Ανάπτυξη πρωτοκόλλου MAC για δίκτυα Radio over Fiber.:
Creators: name: Κάλφας, Γεώργιος Γρηγορίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Πρωτόκολλο Πρόσβασης Μέσου
Ραδιοκύματα μέσω Ίνας
Υβριδικά δίκτυα
MAC protocol
Radio over Fiber
60 GHz

description: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση ενός διαφανούς ως προς το μέσο (medium transparent) πρωτοκόλλου υποστρώματος προσπέλασης του μέσου μετάδοσης (mac protocol) για ενιαία και δυναμική ανάθεση πόρων τόσου του οπτικού όσου και του ασύρματου μέσου σε υψηλών ταχυτήτων ROF δίκτυα που λειτουργούν στην μπάντα των 60 GHz. Η διαφάνεια του μέσου επιτυγχάνεται διαμέσου παραλληλισμού μεταξύ δύο ταυτόχρονων περιόδων ανταγωνισμού καθώς επίσης και μέσω της ενσωμάτωσης πλαισίων δεδομένων του ασύρματου μέσου σε οπτικά υπερπλαίσια (superframes) μέσα σε κάθε Απομακρυσμένη Μονάδα Κεραίας (Α.Μ.Κ., αγγλ.:Remote Antenna Unit – RAU). Η πρώτη περίοδος ανταγωνισμού είναι υπεύθυνη για την συλλογή αιτημάτων και ανάθεση μηκών κύματος από και προς τις Α.Μ.Κ. ενώ η δεύτερη περίοδος ανταγωνισμού αναλαμβάνει τη διαιτησία του φόρτου μεταξύ των ασύρματων μονάδων που υπάγονται στην ίδια Α.Μ.Κ.. Η ενιαία παροχή υπηρεσίας ολοκληρώνεται μέσω υπερπλαισίων προορισμένων για κάθε Α.Μ.Κ. το καθένα από τα οποία περιλαμβάνει πολλαπλά και χρονικά διαμοιραζόμενα πολυπλεγμένα πλαίσια δεδομένων τα οποία μετατρέπονται με οπτο-ηλεκτρονικά μέσα σε κάθε Α.Μ.Κ. και μεταδίδονται ασύρματα στον εκάστοτε χρήστη προορισμού. Το προτεινόμενο MAC πρωτόκολλο αποδεικνύεται ότι λειτουργεί επιτυχώς τόσο σε αρχιτεκτονική διαύλου (bus architecture) όσο και σε αρχιτεκτονική παθητικού οπτικού δικτύου (Passive Optical Network – PON) απαιτώντας ελάχιστες τροποποιήσεις για λόγους συμβατότητας. Η απόδοσή του και για τις δύο τοπολογίες δικτύου μετριέται με χρήση προσομοιωτή για ένα εύρος πλήθους ασύρματων χρηστών, σε πληθώρα φόρτων και πυκνότητας δικτύου και για υψηλές ταχύτητες δικτύου με χρήση μοντέλων παραγωγής κίνησης Poisson. Η επιτυχής λειτουργία επιδεικνύεται σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις επιβεβαιώνοντας έτσι την δυνατότητα εύκολης προσαρμογής και δείχνοντας παράλληλα ότι μπορούν να επιτευχθούν 60 GHz τοπικά δίκτυα εκτεταμένης εμβέλειας μεταξύ ασύρματων χρηστών που βρίσκονται εκτός οπτικής επαφής. Επιπρόσθετα, η υψηλή ταχύτητα διαμεταγωγής δεδομένων και η χαμηλή καθυστέρηση του δικτύου σε μη κορεσμένες συνθήκες αναδεικνύουν τη δυνατότητα του πρωτοκόλλου για μετατροπή των ευρυζωνικών μικροκυψελικών 60 GHz δικτύων σε υψηλής απόδοσης RoF ασύρματα τοπικά δίκτυα ακόμα και για απαιτητικές εφαρμογές τόσο σε χωρητικότητα όσο και σε χρονικούς περιορισμούς.
description: We present an agile and medium-transparent Medium Access Control (MAC) protocol for seamless and dynamic capacity allocation over both optical and wireless transmission media in 60GHz broadband Radio-Over-Fiber (RoF) networks. Medium transparency is achieved by means of parallelism between two simultaneously running contention periods and through nesting of wireless user-specific dataframes within Remote Antenna Unit (RAU)-specific optical Superframes. The first contention period reports on the traffic requesting RAUs and decides about the wavelength assignments, whereas the second contention period arbitrates traffic between wireless clients served by the same RAU. Seamless service delivery is completed by RAU-dedicated optical Superframes, each one incorporating multiple user-specific and time-division multiplexed dataframes that are opto-electronically converted at the RAU site and get transmitted wirelessly down to each end-user. The proposed MAC protocol is demonstrated to operate successfully both in RoF-over-bus as well as in RoF-over-Passive Optical Network (PON) architectures requiring only minor variations for getting adapted to the network topology. Its performance for both network topologies is evaluated through simulations for different number of end-users, different loads and network node densities using a Poisson traffic model. Successful operation is demonstrated for all different cases, confirming its agility and showing that extended range 60GHz LAN areas between wireless users even without line of sight conditions can be obtained. Moreover, the high throughput and low latency values for non-saturated network conditions reveal its potential for transforming broadband 60GHz picocellular networks into highly effective RoF-enabled 60GHz Wireless LANs even for high-bandwidth and time-sensitive applications.