Valokuidun ABC

@petterijPetteriJärvinen

HotelliPresidentti20.9.2016

20.9.2016@petterij

Puhelinverkonhistoriaa• Puhelinverkkojen rakentaminen koko Suomeen 1870-luvulta alkaen

– puhelinkeskusten digitalisointi 1970-luvulla– suorat ulkomaanpuhelut olivat huippua!

• Puhelinlangat lauloivat: perinteinen kuparikaapeli– puhelinyhtiöiden verkot sekä (kerros)talojen sisäinen kaapelointi

• Datasiirto yleistyi 1980-luvulla kotimikroharrastuksen myötä– modeemeita vuokrattiin, ei saanut ostaa, nopeudet 300-2400 bittiä sekunnissa– harrastajien BBS-purkit (Bulletin Board System, kuin sisäinen internet)

• Internet 1995 alkaen– modeemiyhteydet 9600-38400 bittiä sekunnissa– data ”ääneksi” ja takaisin 300-3400 hertsin taajuudella– minuuttiveloitus puhelinyhtiölle vielä 2000-luvun alkuun asti!– lyhyt ISDN-kausi 1998: 64000 bittiä sekunnissa (2 linjalla 128 000 bps)– GSM data 9600 bps, ensi kertaa langattomasti tien päältä nettiin (2G)

20.9.2016@petterij

• 3G-tekniikka (UMTS) – Sonera osti 8/2000 4,3 miljardilla eurolla ilmaa Saksasta (toimilupa + taajuuskaista)– Suomen 3G-verkko aloitti 10/2004 (Sonera), 11/2004 (Elisa)– 3G-nopeudet aluksi 2 Mbit/s, myöhemmin n. 10 Mbit/s (HSDPA teoriassa 4, 7, 14 ja 21 Mbit/s)

• WLAN eli Wi-Fi (lähinnä rakennusten sisällä)– 802.11 g (54 Mbit/s), n (300 Mbit/s), ac (780 Mbit/s); vapaa 2,4 GHz taajuus

• Kaapelimodeemi (talouksissa, jotka kaapeli-tv-verkossa)• ADSL: kuparijohtimien käyttöön uusi tekniikka

– Asymmetric Digital Subscriber Line, nopeus 8 Mbit/s (downlink) ja 1 Mbit/s (uplink)– korkeat taajuudet (23 kHz-1,1 MHz) vaimenevat nopeasti etäisyyden kasvaessa; voidaan

kuitenkin käyttää digitaalisilla signaaleilla, joissa on vain 1 ja 0– etäisyys puhelinkeskukseen enintään 3 km (ADSL)– ADSL2+ nopeus max 24/1 Mbit/s (etäisyys max 10 km)– eri nopeudet, erilaiset laitteet: kuluttajalla adsl-modeemi, puhelinkeskuksessa DSLAM– samaan aikaan operaattorit purkavat maaseudulla vanhoja puhelinverkkoja kustannussyistä

Kehitysräjähti2000-luvulla

20.9.2016@petterij

• 2000-luvun alussa tietoyhteiskuntaa rakennettiin digi-tv:n varaan– ”Tietoyhteiskunnan sininen bussi” ja MHP-tekniikka (ilman paluukanavaa!)– optimaalisia taajuuksia haluttiin vapauttaa matkapuhelinten käyttöön

• Työryhmän ehdotus laajakaistastrategiaksi 3.12.2003– ”laajakaistayhteydet toteutetaan pääosin kaupallisena toimintana mutta alueilla, joille

yhteystarjontaa ei synny kaupalliselta pohjalta, tarvitaan yhteiskunnan erityistoimia ja jonkin verran myös julkista rahaa”

– valokuitukaapeli jokaiseen kotiin maksaisi 2,5-8 miljardia euroa– tavoite miljoonasta laajakaistaliittymästä saavutettiin etuajassa 6/2005 (tavoite 12/2005)

• 100 megan laajakaistahanke 17.9.2008 hallituksen iltakoulussa– tavoite 100 megan yhteys kaikkien kotitalouksien ulottuville 2015 mennessä– max etäisyys kodista 2 kilometriä, loppuyhteys eri tekniikoilla– Suomi ensimmäinen maa, jossa laajakaistasta tuli 1.7.2010 alkaen peruspalvelu

(yleispalveluvelvoite)

Laajakaistakaikille

Anthony,Kansas(lähelläOklahomanrajaa)

20.9.2016@petterij

• Operaattorien runkoverkot valokuitua jo 1980-luvulta lähtien– nykyään 1, 10 tai 40 Gbit/s nopeuksilla

• Suomi-Saksa-kaapeli (C Lion1) tuli käyttöön 5/2016– 100 miljoonan hanke, valtion rahoitus 20 % (Cinia)– kahdeksan kuituparia (1172 km), kukin 18 Tbit/s – yhteensä 144 Tbit/s– pörssikaupassa ja datakeskuksissa millisekunnitkin voivat ratkaista

• Teknisesti helppoa datasiirtoa kuparikaapeliin verrattuna– ei ylikuulumista (crosstalk), huonokuntoisia tilaajajohtoja talon ullakolla,

maadoitusongelmia tai radiohäiriöitä; vähäinen vaimentuminen– kuitu edullista: kuluttajayhteys 50 c/m, runkokaapeli 2-3 eur/metri– kaivaminen maksaa (60 % verkon kustannuksista), asvaltointi 40 eur/metri

• Kuluttajanopeus yleensä 100 Mbits/s– symmetrinen: sama nopeus molempiin suuntiin, vakionopeus– varmatoiminen (pl. kaivinkoneet ja sähkökatkot)

Valokuitu

20.9.2016@petterij

CLion 1,Santahamina

20.9.2016@petterij

• Yksimuotokuitu– valokuidun ydin kvartsilasia, ohuempi kuin hius– valo etenee yhtä reittiä kuidun sisällä– heijastava kuori ja paksu eristekerros ympärillä– signaali etenee valon nopeudella, ei suurta eroa

kuparijohtimiin• Sähköstä ”valoksi” ja takaisin

– aallonpituus 1310 ja 1550 nm, ei näy paljain silmin (näkyvä valo 380 violetti – 750 nm punainen)

– samassa kuidussa voi kulkea eri ”väristä” liikennettä kahteen suuntaan

• Kerran rakennettu kuitu päivittyy laitteilla– tuore nopeusennätys 661 teratavua/s, tuplasti

enemmän kuin koko maailman nettiliikenne

Valokuitu

20.9.2016@petterij

• Nopea tietoliikenneinfra on 2000-luvun maantieverkosto– Suomi panostanut paljon mobiilidataan, käytön määrässä maailman ykkösiä– langaton nopeus riippuu säätilasta ja käyttäjien määrästä (kuten maantielläkin)– langaton datasiirto on aina jaettua kaistaa (kuormitus, tietoturva)

• Mobiilidataa tarvitaan mm. liikkuvia käyttäjiä varten– ihmisten lisäksi autot, m2m-järjestelmät ja IoT

• 3G, 4G ja 5G-tukiasemat tarvitsevat runkoverkkoa taakseen– yhä pienemmät solukoot nopeuden kasvaessa ja taajuuden kasvaessa

• Taajuusalueet rajallinen luonnonvara– antennin koko, siirtonopeus, signaalin kantavuus; optimi 900-1800 MHz– rakennusten energiatehokkuusvaatimukset katkovat jopa puheluita, säteilyhuolet?

• Jatkuvatko edulliset hinnat ja rajoittamaton dataliikenne?– onko Suomen tietoyhteiskuntavisiot rakennettu pitävälle pohjalle?

Tarvitaankolaajakaistaakunon4G?

Roaming-maksut alenevat ensi keväänä ja poistuvat 15.6.2017?

Vain 30 pv kerralla (max 90 pv/vuosi)?

20.9.2016@petterij

KehäIonlaajakaistanperiferiaa• Pientaloalue 1,9 km Kehä I:stä• Operaattorit rakentavat valokuitua

vain uusille omakotialueille• ADSL2+ maksiminopeus 15/1 Mbit/s• 4G-yhteydellä ajoittain parempi,

ajoittain huonompi nopeusNaapurilla:• viisihenkinen perhe, kolme teiniä• jokaisella älypuhelin ja iPad; myös Netflix, Spotify ja pelikonsolit• Soneran ja Elisan 4G:t käytössä yhtä aikaa - ulkoantennikaan ei tuo

parannusta– tukiasemia liian vähän tai operaattorien paikallinen verkko tukossa

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Mbit/s

Kello

Sunnuntai4.9.2016

upload download

VPN-yhteyskotoatoimistolle,n.30-60sekunninmittausaika(datasiirto)http://bittimittari.blogspot.fi/2016/09/mobiililaajakaistan-nopeus-vaihtelee.html

Elisa4G

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Mbit/s

Kello

Tiistai6.9.2016

upload download

Elisa4G

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Mbit/s

klo

Torstai8.9.2016- DNA4G

up down

DNA4G

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

ElisaADSL2+tiistai13.9.2016

up down

Netflixin https://fast.com/fi(vainmyötäsuunta)

Speedtest.netmyösmobiiliappsilähintaihaluttupalvelinerimaissa

Su-ilta klo 21.15ulkona

Su-iltapäivä klo 14.21ulkona

Mitenmittaanomannopeuteni?

Ei,vikaeiolepuhelimessaeikäliittymässä

Paljonko nopeutta tarvitaan?

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Mbit/s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Mbit/s

• Nimellisnopeus ei ole ongelma– jo 10 Mbit/s riittää moneen

käyttöön• Ongelma ovat

– yhteyden luotettavuus– nopeuden vaihtelut ja uplink-

suunnan hitaus– latenssi (kytkeytymisviive)– jokaisen perheenjäsenen oma

käyttö (iPad, älypuhelin, televisio, Yle Areena, Netflix, Spotify…)

– nopeudet ovat liittymäkohtaisia kun pitäisi olla käyttäjäkohtaisia

– lyhyet kuormituspiikit– reaaliaikaisissa sovelluksissa

dataa ei voi puskuroida 3G 4GADSL

YleAreena

HDTV-kuva

UHD-kuva

Spotify

100kbit/s

valoku

itu

20.9.2016@petterijSeattle3.7.2014

Omakotitalontaiasuinhuoneistonsisälläwlan(wifi)taiEthernet-kaapelointi

Kerrostaloissakanavatloppuvat

Kerrostalonsisällävanhoissataloissavoidaanjakaaesim.VDSL,G.Fast taiDOCSIS

FTTH=Home,”kuitukotiin”

FTTB=Building,”kuiturakennukseen”

KotiverkkoTaloverkkoLiityntäverkko

Kuitu ei tule päätelaitteelle asti. Laitteelle näkyvä nopeus on ketjun heikoimman lenkin mukainen.

FTTN=Node,Neighborhood”kuitukytkentäpisteeseen” Talojakamo

Käyttäjä

Operaattorinrunkoverkko

FTTxFibre To The…

20.9.2016@petterij

• G.Fast– ITU-T G.9700 ja 9701– VDSL2:n seuraaja– nopea siirtotekniikka vanhaan

kuparikaapeliin– kerrostalon sisällä tai kun talo

hyvin lähellä aluejakamoa– etäisyys max 250 m– yleiset nopeudet 50/50 tai

90/10 Mbit/s, epäsymmetrinen– alle 100 m jopa 500 Mbit/s

• DOCSIS– Data Over Cable Service

Interface Specification– kaapelimodeemi (cable modem)– EuroDOCSIS 3.1 käyttää koko

kaapeliverkon kaistanleveyden (1 GHz), tv-kuvalta ylijäävät kanavat (8 MHz)

– epäsymmetrinen (esim. 100/10 Mbit/s)

– jaettu kaista talon sisällä– DNA nopeusennätys 3 Gbit/s

Taloverkontekniikat

20.9.2016@petterij

Kiitos

20.9.2016@petterij

• https://www.youtube.com/watch?v=0auiwS__0Vw