1/45 Nowoczesne technologie i przyszłość mediów transmisyjnych

Telekomunikacja – Media Transmisyjne

Prezentacja poświęcona nowoczesnym technologiom i przyszłości mediów transmisyjnych w systemach telekomunikacyjnych. Omówione zostaną technologie PoE/PoE++, HDBaseT, Li-Fi, DWDM, szkielet 400/800 GbE, FTTH/GPON, 5G/6G, WiFi 7, nowe kategorie Cat8.1/8.2 oraz kable hybrydowe.

Przyszłość mediów transmisyjnych – ewolucja technologii, współistnienie wielu standardów i rosnące zapotrzebowanie na przepustowość.
Nowoczesne technologie i przyszłość mediów transmisyjnych Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Prezentacja poświęconanowoczesnym technologiom i przyszłości • Wspolczesna telekomunikacja stoi przed wyzwaniem gwaltownie • Przyszłość mediów transmisyjnych– ewolucja technologii, współistnienie

Współczesna telekomunikacja stoi przed wyzwaniem gwałtownie rosnącego zapotrzebowania na przepustowość. Streaming 4K/8K, AI i IoT napędzają potrzebę coraz szybszych łączy. Każda technologia odpowiada na konkretne potrzeby - PoE upraszcza okablowanie, HDBaseT rozwiązuje AV na dystans, Li-Fi otwiera światło dla komunikacji. W szkieletach dominuje 400 GbE z PAM-4 i DWDM.

FTTH z GPON oferuje gigabitowe łącza symetryczne dla abonentów. 5G i 6G rozszerzają zasięg tam gdzie kabel jest niepraktyczny. WiFi 7 z MLO ustanawia nowe standardy w sieciach lokalnych. Cat8.1 i kable hybrydowe wykorzystują ostatnie możliwości miedzi i łącza ja ze światłowodem.

2/45 Streszczenie

Nowoczesne technologie i przyszłość mediów transmisyjnych

Media transmisyjne nieustannie ewoluują, aby sprostać rosnącym wymaganiom przepustowości, zasięgu i funkcjonalności. Technologie takie jak PoE/PoE++ (zasilanie przez Ethernet do 100 W), HDBaseT (transmisja AV po skrętce) oraz Li-Fi (dane przez światło LED) rozszerzają możliwości tradycyjnych mediów. W szkieletach sieci dominuje światłowód z prędkościami 400/800 GbE, a w dostępie abonenckim FTTH/GPON z symetrycznym 10 Gb/s. Sieci bezprzewodowe 5G/6G i WiFi 7 oferują coraz wyższe przepustowości, a nowe kategorie skrętki (Cat8.1/8.2) oraz kable hybrydowe odpowiadają na potrzeby data center i IoT.

  • Ewolucja – PoE, HDBaseT, Li-Fi, DWDM, 400/800 GbE
  • Dostęp – FTTH/GPON, 5G FWA, WiFi 7
  • Nowe media – Cat8.1/8.2, kable hybrydowe, kable podmorskie
  • Trendy – współistnienie technologii, wzrost przepustowości, integracja
Streszczenie Stacja A Ewolucja– PoE, HDBas Węzeł dostępu Dostęp– FTTH/GPON, 5 Medium / Tor Nowe media– Cat8.1/8 Stacja B Trendy– współistnien Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Mapa pojęć – nowoczesne technologie i przyszłość mediów transmisyjnych

Wzrost przepustowości wynika z upowszechnienia wideo 4K/8K i usług chmurowych. Streaming 4K wymaga 25 Mb/s, 8K już 100 Mb/s na strumień. W data center Google klaster AI zużywa Gb/s podczas trenowania modeli. Ruch sieciowy rośnie 25-30% rocznie wymuszając modernizacje.

PoE eliminuje osobne zasilanie oszczędzając tysiące metrów kabli. Światłowód w FTTH oferuje przepustowość niedostępna dla miedzi przy spadających kosztach. Nowe technologie łącza się i integrują w inteligentnych sieciach. Przyszłość to współistnienie wielu standardów w jednej sieci.

3/45 Power over Ethernet – PoE (IEEE 802.3af)
PoE (Power over Ethernet) – technologia umożliwiająca przesyłanie energii elektrycznej wraz z danymi w jednym kablu Ethernet.

Standard IEEE 802.3af (2003):

  • Moc na porcie: do 15,4 W (przy 48 V DC)
  • Moc dostępna dla urządzenia: ~12,95 W (straty w kablu)
  • Medium: skrętka Cat5e lub wyższa
  • Zasięg: do 100 m (standard Ethernet)

Zastosowania: telefony VoIP, punkty dostępowe WiFi, kamery IP, czytniki kart.

PoE eliminuje potrzebę osobnego zasilania dla urządzeń sieciowych.

Power over Ethernet – PoE (IEEE 802.3af) 1 Klasyfikacja techniczna Moc na porcie: do 15,4 W (przy 48 V 2 Właściwości transmisyjne Moc dostępna dla urządzenia: ~12,95 3 Standard i implementacja Medium: skrętka Cat5e lub wyższa 4 Zastosowanie praktyczne Zasięg: do 100 m (standard Ethernet PoE (Power over Ethernet)– technologia umożliwiająca przesyłanie energii el

IEEE 802.3af zdefiniował mechanizm detekcji urządzenia przez pomiar impedancji 25k. PSE podaje 48V DC negocjując klasę mocy 0-3. Używane są dwie pary skrętki w trybie A lub B. Moc 15,4W wystarcza dla telefonów VoIP i kamer IP.

Przy dłuższych kablach straty sięgają kilku watów, stad 12,95W dla urządzenia. Standard zrewolucjonizował rynek umożliwiając instalacje bez gniazdek. Starsze urządzenia PoE wciąż pracują wszędzie, a standard jest kompatybilny z nowszymi. PoE to podstawa nowoczesnych sieci w inteligentnych budynkach.

4/45 Power over Ethernet – PoE+ (IEEE 802.3at)
PoE+ (IEEE 802.3at, 2009) – rozszerzenie standardu PoE o wyższą moc, kompatybilne wstecz z 802.3af.

Parametry PoE+:

  • Moc na porcie: do 30 W
  • Moc dostępna dla urządzenia: ~25,5 W
  • Wykorzystuje 2 pary skrętki (zasilanie 4-parowe 4PPoE wprowadzono dopiero w 802.3bt Typ 3/4)
  • Medium: skrętka Cat5e lub wyższa

Nowe zastosowania: kamery PTZ (Pan-Tilt-Zoom) z ogrzewaniem, zaawansowane punkty dostępowe, terminale VoIP z ekranem.

PoE+ niemal podwoił dostępną moc (wzrost z 15,4 W do 30 W na porcie PSE, czyli o 95%, oraz do ~25,5 W dla urządzenia odbiorczego PD), umożliwiając zasilanie bardziej wymagających urządzeń.

Power over Ethernet – PoE+ (IEEE 802.3at) Moc na porcie: do 30 W • Właściwości: Wykorzystuje wszystkie 4 pary skrętki (w PoE Medium: skrętka Cat5e lub wyższa Profil standardowy Moc dostępna dla urządzenia: ~25 • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze PoE+ (IEEE 802.3at, 2009)– rozszerzenie standardu PoE o wyższą moc, kompaty

PoE+ wykorzystuje cztery pary skrętki podwajając moc do 30W. Klasa 4 sygnalizuje PSE możliwość wyższego poboru mocy. Urządzenia PoE+ są kompatybilne wstecz ze starszym standardem. Ulepszono mechanizm detekcji o dwupunktowa klasyfikacje i LLDP.

30W pozwala zasilać kamery PTZ z silnikami oraz AP WiFi 6. Cat5e jest wystarczający, ale Cat6a zalecany na dłuższe dystanse. PoE+ otworzył drogę do bardziej zaawansowanych urządzeń sieciowych. Standard ten jest szeroko stosowany w monitoringu i sieciach korporacyjnych.

5/45 Power over Ethernet – PoE++ (IEEE 802.3bt)
PoE++ (IEEE 802.3bt, 2018) – najnowszy standard PoE, oferujący moc do 100 W na porcie.

Dwa typy PoE++:

  • Typ 3: do 60 W na porcie (~51 W dla urządzenia) – 4 pary
  • Typ 4: do 100 W na porcie (~71 W dla urządzenia) – 4 pary, wyższy prąd

Wymagania: skrętka Cat6a lub wyższa (dla Typu 4 – Cat6a minimum)

Zastosowania: oświetlenie LED, kamery 4K/PTZ z ogrzewaniem, thin clients, monitory, stacje dokujące.

Przyszłość PoE: zasilanie urządzeń IoT, sterowanie oświetleniem (PoE Lighting), inteligentne budynki.
Power over Ethernet – PoE++ (IEEE 802.3bt) 1 Klasyfikacja techniczna Typ 3:do 60 W na porcie (~51 W dla 2 Właściwości transmisyjne Typ 4:do 100 W na porcie (~71 W dla 3 Standard i implementacja Kluczowy element 3 4 Zastosowanie praktyczne Kluczowy element 4 PoE++ (IEEE 802.3bt, 2018)– najnowszy standard PoE, oferujący moc do 100 W

802.3bt Typ 4 daje do 100W otwierając nowe zastosowania PoE. Cat6a to minimum dla Typu 4, rezystancja pętli maks 6,25 oma. Klasy 5-8 są negocjowane podczas detekcji z dynamiczna alokacja mocy. Oświetlenie LED, monitory i cienkie klienty to nowe obszary.

W inteligentnych budynkach PoE++ tworzy zintegrowany system zarządzania energia. Każde urządzenie jest adresowalne i monitorowane przez sieć. Przełączniki 90W zasilają kamery, oświetlenie i czujniki w open space. 100W to nowy standard dla urządzeń IoT i biur przyszłości.

6/45 Zastosowania PoE – IoT i inteligentne budynki

PoE w praktyce i przyszłe trendy

ZastosowanieStandard PoEMoc [W]Uwagi
Telefon VoIP802.3af~7podstawowe zasilanie
AP WiFi 6802.3at~202–4 strumienie
Kamera PTZ z ogrzewaniem802.3bt Typ 3~40praca na zewnątrz
Oświetlenie LED (biurko)802.3bt Typ 3~30PoE Lighting
Monitor 24"802.3bt Typ 4~60zasilanie przez USB-C
Thin client / komputer802.3bt Typ 4~90biuro bez zasilania 230V

Trendy: PoE dla IoT (czujniki, aktuatory), zasilanie do 100 W po Cat6a, integracja z systemami BMS.

Zastosowania PoE – IoT i inteligentne budynki Stacja A Trendy:PoE dla IoT ( Węzeł dostępu PoE z BMS daje centr Medium / Tor Instalacja PoE nie w Stacja B Węzeł docelowy Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Biuro przyszłości – oświetlenie LED PoE, czujniki, kamery – jeden kabe

PoE z BMS daje centralne zarządzanie oświetleniem i bezpieczeństwem przez sieć. Oprawy PoE mają IP, co umożliwia sterowanie barwą i natężeniem. Czujniki IoT monitorują temperaturę i ruch dla optymalizacji energii. W open space PoE Lighting obniża zużycie energii o 60-70%.

Instalacja PoE nie wymaga elektryka, całość robi instalator sieciowy. W USA PoE to standard okablowania poziomego w biurowcach. Trend ten stopniowo dociera do Polski w nowym budownictwie. Przyszłość to integracja PoE z systemami fotowoltaicznymi budynków.

7/45 HDBaseT – wprowadzenie
HDBaseT – technologia transmisji sygnałów AV, danych, sterowania i zasilania po jednej skrętce Cat6a. Opracowana przez HDBaseT Alliance (2009).

Cechy charakterystyczne:

  • Transmisja wideo: do 4K (60 Hz, 4:4:4), 8K z kompresją
  • Audio: wielokanałowy dźwięk (Dolby TrueHD, DTS-HD)
  • Dane: Ethernet 100 Mb/s
  • Sterowanie: IR, RS-232, USB
  • Zasilanie (PoH – Power over HDBaseT): do 100 W

HDBaseT pozwala zastąpić wiele kabli (HDMI, VGA, USB, Ethernet, zasilanie) jedną skrętką Cat6a.

HDBaseT – wprowadzenie Stacja A Transmisja wideo: do Węzeł dostępu Audio: wielokanałowy Medium / Tor Dane: Ethernet 100 M Stacja B Sterowanie: IR, RS-2 Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • HDBaseT– technologia transmisji sygnałów AV, danych, sterowania i zasi

HDBaseT używa PAM-16 z RS-FEC do transmisji AV na Cat6a. HDMI jest konwertowane na pakiety z Ethernet, IR, RS-232 i USB. Technologia obsługuje HDCP 2.2/2.3 dla chronionych treści 4K/8K. Zasięg 100m dzięki pasmu 500MHz i zaawansowanemu DSP.

HDBaseT sprawdza się gdzie HDMI zawodzi - sale konferencyjne i digital signage. Coraz więcej projektorów ma wbudowane wejście HDBaseT. Jeden kabel zastępuje wiele - HDMI, USB, Ethernet i zasilanie. To rozwiązanie dla profesjonalnych instalacji AV nowej generacji.

8/45 HDBaseT – zasięg i przepustowość

Parametry transmisyjne HDBaseT

Zasięg standardowy: do 100 m na skrętce Cat6a/7. Z wzmacniaczem (extender) do 150 m.

Wersje HDBaseT:

WersjaPrzepustowośćObsługa wideoRok
HDBaseT 1.010,2 Gb/s1080p 60 Hz2009
HDBaseT 2.020 Gb/s4K 60 Hz 4:4:42015
HDBaseT 3.040 Gb/s8K 60 Hz z kompresją2022

Medium: skrętka Cat6a (zalecana) lub Cat5e (ograniczony zasięg). Możliwa też transmisja po światłowodzie (z konwerterem).

Przepustowość 20 Gb/s (HDBaseT 2.0) wystarcza do bezstratnej transmisji 4K HDR.

HDBaseT – zasięg i przepustowość Stacja A Wersje HDBaseT: Węzeł dostępu Medium:skrętka Cat6a Medium / Tor Przepustowość 20 Gb/ Stacja B Kluczowy dla zasiegu Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Zasięg standardowy:do 100 m na skrętce Cat6a/7. Z wzmacniaczem (extend

Kluczowy dla zasięgu HDBaseT jest wybór Cat6a S/FTP z dobrym tłumieniem. Wersja 3.0 z 2022 obsługuje 8K 60Hz z kompresja DSC. Extendery pozwalają osiągnąć 150m, w kaskadzie nawet 200m. HDBaseT może pracować na światłowodzie przez konwertery optyczne.

Digital Signage w centrach handlowych często używa HDBaseT do łączenia ekranów. Jedna Cat6a łączy serwer medialny z ekranami oddalonymi o dziesiątki metrów. 40 Gb/s w wersji 3.0 starcza dla 8K bez strat jakości. Technologia jest przyszłościowa na najbliższe lata w instalacjach AV.

9/45 HDBaseT – zastosowania

Zastosowania HDBaseT w praktyce

HDBaseT zastępuje tradycyjne kable AV: HDMI, VGA, DVI, USB – jedną skrętką Cat6a.

Typowe zastosowania:

  • Instalacje AV w biurach: konferencje, wideowall, digital signage
  • Sala wykładowa/audytorium: projektor + kamera + mikrofon – jedna skrętka
  • Szpitale: monitoring obrazu medycznego, systemy wizyjne na salach operacyjnych
  • Hotelarstwo: telewizory w pokojach, systemy informacji
  • Kioski i digital signage: jeden kabel do transmisji i zasilania

Zalety: redukcja liczby kabli, prostsza instalacja, mniejsze koszty okablowania.

HDBaseT – zastosowania Stacja A Instalacje AV w biur Węzeł dostępu Sala wykładowa/audyt Medium / Tor Szpitale:monitoring Stacja B Hotelarstwo:telewizo Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • HDBaseT zastępuje tradycyjne kable AV:HDMI, VGA, DVI, USB – jedną skrę

W szpitalach HDBaseT transmituje obraz endoskopowy 4K bez opóźnień. W muzeach łączy ekrany i projektory oddalone o dziesiątki metrów z PoH. Sale wykładowe z HDBaseT oferują elastyczna konfiguracje AV. Koszt HDBaseT jest niższy niż HDMI z przedłużaczami na długich dystansach.

W hotelach każdy pokój ma panel HDBaseT do telewizora bez wielu kabli. Digital signage w galeriach steruje setkami ekranów z centralnego punktu. Jeden kabel zamiast pięciu to mniej punktów awarii. Redukcja kosztów utrzymania i prostsza diagnostyka to kluczowe zalety.

10/45 Porównanie – HDBaseT vs HDMI vs SDI

HDBaseT, HDMI, SDI – porównanie technologii

ParametrHDBaseTHDMISDI
MediumCat6a (skrętka)kabel HDMIkabel koncentryczny 75 Ω
Maks. zasięg100 m (150 m z ext.)~15 m (4K)~100 m (3G-SDI)
Przepustowość20 Gb/s (2.0)48 Gb/s (HDMI 2.1)12 Gb/s (12G-SDI)
Zasilanie przez kabelTak (PoH – 100 W)NieNie
Transmisja danychEthernet 100 Mb/sNieNie
Sterowanie (IR/RS-232)TakCEC (podstawowe)Nie
Koszt instalacjiŚredni (Cat6a + konwertery)Niski (krótkie kable)Średni (koncentryk + BNC)

Wniosek: HDBaseT wygrywa w instalacjach AV na dłuższe odległości i złożonych systemach.

Porównanie – HDBaseT vs HDMI vs SDI Wniosek:HDBaseT wygrywa w instal • Właściwości: Projektanci lacza HDMI w szafie, SDI w studio Pasmo transmisyjne i prędkość Profil standardowy HDMI jest najlepszy dla domowych • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Wykres – koszt vs zasięg dla HDBaseT, HDMI i SDI

HDMI jest najlepszy dla domowych zastosowań z odległościami do kilku metrów. HDMI 2.1 oferuje 48Gb/s dla 8K 60Hz na 3-5m. SDI dominuje w produkcji TV dzięki złączu BNC z blokada. HDBaseT wygrywa w instalacjach komercyjnych z Ethernet i zasilaniem.

Projektanci łącza HDMI w szafie, SDI w studio i HDBaseT w budynku. Wybór zależy od odległości, zapotrzebowania na zasilanie i budżetu. Każda technologia ma swoje miejsce w systemach AV. HDBaseT to pomost miedzy domowym HDMI a profesjonalnym SDI.

11/45 Szkielet 400 GbE i 800 GbE – ewolucja Ethernet
Ewolucja Ethernet: 10 Mb/s (1980) → 100 Mb/s → 1 Gb/s → 10 Gb/s → 40 Gb/s → 100 Gb/s → 400 Gb/s → 800 Gb/s (2025+)

Każda dekada przynosi ~10-krotny wzrost prędkości Ethernet. 400 GbE jest już standardem w data center hyperscale, a 800 GbE wchodzi do komercyjnego użycia od 2025 roku.

Napędza to:

  • Wzrost ruchu w data center (AI/ML, streaming, chmura)
  • Potrzeba większej przepustowości w szkieletach ISP
  • Rozwój technologii transmisyjnych (PAM-4, DWDM, fotonika krzemowa)

Organizacje standaryzujące: IEEE 802.3bs (200 GbE/400 GbE), IEEE 802.3df (800 GbE).

Szkielet 400 GbE i 800 GbE – ewolucja Ethernet 1 Klasyfikacja techniczna Wzrost ruchu w data center (AI/ML, 2 Właściwości transmisyjne Potrzeba większej przepustowości w 3 Standard i implementacja Rozwój technologii transmisyjnych ( 4 Zastosowanie praktyczne Kluczowy element 4 Ewolucja Ethernet:10 Mb/s (1980) → 100 Mb/s → 1 Gb/s → 10 Gb/s → 40 Gb/s →

400 GbE weszło na masowa skale w DC około 2022 napędzane przez AI. PAM-4 daje dwa razy więcej danych niż NRZ w tym samym pasmie. 800 GbE używa ośmiu dróg 100G PAM-4 z precyzyjna synchronizacja. Pierwsze komercyjne 800 GbE wdrożenia nastąpiły w 2024 roku.

Producenci pracują nad 1,6 TbE z 16 drogami 100G lub 8x200G. Operatorzy modernizują szkielet co 3-4 lata podwajając przepustowość. Koszty 400G transceiverów spadają przyspieszając adopcje. Standaryzacja 800G w IEEE 802.3df otwiera drogę do 1,6T.

12/45 Technologie – PAM-4 i DWDM

PAM-4 i DWDM – kluczowe technologie dla 400/800 GbE

PAM-4 (4-Pulse Amplitude Modulation) – modulacja z 4 poziomami amplitudy, przesyłająca 2 bity na symbol. Podwaja przepustowość bez zwiększania pasma.

PAM-4: stosowany w 200 GbE, 400 GbE i 800 GbE do transmisji po światłowodach MM i SM. Wymaga wyższego SNR niż NRZ (tradycyjne kodowanie).

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) – multipleksacja fal świetlnych w jednym włóknie SM. Do 80+ kanałów po 100/200 Gb/s każdy.

DWDM w szkieletach: pozwala osiągnąć łączną przepustowość 8+ Tb/s w jednym włóknie na dystansach 100+ km.

Połączenie PAM-4 (w interfejsach) z DWDM (w szkieletach) umożliwia skalowanie sieci do petabitów.

Technologie – PAM-4 i DWDM PAM-4:stosowany w 200 GbE, 400 G • Właściwości: Połączenie PAM-4 (w interfejsach) z DWDM (w s PAM-4 koduje dwa bity na symbol przez cztery Profil standardowy DWDM w szkieletach:pozwala osiąg • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze PAM-4 (4-Pulse Amplitude Modulation)– modulacja z 4 poziomami amplitudy, pr

PAM-4 koduje dwa bity na symbol przez cztery poziomy amplitudy. SNR musi być 9,5dB wyższe niż dla NRZ, stad FEC jak KP4. DWDM dzieli światłowód na wiele kanałów o różnych długościach fali. Odstęp 50 lub 25 GHz mieści 80-160 kanałów w pasmie C.

Łączna przepustowość DWDM przekracza 30 Tb/s w jednym włóknie. PAM-4 z DWDM tworzy potencjalne narzędzie skalowania sieci. Operatorzy uzyskują petabity na sekundę na trasach międzynarodowych. Te dwie technologie są fundamentem nowoczesnych szkieletów optycznych.

13/45 Media – światłowód SM dla 400/800 GbE
400 GbE wymaga światłowodu jednomodowego (OS2) dla dystansów powyżej 500 m. Dla krótkich dystansów – światłowód wielomodowy OM4/OM5.

Standardy 400 GbE:

StandardMediumZasięgLiczba włókien
400GBASE-SR8MM OM4/OM5100 m16 (8×50G PAM-4)
400GBASE-DR4SM OS2500 m4 (4×100G PAM-4)
400GBASE-FR4SM OS22 km1 (4 długości fal)
400GBASE-LR8SM OS210 km1 (8 długości fal)
800GBASE-DR8SM OS2500 m8 (8×100G PAM-4)

Złącza: QSFP-DD (400 GbE), QSFP-DD800/OSFP (800 GbE).

Media – światłowód SM dla 400/800 GbE Standardy 400 GbE: • Właściwości: Wybormiedzy OM4 a OS2 zalezy od dystansu - OM Zlacza MPO/MTP z 12-24 wloknami pozwalaja na Profil standardowy Złącza:QSFP-DD (400 GbE), QSFP-D • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze 400 GbE wymaga światłowodu jednomodowego (OS2)dla dystansów powyżej 500 m.

Wybór między OM4 a OS2 zależy od dystansu - OM4 tańszy do 100m. Dla 400G powyżej 500m konieczny OS2 z DFB lub Silicon Photonics. 400GBASE-DR4 używa czterech włókien 100G PAM-4 na 500m. 400GBASE-LR8 z ośmioma falami w jednym włóknie osiąga 10km.

Złącza MPO/MTP z 12-24 włóknami pozwalają na szybkie przełączenie. QSFP-DD ma podwójna gęstość portów vs QSFP28. To pozwala utrzymać te sama liczbę portów przy 4x przepustowości. Wybór światłowodu determinuje możliwości skalowania sieci w przyszłości.

14/45 Zastosowania – data center hyperscale

400/800 GbE w data center – Meta, Google, AWS

Data center hyperscale (Meta, Google, AWS, Microsoft) – najwięksi konsumenci 400 GbE i 800 GbE. Każde DC zużywa setki tysięcy portów 400G.

Architektura spine-leaf z 400 GbE:

  • Spine (rdzeń): przełączniki 400 GbE z portami QSFP-DD
  • Leaf (agregacja): przełączniki 100/400 GbE do szaf serwerowych
  • ToR (Top of Rack): przełączniki 25/100 GbE do serwerów

Google i Meta stosują 400 GbE w szkieletach od 2022 roku. Amazon AWS i Microsoft Azure wdrażają 800 GbE od 2025 roku.

Korzyści: mniejsza liczba kabli, niższe opóźnienie, mniejsze zużycie energii na Gb/s.

Zastosowania – data center hyperscale Stacja A Spine (rdzeń):przełą Węzeł dostępu Leaf (agregacja):prz Medium / Tor ToR (Top of Rack):pr Stacja B Węzeł docelowy Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Data center hyperscale(Meta, Google, AWS, Microsoft) – najwięksi konsu

Architektura spine-leaf w DC AWS używa 400G połączonego światłowodem SM. Serwery łącza się do ToR przez Cat8 lub OM4 zależnie od wymagań. SDN automatycznie przekierowuje ruch w razie awarii łącza. Chłodzenie to wyzwanie - każdy przełącznik 400G generuje setki watów.

Nowe DC stosują chłodzenie cieczą zamiast wentylatorów powietrznych. Budynek DC o mocy 50MW zawiera dziesiątki tysięcy portów 400G. Zarządzanie energia i przepływem powietrza jest krytyczne. Hyperscale DC wyznaczają standardy dla całej branży IT.

15/45 Tabela standardów Ethernet – medium, przepływność, zasięg

Porównanie standardów Ethernet

StandardMediumPrzepływnośćZasięg
10GBASE-TCat6a/Cat710 Gb/s100 m
25GBASE-TCat825 Gb/s30 m
40GBASE-TCat840 Gb/s30 m
40GBASE-SR4MM OM440 Gb/s150 m
100GBASE-SR10MM OM4100 Gb/s150 m
100GBASE-LR4SM OS2100 Gb/s10 km
400GBASE-DR4SM OS2400 Gb/s500 m
400GBASE-LR8SM OS2400 Gb/s10 km
800GBASE-DR8SM OS2800 Gb/s500 m

Im wyższa przepływność, tym krótszy zasięg na miedzi – światłowód SM pozostaje bezkonkurencyjny na dalekie dystanse.

Tabela standardów Ethernet – medium, przepływność, zasięg Im wyższa przepływność, tym krót • Właściwości: Inzynierowie musza uwzgledniac budzet mocy i Pasmo transmisyjne i prędkość Profil standardowy 10GBASE-T na Cat6a to standard w • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Wykres – przepustowość vs zasięg dla różnych standardów Ethernet (skala log

10GBASE-T na Cat6a to standard w średnich DC oferujący dobry koszt/wydajność. 25G i 40GBASE-T na Cat8 dla DC hiperskalowych z priorytetem gęstości. Przejście na światłowód powyżej 40G lub 30m dystansu. W szkieletach dominują 100GBASE-LR4 i 400GBASE-LR8 na OS2.

Inżynierowie muszą uwzględniać budżet mocy i typ złącza optycznego. Dobór standardu Ethernet to kompromis wydajności, kosztu i ograniczeń. Każde zastosowanie ma optymalny standard zapewniający najlepszy stosunek do ceny. Wiedza o standardach Ethernet jest kluczowa w projektowaniu sieci.

16/45 FTTH – Fiber to the Home – architektury
FTTH (Fiber To The Home) – światłowód doprowadzony bezpośrednio do mieszkania/domu. Najbardziej przyszłościowe rozwiązanie dostępu do Internetu.

Architektury dostępowe:

ArchitekturaOpisZasięg
FTTHŚwiatłowód do mieszkaniado 20 km
FTTBŚwiatłowód do budynku (potem skrętka wewnątrz)do 20 km
FTTCŚwiatłowód do szafy/district cabinet (VDSL ostatnia mila)do 1 km (miedź)
FTTdpŚwiatłowód do punktu dystrybucyjnego (G.fast)do 250 m

FTTH oferuje najwyższą przepustowość i symetrię – standard dla nowych instalacji w UE i USA.

FTTH – Fiber to the Home – architektury Architektury dostępowe: • Właściwości: Decyzja FTTH/FTTB/FTTC zalezy od gestosci zab Koszt swiatlowodu do domu to 2000-5000zl zale Profil standardowy FTTH oferuje najwyższą przepusto • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze FTTH (Fiber To The Home)– światłowód doprowadzony bezpośrednio do mieszkani

Decyzja FTTH/FTTB/FTTC zależy od gęstości zabudowy i infrastruktury. W miastach FTTB z Cat6a jest tańszy niż FTTH do mieszkania. Na wsi FTTC z VDSL2 daje 100-200 Mb/s na 500m. Orange wdraża FTTH w GPON i XGS-PON dla milionów gospodarstw.

Koszt światłowodu do domu to 2000-5000zl zależnie od warunków. FTTH jest jedyna przyszłościowa technologia mimo wyższego kosztu. Fundusze unijne wspierają budowę w mniejszych miejscowościach. FTTH gwarantuje przepustowość niedostępna dla miedzi na długie lata.

17/45 GPON – Gigabit Passive Optical Network
GPON (ITU-T G.984) – pasywna sieć optyczna o przepustowości do 2,5 Gb/s downstream i 1,25 Gb/s upstream. Najszerzej wdrażany standard FTTH na świecie.

Parametry GPON:

  • Downstream: 2,488 Gb/s (1490 nm)
  • Upstream: 1,244 Gb/s (1310 nm)
  • Split ratio: 1:32 lub 1:64 (jedno włókno do 64 abonentów)
  • Zasięg: do 20 km (klasa B+)
  • Medium: światłowód SM (OS2)

Zastosowanie: masowe wdrożenia FTTH w Europie (Niemcy, Francja, Polska – Orange, Nexera), Azji (Japonia, Korea) i USA.

GPON zapewnia ~100–1000 Mb/s dla abonenta przy współdzieleniu pasma.

GPON – Gigabit Passive Optical Network Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Downstream: 2,488 Gb/s (1490 nm) • Upstream: 1,244 Gb/s (1310 nm) • GPON (ITU-T G.984)– pasywna sieć optyczna o przepustowości do 2,5 Gb/s

GPON używa DBA do dynamicznego przydziału pasma upstream abonentom. Każdy ma gwarantowane minimum, ale może używać pasma innych. OMCI umożliwia zdalne zarządzanie terminalami przez operatora. Splitter 1:32 daje ~16dB strat przy budżecie mocy 28dB klasy B+.

Operatorzy stosują profile prędkości i QoS dla usług biznesowych VPN. Maksymalna odległość OLT-ONT to 20km na OS2. GPON to najszerzej wdrażany standard FTTH z setkami milionów abonentów. W Polsce GPON stanowi podstawę dostępu Orange i innych operatorów.

18/45 XGS-PON – 10 Gb/s symetryczny
XGS-PON (ITU-T G.9807.1) – symetryczna sieć PON o przepustowości 10 Gb/s w obu kierunkach. Następca GPON.

Parametry XGS-PON:

ParametrGPONXGS-PON
Downstream2,5 Gb/s10 Gb/s
Upstream1,25 Gb/s10 Gb/s
Split ratio1:641:64
Zasięg20 km20 km
Długość fali down1490 nm1577 nm
Długość fali up1310 nm1270 nm

Zalety XGS-PON: symetryczna przepustowość (idealna dla chmury, VPN, backupu), kompatybilność z istniejącą infrastrukturą PON (współistnienie z GPON na tym samym splitterze).

Operatorzy wdrażają XGS-PON dla wymagających klientów biznesowych i FTTH nowej generacji.

XGS-PON – 10 Gb/s symetryczny Parametry XGS-PON: • Właściwości: Operatorzy wdrażają XGS-PON dla wymagających XGS-PON wspolistnieje z GPON na tym samym spl Profil standardowy Zalety XGS-PON:symetryczna przep • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze XGS-PON (ITU-T G.9807.1)– symetryczna sieć PON o przepustowości 10 Gb/s w o

XGS-PON współistnieje z GPON na tym samym splitterze bez zakłóceń. Różne długości fal zapewniają separację - GPON 1490/1310nm, XGS 1577/1270nm. Migracja jest stopniowa bez wymiany splitterów w ziemi. Symetryczne 10G umożliwia backup w chmurze i wideokonferencje 4K.

XGS-PON służy jako backhaul dla 5G wymagających Gb/s na stacje. To kluczowy element strategii operatorów na najbliższe 5-7 lat. Standard przygotowuje drogę dla 25G-PON i 50G-PON w przyszłości. Migracja z GPON jest płynną dzięki kompatybilności widmowej systemów.

19/45 Budowa sieci PON – OLT, splitter, ONT
Sieć PON (Passive Optical Network) – sieć optyczna bez elementów aktywnych między centralą a abonentem. Składa się z trzech głównych elementów.

Elementy sieci PON:

  • OLT (Optical Line Terminal) – urządzenie w centrali operatora. Zarządza ruchem, multipleksuje abonentów. Jeden port OLT obsługuje do 64 abonentów.
  • Splitter optyczny (rozdzielacz) – pasywny element dzielący sygnał optyczny na wiele włókien (1:32, 1:64). Działa w obie strony (łączy sygnały upstream).
  • ONT/ONU (Optical Network Terminal/Unit) – urządzenie abonenckie. Konwertuje sygnał optyczny na elektryczny (Ethernet, VoIP, TV).

Zalety PON: brak wzmacniaczy między centralą a klientem, mniejsze zużycie energii, łatwa skalowalność.

Budowa sieci PON – OLT, splitter, ONT Stacja A OLT (Optical Line Te Węzeł dostępu Splitter optyczny (r Medium / Tor ONT/ONU (Optical Net Stacja B Węzeł docelowy Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Sieć PON (Passive Optical Network)– sieć optyczna bez elementów aktywn

OLT zarządza siecią PON przydzielając sloty czasowe i implementując DBA. Splittery mogą być kaskadowane 1:8+1:4 dla optymalnego wykorzystania kanalizacji. ONT konwertuje światłowód na Ethernet, VoIP i IPTV. Nowoczesne ONT mają WiFi 6 i MESH eliminując osobny router.

Pasywna natura PON daje brak urządzeń aktywnych wymagających zasilania. Znacząco zwiększa to niezawodność i obniża koszty eksploatacji. Awaria nie wpływa na pozostałych abonentów w topologii PON. To kluczowa zaleta w porównaniu do sieci aktywnych typu AON.

20/45 Schemat architektury PON – przykład

Przykład: Sieć PON z splitterem 1:32

Przykładowa sieć FTTH: OLT (centrala) → światłowód SM → splitter 1:32 (szafa na osiedlu) → 32 domy z ONT.

Parametry przykładowej sieci:

  • Odległość OLT → splitter: 10 km (światłowód SM)
  • Odległość splitter → ONT: 500 m (światłowód SM)
  • Łączna długość: do 10,5 km
  • Abonenci: 32 domy
  • Przepustowość na abonenta: do 1 Gb/s (GPON) / do 10 Gb/s (XGS-PON)
  • Budżet mocy: OL T ~3 dBm, splitter 1:32 ~16 dB straty, ONT czułość ~-28 dBm

Zalety: współdzielenie światłowodu między 32 abonentów – niższy koszt na abonenta.

Wniosek: PON to ekonomiczny sposób dostarczania światłowodu do wielu abonentów przy minimalnej liczbie włókien.
Schemat architektury PON – przykład Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Odległość OLT → splitter: 10 km (światłowód SM) • Odległość splitter → ONT: 500 m (światłowód SM) • Przykładowa sieć FTTH:OLT (centrala) → światłowód SM → splitter 1:32 (

W sieci FTTH na 32 domy OLT w centrali oddalonej o 10km. Splitter 1:32 w szafie dzieli sygnał do 32 domów do 500m. Budżet mocy ~28dB jest bezpieczny dla transceiverów klasy B+. Split 1:64 daje więcej abonentów kosztem mniejszego pasma na każdego.

Wybór splitu ma kluczowe znaczenie dla opłacalności inwestycji. W Polsce najczęściej stosuje się 1:32 jako kompromis kosztu i jakości. Każdy abonent ma światłowód dedykowany od splittera do domu. Gwarantuje to stabilna przepustowość i niskie tłumienie na ostatniej mili.

21/45 Li-Fi (Light Fidelity) – wprowadzenie
Li-Fi (Light Fidelity) – technologia bezprzewodowej transmisji danych wykorzystująca światło widzialne (LED) do komunikacji. Opracowana przez prof. Haralda Haasa (Univ. Edynburg, 2011).

Zasada działania: diody LED modulują światło z bardzo dużą częstotliwością (niewidoczną dla oka), kodując bity danych. Fotodioda w odbiorniku dekoduje te zmiany.

Spektrum: 400–800 THz (pasmo światła widzialnego) – niewidzialne migotanie LED.

Standard: IEEE 802.11bb (2023) – Li-Fi jako uzupełnienie Wi-Fi.

Li-Fi nie interferuje z Wi-Fi ani sieciami komórkowymi – działa w innym paśmie częstotliwości.

Li-Fi (Light Fidelity) – wprowadzenie Stacja A Zasada działania:dio Węzeł dostępu Spektrum:400–800 THz Medium / Tor Standard:IEEE 802.11 Stacja B Li-Fi nie interferuj Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Li-Fi (Light Fidelity)– technologia bezprzewodowej transmisji danych w

Li-Fi moduluje diody LED z częstotliwością MHz niewidoczna dla oka. OOK gdzie dioda zapalona to 1, a zgaszona to 0, to podstawa. Nowoczesne systemy używają OFDM lub WDM dla wyższej wydajności. Każda lampa LED może być osobnym punktem dostępowym.

IEEE 802.11bb z 2023 określa warstwę fizyczna i MAC Li-Fi z IP. System to nadajnik w oprawie LED i odbiornik USB dla urządzenia. Li-Fi sprawdza się w szpitalach i laboratoriach gdzie Wi-Fi przeszkadza. Gęstość przepustowości w biurze może być 100x większa niż WiFi.

22/45 Li-Fi – spektrum i przepustowość
Spektrum Li-Fi: 400–800 THz (światło widzialne) – pasmo ~400 THz, czyli 1000× więcej niż całe pasmo radiowe (0–300 GHz).

Przepustowość:

TechnologiaPrzepustowośćUwagi
Li-Fi komercyjny (2024)do 10 Gb/sprodukty firm Signify, pureLiFi
Li-Fi laboratoryjniedo 224 Gb/seksperymenty z mikrosoczewkami i wieloma diodami
WiFi 6 (dla porównania)do 9,6 Gb/swspółdzielone pasmo, interferencje

Zaleta spektrum: światło widzialne jest nieuregulowane – nie wymaga licencji, w przeciwieństwie do pasm radiowych.

Li-Fi może osiągać znacznie wyższe gęstości przepustowości na m² niż Wi-Fi.

Li-Fi – spektrum i przepustowość Stacja A Przepustowość: Węzeł dostępu Zaleta spektrum:świa Medium / Tor Li-Fi może osiągać z Stacja B Spektrum 400-800 THz Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Spektrum Li-Fi:400–800 THz (światło widzialne) – pasmo ~400 THz, czyli

Spektrum 400-800 THz jest 1000x szersze niż cala gama radiowa 0-300 GHz. Laboratoria osiągnęły ponad 100 Gb/s z diodami LED RGB. Komercyjne systemy dają 1-10 Gb/s co wystarcza dla większości. MHz migotanie LED jest bezpieczne dla wzroku i bez efektów zmęczenia.

Światło widzialne nie wymaga licencji ani opłat koncesyjnych. To czyni Li-Fi atrakcyjnym gdzie widmo radiowe jest ograniczone. Lotniska, statki i budynki rządowe mogą go używać bez zakłóceń. Brak interferencji z Wi-Fi i 5G to kluczowa zaleta technologii.

23/45 Li-Fi – zalety i wady

Zalety i ograniczenia Li-Fi

Zalety Li-Fi:
  • Brak interferencji z Wi-Fi, 5G, Bluetooth – działa w paśmie optycznym
  • Bezpieczeństwo – światło nie przenika przez ściany, trudniej podsłuchać
  • Ogromne pasmo – 400 THz vs ~6 GHz dla Wi-Fi
  • Niskie opóźnienie – potencjalnie < 1 ms
  • Energooszczędność – oświetlenie LED i transmisja danych w jednym
Wady Li-Fi:
  • Wymaga linii widzenia – przeszkoda (ręka, kartka) przerywa transmisję
  • Krótki zasięg – do ~10 m (zależnie od mocy LED)
  • Zakłócenia od światła słonecznego – silne światło zewnętrzne może zakłócać odbiór
  • Jednokierunkowość – wymaga osobnego kanału zwrotnego (IR lub Wi-Fi)
Li-Fi – zalety i wady Brak interferencjiz Wi-Fi, 5G, B • Właściwości: Ogromne pasmo– 400 THz vs ~6 GHz dla Wi-Fi Niskie opóźnienie– potencjalnie < 1 ms Profil standardowy Bezpieczeństwo– światło nie prze • Właściwości: Energooszczędność– oświetlenie LED i transmis Wymaga linii widzenia– przeszkoda (ręka, kart Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Zalety Li-Fi:

Największym ograniczeniem Li-Fi jest konieczność widoczności źródło-odbiornik. Kartka papieru na lampie blokuje sygnał do laptopa. Wymaga to wielu źródeł światła dla pełnego pokrycia pomieszczenia. Li-Fi uzupełni WiFi a nie zastąpi go w typowych biurach.

Silne słońce może przesycić fotodiodę powodując błędy transmisji. Filtry optyczne i DSP rozwiązują problem ale podnoszą koszt. Systemy działają najlepiej bez okien - serwerownie i laboratoria. Tam gdzie LED jest jedynym światłem, Li-Fi działa optymalnie.

24/45 Li-Fi – zastosowania praktyczne

Gdzie Li-Fi sprawdza się najlepiej?

Li-Fi uzupełnia Wi-Fi – nie zastępuje go, ale znajduje nisze, gdzie Wi-Fi jest problematyczne.

Zastosowania:

  • Szpitale: brak interferencji z aparaturą medyczną, bezpieczeństwo danych pacjentów
  • Samoloty: brak zakłóceń z systemami awioniki, oświetlenie LED w kabinie
  • Biura open space: wysoka gęstość użytkowników, każda lampa to osobny kanał
  • Muzea i galerie: oświetlenie + transmisja danych o eksponatach
  • Środowiska przemysłowe: brak interferencji z maszynami i silnikami
  • Podwodna komunikacja: światło niebieskie/zielone przenika wodę

Przykład: w biurze 50 lamp LED Li-Fi – każda 10 Mb/s, łącznie 500 Mb/s, brak interferencji z WiFi.

Li-Fi – zastosowania praktyczne Stacja A Szpitale:brak interf Węzeł dostępu Samoloty:brak zakłóc Medium / Tor Biura open space:wys Stacja B Muzea i galerie:oświ Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Li-Fi uzupełnia Wi-Fi– nie zastępuje go, ale znajduje nisze, gdzie Wi-

W szpitalach Li-Fi nie zakłóca aparatury medycznej na salach operacyjnych. Lampa operacyjna z Li-Fi przesyła obraz 4K endoskopu bez interferencji. Linie lotnicze testują Li-Fi w kabinach przez lampki nad fotelami. W open space każda lampa tworzy komórkę 2-3m promienia.

Muzea używają oświetlenia LED do transmisji danych o eksponatach. Podwodna komunikacja Li-Fi na świetle niebieskim i zielonym. Standard 802.11bb otwiera drogę do masowej komercjalizacji. W przyszłości każda lampa LED może być AP sieciowym.

25/45 5G – trzy zakresy częstotliwości
5G (NR – New Radio) – sieć komórkowa piątej generacji, oferująca do 20 Gb/s, opóźnienie < 1 ms i masową łączność IoT.

Trzy zakresy częstotliwości 5G:

ZakresPasmoPrzepustowośćZasięgZastosowanie
Low-band700–900 MHz~100 Mb/s10–20 kmzasięg ogólny, obszary wiejskie
Mid-band3,5–6 GHz~1 Gb/s1–5 kmmiasta, FWA, główne pasmo 5G
mmWave26–28 GHz (39 GHz)~10–20 Gb/s100–500 mhotspoty, stadiony, data center

Komp promis: niższe pasmo = większy zasięg i penetracja, ale niższa przepustowość. Wyższe pasmo = odwrotnie.

5G – trzy zakresy częstotliwości Trzy zakresy częstotliwości 5G: • Właściwości: Pasmo 3,5 GHz to glowny zakres 5G w Polsce - Stacje 5G w 3,5 GHz maja zasieg 1-2 km w mies Profil standardowy Komp promis:niższe pasmo = więks • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze 5G (NR – New Radio)– sieć komórkowa piątej generacji, oferująca do 20 Gb/s,

Pasmo 3,5 GHz to główny zakres 5G w Polsce - aukcja za 2 mld zł. 700 MHz będzie uwolnione po DVB-T2 w 2025-2026. mmWave 26 GHz ma zasięg 100-500m ale daje do 20 Gb/s. Operatorzy wybierają 3,5 GHz jako kompromis zasięgu i prędkości.

Stacje 5G w 3,5 GHz mają zasięg 1-2 km w mieście. Gęstość 3-5 stacji na km2 w centrach miast jest konieczna. Koszt stacji to 200-500 tysięcy złotych zależnie od lokalizacji. Inwestycje w 5G przyspieszają cyfrowa transformacje Polski.

26/45 5G FWA – Fixed Wireless Access
5G FWA (Fixed Wireless Access) – wykorzystanie sieci 5G jako alternatywy dla FTTH w dostępie stacjonarnym. Operator montuje antenę 5G na dachu/oknie klienta.

Zalety 5G FWA:

  • Szybkie wdrożenie – bez kopania, bez światłowodu do domu
  • Niższy koszt instalacji – 1/10 kosztu FTTH
  • Wystarczająca przepustowość – 100–300 Mb/s w paśmie 3,5 GHz
  • Idealne dla obszarów słabo zurbanizowanych (małe miasta, wsie)

Przykład: operator w małym mieście (5000 domów). Koszt FTTH: ~15 mln zł. Koszt 5G FWA: ~3 mln zł. Przepustowość: 300 Mb/s (5G) vs 50 Mb/s (VDSL).

5G FWA zastępuje stare łącza VDSL na obszarach bez światłowodu.

5G FWA – Fixed Wireless Access Stacja A Szybkie wdrożenie – Węzeł dostępu Niższy koszt instala Medium / Tor Wystarczająca przepu Stacja B Idealne dla obszarów Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • 5G FWA (Fixed Wireless Access)– wykorzystanie sieci 5G jako alternatyw

5G FWA to atrakcyjna alternatywa dla operatorów bez światłowodu. Antena CPE na dachu łączy się z 5G w pasmie 3,5 GHz. Ethernet do routera w domu i całość zajmuje godzinę instalacji. Na wsiach FWA jest realna alternatywa dla przestarzałego DSL.

300 Mb/s w 3,5 GHz starcza do 4K i gier online przez większość dnia. Główna wada to współdzielenie pasma w komórce w godzinach szczytu. FWA kosztuje ~3 mln zł vs 15 mln za FTTH dla 5000 domów. Operatorzy alternatywni wybierają FWA do szybkiego pokrycia obszarów.

27/45 6G – przyszłość po 5G (ok. 2030)
6G – szósta generacja sieci komórkowych, spodziewana około 2030 roku. Cel: przepustowość 1 Tb/s, opóźnienie < 0,1 ms, integracja AI.

Kluczowe technologie 6G:

  • Pasmo sub-THz: 100 GHz – 1 THz – ogromne pasmo, ale bardzo krótki zasięg (10–100 m)
  • RIS (Reconfigurable Intelligent Surfaces) – inteligentne powierzchnie odbijające/zmieniające kierunek sygnału
  • AI-native – sieć zarządzana przez AI, samooptymalizująca się
  • Integrated Sensing and Communication (ISAC) – łączność + radar w jednym
  • Non-terrestrial networks (NTN) – integracja z satelitami (Starlink, Kuiper)

6G ma umożliwić holograficzne rozmowy, cyfrowe bliźniaki w czasie rzeczywistym i teleobecność.

6G – przyszłość po 5G (ok. 2030) Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Pasmo sub-THz:100 GHz – 1 THz – ogromne pasmo, ale bardzo kr • RIS (Reconfigurable Intelligent Surfaces)– inteligentne powi • 6G– szósta generacja sieci komórkowych, spodziewana około 2030 roku. C

6G w pasmie sub-THz 100-300 GHz wymaga nadajników CMOS 3nm lub 2nm. RIS to panele z elementami odbijającymi sygnał THz w zadanym kierunku. AI będzie zarządzać routingiem, widmem i interferencjami w czasie rzeczywistym. ISAC da stacjom 6G funkcje radarów wykrywających obiekty.

Integracja z satelitami jak Starlink zapewni globalna łączność bez przełączania. Hologramy i cyfrowe bliźniaki wymagają Tb/s i 0,1 ms opóźnienia. ITU-R standaryzuje 6G w ramach IMT-2030 na 2028-2029. Komercyjne 6G przewidywane na 2030-2032 rok z nowa infrastruktura.

28/45 Porównanie – 4G vs 5G vs 6G

Ewolucja sieci komórkowych

Parametr4G (LTE-Advanced)5G (NR)6G (prognoza)
Okres2010–20202020–2030~2030+
Maks. przepustowość1 Gb/s20 Gb/s1 Tb/s
Opóźnienie (RTT)~30–50 ms< 5 ms (URLLC < 1 ms)< 0,1 ms
Częstotliwość700–2600 MHz700 MHz – 39 GHz100 GHz – 1 THz
Gęstość urządzeń~105/km²~106/km²~107/km²
ZastosowaniaMobile broadbandeMBB, URLLC, mMTCHologramy, sensing, AI-native
ModulacjaOFDM (do 64-QAM)OFDM (do 256-QAM)THz + AI-assisted
Tempo wzrostu: każda generacja ~10× wyższa przepustowość i ~10× niższe opóźnienie.
Porównanie – 4G vs 5G vs 6G Kazda generacja daje 10x przepus • Właściwości: Zasięg i właściwości fizyczne Pasmo transmisyjne i prędkość Profil standardowy Standaryzacja 6G w ITU-R IMT-203 • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Tempo wzrostu:każda generacja ~10× wyższa przepustowość i ~10× niższe opóźn

Każda generacja daje 10x przepustowość i 10x niższe opóźnienie. 4G to mobilny Internet, 5G dodał URLLC i mMTC, 6G zintegruje czujniki. Opóźnienie spada z 50ms w 4G do 5ms w 5G i 0,1ms w 6G. Nowe generacja wymaga nowych stacji, urządzeń i widma za setki mld.

Standaryzacja 6G w ITU-R IMT-2030 planowana na 2028-2029. Każda generacja to nowa infrastruktura od podstaw. Inwestycje będą napędzane przez przemysł 4.0 i immersyjna komunikacje. Użytkownicy końcowi zyskają przede wszystkim na opóźnieniu w 5G.

29/45 WiFi 7 (IEEE 802.11be)
WiFi 7 (IEEE 802.11be – Extremely High Throughput) – najnowszy standard WiFi, zatwierdzony w 2024 roku. Oferuje do 46 Gb/s teoretycznej przepustowości.

Specyfikacja WiFi 7:

  • Pasmo: 2,4 GHz + 5 GHz + 6 GHz (wykorzystuje 3 pasma jednocześnie)
  • Szerokość kanału: do 320 MHz (2× więcej niż WiFi 6)
  • Modulacja: 4096-QAM (4096 poziomów – 12 bitów na symbol)
  • Strumienie MIMO: do 16 (16×16 MU-MIMO)
  • MLO (Multi-Link Operation): jednoczesna transmisja w wielu pasmach

WiFi 7 to pierwszy standard wykorzystujący jednocześnie 3 pasma (2,4/5/6 GHz).

WiFi 7 (IEEE 802.11be) 1 Klasyfikacja techniczna Pasmo:2,4 GHz + 5 GHz + 6 GHz (wyko 2 Właściwości transmisyjne Szerokość kanału:do 320 MHz (2× wię 3 Standard i implementacja Modulacja:4096-QAM (4096 poziomów – 4 Zastosowanie praktyczne Strumienie MIMO:do 16 (16×16 MU-MIM WiFi 7 (IEEE 802.11be – Extremely High Throughput)– najnowszy standard WiFi

WiFi 7 wprowadza preamble puncturing dla pomijania zakłóconych podkanałów. Szerokość 320 MHz dostępna w 6 GHz z większa ilością wolnego widma. OFDMA efektywniej przydziela zasoby wielu klientom jednocześnie. Standard 802.11be zatwierdzony przez IEEE w 2024 roku.

Pierwsze AP i klienci WiFi 7 pojawili się w 2023 na draftach. Chipy Qualcomm i Broadcom są w procesie 6 nm. Lacze szkieletowe minimum 10 Gb/s dla pełnego wykorzystania standardu. WiFi 7 może wysycić typowe lacze 1 Gb/s w kilka sekund.

30/45 WiFi 7 – MIMO i 4096-QAM
16 strumieni MIMO + 4096-QAM – kluczowe technologie zwiększające przepustowość WiFi 7.

MIMO (Multiple Input Multiple Output):

  • WiFi 6: do 8 strumieni (8×8)
  • WiFi 7: do 16 strumieni (16×16) – podwójna liczba anten
  • MU-MIMO: obsługa wielu klientów jednocześnie (uplink i downlink)

4096-QAM:

  • 4096-QAM = 12 bitów na symbol (212 = 4096 poziomów)
  • WiFi 6: 1024-QAM = 10 bitów na symbol
  • Wzrost wydajności o ~20% względem 1024-QAM
  • Wymaga bardzo wysokiego SNR (> 35 dB) w paśmie 6 GHz

Połączenie 16 strumieni i 4096-QAM daje teoretyczną przepustowość ~46 Gb/s.

WiFi 7 – MIMO i 4096-QAM WiFi 6: do 8 strumieni (8×8) • Właściwości: MU-MIMO: obsługa wielu klientów jednocześnie 4096-QAM = 12 bitów na symbol (212= 4096 pozi Profil standardowy WiFi 7: do 16 strumieni (16×16) • Właściwości: WiFi 6: 1024-QAM = 10 bitów na symbol Wzrost wydajności o ~20% względem 1024-QAM Profil zaawansowany Wnioski porównawcze 16 strumieni MIMO + 4096-QAM– kluczowe technologie zwiększające przepustowo

4096-QAM wymaga SNR min 38 dB osiągalnego tylko blisko AP. W biurze WiFi 7 użyje 1024-QAM lub 256-QAM dostosowując się. 16 strumieni MU-MIMO wymaga 16 anten i zaawansowanego DSP. Klienci mobilni mają 2-4 anten, nie wykorzystując pełni możliwości.

Laptopy z WiFi 7 obsługują 4 strumienie w 6 GHz, dając ~11,5 Gb/s. W domu typowy użytkownik osiągnie 2-4 Gb/s rzeczywistej prędkości. Mimo niższej niż teoria, to znaczący skok nad WiFi 6. Dla domów już WiFi 6 jest wystarczające przy łączy do 1 Gb/s.

31/45 WiFi 7 – Multi-Link Operation (MLO)
MLO (Multi-Link Operation) – nowa funkcja WiFi 7 umożliwiająca jednoczesną transmisję w wielu pasmach (2,4 + 5 + 6 GHz).

Jak działa MLO?

  • Urządzenie łączy się z AP na 2 lub 3 pasmach jednocześnie
  • Ruch jest dzielony między pasma (load balancing)
  • Większa przepustowość (suma pasm)
  • Niższe opóźnienie (redundancja – jeśli jedno pasmo jest zakłócone, drugie działa)

Channel Multiplexing (CM): możliwość przydzielania różnych kanałów w paśmie 6 GHz dla różnych klientów – lepsze wykorzystanie widma.

Zalety MLO: mniejsze opóźnienie (do 50% redukcji), większa niezawodność, wyższa przepustowość dla pojedynczego klienta.

WiFi 7 – Multi-Link Operation (MLO) Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Urządzenie łączy się z AP na 2 lub 3 pasmach jednocześnie • Ruch jest dzielony między pasma (load balancing) • MLO (Multi-Link Operation)– nowa funkcja WiFi 7 umożliwiająca jednocze

MLO agreguje pasma z trzech zakresów dając klientowi do 5 Gb/s. Redundancja MLO kontynuuje transmisje gdy jedno pasmo jest zakłócone. To kluczowe dla VR, gier i wideokonferencji 4K. MLO działa w trybie STR z niezależnymi pasmami lub NSTR naprzemiennie.

STR daje wyższa wydajność kosztem większego poboru energii w baterii. Klienci z MLO poprawiają komfort w miejscach o wysokiej gęstości. MLO to jedna z kluczowych innowacji WiFi 7 rewolucjonizujących niezawodność. Standard otwiera drogę do zastosowań wymagających ciągłej łączności.

32/45 Porównanie – WiFi 5 vs WiFi 6 vs WiFi 7

Ewolucja standardów WiFi

ParametrWiFi 5 (802.11ac)WiFi 6 (802.11ax)WiFi 7 (802.11be)
Rok201320192024
Pasmo5 GHz2,4 + 5 GHz2,4 + 5 + 6 GHz
Szerokość kanału80/160 MHz160 MHz320 MHz
MIMO4×4 (downlink MU-MIMO)8×8 (UL i DL MU-MIMO)16×16 MU-MIMO
Modulacja256-QAM1024-QAM4096-QAM
Maks. przepustowość~3,5 Gb/s~9,6 Gb/s~46 Gb/s
MLO (Multi-Link)NieNieTak
OFDMANieTakTak (ulepszone)

WiFi 7 to skokowy wzrost w stosunku do WiFi 6 – 5× wyższa przepustowość i nowe funkcje (MLO, 6 GHz).

Porównanie – WiFi 5 vs WiFi 6 vs WiFi 7 WiFi 7 to skokowy wzrost w stosu • Właściwości: WiFi 5 daje 500-800 Mb/s, WiFi 6 okolo 1-2 Gb Pasmo transmisyjne i prędkość Profil standardowy WiFi 7 daje teoretycznie 46 Gb/s • Właściwości: Struktura własności i łączy Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Wykres – przepustowość WiFi 5 vs WiFi 6 vs WiFi 7 (słupki)

WiFi 7 daje teoretycznie 46 Gb/s, w domu realnie 2-5 Gb/s z MLO. Maksimum wymaga idealnych warunków i wielu anten. WiFi 6 już wystarcza dla większości domowych zastosowań. Dla łączy powyżej 1 Gb/s WiFi 7 staje się istotne.

WiFi 5 daje 500-800 Mb/s, WiFi 6 około 1-2 Gb/s w domu. Dla łącza 300-600 Mb/s WiFi 6 jest w pełni wystarczające. W korporacjach zalety WiFi 7 są bardziej widoczne przy wielu użytkownikach. Upgrade wymaga nowych AP i klientów co wiąże się z kosztami.

33/45 Nowe kategorie skrętki – Cat8.1
Cat8.1 (ISO/IEC 11801, TIA-568-C.2) – najwyższa kategoria skrętki miedzianej, znormalizowana dla data center.

Parametry Cat8.1:

  • Pasmo: 2000 MHz (2 GHz) – 4× więcej niż Cat6a (500 MHz)
  • Przepustowość: 25 Gb/s (25GBASE-T) lub 40 Gb/s (40GBASE-T)
  • Maks. długość: 30 m (tylko do połączeń wewnątrz szafy)
  • Złącza: RJ45 (kompatybilne z Cat6a i niższymi)
  • Ekranowanie: S/FTP (każda para w folii + całkowity ekran)

Zastosowanie: połączenia między przełącznikami ToR a serwerami w data center (25/40 GbE).

Cat8.1 obsługuje 25GBASE-T i 40GBASE-T na dystansie do 30 m.

Nowe kategorie skrętki – Cat8.1 Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Pasmo: 2000 MHz (2 GHz) – 4× więcej niż Cat6a (500 MHz) • Przepustowość: 25 Gb/s (25GBASE-T) lub 40 Gb/s (40GBASE-T) • Cat8.1 (ISO/IEC 11801, TIA-568-C.2)– najwyższa kategoria skrętki miedz

Cat8.1 przy 2 GHz wymaga precyzyjnych złącz RJ45 minimalizujących straty odbiciowe. Kable są sztywniejsze niż Cat6a przez ekranowanie S/FTP. Złącza mają dodatkową osłonę i precyzyjniejsze styki zwiększając koszt. Dedykowane narzędzia zaciskowe zapewniają głębokość wciśnięcia styków.

Cat8.1 to ekonomiczna alternatywa światłowodu na odcinkach do 30m. Sprawdza się w instalacjach wymagających PoE i kompatybilności Rj45. Standard jest optymalny dla połączeń wewnątrz szaf w data center. 25 i 40GBASE-T na Cat8.1 to ostatnie słowo miedzi w DC.

34/45 Nowe kategorie skrętki – Cat8.2 (proponowana)
Cat8.2 – proponowana kategoria wyższa od Cat8.1, jeszcze nie w pełni znormalizowana. Cel: 50 Gb/s na 30 m.

Planowane parametry Cat8.2:

  • Pasmo: 3000 MHz (3 GHz) – pasmo o 50% wyższe niż Cat8.1
  • Przepustowość: 50 Gb/s na odcinku do 30 m
  • Medium: skrętka S/FTP (ulepszona konstrukcja)
  • Złącza: prawdopodobnie RJ45 (zachowanie kompatybilności) lub nowe złącze

Wyzwania techniczne:

  • Bardzo wysoka częstotliwość (3 GHz) – ekstremalne tłumienie i przesłuchy
  • Wymóg doskonałego ekranowania i jakości wykonania
  • Granica fizycznych możliwości miedzi – dalszy wzrost pasma ograniczony

Cat8.2 to próba wyciśnięcia ostatnich możliwości z kabla miedzianego.

Nowe kategorie skrętki – Cat8.2 (proponowana) Pasmo: 3000 MHz (3 GHz) – pasmo • Właściwości: Medium: skrętka S/FTP (ulepszona konstrukcja) Złącza: prawdopodobnie RJ45 (zachowanie kompa Profil standardowy Przepustowość: 50 Gb/s na odcink • Właściwości: Bardzo wysoka częstotliwość (3 GHz) – ekstrem Wymóg doskonałego ekranowania i jakości wykon Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Cat8.2– proponowana kategoria wyższa od Cat8.1, jeszcze nie w pełni znormal

Cat8.2 z pasmem 3 GHz zbliża się do fizycznych granic miedzi. Głębokość naskórkowości 1,2 mikrometra zwiększa rezystancje przewodu przy 3 GHz. Operatorzy DC przechodzą na światłowód dla 25G pomijając Cat8.2. Emisja EMI rośnie wraz z częstotliwością zakłócając sąsiednie urządzenia.

Normy EMC dla Cat8.2 będą zaostrzone zwiększając koszty produkcji. Cat8.2 będzie prawdopodobnie ostatnim standardem skrętki miedzianej. Dalszy wzrost przepustowości to domena światłowodu i technologii optycznych. Miedz pozostanie w LAN dla 10 Gb/s i zasilania PoE.

35/45 Zastosowanie Cat8 – data center

Cat8 w data center – połączenia serwerów

Cat8.1 – standard okablowania dla 25/40 GbE w data center: łączy przełączniki Top-of-Rack z serwerami.

Typowe zastosowania Cat8 w DC:

  • ToR → Server: kabel Cat8.1 (25/40 GbE, do 30 m) – tańsze niż światłowód na krótkich dystansach
  • Storage (SAN): kable miedziane do 25 GbE dla NVMe-oF
  • Management: Cat6a dla 1/10 GbE (BMC, IPMI)

Zalety Cat8 w DC:

  • Niższy koszt niż światłowód na odcinkach < 30 m
  • Kompatybilność z istniejącą infrastrukturą RJ45
  • Możliwość zasilania PoE++ (100 W) dla urządzeń zarządzających

Ograniczenie: tylko 30 m – nie nadaje się do okablowania poziomego w biurze.

Zastosowanie Cat8 – data center Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • ToR → Server:kabel Cat8.1 (25/40 GbE, do 30 m) – tańsze niż • Storage (SAN):kable miedziane do 25 GbE dla NVMe-oF • Cat8.1 – standard okablowania dla 25/40 GbE w data center:łączy przełą

Cat8.1 łączy ToR z serwerami w szafie rack na odcinkach do 15m. Cat8 z RJ45 jest tańszy niż SFP28 z OM4 na krótkich dystansach. Sztywne Cat8 utrudnia zarządzanie w szafach o wysokiej gęstości. Hyperscale DC Google i Amazon odchodzą od miedzi na rzecz światłowodu.

Światłowód jest lżejszy i łatwiej migruje do wyższych prędkości. W mniejszych DC Cat8.1 ma przewagę przez niższe koszty komponentów. Personel znający RJ45 łatwiej instaluje Cat8 niż światłowód. Wybór zależy od skali DC i planów rozwojowych na lata.

36/45 Czy miedź osiągnęła kres możliwości?
Fizyczne ograniczenia miedzi: tłumienie, przesłuchy, efekt naskórkowości – rosną z częstotliwością, ograniczając dalszy wzrost przepustowości.

Główne wyzwania dla miedzi:

  • Tłumienie: przy 3 GHz (Cat8.2) tłumienie ~50 dB/100m – sygnał gaśnie po 30 m
  • Efekt naskórkowości: prąd płynie tylko po powierzchni przewodu przy wysokich częstotliwościach – wzrost rezystancji
  • Przesłuchy (NEXT/FEXT): trudne do kontrolowania przy 3 GHz
  • EMI: wysoka częstotliwość = łatwiejsze promieniowanie – problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną

Przyszłość miedzi: Cat8.x to prawdopodobnie ostatnie kategorie skrętki. Dla prędkości > 50 Gb/s konieczny jest światłowód.

Wniosek: miedź pozostanie dla 1–40 Gb/s (LAN, biuro, DC), ale wyższe prędkości to domena światłowodu.
Czy miedź osiągnęła kres możliwości? Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Tłumienie:przy 3 GHz (Cat8.2) tłumienie ~50 dB/100m – sygnał • Efekt naskórkowości:prąd płynie tylko po powierzchni przewod • Fizyczne ograniczenia miedzi:tłumienie, przesłuchy, efekt naskórkowośc

Tłumienie w miedzi rośnie z pierwiastkiem częstotliwości - przy 3 GHz to 2 dB/m. Światłowód OS2 ma 0,2 dB/km czyli 10 000x mniej niż miedz. Miedz zostanie w LAN dla prędkości do 10 Gb/s. Przesłuchy NEXT i FEXT są trudne do kontrolowania przy GHz.

Efekt naskórkowości zmienia impedancje kabla powodując straty na złączach. Miedz będzie niezbędna dzięki niskiemu kosztowi i PoE. Dla dłuższych odległości i wyższych prędkości światłowód jest jedyna opcja. Fizyczne granice miedzi przez Cat8.x są już blisko osiągnięcia.

37/45 Kable hybrydowe – światłowód + miedź
Kabel hybrydowy – łączy w jednym płaszczu światłowód (do transmisji danych) i przewody miedziane (do zasilania). Idealny dla urządzeń wymagających dużej przepustowości i zasilania.

Budowa kabla hybrydowego:

  • 2–4 włókna światłowodowe SM lub MM (transmisja danych)
  • 2–4 przewody miedziane (zasilanie DC, np. 48 V / 100 W)
  • Wspólny płaszcz zewnętrzny (odporny na warunki atmosferyczne)

Standardyzacja: norma IEC 60794 (światłowody hybrydowe), często stosowane w instalacjach 5G small cells i kamer.

Kabel hybrydowy eliminuje potrzebę ciągnięcia dwóch osobnych kabli (danych i zasilania).

Kable hybrydowe – światłowód + miedź Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • 2–4 włókna światłowodowe SM lub MM (transmisja danych) • 2–4 przewody miedziane (zasilanie DC, np. 48 V / 100 W) • Kabel hybrydowy– łączy w jednym płaszczu światłowód (do transmisji dan

Kable hybrydowe łącza światłowód i miedz w jednym płaszczu do transmisji i zasilania. Są cięższe i grubsze od standardowego światłowodu co utrudnia instalacje. Złącza push-pull umożliwiają szybkie podłączenie bez narzędzi. IEC 60794-2-50 normuje kable hybrydowe w telekomunikacji.

Na zewnątrz hybryda musi być odporna na UV i wilgoć z odpowiednimi materiałami. Główna zaleta to redukcja kosztów - jeden kabel zamiast dwóch. Mniej pracy instalacyjnej i mniej miejsca w kanalizacji to oszczędności. Kable hybrydowe zyskują na popularności w 5G i IoT.

38/45 Zastosowania kabli hybrydowych

Kable hybrydowe w praktyce – 5G, kamery, IoT

5G small cells: kable hybrydowe dostarczają dane (światłowód) i zasilanie (miedź) do małych stacji bazowych 5G na słupach i budynkach.
ZastosowanieŚwiatłowódZasilanieZasięg
5G small cell2× SM (10 Gb/s)48 V DC, 100 Wdo 500 m
Kamery IP 4K (zewnętrzne)2× SM (1 Gb/s)PoE++ 60 Wdo 200 m
Czujniki IoT (przemysł)1× SM (100 Mb/s)24 V DC, 30 Wdo 1 km
Kioski / digital signage1× SM (1 Gb/s)PoE 30 Wdo 100 m

Zalety: jedna instalacja zamiast dwóch, mniej miejsca w kanałach kablowych, niższy koszt układania.

Zastosowania kabli hybrydowych Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Zalety:jedna instalacja zamiast dwóch, mniej miejsca w kanał • Male stacje 5G na slupach oswietleniowych to idealne zastoso • 5G small cells:kable hybrydowe dostarczają dane (światłowód) i zasilan

Małe stacje 5G na słupach oświetleniowych to idealne zastosowanie hybryd. Kabel daje światłowód z danymi i zasilanie 48V DC z szafy. Eliminuje gniazdka 230V na słupie, instalacja skraca się z dni do godzin. Kamery 4K na budynkach to drugi kluczowy obszar dla hybryd.

Jeden kabel hybrydowy niesie wideo PoE++ zamiast dwóch osobnych. W przemyśle hybrydy zasilają czujniki IoT w rurociągach i na wieżach. Tam gdzie dwa kable są niepraktyczne, hybryda jest idealna. Operatorzy wdrażają setki stacji w miastach używając hybryd.

39/45 Kable przemysłowe i specjalistyczne
Kable przemysłowe – zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach: wysoka temperatura, oleje, UV, wilgoć, wibracje.

Typy kabli specjalistycznych:

  • Kable odporne na temperaturę: zakres -40°C do +125°C (PTFE, silikonowa izolacja)
  • Kable olejoodporne: do maszyn i robotów przemysłowych (PUR, TPE)
  • Kable UV: do instalacji zewnętrznych (HDPE, LSZH – bezhalogenowe)
  • Kable giętkie (torsion/cable chain): dla robotów, ramion manipulacyjnych
  • Kable ognioodporne: dla systemów bezpieczeństwa (pozostają sprawne w pożarze)

Zastosowania: przemysł 4.0 (IIoT), automatyka, petrochemia, górnictwo, energetyka.

Kable przemysłowe i specjalistyczne Stacja A Kable odporne na tem Węzeł dostępu Kable olejoodporne:d Medium / Tor Kable UV:do instalac Stacja B Kable giętkie (torsi Struktura transmisji w systemie: 1. Dopasowanie protokołów warstwy fizycznej i łącza danych (L1/L2). 2. Komutacja i multipleksacja danych w medium współdzielonym lub dedykowanym. 3. Zapewnienie integralności transferu, detekcji błędów i synchronizacji. • Kable przemysłowe– zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach: wysok

Kable przemysłowe spełniają normy MICE dla odporności na środowisko fabryczne. Roboty spawalnicze w motoryzacji wymagają kabli na iskry i olej. Światłowody przemysłowe są odporne na EMI od silników i przetwornic. W petrochemii kable muszą być ognioodporne LSZH bez toksyn.

Kable do łańcuchów kablowych wytrzymują miliony cykli zginania. IP68 daje wodoszczelność do 1,5m dla instalacji podziemnych. PUR i TPE zapewniają odporność na oleje i ekstremalne temperatury. Kable przemysłowe są kluczowe dla Przemysłu 4.0 i IIoT.

40/45 Kable podmorskie – kręgosłup globalnego Internetu
Kable podmorskie – światłowodowe kable układane na dnie oceanów, przenoszące ~99% międzykontynentalnego ruchu internetowego.

Parametry kabli podmorskich:

  • Długość: tysiące kilometrów (np. Marea – 6600 km przez Atlantyk)
  • Wzmacniacze EDFA co ~80 km (zasilane z brzegu – ~15 kV DC)
  • Przepustowość: do 250+ Tb/s na parę włókien (DWDM + PAM-4)
  • Liczba par włókien: 8–16 (np. Marea – 8 par)
  • Żywotność: ~25 lat

Największe kable podmorskie: Marea (Microsoft/Facebook/Telxius – 160 Tb/s), 2Africa (45 krajów), SEA-ME-WE 6.

Ciekawostka: kabel podmorski jest cieńszy od węża ogrodowego, ale musi wytrzymać ciśnienie na głębokości 8000 m.
Kable podmorskie – kręgosłup globalnego Internetu Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Długość: tysiące kilometrów (np. Marea – 6600 km przez Atlan • Wzmacniacze EDFA co ~80 km (zasilane z brzegu – ~15 kV DC) • Kable podmorskie– światłowodowe kable układane na dnie oceanów, przeno

Kable podmorskie są chronione prawem międzynarodowym, ich uszkodzenie ma konsekwencje geopolityczne. W 2024 podejrzane uszkodzenia kabli na Bałtyku zwróciły uwagę na bezpieczeństwo. Mimo satelitów kable podmorskie przenoszą 99% ruchu międzykontynentalnego. Marea łączy Virginie z Hiszpania na 6600 km z 160 Tb/s.

Wzmacniacze EDFA co 80 km zasilane 15 kV z brzegu w 8 parach włókien. Żywotność kabla ~25 lat przed wymiana na większa pojemność. Kable podmorskie to najważniejsza infrastruktura globalnego Internetu. Ich ochrona staje się priorytetem państw i organizacji międzynarodowych.

41/45 Przykład praktyczny 1 – Data center nowej generacji
Data center nowej generacji: szkielet 400 GbE (światłowód SM OS2), okablowanie serwerów Cat8 (25 GbE), PoE++ dla zdalnego zarządzania.

Specyfikacja:

  • Szkielet: 8 przełączników spine 400 GbE (QSFP-DD), połączonych światłowodem SM OS2
  • Agregacja: przełączniki leaf 100 GbE do szaf serwerowych (światłowód MM OM4)
  • Serwery: 25 GbE do przełączników ToR – kable Cat8 (S/FTP, do 30 m)
  • Zarządzanie (BMC, IPMI): PoE++ (802.3bt Typ 3, 60 W) przez Cat6a
  • Całkowita przepustowość szkieletu: 8 × 400 Gb/s = 3,2 Tb/s

Rozwiązanie zapewnia skalowalność do 800 GbE (wymiana transceiverów) bez wymiany światłowodów.

Przykład praktyczny 1 – Data center nowej generacji Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Szkielet: 8 przełączników spine 400 GbE (QSFP-DD), połączony • Agregacja: przełączniki leaf 100 GbE do szaf serwerowych (św • Data center nowej generacji:szkielet 400 GbE (światłowód SM OS2), okab

W nowych DC bilansowanie mocy i chłodzenia dla 400G jest kluczowe. Światłowód SM OS2 pozwala na migracje do 800G bez zmiany kabli. Chłodzenie cieczą dla spine 400G jest konieczne przy gęstości modułów. Zarządzanie okablowaniem 48 portów 400G wymaga starannego planowania.

DCIM śledzi połączenia i generuje dokumentacje dla tysięcy krosowania. Wymiana QSFP-DD na QSFP-DD800 podwaja przepustowość bez zmian w okablowaniu. To kluczowa zaleta dla DC planujących rozwój w perspektywie lat. Nowoczesne DC projektuje się z myślą o łatwej przyszłej rozbudowie.

42/45 Przykłady praktyczne – Smart building i 5G FWA

Smart building z PoE i Li-Fi

Smart building: biuro open space z 50 lampami LED Li-Fi (10 Mb/s każda) + sieć czujników IoT zasilana PoE++ + szkielet światłowodowy GPON.
  • Każda lampa LED Li-Fi: 10 Mb/s transmisji, łączna przepustowość 500 Mb/s
  • Kamery IP PTZ + czujniki ruchu – zasilane PoE++ (60 W) przez Cat6a
  • Szkielet: GPON (OLT → splitter → ONT na każdym piętrze)

Sieć miejska 5G FWA

5G FWA: operator zastępuje miedziane łącza VDSL 5G FWA w paśmie 3,5 GHz. Klienci otrzymują 300 Mb/s bez kabla.
  • Koszt FTTH: ~15 mln zł vs koszt 5G FWA: ~3 mln zł
  • Przepustowość: 300 Mb/s (5G) vs 50 Mb/s (VDSL)
Przykłady praktyczne – Smart building i 5G FWA Każda lampa LED Li-Fi: 10 Mb/s t • Właściwości: Szkielet: GPON (OLT → splitter → ONT na każdy Koszt FTTH: ~15 mln zł vs koszt 5G FWA: ~3 ml Profil standardowy Kamery IP PTZ + czujniki ruchu – • Właściwości: Przepustowość: 300 Mb/s (5G) vs 50 Mb/s (VDSL Koszty wdrożenia i serwisu Profil zaawansowany Wnioski porównawcze Smart building:biuro open space z 50 lampami LED Li-Fi (10 Mb/s każda) + si

Smart building z Li-Fi ma każda lampę LED jako AP - 50 kanałów po 10 Mb/s. Integracja Li-Fi, kamer PoE i GPON wymaga segmentacji VLAN. Dla 5G FWA deszcz tłumi sygnał w 3,5 GHz co jest wyzwaniem. Smart building zintegrowany sieciowo oszczędza 30-40% energii.

BMS wyłącza światło przy braku ludzi i obniża temperaturę po godzinach. Bariera to wysoki koszt początkowy i szkolenie personelu. Mimo to inteligentne budynki staja się standardem w nowym budownictwie. Integracja systemów przez jedną sieć daje wymierne oszczędności eksploatacyjne.

43/45 Trendy i prognozy – wzrost przepustowości
Prawo Nielsena: przepustowość łącza dla przeciętnego użytkownika podwaja się co ~21 miesięcy. W szkieletach sieci – wzrost jeszcze szybszy.

Główne trendy w mediach transmisyjnych:

  • Dominacja światłowodu: w szkieletach, FTTH, data center – światłowód wypiera miedź tam, gdzie potrzebna jest wysoka przepustowość
  • WiFi i 5G/6G jako uzupełnienie: media bezprzewodowe nie zastąpią kabli – uzupełniają je w miejscach, gdzie kabel jest niepraktyczny
  • IoT: miliardy urządzeń – potrzeba prostych i tanich łącz (Zigbee, LoRa, Bluetooth mesh)
  • Integracja: mniej kabli, więcej funkcji w jednym medium – PoE, HDBaseT, kable hybrydowe

Wzrost przepustowości w szkieletach: 400 GbE → 800 GbE → 1,6 TbE (prognoza ~2028).

Trendy i prognozy – wzrost przepustowości Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Dominacja światłowodu:w szkieletach, FTTH, data center – świ • WiFi i 5G/6G jako uzupełnienie:media bezprzewodowe nie zastą • Prawo Nielsena:przepustowość łącza dla przeciętnego użytkownika podwaj

Fotonika krzemowa obniża koszty transceiverów 1,6 TbE dla szkieletów nowej generacji. Prawo Nielsena - przepustowość łącza podwaja się co 21 miesięcy. Za 10 lat przeciętne lacze domowe może mieć 10-20 Gb/s. Technologie koherentne DP-16QAM przesyłają więcej bitów na symbol.

Ruch w sieciach rośnie 25-30% rocznie przez streaming i chmurę. Standaryzacja 3,2 TbE przewidywana około 2030 roku. Miniaturyzacja komponentów optycznych napędza te wzrostowa spirale. Operatorzy inwestują w modernizacje szkieletów by nadążyć za popytem.

44/45 Trendy i prognozy – współistnienie technologii
Wiele technologii współistnieje, a nie zastępuje się nawzajem. Nowe media uzupełniają, a nie eliminują stare. W dobrze zaprojektowanej sieci znajdziemy światłowód, skrętkę i Wi-Fi.

Prognozy na najbliższe dekady:

Technologia2025–20272028–20302030+
Szkielet Ethernet400 GbE → 800 GbE800 GbE → 1,6 TbE1,6 TbE → 3,2 TbE
WiFiWiFi 7WiFi 8WiFi 9 (sub-THz?)
Sieci komórkowe5G-Advanced6G (początek)6G (dojrzały)
FTTHXGS-PON (10G)25G-PON / 50G-PON100G-PON
Li-FiKomercyjny (10 Gb/s)Integracja z oświetleniemStandard w biurach
SkrętkaCat8.1 → Cat8.2Kres możliwościNiszowa (do 40 Gb/s)

Podsumowanie: przyszłość należy do światłowodu w szkieletach, bezprzewodowego dostępu i inteligentnych kabli hybrydowych.

Trendy i prognozy – współistnienie technologii Dystans / Czas Amplituda Tłumienie falowe: A [dB/km] Straty w medium transmisyjnym Właściwości fizyczne toru: • Prognozy na najbliższe dekady: • Podsumowanie:przyszłość należy do światłowodu w szkieletach, • Wiele technologii współistnieje, a nie zastępuje się nawzajem.Nowe med

Najważniejsza jest umiejętność doboru technologii do konkretnego zastosowania. Światłowód dla szkieletów, skrętka LAN do 40G, WiFi/5G dla mobilności. Kable hybrydowe, PoE i HDBaseT integrują funkcje w jednym medium. Dobrze zaprojektowana sieć łączy wiele technologii współdziałających.

Rynek światłowodów rośnie 10-15% rocznie, miedz stabilnie z trendem spadkowym. Inwestycje w technologie transmisyjne są niezbędne dla społeczeństwa informacyjnego. Przyszłość należy do współistniejących technologii a nie dominacji jednej. Projektant sieci musi znać mocne strony każdego medium.

45/45 Dziękuję za uwagę

Telekomunikacja – Media Transmisyjne

Prezentacja przygotowana w ramach kursu "Telekomunikacja – Media Transmisyjne" dla studentów I roku kierunku IT.

Materiał obejmuje nowoczesne technologie i przyszłość mediów transmisyjnych – PoE, HDBaseT, 400/800 GbE, FTTH/GPON, Li-Fi, 5G/6G, WiFi 7, Cat8 oraz kable hybrydowe.

Literatura uzupełniająca:

  • T. S. Rappaport, "Wireless Communications: Principles and Practice", Cambridge University Press, 3rd ed., 2024
  • K. Wesołowski, "Systemy łączności bezprzewodowej", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2013
  • J. Siuzdak, "Systemy i sieci fotoniczne", Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2009
  • R. Pawlak, "Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka", Helion, 2011
  • IEEE Standard 802.11be (WiFi 7), IEEE 802.3 (400/800 GbE), ITU-T G.9800 (GPON)

„Przyszłość mediów transmisyjnych to współistnienie światłowodu, 5G/6G i WiFi.”

Dziękuję za uwagę Dziękuję za uwagę Telekomunikacja – Media Transmisyjne Pytania do dyskusji i weryfikacja zdobytych kompetencji Kanon literatury i wytycznych branżowych: • A. S. Tanenbaum, D. J. Wetherall: Computer Networks, Pearson • J. F. Kurose, K. W. Ross: Computer Networking: A Top-Down Approach • Rekomendacje ITU-T (seria G, V, X) oraz standardy IEEE • Normy okablowania strukturalnego ISO/IEC 11801 i TIA-568

Przyszłość mediów transmisyjnych to światłowód w szkieletach i hybrydy łączące technologie. Inżynierowie muszą aktualizować wiedzę w najszybciej zmieniającej się dziedzinie. Fizyka transmisji sygnałów to podstawa dobrych projektów sieciowych. Za 10 lat każdy dom będzie miał światłowód a 6G da Tb/s.

Studenci IT powinni skupić się na transmisji optycznej i bezprzewodowej. Łączność gigabitowa będzie standardem, a media będą jeszcze bardziej zintegrowane. Znajomość technologii i ich ograniczeń to podstawa projektowania. Przyszłość sieci to współistnienie i wzajemne uzupełnianie się mediów.