Optik ağların performans analizi ve modellenmesi
Performance analysis and modeling of optical networks
Yazar: BİRNUR KOPUZ KOZLUCA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NECMİYE ÖZLEM ÜNVERDİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Fiber optik = Fiber optics ; Optik ağlar = Optical networks ; Optik iletişim sistemleri = Optical communication systems ; İletişim teknolojisi = Communication technology

Özet:
Günümüzde, gelişen dijital teknoloji ve internet kullanımı daha hızlı veri iletimi, daha yüksek band genişliği ve daha güvenilir iletişim ağlarına olan gereksinimleri beraberinde getirmiştir. Bu noktada, iletişim teknolojilerinde meydana gelen gelişmeler, optik haberleşme sistemleri ve optik ağların önemini artırmıştır. Optik haberleşme, yüksek band genişliği, düşük gecikme süresi ve yüksek güvenilirlik gibi birçok avantajıyla modern iletişimin altyapısının temelini oluşturmaktadır. Bu bağlamda, optik ağlar büyük veri aktarımı gerektiren uygulamalar için ideal bir çözüm sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, optik ağların çeşitleri, temel çalışma prensipleri, işleyişleri, uygulama alanları ve tasarımları incelenmiştir. Pasif ve aktif optik ağ düzenekleri tasarlanarak, bu düzeneklerin farklı koşullar altında ve farklı optik devre elemanları kullanıldığında gösterdiği performanslar analiz edilmiştir. Çalışmanın 1. Bölümü'nde optik fiber teknolojisinin tarihi gelişimi hakkında bilgi verilmiştir. 2. Bölüm'de optik fiberlerin yapısı, çalışma prensibi, avantajları, dezavantajları ve kullanım alanları incelenmiştir. 3. Bölüm'de optik ağlar açıklanmıştır, pasif ve aktif optik ağlar tartışılmıştır. 4. Bölüm'de optik ağlarda kullanılan pasif ve aktif devre elemanları anlatılmıştır. 5. Bölüm'de OptiSystem simülasyon programı kullanılarak pasif ve aktif optik ağ düzenekleri tasarlanmıştır. Sistemlerde değişen fiber uzunluğunun, bit hızının, giriş gücünün, dalga boyunun ve kullanıcı sayısının performans üzerindeki etkisi irdelenmiştir. Optik ağlarda farklı modülatör, darbe üreteci, fotodedektör, filtre ve kuvvetlendirici türleri kullanıldığında gösterilen performans analiz edilmiştir. Çoğullama yöntemleri kullanılarak sistemlerin performansı iyileştirilmeye çalışılmıştır. 6. Bölüm'de serbest uzayda ve su altında kullanılan optik ağ yapıları irdelenmiştir ve bu yapılar, farklı ortam koşullarında değerlendirilmiştir. Simülasyonların sonucunda elde edilen BER diyagramları, maksimum kalite faktörleri, güç değerleri ve dalga boyu güç grafikleri kullanılarak optik ağların göstermiş olduğu performanslar karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In today's world, the evolving digital technology and internet usage have brought about the need for faster data transmission, higher bandwidth, and more reliable communication networks. At this point, the advancements in communication technologies have increased the importance of optical communication systems and optical networks. Optical communication, with its many advantages such as high bandwidth, low latency, and high reliability, forms the foundation of modern communication infrastructure. In this context, optical networks provide an ideal solution for applications requiring large data transfers. In this thesis study, various types of optical networks, their basic operating principles, functionalities, application areas, and designs have been examined. Passive and active optical network configurations have been designed, and the performance of these configurations has been analyzed under different conditions and with the use of different optical circuit components. In the first part of the study, information about the historical development of optical fiber technology is provided. In the second part, the structure, working principle, advantages, disadvantages, and application areas of optical fibers are examined. In the third part, optical networks are explained, and passive and active optical networks are discussed. In the fourth chapter, active and passive circuit components used in optical networks are described. In the fifth chapter, passive and active optical network configurations are designed using the OptiSystem simulation program. The effects of varying fiber length, bit rate, input power, wavelength, and number of users on performance are examined. Performance analysis is conducted when different types of modulators, pulse generators, photodetectors, filters, and amplifiers are used in optical networks. Multiplexing techniques are employed to improve system performance. In the sixth chapter, optical network structures used in free space and underwater are examined, and these structures are evaluated under different environmental conditions. Performance of optical networks is compared using BER diagrams, maximum quality factors, power values, and wavelength power graphs obtained from simulations.