PASİF OPTİK ERİŞİM AĞLARININ GELİŞİMİ

Özgür Can TURNA, M.Ali AYDIN, A.Halim ZAİM

İstanbul Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

İÇERİK Neden Optik Erişim Ağları ? Optik Erişim Ağ Çeşitleri Optik Erişim Ağ Çeşitlerinin Karşılaştırılması Pasif Optik Erişim Ağları PON Standartları Yeni Nesil PON Çalışmaları Sonuç

2

AB

2009 - 158

NEDEN OPTİK ERİŞİM AĞLARI ? Fiber kablolar taşınabilecek veri miktarında

şuan kullanılan teknolojiler bakımından en yüksek kapasiteyi sağlamaktadır.

Fiber kablolarla çok uzak mesafelere veri taşınabilmektedir. (ör: 100km)

Bakım maliyetleri elektronik sistemlere oranla daha azdır.

Diş ortam parametrelerinden az etkilenirler.

3

AB

2009 - 158

NEDEN OPTİK ERİŞİM AĞLARI ? DSL SİSTEMLERİN MESAEYE GÖRE KAPASİTELERİ (Mbit / Km )

4

AB

2009 - 158

Kaynak : wikipedia.org

ÜLKELERE GÖRE GENİŞBANT KULLANICI DAĞILIMI

5

AB

2009 - 158

Kaynak OECD Broadband Statistic

TEKNOLOJİLERE GÖRE DAĞILIM

6

AB

2009 - 158

OPTİK ERİŞİM AĞ ÇEŞİTLERİ Noktadan Noktaya Ağlar Aktif Optik Erişim Ağları Pasif Optik Erişim Ağları

7

AB

2009 - 158

NOKTADAN NOKTAYA AĞLAR Her kullanıcı merkez ofise

ayrı hatlarla bağlanmaktadır.

Kullanıcılara yüksek kapasite sunulabilir.

Merkez ofisteki sonlandırıcı için çok girişli bir yapı gerektirir ve bu da maliyeti arttırır.

Her kullanıcı için döşenecek ayrı fiber için de gerekli yapı maliyeti yüksektir.

8

AB

2009 - 158

AKTİF OPTİK ERİŞİM AĞLARI

9

AB

2009 - 158

Yıldız bir topoloji kullanır

Elektronik olarak aktif (güç gerektiren ) ara eleman kullanır

Ara eleman ek bakım maliyeti gerektirir

PASİF OPTİK ERİŞİM AĞLARI Yıldız bir topoloji

kullanır Ara bölümlerde pasif

optik elemanlara sahiptir

Yapım ve bakım maliyetlerini düşürür

10

AB

2009 - 158

OPTİK ERİŞİM AĞLARININ MALİYET KARŞILAŞTIRMASI N merkez ofise

bağlanacak kullanıcı sayısını belirler (N2 > N1 )

Noktadan noktaya (P2P) sistemlerin maliyetleri mesafe arttıkça noktadan çok noktaya (P2MP) sistemlere göre daha hızlı artmaktadır.

11

AB

2009 - 158

PASİF OPTİK ERİŞİM AĞLARI Merkezi birim (OLT), Optik ayraç, Son

kullanıcı birimi (ONU) ve bunların arasındaki fiber kablolardan oluşur.

Son kullanıcı noktasında FTTC, FTTB , FTTH yapıları kullanılabilir.

Aşağı yönde veri iletimi yayım şeklinde yapılır.

Yukarı yönde veri iletimi çoklu erişim yöntemleri ile sağlanır. Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (TDMA) Dalgaboyu Bölmeli Çoklu Erişim

(WDMA)12

AB

2009 - 158

PON STANDARTLARI APON – BPON EPON – GEPON – 10G EPON GPON Yeni Nesil PON (NGPON)

13

AB

2009 - 158

APON - BPON ITU-T’nin G.983 standardı altında yayımladığı ilk PON

standardıdır. Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (TDMA) kullanır. Veri iletimi için ATM mekanizması kullanır. Aşağı yönde 622Mbit/s iletim sağlar. Yukarı yönde 155Mbit/s iletim sağlar. Azami bölünme sayısı 32 dir. Azami erişim mesafesi 20km’dir. Single Mod Fiber kullanır. Aşağı yönde 1.5nm dalgaboyu bandını kullanır. Yukarı yönde 1.3nm dalgaboyu bandını kullanır. G983.3 standardında WDM ile TV yayınının da PON

sisteminin kullandığı fiber üzerinden taşınması standartlaştırılmıştır.

14

AB

2009 - 158

EPON – GEPON – 10G EPON EPON standardı IEEE 802.3ah EFM (Ethernet in the First

Mile) grubu tarafından geliştirilmiştir. TDMA kullanır. Veri iletiminde Ethernet paketleri kullanır. Aşağı ve yukarı yönde veri taşıması eşit uzunluklu

çerçevelerle sağlanır. Her çerçeve ONUlara ait zaman slotlarından oluşur. Gönderilen Ethernet paketleri parçalanamaz. Aşağı yönde 1.5nm ve yukarı yönde 1.3nm dalgaboyu

bandını kullanır. GEPON standardının geliştirilmesi ile her iki yönde

1.25Gbit/s veri iletimine olanak sağlar. IEEE 802.3av altında 10Gbps aşağı akış 1Gbps yukarı

akışı olanaklı kılacak 10G-EPON standardı geliştirilmiştir.15

AB

2009 - 158

GPON ITU-T G.984 altında geliştirilmiş standarttır. BPON standardının takipçisidir. Aşağı yönde 2.488Gbs, yukarı yönde de 1.244Gbs veri

iletimi sağlar. Optik ayraçtaki bölme oranı 1:64 dür. 1:128’i destekler. ATM hücreleri yerine 125µs’lik çerçeveleme yöntemi

kullanmaktadır. Ethernet ve ATM formatlarında çalışabilmektedir. SLA (Service Layer Agrement) yöntemi ile OLT ve

ONUlar arasındaki servis kalitesi ihtiyacını düzeler. Fiber hatların çoğullanarak hat kesilmesi durumunda

sistemin çalışması için gerekli yapılar da standarda tanımlanmıştır. Kullanımı işletici firmaya bırakılmıştır. 16

AB

2009 - 158

YENİ NESİL PON (NGPON) FSAN (Full Service Access Network) NGA

(Next Generation Access ) grubu GPON standardı üzerinden yeni nesil optik erişim ağı standardı geliştirmeye çalışmaktadır.

Yeni nesil erişim ağı standardı için birçok mimari ve teknolojik gelişmeleri incelemektedir. (WDM kullanımı, 10Gbps iletim, Optik yükselteçler v.b.).

Geliştirilecek yeni standardın şu an kullanımda olan GPON ve GEPON sistemlerle uyumlu olması gerekmektedir.

17

AB

2009 - 158

YENİ NESİL PON ÇALIŞMALARI Temel amaç erişim mesafesini ve kullanıcı sayısını

arttırmaktır. Yüksek erişim mesafesi ve kullanıcı kapsamı sayesinde merto

ağlar ortadan kaldırılması planlanmaktadır. 100km mesafeye erişebilecek bir PON sistemi kurularak var

olan erişim ve metro ağların yerini alacak bir sistem kurulması amaçlanmaktadır.

Var olan standartların erişebileceği mesafe 20km Kullanılan ayrışma oranları BPON:16, EPON:32, GPON:64 Daha çok kullanıcı için ayrıştırma oranının arttırılması gerekir. Optik sinyal gücü ayrıştıkça azalmaktadır. Yüksek ayrıştırma

oranlarına çıkabilmek için optik yükselteçlere ihtiyaç duyulmaktadır.

Ayrıca merkez ofisle olan mesafenin artması da optik yükselteçlerin kullanılmasını gerektirir.

18

AB

2009 - 158

YENİ NESİL PON ÇALIŞMALARI Geliştirilmiş Optik Yükselteç Sistemleri

GPON Genişletme Kutusu Yarıiletken Optik Yükselteç (SOA) Praesodminum / Thulium Fiber Yükselteç EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)

Geleceğin PON sistemleri için yaygın olarak, 1530-1600nm aralığında etkin kullanılabilen EDFA yükseltecinin kullanımı tasarlanmaktadır.

EDFA kullanımı ile 10Gbps iletim hızında 100km mesafeye erişebilen PON sistemlerinin kurulabilmesi mümkün görülmüştür.

19

AB

2009 - 158

YENİ NESİL PON ÇALIŞMALARI Ayrıştırma oranını ve hattın taşıma kapasitesini

arttırmak için diğer düşünülen yöntemlerden biri de WDMA tekniğinin TDMA ile melez kullanımıdır.

WDMA sistemler için geliştirilen iki tip dalgaboyu bölümleme yöntemi standartlaştırılmıştır. Coarse WDM (CWDM) – ITU-T G.694.2

Kanal Aralığı : 20nm Dense WDM (DWDM) – ITU-T G.694.1

Kanal Aralığı : 0,8nm WDMA kullanımı kapasite artışı sağlamasına rağmen

maliyet arttırmaktadır. Colorless ONU kullanımı

20

AB

2009 - 158

PLANET SUPER PON Çalışmalarında FTTH yapının FTTC yapısına

kıyasla daha uygun olduğunu bulmuşlardır. 100km mesafede 2048 ayrıştırma ile hizmet

verebilecek bir PON sistemi kurmayı amaçlamıştır.

Bunun için BPON standardının 32 olan ayrıştırma miktarını 1024’e çıkarmayı ve erişilebilen azami mesafeyi 20km’den 100km’ye çıkarmayı planlamaktadır.

Ayrıştırma ve mesafe artışı için optik yükselteçler kullanmaktadır.

21

AB

2009 - 158

PLANET SUPER PON

SuperPON’un genel mimarisi 22

AB

2009 - 158

PIEMAN www.ist-pieman.org Erişim ağları ile metro ağları birleştirmeyi

planlamaktadır. Bu sayede ağ üzerindeki optik –elektronik dönüşüm miktarı azaltılmış olacak.

Sistemin Özellikleri Her kullanıcıya her iki yönde 10Gbps erişim imkânı

sağlanacak. Her 10Gbps’lık dalga boyu için 512 ayrı kullanıcıya

hizmet verilebilecek. DWDM teknolojisinden faydalanarak arka plan ağında

her biri 10Gbps taşıma kapasitesine sahip 32 dalga boyunda veri iletimi yapılabilecek.

Optik yükselteçler kullanılarak optik-elektronik dönüşüm olmaksızın 100km mesafeye kadar hizmet verilecek.

23

AB

2009 - 158

PIEMAN

24

AB

2009 - 158

SONUÇ Geliştirilmiş PON standartları TDMA yöntemi

kullanmaktadır. Maksimum erişim mesafesi 20km ve en yüksek

ayrışma miktarı 128’dir. Yeni kurulacak sistemler için düşünülen erişim

mesafesi 100km ve ayrışma oranları 1024 üzerindedir. İstenilen değerlere erişim TDMA – WDMA’ın melez

olarak kullanılması ve optik yükselteçlerin kullanımı ile mümkün görülmektedir.

İstenilen gelişmelere kapsayacak yeni standartların geliştirilmesi gerekmektedir.

Fiziksel katmandaki gelişmeler, üst katmanlarda ve güvenlik için yeni standartların geliştirilmesine ihtiyaç doğuracaktır. 25

AB

2009 - 158

TEŞEKKÜRLER…

26

AB

2009 - 158