Παθητικά Οπτικά Δίκτυα – Συγκριτική Ανάλυση και Μελλοντικές Τάσεις
Creators: name: Καρυπίδης, Παύλος Αλέξανδρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Ανάλυση
Παθητικά Οπτικά Δίκτυα
Τάσεις
Analysis
Passive Optical Networks
Trends

description: Η εργασία αυτή στοχεύει στην έρευνα και ανάλυση διαφορετικών ειδών αρχιτεκτονικών παθητικών οπτικών δικτύων ως προσέγγιση για την εισαγωγή οπτικών ινών στα δίκτυα πρόσβασης. Η ανάγκη εύρους ζώνης των εφαρμογών έχει φτάσει στα όρια τις τεχνολογίες ευρυζωνικών δικτύων που βασίζονται σε χάλκινα καλώδια στα δίκτυα πρόσβασης και απαιτείται μια καινούργια τεχνολογία ώστε να καλυφθεί το κενό μεταξύ των δύο αυτών Giga-bit κόσμων, το δίκτυο ραχοκοκαλιάς (backbone) από την μια πλευρά και τον τελικό χρήστη (desktop, laptops, κτλ) από την άλλη. Οι οπτικές ίνες και τα ασύρματα δίκτυα είναι δύο τεχνολογίες επικοινωνίας οι οποίες εκτοπίζουν σήμερα όλες τις άλλες με επικρατέστερες τις οπτικές ίνες. Οι οπτικές ίνες με σχεδόν απεριόριστο εύρος ζώνης είναι μια τεχνολογία που πρέπει να αναπτυχθεί στο λεγόμενο “last mile” τμήμα του δικτύου πρόσβασης, επιτρέποντας περισσότερους τελικούς χρήστες να μοιράζονται τους πόρους του δικτύου με υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης και μεγαλύτερες αποστάσεις πρόσβασης. Τα παθητικά οπτικά δίκτυα (Passive Optical Networks - PONs) είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία πρόσβασης η οποία είναι ικανή να προσφέρει πακέτα υπηρεσιών μέσω μιας ενιαίας οπτικής πλατφόρμας. Διαφορετικές αρχιτεκτονικές οπτικών παθητικών δικτύων έχουν σχεδιαστεί, προταθεί και έχουν τεθεί σε λειτουργία. Τα PONs βασισμένα στην πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (Wavelength Division Multiplexing - WDM) υπερέχουν των άλλων αρχιτεκτονικών PONs από την άποψη του εύρους ζώνης ανά χρήστη, την αναβάθμιση, την ασφάλεια και την απλότητα των ηλεκτρονικών στοιχείων. Καθώς το απαιτούμενο εύρος ζώνης ανά συνδρομητή συνεχίζει να αυξάνεται και το κόστος των οπτικών εξαρτημάτων μειώνεται, η αρχιτεκτονική WDM-PON γίνεται περισσότερο ελκυστική για πολλούς τηλεπικοινωνιακούς παρόχους. Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής εργασίας, παρουσιάζεται πρώτα μια σε βάθος αντιπροσωπευτική βιβλιογραφική ανάλυση παρουσιάζοντας την ανάπτυξη των τεχνολογιών πρόσβασης. Στην συνέχεια προσομοιώνεται ένα δίκτυο WDM-PON σε Fiber-to-the-home (FTTH) αρχιτεκτονική δύο σταδίων με downstream μετάδοση σε τέσσερις ομάδες συνδρομητών τοποθετημένων σε διαφορετικά μέρη. Στην προτεινόμενη τοπολογία θα μελετηθεί η επίδραση διαφόρων παραγόντων όπως, ο αριθμός των καναλιών, τα διαστήματα μεταξύ καναλιών και η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων ως προς την απόδοση του δικτύου. Για να βρεθούν τα όρια του δικτύου εξετάζεται επίσης η απόδοση του δικτύου για μεγαλύτερες αποστάσεις, για πιο πυκνές πολυπλεξίες διαίρεσης μήκους κύματος (Dense WDM) και για υψηλότερη μεταδιδόμενη οπτική ισχύ.
description: This project aims on the investigation of different types of passive optical network (PON) architectures as an approach of introducing optical fibers in access networks. Bandwidth demand applications have driven in their limits the copper and cable based broadband technologies in access networks and a new technology is required to overcome the gap between the two Giga-bit-worlds, the backbone network from one side and the end-user (desktop or laptop) on the other. Optical fibers and wireless are the two communication technologies that are displacing today all others with predominant the optical fibers. Optical fibers with almost unlimited bandwidth is a technology to be deployed in this “last mile” segment of the access network, allowing more end-users to share the network resources with higher transmission rates and in longer access distances. PON is an emerging access technology that is capable of delivering bundled services over a unified optical platform. Different PON architectures have been designed, proposed, standardized and placed in service. Wavelength division multiplexed-PON (WDM-PON) outperforms other PON architectures in terms of per-user bandwidth, upgradability, security and simplicity in electronics. As the required bandwidth per subscriber will keep increasing and the cost of optical components is dropped, WDM-PON becomes more attractive for many telecom operators. In the frame of this diploma thesis, first an in-depth document analysis on representative literature is presented in developing the access network. Then a WDM-PON in a Fiber-to-the-Home (FTTH) two-stage architecture is simulated for a downstream transmission to four groups of subscribers located at different places. In the proposed topology the impact of various factors such as, number of channels, channel spacing and transfer bit rate are studied in relation to the performance of the network. To find the limits of the network it is also examined the performance of the network for a longer reach, for a denser WDM and for higher transmitted optical power.