Lairibast - Digitee: ülikiire internet kõikjale Pärnumaal

Lairibast

Mis on lairiba?

Kuigi uue põlvkonna lairibavõrke arendatakse tänapäeval kõikjal maailmas ning sellel teemal on toimunud lugematul hulgal konverentse ja seminare, ei ole sõnal „lairiba“ kindlat ja kokkulepitud tähendust.

Paljudes riikides defineeritakse lairibaühendust andmeedastuskiiruse järgi Mbit/s, et teatud kiirusest suuremat kiirust võimaldav internetiühendus on lairibaühendus, nõrgemad ühendused aga mitte. Üldiselt nimetatakse kiireks internetiks ühendusi kiirusega vähemalt 30 Mbit/s ja ülikiireks internetiks ühendusi kiirusega vähemalt 100 Mbit/s.

Laiemalt võib lairiba käsitleda ökosüsteemina, mis koosneb paljudest osadest ja mis võimaldab tervel ühiskonnal teha asju teistmoodi, distantsilt, mugavamalt ja efektiivsemalt.

Milleks on vaja lairibaühendust?

Lairiba püsiühendusega ühendatakse maju – nii kodusid, ettevõtteid kui ka asutusi.

Tänu kodu või ettevõtte lairibaühendusele saavad kõik seal viibijad oma nutitelefonid ja muud seadmed lülitada maja wifi võrku, millele on võrreldes mobiilvõrguga parem kvaliteet, puuduvad mahupiirangud ning lisatasud.

Lairibaühenduse kaudu jõuab maja kõikidesse teleritesse kvaliteetne televisioon koos sadade telekanalite, saatekava, videolaenutuse, järelvaatamise, salvestamise ja muude lisateenustega.

Lairibaühendus võimaldab ülikiiret ja stabiilset internetiühendust arvutitele, tahvelarvutitele jms. Ülikiire ühendus on alati olemas sõltumata ilmast või sellest, kui palju on piirkonnas teisi interneti kasutajaid.

„Targa maja“ ja turvalahenduse eelduseks on lairibaühenduse olemasolu. See võimaldab majas toimuvat jälgida nii kaamerate kui erinevate andurite ja sensorite abil ning juhtida majas kütte- ja ventilatsioonisüsteeme, valgustust jne.

Õppimine ja hariduse omandamine ei ole tänapäeval enam ilma internetita võimalik. Lairibaühendus võimaldab saada informatsiooni, teha koolitöid, osaleda loengutel ja teha uurimustöid.

Lairibaühendus on saamas väga oluliseks abivahendiks ka sotsiaalteenuste vallas. See võimaldab distantsilt jälgida üksi elavate vanurite heaolu ja tervist ning nendega suhelda. Tänu sellele võivad nad kodus elada ning seal ennast turvaliselt tunda, samal ajal vähenevad nii lähedaste kui riigi kulutused sotsiaalhoolekandele.

Meelelahutuse mõiste on tänapäeval muutunud ning segunenud suhtlusega. See tähendab, et kui enne tarbisid inimesed seda meelelahutust, mida keegi oli loonud ning neile pakkus, siis nüüd osalevad inimesed ise meelelahutuse loomisel. See seab uued nõudmised internetiühenduste kvaliteedile. Kui enne oli oluline allalaadimiskiirus, siis nüüd on muutunud sama oluliseks ka üleslaadimiskiirus. Seda uut kvaliteeti suudab tagada ainult lairiba püsiühendus.

Ülevaade tänapäeva sidevõrgu arengust ja ülesehitusest

Kuni viimase ajani ehitati sidevõrke (telefonivõrke) peamiselt vaskkaablite baasil. Need olid töökindlad ning neid kasutati juba üle saja aasta. Vaskkaablitel põhinevate võrkude edasiarendamine ei anna enam soovitud tulemusi, kuna füüsikaseadused ei võimalda nende läbilaskevõimalusi enam oluliselt suurendada. Andmete mahud, mida läbi sidevõrkude edastatakse, kasvavad aga meeletu kiirusega. Selleks, et tehnoloogia arengu ja innovatsiooniga kaasas käia, tuleb ehitada uue põlvkonna lairibavõrgud, mis baseeruvad fiiberoptilisel kaablil ehk valguskaablil.

Fiiberoptilise kaabli läbilaskevõime on tänu pidevalt arenevale lasertehnoloogiale teoreetiliselt piiramatu. Juba tänased lasertehnoloogiad võimaldavad võrreldes vaskkaabliga edastada läbi fiiberoptilise kaabli tuhandeid kordi suuremaid andmemahte.

Kuna valguskaabli läbilaskevõime on praktiliselt piiramatu, siis mida lähemale valguskaabel lõpptarbija seadmele on viidud, seda kvaliteetsem on lairibavõrk ning seda kvaliteetsemat teenust saab lõpptarbija.

Kuigi valguskaabel on uue põlvkonna lairibavõrgu alus, on tänapäeval väga paljud lõpptarbija seadmed sellega ühenduses mõne traadita tehnoloogia kaudu. Kodudes, koolides ja kontorites jõuab ühendus lõpptarbija seadmest valguskaablisse läbi majasisese wifi võrgu. Õues saavad mobiiltelefonid ühenduse lairibavõrguga läbi mobiilitehnoloogiate 3G või 4G.

Samasuunaline areng jätkub ka tulevikus. Järjest rohkem ehitatakse välja valguskaablivõrke ning see jõuab järjest lähemale lõpptarbija seadmele. Kõik majad ühendatakse valguskaabliga, et majas olevad seadmed saaksid piiramatut ja kvaliteetset ühendust kasutada. Valguskaabel jõuab ka kõikjale sidemastidesse ja postidesse, et ühendada lairibavõrguga järjest rohkem traadita tehnoloogiate tugijaamu.

Tehniliselt koosneb lairibavõrk passiivsest infrastruktuurist (torustikud, kaablid, mastid, postid, seadmeruumid jne) ja aktiivseadmetest (ruuterid, saatjad, juhtimissüsteemid jne). Lisaks sellele on lõpptarbija seadmed (telefon, teler, arvuti, tahvel, valvesüsteemid, kaamerad jne) teenuste jaoks.

Sarnaselt muudele infrastruktuuridele (näiteks teed, sillad, elektriliinid, veevärgid jne) iseloomustavad lairiba passiivset infrastruktuuri tavaliselt kõrged investeerimiskulud, madalad tegevuskulud, madal mastaabisäästuefekt, stabiilne tulu madala marginaaliga pika aja jooksul ning füüsiline infrastruktuur on paikne, seda on raske dubleerida ja see on olemuselt enamasti loomulik monopol. Uue põlvkonna lairibavõrgu passiivne infrastruktuur on väga pikaealine, see võib kesta 50 aastat ja rohkemgi.

Uue põlvkonna lairibavõrgu aktiivseadmed peavad aga valdkonna arenguga pidevalt kaasas käima. Kuigi need seadmed võiksid füüsiliselt vastu pidada 10 aastat, siis tänu pidevale tehnoloogia arengule ning vajadusele kiiremate ühenduste ja paremate teenuste järele, vahetatakse neid välja palju sagedamini.

Uue põlvkonna lairibavõrgu osad

Uue põlvkonna lairibavõrk koosneb tehnoloogiliselt kolmest osast: üleriigiline baasvõrk, piirkondlik baasvõrk ning juurdepääsuvõrk.

Lairibavõrgu skeem

Lairibavõrgu skeem – klõpsa avamiseks pildil

Üleriigiline baasvõrk ühendab linnades ja suuremates keskustes asuvaid piirkondlikke baasvõrke. Üleriigilises baasvõrgus olevad seadmed lubavad transportida ja vahetada infot erinevate lokatsioonide ning erinevate operaatorite vahel. Üleriigilise baasvõrgu külge otse lõpptarbija seadmeid ei ühendata. Kui riigis on mitmel operaatoril olemas üleriigiline baasvõrk, siis on need võrgud tavaliselt paljudes kohtades omavahel ühendatud, et tagada andmesideliiklus erinevate võrkude, operaatorite ja kasutajate vahel.  Üleriigilised baasvõrgud on üles ehitatud fiiberoptilistel kaablitel ning tavaliselt dubleerivate ringidena, et tagada piisav läbilaskevõime ja töökindlus: kaabli rikke korral ei katke ühendus, vaid see suunatakse automaatselt ümber.

Piirkondlikud baasvõrgud ühendavad ühes konkreetses piirkonnas, milleks võib olla linn või maapiirkond, juurdepääsuvõrke üleriigilise baasvõrguga. See on vahelüli juurdepääsuvõrgu ja üleriigilise baasvõrgu vahel.

Piirkondlik baasvõrk, ühendab omavahel ka piirkonnas asuvaid võrgusõlmi, võimaldades nende vahel andmesideliiklust. Piirkondlikke baasvõrke on piirkonnas sageli mitmeid. Seda eriti riikides, kus on küll mitmeid operaatoreid, aga kus turg ei ole reguleeritud selliselt, et operaatorid peaksid teineteisele lubama oma baasvõrke kasutada. Sarnaselt üleriigilise baasvõrguga, baseeruvad ka piirkondlikud baasvõrgud fiiberoptilistel kaablitel ning on sageli loodud ringidena, et tagada töö ka rikke korral.

Juurdepääsuvõrk on kõige lõpptarbija poolsem võrgu osa, mis ühendab tarbija maja ja/või seadmeid lähima piirkondliku baasvõrgu ühenduspunktiga. Juurdepääsuvõrke on erinevatel kandjatel, erineva tehnoloogiaga ning nende läbilaskevõime, kvaliteet, kasutusmugavus, kättesaadavus jms erinevad väga suurelt. Juurdepääsuvõrke võib jaotada kaheks: traadiga võrgud (ehk püsiühendused) ja traadita võrgud.

Traadiga juurdepääsuvõrgud

Traadiga võrkudega saab ühendada liikumatuid objekte, ehk ennekõike maju. Kuna kaabel peab füüsiliselt jõudma iga tarbimiskohani, siis on traadiga võrkude jaoks vajalik füüsiline infrastruktuur iga konkreetse majani, mis teeb uute võrkude rajamise kalliks. Püsiühendus võimaldab aga igale lõpptarbijale anda just temale ettenähtud internetimahtu ja kiirust ning see üldjuhul ei sõltu teistest kasutajatest võrgus. Traadiga võrkudel on, võrreldes traadita võrkudega, oluliselt parem kvaliteet, töökindlus ja tööiga ning need ei ole mõjutatud ilmastikunähtustest.

Ajalooliselt on kasutatud peamiseks traadiga telekommunikatsiooni ühenduseks vaskkaablit. See on olnud kasutusel lauatelefonide ühendamiseks üle saja aasta ning interneti tulekuga hakati seda kasutama ka andmeside jaoks. Viimase paari aastakümne jooksul on pidevalt arendatud tehnoloogiaid (xDSL, vectoring, GFast), mis lubavad läbi vaskkaabli rohkem ja kvaliteetsemalt andmeid transportida. Selle tulemusena on vaskkaabli läbilaskevõime mitmekümnekordistunud. Paraku on tänaseks jõudnud areng sinnamaale, kus tulevad vastu loodusseadused ning pikkadel vahemaadel ei ole enam vaskkaabli kaudu andmeedastusvõimekust kasvatada võimalik.

Interneti levikuga seoses võeti kasutusele ka tehnoloogiad, mis võimaldavad kaabeltelevisiooni võrkude (koaksiaalkaabel) kaudu transportida andmeid. Tänu sellele tehnoloogiale tekkis piirkondades, kus oli kaabeltelevisioonivõrk, konkurents ajaloolistele telefoni ettevõtetele. Koaksiaalkaablid on suurema läbilaskevõimega, kui vaskkaablid, aga kaabeltelevisiooni võrk on ülesehituselt kõikide kasutajate vahel jagatud võrk – võrgus saadaolev andmeedastusmaht jagatakse kõikide hetkel võrgus olevate kasutajate vahel. Tänapäeval on küll enamus kaabeltelevisiooni ettevõtted oma võrke ümber ehitanud nii, et jagatud võrk oleks võimalikult väike, näiteks üks kvartal või kortermaja. Seega on tänapäevastel kaabeltelevisiooni võrkudel lahendatud koaksiaalkaabliga peamiselt ainult kvartali või majasisesed võrgud. Kõik majadest väljaspool olevad võrguosad on vahetatud välja fiiberoptiliste kaablite vastu. Lisaks on andmeedastus tehnoloogiad (DOCSIS 3) kiiresti arenenud ning tänapäeval pakuvad kaabeltelevisiooni ettevõtted väga häid lairibaühendusi lõpptarbijatele.

Kõige suurema läbilaskevõimega ning kõige kvaliteetsem juurdepääsuvõrk baseerub fiiberoptilisel kaablil. Fiiberoptilise kaabli läbilaskevõime piire ei ole täna ette näha, kuna lasertehnoloogia areneb pidevalt edasi ning värviline valgus suudab järjest rohkem informatsiooni transportida. Kuigi valguskaabel on juba väga vana leiutis, ei ole seda ajalooliselt juurdepääsuvõrkude ehituseks kasutatud. Kuni interneti laialdase levikuni, piisas täielikult vaskkaablist. Kuna valguskaabel on praegu ainus kandja, mis suudab sellisel määral informatsiooni transportida nagu täna ja tulevikus vajatakse, on järjest rohkem hakatud kasutama valguskaablit juurdepääsuvõrkudes.

Valguskaablitel baseeruvaid juurdepääsuvõrke on mitut tüüpi ning nende üldnimetus on FTTx (fiber to the x).

Kõige täiuslikum valguskaabli juurdepääsuvõrk on selline, kus baasvõrgu võrgusõlmest läheb otsekiud tarbijani, ehk FTTH (fiber to the home, kiud koju). Sellega tagatakse kõige parem ühendus ning samuti konkurents teenusepakkujate vahel.

Juurdepääsuvõrk võib aga olla ka ainult osaliselt ehitatud valguskaabliga. Näiteks võib valguskaabel minna ainult viimase välikapini FTTC (fiber to the cabinet) ning sealt edasi läheb vaskkaabel. Valguskaabel võib minna ka korrusmajani või ärihooneni, FTTB (fiber to the building, kiud majja) ning hoone sisemine võrk on vaskvõrk.

Tänapäeval ehitatakse praktiliselt kõik uued traadiga juurdepääsuvõrgud fiiberoptilise kaabliga. Kõikjal maailmas on hakatud ka olemasolevaid vananenud vaskkaabeleid välja vahetama valguskaablite vastu. See on tohutult suur ja kallis töö. Tulevikus saab valguskaabel kindlasti peamiseks, kui mitte ainsaks, traadiga juurepääsuvõrgu kandjaks ning kõik majad ühendatakse valguskaablitega.

Traadita juurdepääsuvõrgud

Traadita juurdepääsuvõrgud on mõeldud peamiselt mobiilsete lõpptarbija seadmete ühendamiseks. Traadita tehnoloogiaga ühendatakse ka maju sellistes kohtades, kuhu infrastruktuuri rajamine traadiga võrgu jaoks ei ole võimalik looduslikel, majanduslikel vms põhjustel.

Traadita juurdepääsuvõrgud ei ole majasisesed wifi või lifi võrgud, bluetooth võrgud, vms, need võrgud on lähisidevõrgud ning need on ise ühendatud internetiga läbi juurdepääsuvõrgu.

Traadita juurdepääsuvõrgu peamine eelis on kasutajamugavus. Lõpptarbija saab seda võrku kasutada ükskõik kus levipiirkonnas ning ta saab seda teha osade tehnoloogiatega ka liikumise pealt. Kindlasti on traadita juurdepääsuvõrgu eelis selle rajamise odavus, kuna ei ole vaja ehitada iga lõpptarbijani füüsilist infrastruktuuri. Samas, kuna traadita tehnoloogiad arenevad pidevalt, siis on vaja seadmeid pidevalt uuendada ja välja vahetada.

Traadita juurdepääsuvõrkude negatiivseks pooleks võrreldes traadiga võrkudega on palju suuremad opereerimiskulud,  lühem tööiga, halvem võrgu läbilaskevõime, kvaliteet ja töökindlus.

Fikseeritud traadita juurdepääsuvõrgud on mõeldud majade ühendamiseks seal, kuhu traadiga võrgu rajamine ei ole võimalik. Kasutusel on mitmed erinevad tehnoloogiad. Mõned tehnoloogiad (Wimax, wifi, CDMA) võimaldavad nn point to multipoint ühendust. Ehk masti küljes on üks tugijaam ning seda saavad kasutada korraga mitmed kasutajad. Selle lahenduse korral jagatakse tugijaama ja kasutajate vahelise ühenduse andmeside maht ära võrdselt kõigi kasutajate vahel ning seetõttu ei saa kellelegi garanteerida konkreetset kiirust. Point to multipoint tehnoloogiate areng ei ole viimastel aegadel olnud enam piisavalt kiire ning kuna nende andmeedastuskiirused ja kvaliteet ei ole sageli enam piisav, siis need on kaotanud oluliselt turuosa mobiilsetele traadita juurdepääsuühendustele.

Mõned tehnoloogiad (raadiolingid) võimaldavad point to point ühendust. Selle lahenduse korral on iga lõpptarbija jaoks mastis ainult temale mõeldud seade ning sellega tagatakse igale lõpptarbijale konkreetne ühendus. Raadiolingid vajavad aga otsenähtavust ning sellepärast võib nende kasutamine metsade ja mägede vahel olla problemaatiline. Kuigi fikseeritud traadita tehnoloogiatega on majade ühendamine võimalik, on see siiski lahendus ainult sinna, kuhu valguskaablit kuidagi vedada ei saa.

Mobiilsed traadita juurdepääsuühendused, ehk mobiilivõrgud  on mõeldud ainult  kaasaskantavate seadmete (mobiiltelefonid, tahvelarvutid jne) ühendamiseks internetiga. Järjest rohkem on nende võrkude kaudu ühenduses ka mitmesugused asjad (Internet of Things, IoT, asjade internet). Mobiilivõrgu tehnoloogiad on pidevas arengus ning võimaldavad järjest paremaid ühendusi. Iga kümne aasta järele tuuakse turule uus mobiilside generatsioon (NMT, 2G, 3G, 4G, 5G). Mobiilivõrkudes on andmeside kandjaks raadiolained. Kuna raadiolaineid mahub õhku ainult piiratud hulgal ilma et need üksteist segama hakkaks, siis on rahvusvaheliselt kokku lepitud, milliseid raadiosagedusi võib kasutada mobiilside jaoks. Kuna andmesidemaht mobiilivõrkudes kasvab väga kiiresti ning järjest lisandub ka kasutajaid, siis teatud aja tagant antakse muude valdkondade (televisioon, satelliitside, radarid, raadioside jms) arvelt mobiilsidele raadiosagedusi juurde, kuid suurte kasutajahulkade ja mahtude korral ei tarvitse sellest piisata. Teine piirav tegur mobiilses juurdepääsuvõrgus on see, et tegemist on jagatud ressursiga: mobiilimastis asuva mobiilse juurdepääsuvõrgu tugijaama andmeedastusmaht jagatakse ära kõikide samaaegsete kasutajate vahel. Selleks, et lõpptarbijatele pakkuda siiski head ühendust, peab ühte tugijaama kasutavate lõpptarbijate arvu vähendama, ehk tuleb ehitada järjest rohkem tugijaamu. Kõikide nende piirangute tõttu ei ole mobiilne internet sobilik tehnoloogia majade ühendamiseks piirkondades, kus on rohkem kasutajaid.

Mobiilside valdkond on üldiselt äriliselt tasuv ja väga konkurentsitihe ning tänu sellele on tagatud selle valdkonna pidev areng ka tulevikus.

Tehnoloogiate võrdlus

Tehnoloogia Alla/Üleslaadimise kiirus Ühenduse pikkus Meedium Jagatud Tugevused Perspektiiv
Traadiga            
ADSL, ADSL2, ADSL2+ 24/1 Mbps  5 km vaskkaabel ei kasutab olevasolevat füüsilist infrastruktuuri, lihtne ja odav kasutusele võtta vahetehnoloogia FTTx peale üleminekuks
VDSL, VDSL2, Vectoring 100 /40 Mbps 1 km
G.Fast 500/500 Mbps 250 m
Kaabel TV võrk 500/100 Mbps 2 km koaksiaalkaabel jah kasutab olevasolevat füüsilist infrastruktuuri, lihtne ja odav kasutusele võtta, suured andmeedastus kiirused Järgmine põlvkond (DOCIS 3,1) lubab suuremaid kiirusi, pikemas perspektiivis asendub FTTx-ga
FTTH GPON 2,5/1,2 Gbps 20 km valguskaabel jah suured andmeedastuskiirused, ressursi säästlik, passiivvõrk uue põlvkonna tehnoloogia, tulevikukindel, pidevalt arenev, piiri ei paista, FTTH ühendab tulevikus kõiki maju
FTTH p2p 1/1 Gbps või rohkem 80 km valguskaabel ei suured andmeedastuskiirused, personaalne ühendus, väiksed op kulud uue põlvkonna tehnoloogia, tulevikukindel, pidevalt arenev, piiri ei paista, FTTH ühendab tulevikus kõiki maju
Traadita            
Wifi, Wimax, CDMA 30/10 Mbps kuni 10 km, sõltub sagedusest raadiolained jah odav ja kiire kasutusele võtta juurdepääsuühenduseks ei ole tulevikus piisav
Raadiolink 300/300 Mbps 20 km, otsenähtavus raadiolained ei suured andmeedastuskiirused, odav ja kiire kasutusele võtta üksikute objektide ühendamiseks perspektiivne
Mobiilne internet 100/30 Mbps kuni 10 km, sõltub sagedusest raadiolained jah mobiilne, võimalik katta suuri maa-alasid, odav ja kiire kasutusele võtta Pidevalt arenev tehnoloogia, sobib üksikute seadmete ühendamiseks, ühendab tulevikus nutiseadmeid ja asju (IoT)