Αρχιτεκτονικές ελέγχου και τεχνικές μετάδοσης για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης οπτικών WDM δικτύων
Authors: Μπαζιάνα Περιστέρα 
Published: August 2021

Στις σύγχρονες τηλεπικοινωνίες, η τεχνολογία οπτικών WDM δικτύων αναδεικνύεται ως επικρατούσα τάση για την ανάπτυξη ευρυζωνικών δικτύων. Η τάση αυτή υποδεικνύεται από τη συνεχώς αυξανόμενη ανάγκη των χρηστών για μεγαλύτερο διαθέσιμο εύρος ζώνης με σκοπό την εξυπηρέτηση ενός συνεχώς διευρυνόμενου συνόλου σύγχρονων ευρυζωνικών υπηρεσιών, όπως πολυμεσικών εφαρμογών, υπηρεσιών τηλεματικής και γρήγορης πλοήγησης στο διαδίκτυο. Στο περιβάλλον αυτό, τα σύγχρονα WDM δίκτυα οφείλουν να παρέχουν εξασφαλισμένη ποιότητα υπηρεσίας, αξιοπιστία σχετικά με το χρόνο εξυπηρέτησης και το ρυθμό εμφάνισης σφαλμάτων καθώς και ανοχή σε πιθανές δικτυακές ατέλειες. Αρκετά από τα πρωτόκολλα πρόσβασης σε οπτικά WDM δίκτυα, που είτε έχουν ήδη υλοποιηθεί είτε προτείνονται στη διεθνή βιβλιογραφία, αξιοποιούν αρχιτεκτονικές καναλιών ελέγχου για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης και την παροχή εγγυημένης ποιότητας υπηρεσίας. Η παρούσα διδακτορική διατριβή συνεισφέρει στην ανάπτυξη αξιόπιστων και αποδοτικών οπτικών WDM δικτύων. Η διδακτορική διατριβή προτείνει σύγχρονες αρχιτεκτονικές ελέγχου και τεχνικές μετάδοσης σε οπτικά WDM δίκτυα, τόσο τοπικής όσο και μητροπολιτικής κλίμακας. Τα αποτελέσματα της διδακτορικής έρευνας συντελούν στην ανάπτυξη αποδοτικών αλγορίθμων πρόσβασης σε οπτικά WDM δίκτυα για την αποφυγή των απωλειών και τη βελτιστοποίηση της απόδοσης, συνυπολογίζοντας τις ιδιαίτερες παραμέτρους που επηρεάζουν τη λειτουργία τους. Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής προτείνεται η πολυδιαυλική αρχιτεκτονική ελέγχου για τοπικά WDM δίκτυα τοπολογίας παθητικού αστέρα και διατυπώνονται σύγχρονα πρωτόκολλα συμμετρικής και ασύμμετρης πρόσβασης σε αυτή. Στα πρωτόκολλα αυτά αξιοποιείται ως εγγενής ιδιότητα των οπτικών δικτύων η καθυστέρηση διάδοσης της οπτικής ακτινοβολίας για τη διατύπωση αποτελεσματικών αλγορίθμων πρόσβασης που αποφεύγουν τις συγκρούσεις πακέτων τόσο στα WDM κανάλια όσο και στον προορισμό. Σημαντική συνεισφορά της διδακτορικής έρευνας αποτελεί η αναλυτική μοντελοποίηση της απόδοσης των προτεινόμενων πρωτοκόλλων με χρήση μαρκοβιανής ανάλυσης και ο καθορισμός αυστηρών μαθηματικών τύπων για τα μέτρα αποδοτικότητας. Επίσης, στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής προτείνεται η μονοδιαυλική αρχιτεκτονική ελέγχου για μητροπολιτικά WDM δίκτυα τοπολογίας δακτυλίου. Η διδακτορική έρευνα προτείνει μια νέα δικτυακή διεπαφή κόμβου η οποία αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα των συντονιζόμενων εκπομπών και δεκτών παρέχοντας υψηλή ικανότητα κλιμάκωσης και συντήρησης. Προτείνονται πολλά πρωτόκολλα πρόσβασης που αξιοποιούν την πληροφορία ελέγχου με αποδοτικούς αλγορίθμους για την πλήρη αποφυγή συγκρούσεων στα κανάλια και στον προορισμό, παρέχοντας ανοχή σε δικτυακά σφάλματα. Η μελέτη πραγματοποιείται συνυπολογίζοντας τον εκρηκτικό χαρακτήρα της τηλεπικοινωνιακής κίνησης στα σύγχρονα μητροπολιτικά δίκτυα. Τα συμπεράσματα της διδακτορικής έρευνας καταδεικνύουν ότι η προτεινόμενη μονοδιαυλική αρχιτεκτονική ελέγχου σε συνδυασμό με τα πρωτόκολλα πρόσβασης βελτιώνει σημαντικά την απόδοση, ιδιαίτερα σε υψηλά φορτία, αξιοποιώντας αποτελεσματικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης της οπτικής ίνας. Οι προτεινόμενες στην παρούσα διδακτορική διατριβή αρχιτεκτονικές ελέγχου και οι τεχνικές πρόσβασης έτυχαν πολλαπλής δημοσίευσης σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και συνέδρια και αποσκοπούν στο να συνεισφέρουν στη διεθνή ερευνητική μελέτη για ανάπτυξη σύγχρονων οπτικών WDM δικτύων και βελτιστοποίηση της απόδοσης τους.