1

Πτυχιακή ΕργασίαΠτυχιακή ΕργασίαΠολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος

Εφαρμογές σε Μητροπολιτικά Δίκτυα

Τζιουμάκης Η. ΑθανάσιοςΕισηγητής: Δρ. Χρήστος Βασιλόπουλος

Τμήμα Η.Υ.Συστημάτων Τ.Ε.Ι. Πειραιά

2

ΠεριεχόμεναΠεριεχόμενα

• Εισαγωγή• Οπτικές Ίνες• Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDM• Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM• WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυα• Μητροπολιτικό Δίκτυο WDM στην Ελλάδα• Μέλλον του WDM

3

Κεφάλαιο 1Κεφάλαιο 1οο - Εισαγωγή - Εισαγωγή• Ιεραρχία Παγκόσμιου Δικτύου

• Δίκτυα Κορμού• Μητροπολιτικά Δίκτυα• Δίκτυα Πρόσβασης

4

• Απαιτήσεις σε Εύρος Ζώνης

Κεφάλαιο 1Κεφάλαιο 1οο - Εισαγωγή - Εισαγωγή

5

Κεφάλαιο 2Κεφάλαιο 2οο - Οπτικές Ίνες - Οπτικές Ίνες• Δομή Οπτικών Ινών

• Πυρήνας - Κεντρική Ίνα (core)• Επίστρωση (cladding)• Περίβλημα & Δέσμη Συνθετικών Ινών• Εξωτερικό Πλαστικό Μανδύα

6

Κεφάλαιο 2Κεφάλαιο 2οο - Οπτικές Ίνες - Οπτικές Ίνες• Βασική Αρχή Λειτουργίας

7

Κεφάλαιο 2Κεφάλαιο 2οο - Οπτικές Ίνες - Οπτικές Ίνες• Μονότροπες Οπτικές Ίνες

• Τυπική Μονότροπη Οπτική Ίνα Standard Single-mode Fiber (SMF)

• Ίνα Μετατοπισμένης ΔιασποράςDispersion-Shifted Fiber (DSF)

• Ίνα μη μηδενικής Μετατοπισμένης ΔιασποράςNon-zero Dispersion-Shifted Fiber (NZDSF)

8

Κεφάλαιο 2Κεφάλαιο 2οο - Οπτικές Ίνες - Οπτικές Ίνες• Χαρακτηριστικά Μετάδοσης Οπτικών Ινών

• Εξασθένιση (Attenuation)

L inout ePP α−=

9

Κεφάλαιο 2Κεφάλαιο 2οο - Οπτικές Ίνες - Οπτικές Ίνες• Χαρακτηριστικά Μετάδοσης Οπτικών Ινών

• Διασπορά (Dispersion)– Χρωματική Διασπορά– Διασπορά Τρόπου Πόλωσης

10

Κεφάλαιο 2Κεφάλαιο 2οο - Οπτικές Ίνες - Οπτικές Ίνες• Χαρακτηριστικά Μετάδοσης Οπτικών Ινών

• Μη Γραμμικά Φαινόμενα– Φαινόμενο Kerr

• Διαμόρφωση ίδιας φάσης (Shelf-Phase Modulation-SMP)• Διαμόρφωση διασταυρούμενης φάσης (Cross-Phase Modulation-XMP)• Τετρακυματική μίξη (Four-Wave Mixing-FWM)

– Φαινόμενο Εξαναγκασμένης Σκέδασης• Εξαναγκασμένη σκέδαση Brillouin (Stimulated Brillouin Scattering)• Εξαναγκασμένη σκέδαση Raman (Stimulated Raman Scattering)

11

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 33οο - - Εισαγωγή στην Τεχνολογία Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDMWDM• Τεχνολογία SONET/SDH

– Σχεδιάστηκε για συμφέρουσα, από πλευράς κόστους, και ευέλικτη τηλεπικοινωνιακή δικτύωση

– Εξασφαλίζει ενσωματωμένη χωρητικότητα σήματος, για προηγμένη διαχείριση και συντήρηση δικτύου

– Εξασφαλίζει ευέλικτη μεταφορά σήματος– Οδηγεί σε μία απλή και ενιαία δομή τηλεπικοινωνιακού

δικτύου

12

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 33οο - - Εισαγωγή στην Τεχνολογία Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDMWDM• Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος (WDM)

• Διαφάνεια (Transparency)• Κλιμάκωση Μεγέθους (Scalability)• Δυναμική Τροφοδότηση (Dynamic Provisioning)

13

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 33οο - - Εισαγωγή στην Τεχνολογία Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDMWDM• Πυκνή Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος (DWDM)

14

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 33οο - - Εισαγωγή στην Τεχνολογία Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDMWDM• Χονδροειδής Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος

(Coarse-WDM)

Long-HaulPassive Optical Networks

Short-haul, metroεφαρμογέςμεγάλος αριθμός217-18αριθμός καναλιών

υψηλόχαμηλόχαμηλόκόστος ανά κανάλι

C και LO και CO, E, S, C και Lαριθμός παραθύρων

Μικρή, 200GHz και μικρότερη

1310nm και 1550nm lasers

Μεγάλη, από 1,6nm (200GHz)

έως 25nm

απόσταση μεταξύ των συχνοτήτων

DWDMWide-WDMCoarse WDM

15

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 44οο -- Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDMWDM

• Πηγές Φωτός & Ανιχνευτές– Δίοδοι φωτοεκπομπής (LED’s)– Δίοδοι ακτίνων laser ή ημιαγωγοί laser

– Φωτοδίοδοι PIN (Positive Intrinsic Negative)– Φωτοδίοδοι APD (Avalanche PhotoDiodes)

16

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 44οο -- Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDMWDM

• Αναμεταδότες

17

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 44οο -- Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDMWDM

• Οπτικοί Ενισχυτές• Ινο-Οπτικός Ενισχυτής Ερβίου (EDFA)

• Ενισχυτής Ισχύος (booster amplifier)• Ενισχυτής Γραμμής (in-line amplifier)• Προενισχυτής (pre-amplifier)

18

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 44οο -- Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDMWDM

• Οπτικοί Πολυπλέκτες-Αποπολυπλέκτες

19

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 44οο -- Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDMWDM

• Οπτικοί Πολυπλέκτες Προσθαφαίρεσης

• Οπτικοί Διασταυρωτήρες

20

Κεφάλαιο 5Κεφάλαιο 5οο -- WDM WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυασε Μητροπολιτικά Δίκτυα

• Τεχνολογίες Μετάδοσης στα Μητροπολιτικά Δίκτυα

– SONET/SDH– ATM (Asynchronous Transfer Mode)– IP (Internet Protocol)– Gigabit Ethernet– Fibre Channel– FDDI (Fiber Distributed Data Interface)– ESCON (Enterprise System CONnection)– FICON (FIber channel CONnection)

21

Κεφάλαιο 5Κεφάλαιο 5οο -- WDM WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυασε Μητροπολιτικά Δίκτυα

• Εφαρμογές & Υπηρεσίες στα Μητροπολιτικά Δίκτυα

– Ψηφιακή Συνδρομητική ΓραμμήxDSL (Digital Subscriber Line)

– Ασυμμετρική Ψηφιακή Συνδρομητική Γραμμή ADSL

– Δίκτυα Περιοχών Αποθήκευσης ΔεδομένωνSAN (Storage Area Networks)

– Υπηρεσία Μεταγωγής Δεδομένων Υψηλής ΤαχύτηταςSMDS (Switched Multimegabit Data Service)

– IP over SONET/SDH

22

Κεφάλαιο 5Κεφάλαιο 5οο -- WDM WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυασε Μητροπολιτικά Δίκτυα• Τοπολογίες

– Σημείο-σημειακή (Point-to-Point)– Δακτυλίου (Ring)– Πλέγματος (Mesh)

23

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 66οο - Μητροπολιτικό Δίκτυο - Μητροπολιτικό Δίκτυο WDM WDM στην Ελλάδαστην Ελλάδα

• ΕΔΕΤ (Εθνικό Δίκτυο Έρευνας & Τεχνολογίας)• ΕΔΕΤ2 - Το ΕΔΕΤ νέας γενιάς

ΝΥΜΑ

ΟΙΚ. ΠΑΝΕΠ.

4

1,6 Km

2 Km

ΙΛΙΣΣΟΣ

5,6 Km

11,4

Km

14,1 Km

ΣΥΓΚ. ΕΡΓ. Ν. ΤΕΧ. & ΥΠΗΡ.

ΜΑΡΟΥΣΙ

10,7 Km

ΚΩΛΕΤΤΗ

ΧΗΜΕΙΟ

5 4 2 2 4 5 6

ΕΜΠ ΠΑΤΗΣΙΩΝ

1351314

2356

17,3 Km

8

9

10

11

12

ATM

12

ΑΤΜ

13

ΕΜΠ ΖΩΓΡΑΦΟΥΙΑΤΡΙΚΗ ΓΟΥΔΙ ΕΚΠΑ Γ

ΑΜΠΕΛΟΚΗΠΟΙ

9

8 3

6

7

3

124

10111213

891011

891011

ΔΙΟΙΚ. ΜΕΓΑΡΟ

5

1

8910111213

ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ

ΑΛΕΞΑΝΔΡΑ 4 2

1358910111213141516

ΠΑΝ. ΙΛΙΣΣΙΑ

ΕΚΠΑ Ι

ΑΡΕΤΑΙΕΙΟ

ΕΚΠΑ Α

7 6 5 4 3 2

ΕΙΕ/ΕΚΤ

1

10

11

1213

8 9

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠ.

ΑΚΡΟΠΟΛΗ

ΕΚΔΔ

2 5 5

7

1 ATM

ΚΕΡΑΜΕΙΚΟΣ

10 11

8

ΠΕΙΡΑΙΑΣ

ΠΑΝ. ΠΕΙΡΑΙΑ

2 2 4

ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

ΑΓ. ΒΑΡΒΑΡΑ

ΤΕΙ ΑΘΗΝΩΝ

751

ΑΤΜ

13 16

11

10

12

8

ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ

ΠΑΝΤΕΙΟ

ΑΣΚΤ ΥΠΕΠΘ

5

7

ΕΔΕΤ

ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ

3

ΙΕΛ

2 6

ΣΟΛΩΝΑΣ

7 3

2 Km

2,3 Km

1

1

ΑΤΜΑΤΜ

1,4

Km

8,1

Km2,

75 K

m

12,3

5 K

m

0,7

Km

0,5

Km

0,4

Km

0,4

Km

3 Km

XAΛΑΝΔΡΙ

3,4

Km

5,3

Km

3 K

m

ΑΓ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΧΟΛΑΡΓΟΣ

5 K

m

3 K

m

10 K

m

3 Km

3 K

m

0,86

Km

3 Km

1,75 Km

2,6 Km

2,6

Km

3 K

m

3 Km

3,5

Km

3,5

Km

3 Km

ΚΑΛΛΙΘΕΑ

ΑΘΗΝΑΝ. ΦΑΛΗΡΟ

3 K

m

3 K

m

3 K

m3,

8 Km

2,8

Km

8,5

Km

WE

W

WW W

W

W

WW E E

E

EEEE

E

spare

14 15 16

14 15

9

9

12 13

16

1415

13

15 16

14

15

16

14 15 16

141516

14 15 16

14 15

16

12

5

25

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 66οο - Μητροπολιτικό Δίκτυο - Μητροπολιτικό Δίκτυο WDM WDM στην Ελλάδαστην Ελλάδα

• Συστήματα Μητροπολιτικών Δικτύων– PMA32 της Marconi– TransXpress Waveline EL1 της Siemens A.G.– Optinex 1686 WM της Alcatel

26

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 77οο - Μέλλον του - Μέλλον του WDMWDM• Κόστος Υλοποίησης• Πλεονεκτήματα

– Πολλαπλασιασμός του εύρους ζώνης

27

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 77οο - Μέλλον του - Μέλλον του WDMWDM• Πλεονεκτήματα

– Υποστήριξη διαφορετικών τεχνολογιών μετάδοσης & πρωτοκόλλων

28

Κεφάλαιο Κεφάλαιο 77οο - Μέλλον του - Μέλλον του WDMWDM• Έρευνα - Κατευθύνσεις

– Εξ’ ολοκλήρου οπτική λειτουργία– Ανάπτυξη νέων τεχνολογιών– Βελτίωση των δομοστοιχείων του συστήματος– Αναβάθμιση συστημάτων– Νέες αρχιτεκτονικές δικτύων