kaistanleveys on noin 50 Mbps. Tulevaisuudessa virtuaalilasien resoluutio tulee todennäköisesti kasvamaan sukupolvi sukupolvelta, kunnes saavutetaan resoluutio, jolla silmä ei enää erota yksittäisiä pikseleitä. Koko näkökentän kattamiseen tällä tavalla tarvitaan vähintään 16K-standardia vastaava näyttö, jonka pikselimäärä nykyiseen 2K-näyttöön verrattuna on 64-kertainen.

Hyvän VR-kokemuksen takaamiseksi tarvitaan korkean resoluution lisäksi myös korkea ruudunpäivitysnopeus, jolloin pään liikkeet vaikuttavat riittävän nopeasti silmille näytettävään kuvaan. Nykykäsityksen mukaan minimiruudunpäivitysnopeus pahoinvoinnin välttämiseksi on 90 ruutua sekunnissa, tätä korkeamman arvon tarjotessa kuitenkin havaittavasti paremman kokemuksen. Responsiivisen 2K-materiaalin streamaaminen nykyisen sukupolven VR-laseille vaatii tällä minimiruudunpäivitysnopeudella noin 320 Mbps:n kaistanleveyden. Käyttämällä tätä kaistanleveysvaatimusta lähtökohtana, voidaan arvioida, että 4K-näytön sisältämät lasit vaatisivat kaistanleveyttä noin 1,3 Gbps, 8K-lasit noin 5,1 Gbps ja 16K-lasit noin 21 Gbps.  Tämän arvion mukaan CAT 6 -kaapelin kapasiteetti (1 Gbps yli 55 metrin kaapelille) tulisi yhden käyttäjän tapauksessa pullonkaulaksi, kun virtuaalilasien näytön resoluutio lähestyy 4K:n rajaa, minkä jälkeen tarvittaisiin FTTH-liittymä. Optimoimalla streamaus esimerkiksi siten, että 360 asteen näkökentän streamaamisen sijaan päätelaitteelle syötetään pään asennon mukaan rajattua kuvaa, saadaan kaistanleveysvaatimuksia hieman pienennettyä, mutta tällöin palvelimen täytyy olla kyllin lähellä verkkoviiveen minimoimiseksi.

On hyvä huomioida, että luvut käsittelevät yksittäisen päätelaitteen vaatimaa kaistaa. Suuremmissa kotitalouksissa yhtäaikaisessa käytössä verkon kapasiteetti tulee vastaan jo huomattavasti pienemmillä resoluutioilla.

Verkon nopeuden tuottaminen valokuituverkolla on jo mahdollista teknisin perustein. Nokia onkin jo Koreassa tuottanut 52 Gbpsverkon asiakaskäyttöön.

 

Optisen verkon mahdollistamat palvelinkeskukset sekä Software as a Service (SaaS) palvelumalli liike-elämän tarpeissa

Nopeampi verkko mahdollistaisi myös SaaS palvelumallin kehittymisen palvelukeskusten avulla. Uskomme markkinoilla olevan laajasti sovelluskohteita SaaS palvelumallille verkon tiedonsiirtokapasiteetin kasvun jälkeen.

Optisen verkon tuottama nopea tiedonsiirto mahdollistaa tulevaisuudessa päätelaitteiden laskentatehon vähentämisen, kun tietoa voidaan käsitellä palvelukeskuksissa päätelaitteiden sijaan. Kun laskentateho siirtyy päätelaitteista palvelukeskuksiin, saadaan laskentatehon kustannuksia laskettua merkittävästi. Käytännössä nyt melkein jokaisella ihmisellä on kotonaan tietokone, jonka laskentateho on käytössä murto-osan vuorokaudesta. Käyttöasteen kasvun lisäksi voidaan arvioida laskentatehoa tuottavien koneiden käyttöiän pidentyvän ja huoltokustannusten alenevan.

Palvelumallin myötä myös palveluiden markkinoiden voidaan olettaa laajenevan merkittävästi, kun päätelaitteiden laskentatehovaatimus ja näin ollen myös kustannustaso tippuvat merkittävästi. SaaS palvelumallilla päästään pelkillä näyttöpääteinvestoinneilla aloittamaan palvelun käyttö kuukausimaksuperusteisesti. Nykyään esimerkiksi insinöörisuunnittelijoilla töiden aloittaminen edellyttää nykyisellään usean tuhannen euron suunnitteluohjelman, tehokkaan tietokoneen sekä hyvät näytöt. SaaS-palvelumallilla kulut rajoittuisivat päätelaitteen näytön kustannuksiin.

 

Laskentatehon keskittäminen ja videomateriaalin suoratoisto

Jotta virtuaalimaailma voidaan tuoda jokaiseen kotiin, tulee täyttyä kolme vaatimusta: riittävä laskentateho virtuaalimaailman luomiseksi, riittävä sensoritieto käyttäjän toiminnasta responsiivisen tarkan responsiivisuuden takaamiseksi ja riittävä tiedonsiirtonopeus korkealaatuisen kuvamateriaalin toimittamiseksi.

Nopea kuituverkko mahdollistaa palveluiden keskitetyn kehittämisen sekä päätelaitteiden kustannustason alentamisen tasolle, jolla jokaisella Suomalaisella on mahdollisuus päästä nauttimaan uusimman tekniikan tuottamista viihde- ja koulutuspalveluista.

Vaikka tietyillä teknisillä toteutuksilla, kuten laskentatehoa käyttöpisteessä kasvattamalla voidaan tiedonsiirtoverkon kapasiteettivaatimusta alentaa. Nopea tiedonsiirtoverkko on kustannustehokkain ja helpoin tapa tulevaisuuden palveluiden laajamittaiseen tuottamiseen.

 

CAT-verkon tarpeellisuudesta ja viranomaismääräyksestä

Valitettavasti nykyinen Viestintäviraston määräys kiinteistön sisäverkoista ja teleurakoinnista vaatii vielä kupariverkon rakentamisen kiinteistöihin. Järkevä – Ratkaisut haluaakin avata keskustelua määräyksien tarpeellisuudesta sekä perusteista.

Määräys vaatii asuinkiinteistön osalta verkon rakennettavaksi seuraavasti:

”Asuinkiinteistön aluekaapelointi on suunniteltava ja rakennettava siten, että talojakamosta jokaiseen alijakamoon asennetaan optinen kaapelointi ja telekaapelilla tai kategorian 6 komponenteilla toteutettu parikaapelointi. Parikaapelointi on toteutettava siten, että jokaisen asuinhuoneiston käyttöön varataan vähintään yksi kategorian 6 parikaapeli tai käytettäessä telekaapeleita vähintään yksi johdinpari.”

Datakapasiteetin kasvusta johtuen, CAT-verkon kapasiteetti ei tule olemaan tulevaisuuden tarpeisiin riittävä, ja näin ollen sen rakentaminen on ylimääräinen kustannus. Jos optinen liittymä on alueella saatavissa, voitaisiin CAT-verkko jättää rakentamatta ja kyseinen rahoitusosuus käyttää esimerkiksi optisten päätelaitteiden hankkimiseen.

CAT-verkon rakentamisvaatimuksesta luopuminen edistäisi kuituverkon käyttöönottoa Suomessa huomattavasti nykyistä mallia paremmin.

 

 
Näyttökuva (107).png

Kuituverkon yleisrakenne.

 

 

Miten rakentaa verkko nykypäivänä tulevaisuuden kapasiteettivaatimukset huomioon ottaen?

Kuitumääriä tullaan lisäämään tulevaisuudessa merkittävästi aina runkoverkosta kiinteistöihin asti. Mikrokanavatekniikka mahdollistaa rakennus- tai saneerausvaiheessa pitkäaikaisen valmiuden rakentamisen. Valmiilla putkilla saadaan jälkiasennustyön kustannukset merkittävästi pienemmiksi, ja myös asennus on mittavasti nopeampaa perinteisiin johdinasennustapoihin verrattuna. Rakentamisen aikana asennettavat johdinkanavareitit maksavat itsensä tulevaisuudessa takaisin, ja mahdollistavat verkkokapasiteetin kysynnän mukaisen kasvattamisen merkittävästi pienemmin kustannuksin.

Lisää aiheesta voitte lukea artikkelistamme: Uusi ja kestävämpi ratkaisu valokuituliittymiin.

 

Järkevä – Ratkaisut / Cogent – Solutions

Henri Memonen

Toimitusjohtaja 

 

Ja

 

Antti Aalto

Väitöskirjatutkija

Tampereen teknillinen yliopisto, Optiikan laboratorio