Μάθημα Εναλλακτικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα

Μάθημα Εναλλακτικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα Ευρυζωνικά δίκτυα MAN και LAN Τεχνολογίες οπτικών συστημάτων Μάθημα 8 ο -9 ο ΕΘΝΙΚΟ & ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τομέας Επικοινωνιών και Επεξεργασίας Σήματος 1 Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών

Περιεχόμενα Τεχνολογίες οπτικών ινών στα Μητροπολιτικά δίκτυα ΜΑΝ Τεχνολογίες οπτικών ινών στα δίκτυα πρόσβασης - Access Networks Δυναμική και τάσεις 2

Εισαγωγή Την τελευταία δεκαετία η ζήτηση εύρος ζώνης και δικτυακές υπηρεσίες τόσο από τους οικιακούς χρήστες όσο και από τους επιχειρησιακούς πελάτες αυξάνεται διαρκώς Τα Παθητικά Οπτικά Δίκτυα (Passive Optical Networks) έχουν αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία πρόσβασης που προσφέρει: ευελιξία, δυνατότητες ευρείας κάλυψης και οικονομικά - αποδοτικό διαμοιρασμό των ακριβών οπτικών ζεύξεων συγκριτικά με τις συμβατικές λύσεις σημείου προς σημείο Ανάπτυξη σημαντικής εμπορικής δραστηριότητα, που αντικατοπτρίζεται και στις εργασίες κάποιων αρχών προτυποποίησης 3

Το 1998 η ITU-T δημοσιεύει τις συστάσεις της σειράς G.983.x, που συντάθηκαν από την ομάδα Full Service Access Network (FSAN) και αναφέρονται συχνά ως πρωτόκολλο ΑTM-PON. Το πρωτόκολλο αυτό χρησιμοποιεί το ΑΤΜ ως στρώμα μεταφοράς Η τεχνολογίας ATM δεν είναι κατάλληλη για την υλοποίηση PONs που μεταφέρουν κυρίως κίνηση IP Εμφάνιση του Broadband PON (B-PON) και στη συνέχεια από το Gigabit PON (G-PON), το οποίο έχει καθιερωθεί ως πρότυπο ITU-T G.984. Το 2010, ξεκινά προτυποποίηση της επόμενης γενιάς G-PON, του 10G-PON ή XG-PON Το 2004, παράλληλα με την ITU-T, η IEEE εξέδωσε το πρότυπο 802.3ah, στο πλαίσιο του προγράμματος Ethernet στο πρώτο μίλι (Ethernet in the First Mile EFM), το οποίο περιγράφει το Ethernet Παθητικό Οπτικό Δίκτυο (E-PON) 4

Τυπική αρχιτεκτονική τηλ/κου δικτύου Κόμβοι: σημεία παρουσίας (Points of Presence POPs) Ζεύξεις: (πολλαπλά) ζεύγη ινών ΜΑΝ Μητροπολιτικά δίκτυα: δίκτυα εντός μεγαλουπόλεων (μέγεθος μερικές δεκάδες χιλιόμετρα). Αποτελούνται από δίκτυο διανομής και δίκτυο πρόσβασης. WAN - Δίκτυα ευρείας καλυψης: δίκτυα που διασυνδέουν πόλεις ή γεωγραφικά απομακρυσμένες περιοχές (μέγεθος μερικές δεκάδες χιλιόμετρα) Xρήση των: SDH ή Ethernet CWDM O πυρήνας του backbone συντελεί στην επέκταση και στα δίκτυα ΜΑΝ τεχνολογιών όπως: DWDM IP over SDH IP over DWDM MPLS και MP λ S (μεταγωγή Label και μήκους κύματος) 5

Αρχιτεκτονικές οπτικών ΜΑΝ 6 ADM Campus network Internet backbone POP Add/Drop Multiplexer ADM Access network POP = Point of Presence ADM Local network ADM Campus network 1. Point to point SDH technology ( ring, WDM + TDM): Fixed bandwidth circuits to the POP 2. Centralized switching at POP: Λογική τοπολογία αστέρα (star) Internet backbone POP ADM Access network ADM Local network

100Mbps: κλειδί για τις μελλοντικές υπηρεσίες Πολυάριθμα διεθνή και εθνικά σενάρια δίνουν τα 100Mbps σαν στόχο στο εγγύς μέλλον, για τα υπάρχοντα δίκτυα πρόσβασης (ΝGA) Η χρήση του FTTH είναι αναπόφευκτα η κατάληξη, αλλά ακόμα αποτελεί απαγορευτική λύση λόγω κόστους σε πολλά σενάρια παροχής ευρυζωνικών υπηρεσιών (>100Μbps) Σίγουρα η οπτική ίνα είναι απαραίτητη στα δίκτυα πρόσβασης επόμενης γενιάς (NGA), ωστόσο οι τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι μπορούν να είναι ακόμη ανταγωνιστικοί χρησιμοποιώντας την υποδομή χαλκού και ρυθμοί ακόμη μεγαλύτεροι από 100Mbps με νέες τεχνολογίες που θα χρησιμοποιούν χαλκό (VDSL2 vectoring, VDSL2, Svectoring, Gfast) 7

Μητροπολιτικά δίκτυα & τεχνολογίες πρόσβασης Επιχειρήσεις/οικιακοί χρήστες xdsl Access χαλκός Δημόσιες Υπηρεσίες/ Επιχειρήσεις Επιχειρήσεις/οικιακοί χρήστες FTTH Οπτική ίνα Hotspot Customer Premises Equipment Metro Edge Metro core Metro Edge Οπτική ίνα Ethernet over dark fiber IP Backbone 8

Η οπτική τεχνολογία στα δίκτυα πρόσβασης Η χρήση των οπτικών ινών στο δίκτυο πρόσβασης υλοποιείται από την τεχνολογική πλατφόρμα FITL (Fibre Into The Loop). Ξεκίνησε στις αρχές του 1990 (ΗΠΑ, Ιαπωνία, Ευρώπη) Υψηλό κόστος FTTH (to The Home) } FTTP Τεχνικές επιλογές FTTx FTTB (to The Building) FTTN, FTTCή FTTCab (node, Curb ή Cabinet) Fibre to the x is the key method used to drive Next-generation access (NGA) 9

Δομικά στοιχεία ένα οπτικό δίκτυο πρόσβασης Περιλαμβάνει: ONU Optical Network Unit ή ΜΟΔ: εξοπλισμός τερματισμού των οπτικών ζεύξεων προς την πλευρά του χρήστη. ONT: optical network terminals ΟLT: Optical Line Terminal: εξοπλισμός τερματισμού των οπτικών ζεύξεων στο τηλ. Κέντρο. ODN: Τhe optical distribution network 11

ONU και ONT ONU Optical Network Unit : Αντιστοιχούν στους συμβατικούς υπαίθριους κατανεμητές. Διατηρούν το υφιστάμενο χάλκινο δίκτυο υποδομής και ανάλογα με το βαθμό διείσδυσης x εξυπηρετούν από 20 1000 συνδρομητές) ΟΝΤ: Τερματίζουν τα οπτικά καλώδια στο χώρο ενός χρήστη (and converts it into one or more electrical interfaces, such as for example 100BaseTx, POTS, ISDN or Coax) 12

OLT ΟLT: Optical Line Terminal: εξοπλισμός τερματισμού των οπτικών ζεύξεων στο τηλ. Κέντρο. Περιλαμβάνει: ΑDM+MUX/DMUX και διεπαφές διαχείρισης. Αναλυτικά: OLT τερματίζει τις οπτικές ζεύξεις στο CO παρέχει τις διασυνδέσεις (interface) μεταξύ του MAN που προκύπτει και του backbone network. Περιλαμβάνει: Internet Protocol (IP) traffic over Gigabit, 10G, or 100 Mbit/s Ethernet standard time division multiplexed (TDM) interfaces such as SONET/SDH or PDH at various rates ATM - SDH UNITs at 155-622 Mbit/s 13

ODN (Optical distribution networks ) 14 Tα Optical distribution networks περιλαμβάνουν τις κατωθι τεχνολογίες: Direct fiber The simplest ODN can be called direct fiber (P2P) each fiber leaving the central office goes to exactly one customer. provide excellent bandwidth since each customer gets their own dedicated fiber extremely costly usually used where the service area is very small and close to the central office. Shared fiber each fiber leaving the central office is actually shared by many customers. ιt is not until such a fiber gets relatively close to the customers that it is split into individual customer-specific fibers. There are two competing optical distribution network architectures which achieve this split: active optical networks (AONs) and passive optical networks (PONs)..

Fiber to the Home (FTTH) Το μονοπάτι από τον πάροχο υπηρεσιών ως τον τελικό χρήστη αποτελείται αποκλειστικά από οπτική ίνα Η οπτική ίνα τερματίζεται μέσα στο σπίτι ή στο χώρο εργασίας του τελικού χρήστη Υποστηρίζει αρκετές τηλεφωνικές κλήσεις, μεταδόσεις τηλεόρασης και βίντεο καθώς και χρήση διαδικτύου από και προς έναν ή περισσότερους χρήστες Απαιτεί αρχικά περισσότερη επένδυση διασφαλίζοντας όμως χαμηλότερα λειτουργικά κόστη μελλοντικά 15

Υλοποίηση του Fiber to the Home (FTTH) 16

Fiber to the Building (FTTB) Το μονοπάτι από τον πάροχο υπηρεσιών ως τον περιβάλλοντα χώρο διαμονής ή εργασίας ενός ή περισσοτέρων τελικών χρηστών αποτελείται αποκλειστικά από οπτική ίνα Η οπτική ίνα τερματίζεται έξω από το σπίτι ή το χώρο εργασίας καθενός τελικού χρήστη Ο απαραίτητος εξοπλισμός τοποθετείται συνήθως στο υπόγειο του κτηρίου Διασυνδέεται με καθέναν από τους τελικούς χρήστες με χρήση συνεστραμμένων χάλκινων καλωδίων, οπτικής ίνας ή ασύρματης ζεύξης ανάλογα με την υφιστάμενη καλωδίωση σε κάθε κτήριο Υποστηρίζει αρκετές τηλεφωνικές κλήσεις, μεταδόσεις τηλεόρασης και βίντεο καθώς και χρήση διαδικτύου από και προς έναν ή περισσότερους χρήστες Χρησιμοποιείται για την παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών σε υπάρχοντα κτίρια Αποτελεί μεταβατικό στάδιο για την αρχιτεκτονική FTTH Δεν Απαιτείται αντικατάσταση της χάλκινης καλωδίωσης του κτιρίου με οπτικές ίνες 17

Fiber to the Node / Cabinet / Curb (FTTN FTTCab - FTTC) Το μονοπάτι από τον πάροχο υπηρεσιών ως τον ενδιάμεσο κόμβο (εξωτερική καμπίνα) που εξυπηρετεί μια ολόκληρη γειτονιά αποτελείται αποκλειστικά από οπτική ίνα Απαιτείται ένας μεταγωγός (switch) / DSLAM που τοποθετείται στην εξωτερική καμπίνα Το DSLAM συνδέεται με τον πάροχο υπηρεσιών με μια ίνα ή ένα ζευγάρι ινών μεταφέρει την κίνηση που συγκεντρώθηκε από τη γειτονιά συνήθως μέσω Gigabit Ethernet Υποστηρίζει συνήθως την κίνηση από μία ή δύο υπηρεσίες (ιντερνετ και φωνή) από και προς πολλούς χρήστες Περιοχή κάλυψης με ακτίνα μέχρι 1500 μέτρα Αν η ακτίνα < 300 μέτρα Fiber to the Curb FTTN ή FTTCab 18 FTTC

Τεχνολογία FTTx και ΝGA Bitrate(Mbps) FTTH G.Fast FTTB G.Fast FTTC VDSL2 35b SuperVect VDSL2 17a Vectored VDSL2 UnVectored 1000 600 500 300 100 50 FTTH FTTB FTTC FTTC FTTC FTTC 1 Gbps symmetric 600-650 Mbps 100~500Mbp s @100~300m 100~300Mbp s @100~500m 50~100Mbps @300~800m 20~50Mbps @300~800m Οπτική ίνα Χαλκός 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Distance (m) 1000 Οι ρυθμοί του G.Fast / VDSL εξαρτώνται από την ποιότητα και το μήκος του χαλκού

Παρεμβολές Crosstalk Ι NEXT Coupling DSL1 DSL2 DSL1 DSL2 FEXT Coupling DSL1 DSL1 DSL2 DSL2 οι παρεμβολές ΝΕΧΤ δημιουργούνται μεταξύ σημάτων upstream και downstream διαφορετικών ζευγών 20 οι παρεμβολές FEXT δημιουργούνται είτε μεταξύ σημάτων upstream διαφορετικών ζευγών είτε μεταξύ σημάτων downstream διαφορετικών ζευγών

Παρεμβολές και vectoring 21 Κάνοντας χρήση πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας (Frequency Division Duplexing - FDD), οι πομποί και οι δέκτες ενός συστήματος VDSL2 λειτουργούν σε διαφορετική ζώνη συχνοτήτων Κατά συνέπεια Η επίδραση των NEXT παρεμβολών μειώνεται δραστικά με τη χρήση των κατάλληλων φίλτρων Τα σήματα των FEXT παρεμβολών δεν μπορούν να περιοριστούν με τη χρήση φίλτρων καθώς πομπός και δέκτης των αντίθετων άκρων λειτουργούν στην ίδια ζώνη συχνοτήτων Στόχος της τεχνολογίας Vectoring είναι η εξουδετέρωση των παρεμβολών FEXT εντός μιας ομάδας γραμμών (self-fext cancelation), η οποία θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση του λόγου SNR (Signal-to-Noise Ratio) και κατά συνέπεια σε αύξηση του ρυθμού μετάδοσης

Η τεχνολογία Vectoring Η τεχνολογία Vectoring αποτελεί επί της ουσίας αναβάθμιση του VDSL2 Χρησιμοποιεί την ίδια υποδομή, χωρίς να απαιτεί επιπλέον επενδύσεις στο δίκτυο οπτικών ινών Βασίζεται στην αρχιτεκτονική FTTC και αξιοποιεί μέρος του δικτύου χαλκού και συγκεκριμένα τον Τοπικό βρόχο (sub-loop), δηλαδή το ζεύγος καλωδίων χαλκού από τον Τοπικό Κατανεμητή Μικτονόμησης (Local Distribution Frame LDF) έως τις εγκαταστάσεις του πελάτη Επίσης μπορεί να παρέχεται και απευθείας από το Αστικό Κέντρο όπως το VDSL2 Σε σχέση με την υποδομή του VDSL2 απαιτούνται αλλαγές στον εξοπλισμό Vectoring στο DSLAM του παρόχου και τον τερματικό εξοπλισμό στο χώρο των πελατών (CPE) Τα VDSL2 CPEs απαιτούν απλώς μια αναβάθμιση λογισμικού ώστε να υποστηρίξουν τεχνολογία Vectoring, ενώ στα DSLAM ανάλογα από την υφιστάμενη υλοποίηση που έχει επιλέξει κάποιος πάροχος για την παροχή VDSL2 υπηρεσίας μπορεί να διατηρήσει το ίδιο πλαίσιο και να 22 αντικαταστήσει κάρτες και controller Για την ενίσχυση της τεχνολογίας Vectoring η ITU δημοσίευσε το πρότυπο G.993.5: Self-FEXT cancellation (vectoring) ΕΚΠΑ - Τμήμα Πληροφορικής for use& with Τηλεπικοινωνιών VDSL2 tranceivers

Τι είναι το vectoring -FEXT -FEXT +FEXT +FEXT +FEXT +FEXT -FEXT +FEXT +FEXT Με διανυσματική επεξεργασία σήματος εξουδετερώνεται η παρεμβολή FEXT μεταξύ των ζςυγών του καλωδίου με τη δημιουργία σημάτων αντιστάθμισης - FEXT 23

Αρχή Λειτουργίας του vectoring Ι Το σύστημα Vectoring «διαβάζει» τις FEXT παρεμβολές και με τη βοήθεια ενός FEXT pre-coder οι πομποί παράγουν σήματα τα οποία τις εξουδετερώνουν το σύστημα Vectoring χρειάζεται να «γνωρίζει» τις συναρτήσεις μεταφοράς μεταξύ όλων των αλληλοεπιδρώντων γραμμών καθώς και να διαχειρίζεται τη λειτουργία του συνόλου των πομποδεκτών του συστήματος Το σύνολο των γραμμών που βρίσκονται υπό τον έλεγχο ενός συστήματος Vectoring ονομάζεται vectored group Κάθε γραμμή χαρακτηρίζεται από συναρτήσεις μεταφοράς διαφορετικές για κάθε άλλη υπάρχουσα γραμμή εντός του συστήματος. Επιπλέον, οι συναρτήσεις μεταφοράς μεταξύ 24 των γραμμών είναι διαφορετικές για κάθε συχνότητα f i

Αρχή Λειτουργίας του vectoring ΙΙ Η διαδικασία για την εκμάθηση των παρεμβολών που δημιουργεί και δέχεται κάθε γραμμή είναι δυναμική Η διαδικασία αυτή απαιτεί μεγάλη επεξεργαστική ισχύ στην VCE Για παράδειγμα, σε μια δέσμη καλωδίων 200 ενεργών VDSL2 γραμμών 4096 DMT τόνων με bitrate 4000 bps απαιτεί 2.600 δισεκατομμύρια MAC (multiply accumulate) διεργασίες ανά δευτερόλεπτο Ένα σύστημα Vectoring μέσω της τεχνικής self-fext cancelation αντιμετωπίζει αποκλειστικά τις παρεμβολές FEXT που προκύπτουν από τις γραμμές που εντάσσονται στο vectored group Ο θόρυβος υπόβαθρου και άλλες ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση του συστήματος και πρέπει να αντιμετωπιστούν με εναλλακτικούς μηχανισμούς Το σημαντικότερο ωστόσο είναι η αδυναμία ενός συστήματος Vectoring να εξουδετερώσει παρεμβολές που προέρχονται από συνδρομητικές γραμμές που δεν έχουν ενταχθεί στο σύστημα 25 * κεντρική μονάδα ελέγχου (Vectoring Control Entity VCE)

Tο πρόβλημα του Vectoring Some Pairs Cannot be part of the Team Ζεύγη καλωδίων που ανήκουν στην ίδια δέσμη πρέπει να αντιμετωπιστούν σαν μια ομάδα για την αποτελεσματική εγκατάσταση του vectoring Crosstalk (FEXT) για σωστή υλοποίηση του Vectoring λοιπόν χρειάζεται όλες οι γραμμές να είναι vectored

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα Vectoring Το βασικότερο πλεονέκτημα του Vectoring, το οποίο έχει οδηγήσει στη υιοθέτησή του, αφορά τα μικρότερα επενδυτικά κόστη της αρχιτεκτονικής FTTC έναντι των αρχιτεκτονικών FTTB/FTTH, και προκύπτει κυρίως από τις μειωμένες απαιτούμενες χωματουργικές εργασίες αλλά και από το μικρότερο πλήθος οπτικών τερματικών Στα μειονεκτήματα του Vectoring, συγκαταλέγεται η αναγκαιότητα ύπαρξης ενός μοναδικού παρόχου ανά υπαίθρια καμπίνα (προς το παρόν) Το μεγαλύτερο μειονέκτημα της τεχνολογίας Vectoring σε σχέση με τις τεχνολογίες που στηρίζονται σε FTTB/FTTH υποδομές αφορούν την ίδια την ποιότητα της προσφερόμενης υπηρεσίας αφού η εξασθένιση του σήματος εξακολουθεί να είναι κυρίαρχος παράγοντας για την μείωση των ρυθμών μετάδοσης 27

Απόδοση Vectoring 28 Οι μετρήσεις έδειξαν ότι οι ρυθμοί μετάδοσης που επιτυγχάνονται με τη χρήση vectoring προσεγγίζουν σε πολύ μεγάλο βαθμό τους FEXT-free ρυθμούς μετάδοσης

Super Vectoring Vplus Ι Η τεχνολογία SuperVectoring περιγράφεται στο προτύπο G.993.2 της ITU-T Υπόσχεται ρυθμούς μετάδοσης στα 300 Mpbs σε αποστάσεις έως και 300m και 200 Mbps σε αποστάσεις έως 500m Η φασματική λειτουργία του SuperVectoring επεκτείνεται στα 35 MHz, γεγονός που παρέχει δυνατότητα για μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης στις αποστάσεις που αναφέρθηκαν Η επέκταση σε υψηλότερες φασματικές περιοχές δεν αποτελεί καινοτομία αφού το ίδιο συμβαίνει με το προφίλ VDSL2 30a. Το συγκεκριμένο προφίλ ωστόσο προβλέπει διαφορετικές αποστάσεις μεταξύ των τόνων DMT σε σχέση με το προφίλ 17a, καθιστώντας 29 αδύνατη τη λειτουργία Vectoring μεταξύ των δυο προφίλ, για την εξουδετέρωση των FEXT παρεμβολών

Super Vectoring Vplus ΙΙ Για την τεχνολογία SuperVectoring ή Vplus ορίζεται το προφίλ 35b με απόσταστη μεταξύ των DMT τόνων ίση με 4,3125 ΚHz, έχοντας έτσι συμβατότητα με το προφίλ 17a, και δίνοντας τη δυνατότητα στους τηλεπικοινωνιακούς παρόχους για παροχή Vectoring (προφίλ 17a) και SuperVectoring (προφίλ 35b) μέσω του ίδιου εξοπλισμού 30

Τεχνολογία G. Fast Ι Η τεχνολογία G.Fast αποτελεί την πλέον εξελιγμένη έκδοση της οικογένειας xdsl και ανήκει στην τέταρτη γενιά ευρυζωνικότητας (4th Generation Broadband 4G BB) όπως και οι τεχνολογίες Vectoring/SuperVectoring Προτυποποιήθηκε το 2014 από την ITU-T (G.9700 & G.9701) και υπόσχεται ρυθμούς μετάδοσης έως 1 Gbps για πολύ κοντινές αποστάσεις The standard will complement FTTH(fiber-to-the-home) strategies, serving the many scenarios where G.fast is more costefficient than FTTH. 31

Η τεχνολογία G.Fast επεκτείνει το αξιοποιούμενο φάσμα έως τα 106 MHz ενώ αναμένεται περαιτέρω διεύρυνση έως τα 212 MHz, η οποία θα αυξήσει ακόμα περισσότερο το ρυθμό μετάδοσης σε 1,5~2 Gbps Φέρνει το FTTdp (Fiber-to-the Distribution Point) πολύ κοντά στις εγκαταστάσεις του χρήστη ( με χρήση FO) οπότε το μήκος του καλωδίου σύνδεσης με τον πομποδέκτη του χρήστη δεν ξεπερνά τα 250m Service rate performance 500-1000 Mb/s for FTTB deployments at less than 100m, straight loops 500 Mb/s at 100m 200 Mb/s at 200m 150 Mb/s at 250m 32

Τεχνολογία G. Fast ΙΙ Modulation: DMT, 2048 sub-carriers, με sub-carrier spacing 51.75 khz και φασματική απόδοση 12bit/Hz The first version of G.fast will specify 106 MHz profiles, with 212 MHz profiles planned for future amendments duplex επικοινωνία: Σε αντίθεση με τις τεχνολογίες ADSL και VDSL, το G.Fast χρησιμοποιεί πολυπλεξία στο πεδίο του χρόνου (Time-Division Duplexing TDD) Ως εκ τούτου, η κατανομή φάσματος στην upstream και downstream ροή πραγματοποιείται με δυναμικό και ευέλικτο τρόπο 33

Using TDD as a Duplexing Scheme Ι Απλός transceiver (μόνο ένα ifft/fft) Η ασυνεχής λειτουργία επιτρέπει ευελιξία στο trade-off μεταξύ throughput και ισχύος Ευλιξία στην ασυμμετρία των US/DS data rateς Συγχρονισμός όλων των πομπών Απαίτηση data buffering Φασματική ασυμβατότητα με ADSL/VDSL 34

Using TDD as a Duplexing Scheme Η χρήση TDD καθιστά το G.Fast μη συμβατό με τις τεχνολογίες ADSL και VDSL (FDM) (FEXT +NEXT) Για τη συνύπαρξή τους απαιτείται η αποκοπή των επικαλυπτόμενων συχνοτήτων 2.2, 8.5, 17.664, ή 30 MHz (PSD Masking) γεγονός που επηρεάζει την απόδοσή του GFAST o πχ αν στην ίδια δέσμη καλωδίων συνυπάρχουν τεχνολογίες G.Fast και VDSL2 (17a) τότε θα πρέπει το G.Fast να λειτουργεί σε περιοχές άνω των 17 ΜHz Επίσης, εξαιτίας της TDD πολυπλεξίας, δεν είναι δυνατή η μέθοδος PSD Shaping (γίνεται όμως για τα FM) *downstream power back-off (DPBO), also known as -PSD shaping 35

PSD shaping Τα ισχυρά VDSL2 σήματα δημιουργούν παρεμβολές στα ήδη εγκατεστημένα DSL (ADSL/2+) PSD: μείωση της ισχύος του downstream VDSL2 sσήματος στο επίπεδο του εξασθενημένου ADSL2+ σήματος Αυτό γίνεται μέχρι μια συχνότητα e.g. for ADSL2+, 2.2MHz Μείωση των επιδόσεων του VDSL2 36

H Τεχνολογία G. Fast III Αφού το G.Fast λειτουργεί σε περιοχές υψηλών συχνοτήτων, η απόδοση του συστήματος είναι ευάλωτη σε παρεμβολές FEXT και ΝΕΧΤ Στο VDSL ο στατικός χωρισμός του φάσματος σε υποκανάλια (band plan) καθιστά αμελητέες τις παρεμβολές NEXT Στο G.Fast το band plan είναι δυναμικό, οπότε για την αποφυγή NEXT παρεμβολών πρέπει στο σύνολο των γραμμών του ίδιου συστήματος να χρησιμοποιείται κοινή κατανομή σε US και DS Για την εξουδετέρωση των FEXT παρεμβολών, είναι απαραίτητη η χρήση του Vectoring όπως περιγράφεται στο πρότυπο G.993.5. 37

Απόδοση του G. Fast Aποτελέσματα μετρήσεων εγκατάστασης G.Fast με βρόχους μήκους έως 250 μέτρων. Τα σενάρια μετρήσεων περιλαμβάνουν τη λειτουργία του συστήματος στα 106 και 212 MHz,σε συνύπαρξη με ADSL (2,2 MHz) και VDSL (17,7 ΜΗz), με ύπαρξη (w/xt) και χωρίς ύπαρξη (w/o XT) παρεμβολών 38

G. Fast και PON Για την παροχή G.Fast μπορεί να αξιοποιηθεί αρχιτεκτονική FTTB Σε αυτό το σενάριο υλοποίησης η οπτική ίνα φτάνει έως την είσοδο του κτιρίου/πολυκατοικίας με δίκτυο PON. Εντός της πολυκατοικίας υπάρχει εγκατεστημένο minidslam το οποίο παρέχει σύνδεση G.Fast μέσω της εσωτερικής χάλκινης καλωδίωσης 39 the distribution point unit (DPU) typically serves 1-20 lines, making it compact enough to place on a pole, in a small underground enclosure or in a small pedestal.

XG-fast Bell Labs, Alcatel-Lucent proposed the system concepts of XG-FAST, the 5th generation broadband (5GBB) technology capable of delivering a 10 Gbit/s data rate over short copper pairs multi-gigabit rates are achievable over typical drop lengths of up to 130 m, with net data rates exceeding 10 Gbit/s on the shortest loops The XG-FAST technology will make fiber-to-the-frontage (FTTF) deployments feasible 40

Τεχνολογίες Παθητικών Οπτικών Δικτύων (P2MP) Κάθε πελάτης είναι συνδεδεμένος στο οπτικό δίκτυο μέσω ενός παθητικού οπτικού διαχωριστή - splitter Το εύρος ζώνης και κατ επέκταση το κόστος διαμοιράζεται από τον τροφοδότη έως τον ακραίο κλάδο. Η χρήση καθαρά παθητικών διατάξεων έχει τα εξής πλεονεκτήματα: Αυτές μπορούν να ανταπεξέλθουν σε δύσκολες και απαιτητικές συνθήκες εξωτερικών εγκαταστάσεων Δεν χρειάζονται ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ του CO και του τελικού χρήστη. Χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης μείωση του κόστους αναβάθμισης και των λειτουργικών δαπανών Οι αρχιτεκτονικές PON μπορούν να μειώσουν το κόστος καλωδίωσης δεδομένου ότι δίνουν τη δυνατότητα διαμοιρασμού κάθε ίνας από πολλούς χρήστες το κόστος. μειώνεται ακόμα περισσότερο με τη μείωση του αριθμού των οπτό-ηλεκτρονικών στοιχείων που απαιτούνται για το OLT, δεδομένου ότι περισσότερες της μίας ΟΝU διαμοιράζονται μια διεπαφή. 41

Tοπολογίες Παθητικών Οπτικών Δικτύων Τα παθητικά οπτικά δίκτυα χρησιμοποιούν τρεις τοπολογίες (δένδρο, αρτηρία και δακτύλιος).h τοπολογία δέντρου προτιμάται εξαιτίας των μικρότερων μεταβολών της ισχύος του σήματος 42

Χαρακτηριστικά Παθητικών Οπτικών Δικτύων Ι Ένα δίκτυο πρόσβασης που βασίζεται σε PON έχει να αντιμετωπίσει διάφορες προκλήσεις κατά το σχεδιασμό του, ανεξαρτήτως της φυσικής του τοπολογίας, δένδρου, αστέρα κ.τ.λ. 1. Επιλογή του πρωτοκόλλου που θα χρησιμοποιηθεί για το στρώμα δεδομένων Οι διαφορές μεταξύ των προτύπων αφορούν κυρίως τον τρόπο με τον οποίο ενθυλακώνονται τα πακέτα των άλλων επιπέδων. Τα πρότυπα προσδιορίζουν την κωδικοποίηση, τους ρυθμούς μετάδοσης, τις μορφές και τα μεγέθη των πακέτων δεδομένων και ελέγχου και τα μηνύματα που μπορούν να ανταλλάσσουν οι ONUs με το OLT Υπάρχουν τρεις διαφορετικές επιλογές : SONET/SDH, ATM, Ethernet 43

Χαρακτηριστικά Παθητικών Οπτικών Δικτύων ΙΙ 2. Η υποστήριξη αμφίδρομων υπηρεσιών απαιτεί προσοχή καθώς ροές δεδομένων (upstream) από διαφορετικές ONU συνδυάζονται με σκοπό να μεταδοθούν προς το OLT Tα σήματα θα πρέπει να είναι συγχρονισμένα έτσι ώστε να μην αλληλεπικαλύπτονται παραμόρφωση & απώλεια δεδομένων στο δέκτη. Για την αποφυγή τέτοιων προβλημάτων χρησιμοποιείται: Η τεχνική πολυπλεξίας με διαίρεση χρόνου TDM για την downstream κίνηση και TDMA για την upstream Για να μην υπάρχει διαφωνία (crosstalk), τα upstream και downstream σήματα δεν μπορούν να μεταδίδονται στο ίδιο μήκος κύματος εκτός και αν βρίσκονται σε διαφορετικές οπτικές ίνες Η πολυπλεξία μήκους κύματος (WDΜ): Παρέχει υψηλό εύρος ζώνης, Ευκολία στην υλοποίηση αλλά με υψηλό κόστος, αφού κάθε ONU πρέπει να έχει ένα διαχωριστή μήκους κύματος και Δυσκολία αναβάθμισης 45 η πολυπλεξία κώδικα (CDM): μεγάλος αριθμός χρηστών, ασφάλεια αλλά παρεμβολές μεταξύ διαφορετικών καναλιών που αυξάνονται όσο αυξάνουν οι χρήστες

Τεχνικά Χαρακτηριστικά Παθητικών Οπτικών Δικτύων Τα παθητικά οπτικά δίκτυα χρησιμοποιούν τρία μήκη κύματος 1310nm (upastream), 1490nm (downstream) και 1550nm (για άλλες υπηρεσίες όπως αναλογικό RF βίντεο) Απαιτείται ένα φίλτρο πολυπλεξίας με διαίρεση μήκους κύματος τόσο στο CO όσο και στη περιοχή του χρήστη. Το στοιχείο του κυκλώματος που λαμβάνει το βίντεο μετατρέπει το downstream αναλογικό σήμα των 1550nm σε 75 ohm ομοαξονικό σήμα. Ο εξοπλισμός του χρήστη (Customer Premises Equipment, CPE) αποτελείται από την απλή υπηρεσία τηλεφώνου (POTS), το 10/100 Base-T Ethernet και τη διεπαφή βίντεο RF. 46

Splitters - couplers 47

Πρότυπα Παθητικών Οπτικών Δικτύων Οφείλονται κυρίως στην ομάδα εργασίας Full Services Access Network (FSAN) και στο Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Αρχικά τα παθητικά οπτικά δίκτυα βασιζόταν στην τεχνολογία ATM- APON Η συνεχής εξέλιξη των παθητικών οπτικών δικτύων οδήγησε στο πρότυπο Broadband PON (BPON) και έπειτα στο Gigabit PON (GPON) (2.5Gbps/1.25Gbps) Η IEEE εισήγαγε ένα ανταγωνιστικό πρότυπο με συμμετρικό ρυθμό bit ίσο με 1Gbps (EPON). Το πρότυπο αυτό είναι ουσιαστικά αποτέλεσμα της απομάκρυνσης από την τεχνολογία ATM και της προσέγγισης του Ethernet Το EPON αναπτύσσεται αποκλειστικά στην Ασία ενώ σήμερα είναι διαθέσιμα προϊόντα που παρέχουν 2Gbps downstream. 48

ATM & Broadband Passive Optical Networks (APON & BPON) ITU-T G.983. Το APON ήταν η πρώτη τεχνολογία βασισμένη σε PON που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη FTTH το μεγαλύτερο τμήμα της ήδη υπάρχουσας δικτυακής υποδομής βασιζόταν στην ATM τεχνολογία. Οι υπηρεσίες που προσφέρονταν δεν ήταν μόνο υπηρεσίες βασισμένες στο ATM αλλά και υπηρεσίες διανομής βίντεο, ενοικίασης γραμμών και πρόσβασης Ethernet Στο Α-ΡΟΝ χρησιμοποιείται μία οπτική ίνα τόσο για το upstream όσο και για το downstream κανάλι, οπότε χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικά μήκη κύματος: 1550 nm για το downstream και 1310 nm για το upstream Το OLT λειτουργεί ως ΑΤΜ τελικός μεταγωγέας με ΑΤΜ-σύγχρονη οπτική (SONET) διεπαφή από την πλευρά του δικτύου κορμού και ΑΤΜ-ΡΟΝ διεπαφή από την πλευρά του συνδρομητή 49

APON & BPON Για να εκφραστεί ο ευρυζωνικός χαρακτήρας των συστημάτων PON, τα APON μετονομάστηκαν σε BPON Τυποποιήθηκαν από τις συστάσεις G.983.1, G.983.2 του ITU Τα BPON έχουν δύο βασικά πλεονεκτήματα Παρέχουν ένα τρίτο μήκος κύματος για υπηρεσίες βίντεο Σταθερό πρότυπο που επαναχρησιμοποιεί την ATM υποδομή 50 Τυπικά ένα ΑPON ή ΒPON έχει συμμετρικό ρυθμό μετάδοσης 625 Μbps και μπορεί να υποστηρίξει 32 χρήστες σε μια απόσταση 20 Km (OLT ONU)

Ε-PON Passive Optical Networks Α-ΡΟΝ θεωρήθηκε ως ακατάλληλη λύση για τον τοπικό βρόχο εξαιτίας της αδυναμίας του να υποστηρίξει υπηρεσίες video, το ανεπαρκές του εύρος, την πολυπλοκότητά αλλά και το κόστος του To Ethernet-ΡΟΝ (Ε-ΡΟΝ ή GE- PON) αναπτύχθηκε για να εξαλείψει την ανάγκη για μετατροπή από ΑΤΜ σε ΙΡ πρωτόκολλο στην σύνδεση WAN/LAN Το Ε-ΡΟΝ παρέχει μεγαλύτερο εύρος ζώνης, μειωμένο κόστος και ευρύτερες υπηρεσίες από το Α- ΡΟΝ, ενώ η αρχιτεκτονική του είναι παρόμοια Η κύρια διαφορά από το Α-ΡΟΝ είναι ότι τα δεδομένα μεταφέρονται σε πακέτα μεταβλητού μήκους (ως και 1518 bytes) σύμφωνα με το πρωτόκολλο της ΙΕΕΕ 802.3 για το 51 Ethernet

GEPON - Gigabit Ethernet Passive Optical Network 52 Τυπικά ένα EPON ή GΕ-PON έχει συμμετρικό ρυθμό μετάδοσης 1.25 Gbps και μπορεί να υποστηρίξει 32 χρήστες σε μια απόσταση 20 Km (OLT ONU)

Gigabit Passive Optical Networks I H ανάγκη για μεγαλύτερο εύρος ζώνης και η πολυπλοκότητα του ATM οδήγησε στο GPON Για λόγους συμβατότητας πολλές λειτουργίες και χαρακτηριστικά των BPON επαναχρησιμοποιήθηκαν στα GPON ITU-T συστάσεις G.984.1, G.984.2 και G.984.3 Το GPON μεταδίδει προς την downstream κατεύθυνση στο μήκος κύματος 1.49μm (χαμηλές απώλειες) και στην upstream στα 1.31μm (χαμηλή διασπορά Φθηνές πηγές) Τυπικά ένα GPON έχει συμμετρικό ρυθμό μετάδοσης μέχρι 2.5 Gbps και μπορεί να υποστηρίξει 32 χρήστες σε μια απόσταση 20 Km (OLT ONU) εξαιτίας του μεγάλου εύρους ζώνης που παρέχουν, υποστηρίζουν ένα ευρύ φάσμα υπηρεσιών, συμπεριλαμβανομένων υπηρεσιών φωνής, TDM, video, Ethernet, 10/100BASE-T, μισθωμένες γραμμές 53

To δίκτυο GPON βασίζεται στη μεταφορά πακέτων αλλά με ένα πιο γενικό τρόπο σε συγκρίση με τους άλλους τύπους (EPON, APON) το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπως το EPON, αλλά μπορεί να μεταδώσει και απευθείας πακέτα IP (χωρίς να είναι απαραίτητη η ενθυλάκωση σε πλαίσια Ethernet), με την προσθήκη μιας επικεφαλίδας MPLS (Multi Protocol Label Switching Μεταγωγή Ετικέτας Πολλαπλών Πρωτοκόλλων), ή ακόμα και πακέτων ΑΤΜ. Αυτό είναι εφικτό επειδή το πλαίσιο (frame) του στρώματος μετάδοσης σχεδιάστηκε εκ νέου Η διαχείριση των πακέτων γίνεται από ένα πρωτόκολλο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο (MAC Medium Access Protocol) που λειτουργεί με γνώμονα την Ποιότητα Υπηρεσιών (QoS Quality of Service), έτσι το GPON είναι ένα πλήρες δίκτυο πρόσβασης σε αντίθεση με το EPON που δεν λαμβάνει υπόψη του τη QoS 54

Αρχές Λειτουργίας GPON - EPON Χρήση απλού σχήματος WDM για ταυτόχρονη μετάδοση ανερχόμενης/κατερχόμενης κίνησης Κατερχόμενη κίνηση (P2MP): TDM, broadcast Ανερχόμενη κίνηση (P2P): TDMA

Μετά το GPON τί? H ταχύτητα πρόσβασης του FTTH-P2MP-GPON δικτύου πρόσβασης με λόγο μοιράσματος [1:32] είναι περίπου 80-100 Mbps. GPON με λόγο Διαίρεσης 1:32 Ήδη δοκιμάζεται το 10GPON πρωτόκολλο που θα δώσει ταχύτητες 300 Μbps. GPON: 2.5 Gbps / 32 80 Mbps Εμπορικά είναι διαθέσιμο και χρησιμοποιείται και το WDM PON με ταχύτητες ανά συνδεδεμένο χρήστη = 1 Gbps Το10G-PON (επίσης γνωστό και ως XG-PON) σχεδιάστηκε 10GPON: 10Gbps/ 32 300 Mbps για να συνυπάρχει με τον ήδη εγκατεστημένο G-PON εξοπλισμό στο ίδιο δίκτυο WDM-PON: 1 Gbps

P2P Passive Optical Networks Μια οπτική ίνα διατρέχει από τον τερματισμό οπτικής γραμμής στο ΑΚ του παρόχου μέχρι το ONT κάθε συνδρομητή Για upstream και downstream μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο μια ίνα με δύο μήκη κύματος όσο δύο οπτικές ίνες μία για κάθε κίνηση Η σύσταση ITU-T G.985 το οποίο καθορίζει τη λειτουργία μιας παθητικής P2P τοπολογίας Το παθητικό P2P σύστημα μπορεί να πετύχει συμμετρικούς ρυθμούς 100Mbps Η μετάδοση από και προς ένα χρήστη γίνεται σε μία ίνα με τη βοήθεια της πολυπλεξίας με διαίρεση μήκους κύματος 1480 έως 1580nm (downstream μετάδοση) και 1260 1360nm (upstream) Οι συνδρομητές μπορούν να απέχουν από το ΑΚ απόσταση περίπου 80Km. Κάθε συνδρομητής απολαμβάνει θεωρητικά απεριόριστο αμφίδρομο εύρος ζώνης. 57

P2P Passive Optical Networks Καμία πόρτα δεν διαμοιράζεται επομένως απλοποιείται κατά πολύ η επίλυση των διαφόρων προβλημάτων του δικτύου (απομόνωση) Η αρχιτεκτονική αυτή απολαμβάνει το μέγιστο δυνατό εύρος ζώνης Οι ζεύξεις μπορούν εύκολα να αναβαθμιστούν σε υψηλότερους ρυθμούς (με τη χρήση καινούριων οπτικών και ηλεκτρονικών διατάξεων στα δύο άκρα) Η προσθήκη κάθε επιπλέον ίνας αυξάνει γραμμικά το συνολικό (aggregated) εύρος ζώνης του δικτύου Η μετάδοση στην αρχιτεκτονική από σημείο σε σημείο είναι πιο ασφαλής Απαιτεί περισσότερες ίνες από άκρο σε άκρο σε σχέση με οποιαδήποτε άλλη αρχιτεκτονική κόστος μεγάλο μέγεθος της δέσμης των ινών που φτάνουν στο ΑΚ δυσκολία στην διαχείριση όσο και τη συντήρηση των ινών στο ΑΚ. 58

P2P Passive Optical Networks 59

P2P Ενεργό - ΑΟΝ Είναι γνωστό και ως ενεργό Ethernet ή Οπτικό Δίκτυο Μεταγωγής Ethernet (Ethernet Switched Optical Network, ESON) Παρέχει μία αφιερωμένη ίνα από τον υπαίθριο ενεργό εξοπλισμό προς κάθε τελικό χρήστη Αποτελεί ουσιαστικά μια από τις πιο απλές μορφές σχεδίασης δικτύου. Μια αφιερωμένη (αποκλειστική) ίνα παρέχεται από τον υπαίθριο εξοπλισμό προς κάθε τελικό χρήστη Διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό η λειτουργία, διαχείριση και συντήρηση του περιεχομένου καθώς και η επίλυση οποιοδήποτε προβλήματος Ο υπολογισμός του ισοζυγίου ισχύος και η επίλυση των προβλημάτων του δικτύου απλοποιούνται Η κύρια διαφορά ενός ενεργού δικτύου σε σχέση με το PON είναι η αντικατάσταση του παθητικού splitter από έναν ενεργό κόμβο Μια σημαντική συνέπεια είναι ότι είναι απαραίτητο ένα ηλεκτροφόρο καλώδιο (power line) μεταξύ του CO και του ενεργού κόμβου 60

ΑΟΝ - Active Ethernet Ένα ενεργό δίκτυο μπορεί να υλοποιείται με μια αρχιτεκτονική δακτυλίου ή αστέρα Η επιλογή οποιασδήποτε ιδιαίτερης αρχιτεκτονικής εξαρτάται από τον τύπο υλοποίησης, τη διαθεσιμότητα και την τοπολογία της ίνας, το κόστος και τη διαθεσιμότητα του εξοπλισμού. The IEEE 802.3ah standard enables service providers to deliver up to 155 Mbit/s full-duplex over one single-mode optical fiber to the premises depending on the provider uses optical ethernet switches to distribute the signal, thus incorporating the customers' premises and the central office into one giant switched ethernet network Each switch can handle up to 1,000 customers

P2P Ενεργό 62

Πρότυπα μετάδοσης PON: σύνοψη ITU-T G.983 The PON types used here today are: ATM PON (APON) Ethernet-PON (EPON), Gigabit-PON, (GPON) or Gigabit-Ethernet-PON (GEPON). Ethernet technology is the common denominator in all these technologies. APON (ATM Passive Optical Network). This was the first Passive optical network standard. It was used primarily for business applications, and was based on ATM. BPON (Broadband PON) is a standard based on APON. It adds support for WDM, dynamic and higher upstream bandwidth allocation. ITU-T G.984 GPON (Gigabit PON) is an evolution of the BPON standard. It supports higher rates, enhanced security, and choice of Layer 2 protocol (ATM, Ethernet). In early 2008, Verizon is in the process of installing millions of lines, while British Telecom and AT&T are in advanced trials. IEEE 802.3ah EPON or GEPON (Ethernet PON) is an IEEE/EFM standard for using Ethernet for packet data. IEEE 802.3av 10GEPON (10 Gigabit Ethernet PON) is an IEEE Task Force for 10Gbit/s backwards compatible with 802.3ah EPON. 10GigEPON will likely multi-lamda downstream and continue to use a single lamda with TDMA for upstream. It will also be WDM-PON compatible. 63

Ποιοτική σύγκριση (1/2) Χαρακτηριστικό Τύπος δικτύου διανομής Χωρητικότητα B(G) PON (σε παρένθεση ότι ισχύυει χωριστά για το GPON) E(GE) PON Active Ethernet Home Run Fiber Παθητικό Παθητικό Ενεργό - ITU-T G.983 (G.984) IEEE 802.3ah IEEE 802.3ah - Μέχρι 32 (64) χρήστες ανά παθητικό δέντρο 32 χρήστες ανά παθητικό δέντρο - - Εμβέλεια 20 km από OLT 20 km 10 km από ενεργό κόμβο Ρυθμοί μετάδοσης Αποδοτικότητα αξιοποίησης bandwidth Υπηρεσίες Μέχρι 622 Μbps ανά PON (Μέχρι 2,4 Gbps ανά PON) Μέχρι 1,2 Gbps ανά PON Μέχρι 1,2 Gbps ανά χρήστη Υψηλή Χαμηλή Χαμηλή Χαμηλή Φωνή με χρονική πολυπλεξία (TDM), RF video, Δεδομένα, IPTV και VoIP πάνω από σύνδεση δεδομένων VoIP, Δεδομένα, IP video VoIP, Δεδομένα, IP video Εξαρτάται από τον εξοπλισμό Εξαρτάται από τον εξοπλισμό Οτιδήποτε 64

Ποιοτική σύγκριση (2/2) Χαρακτηριστικό B(G) PON E(GE) PON Active Ethernet Home Run Fiber Υποστήριξη QoS Προτυποποιημένο Μερικώς προτυποποιημένο Μερικώς προτυποποιημένο Εξαρτάται από τον εξοπλισμό Ασφάλεια AES AES AES Εξαρτάται από τον εξοπλισμό Αναβαθμισιμότητα Ωριμότητα Αποδοχή Επιπλέον χρήστες υποστηρίζονται με περισσότερη οπτική ίνα και εξοπλισμό Προϊόντα από πολλούς κατασκευαστές Μεγάλοι πάροχοι ειδικά στην Αμερική Επιπλέον χρήστες υποστηρίζονται με περισσότερη οπτική ίνα και εξοπλισμό Προϊόντα από πολλούς κατασκευαστές Μεγάλοι πάροχοι ειδικά εκτός Αμερικής (Ιαπωνία) Υψηλότερες ταχύτητες και περισσότεροι χρήστες υποστηρίζονται με επιπλέον εξοπλισμό Προϊόντα από πολλούς κατασκευαστές Δήμοι και υπηρεσίες Απεριόριστη θεωρητικά χωρητικότητα ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό Προϊόντα από πολλούς κατασκευαστές Εγκατάσταση νεων δικτύων (σε αντιδιαστολή με την εξέλιξη ήδη υπαρχόντων) 65

Οπτικά δίκτυα πρόσβασης-συνοψη Κατηγοριοποίηση ως προς τη συμμετοχή του οπτικού σκέλους FTTΗ FTTB FTTP Fiber to the Premises FTTΝ/FTTCab- FTTC Κατηγοριοποίηση ως προς την τοπολογία της υποδομής πρόσβασης Point-to-Point (P2P) Point-to-Multipoint (PMP) Κατηγοριοποίηση ως προς τις τεχνολογίες πρόσβασης (PON vs AON) Τεχνολογίες PON Τεχνολογίες Ethernet AON (L2 και L3) 66 Είδος Υπηρεσιών Αφιερωμένη σκοτεινή ίνα (dark fiber), Προσφορά μήκους κύματος (λ) Bitstream υπηρεσίες (παροχή χωρητικότητας)

Επιλογές FTTx (x=c,b,h) «Βάθος» Διείσδυσης Καλωδίων Οπτικών Ινών (FTTx όπου x= C (Cabinet) B (Building) co H (Home) C B H Τοπολογία Δικτύου - Αρχιτεκτονική του δικτύου Οπτικών Ινών Ring Star p2p (Point to Point), Tree p2mp (Point to Multi Point) co Τεχνολογία που χρησιμοποιείται ( Ethernet, VDSL2 με GPON ή Ethernet backhaul GPON, ) co Ethernet Switch OLT Point-to-Point (P2P) Passive Optical Splitter [1:4 or 1:8] [1:4] [1:8] Point-to-MultiPoint (P2MP)

Μεθοδική ανάπτυξη τηλεπ. υποδομής 1. Μελέτη σκοπιμότητας 2. Μελέτη εφικτότητας (feasibility) αρχική εκτίμηση κόστους 3. Ανάλυση συστήματος (χωρητικότητα, routing, αρχιτεκτονική, χαρακτηριστικά, προδιαγραφές, χρονοδιάγραμμα, κόστος) 4. Εναλλακτικές λύσεις 5. Τεχνικός σχεδιασμός (σχέδιο για το φυσικό-λογικό δίκτυο, λειτουργικές λεπτομέρειες) 6. Επιλογή προμηθευτών 7. Οικονομικός προγραμματισμός (υπολογισμός συνολικής δαπάνης) 8. Τελική απόφαση 9. Προμήθεια συστημάτων- υλικών υπηρεσιών 10. Προετοιμασία χώρων 11. επίβλεψη 12. Έλεγχος αποδοχή 13. Εκπαίδευση 14. Εφαρμογή λειτουργίας (πιλοτική παράλληλη- πλήρης μετάβαση) 15. Υποστήριξη λειτουργίας - Συντήρηση 68

Σχεδίαση τηλ. δικτύου AΝΑΘΕΣΗ περιοχών και Προσδιορισμός των υπηρεσιών που θα προσφέρονται στις εν λόγω περιοχές Ζήτηση : αναλυτική κατανομή πληθυσμών, πρόβλεψη ζήτησης (Μοντέλα ζήτησης ) Διαστασιοποίηση δικτύου Δομή Ανάλογα με τη κατανομή των χρηστών (γραμμικός προγραμματισμός;) Κοστολόγηση Τιμολογιακή Πολιτική Αξιολόγηση- Αποτίμηση Επένδυσης 69

Μέθοδος 6Α Απλότητα Ασφάλεια Αξιοπιστία Αναβαθμισιμότητα Ανοικτά πρότυπα Ανταποδικότητα 70

Σχεδιαση Οπτικού ΜΑΝ (ΑΟΝ-PON) Eνεργός ή splitter 71

Σχεδιαση Οπτικού ΜΑΝ (ΑΟΝ-PON) 72

Υλοποίηση optical MAN-[PON-AON] Επιλογή οπτικής ινας System costs Distance Transmission bit-rate The types G.657A, B fibres are specially designed for the Access Network in terms of reduced bending sensitivity (including applications inside buildings). Type A is fully compliant to G.652D for all other transmission parameters; type B may deviate from G.652D in terms of mode field diameter 73

Υλοποίηση optical MAN-[PON-AON] If blowing technique is used, a single fibre can be installed, since the advantage with blowing technique is that it is easy to add fibres if a microduct system is used If a microduct system is used it is easy to add fibres 74

Εγκατάσταση Οπτικού Δικτύου ασφαλτος συμπιεσμένο, αμμοχάλικο και τσιμέντο. Ταινία σήμανσης ασφαλτος >400mm 1xM1 1xM1 1x(Σ) ~150mm 40mm 75 1xM1 1xM1 1x(Σ) >150 mm 1xM1(M2)

Εγκατάσταση Οπτικού Δικτύου 76

Πολυσωλήνια - δικτυο διανομής Designs The duct assemblies are available in three versions with 1, 4 or 7 sub-ducts. Each sub-duct has outer/inner diameter of 10/8 mm, suitable for installation of micro cables. 80

Πολυσωλήνια - δίκτυο πρόσβασης 81

Οπτικά καλώδια T he micro cable consists of six compact fiber units (CFU) with either 4 or 12 fibers per unit. This enables a fiber count from 4 to 72 fibers. 82

Οπτικα καλώδια 83

υβριδικά καλώδια 84

Εγκατάσταση Ι Λύση RoW Εκμετάλλευση υπαρχόντων δικτύων Εκσκαφές 85

Εγκατάσταση ΙΙ Εγκατάσταση πολυσωληνίων Εγκατάσταση οπτικών καλωδίων 86

Οι κόμβοι πρόσβασης 87

Connectors SFPs - Switches LC connectors SFP (GBIC) Switches gigabit interface converter 88 small form-factor pluggable (SFP)

connectors 89

Optical splitters 90

Υπολογισμός του optical Budget Οπτικό ΜΑΝ είναι power oriented Optical power budget (Opb) Fibre attenuation (F a L max ) + Connector attenuation (a C a ) + Fibre splice attenuation (b S a ) + 1.5 (n) Opb=P r /P t [db] @ R b Στο πανω σχήμα: a=3, b=3 92

Τεχνικά χαρακτηριστικά transceiver (class b+) 93

Τεχνικά χαρακτηριστικά transceiver (class C+) 94

Παράδειγμα Ένα GPON χρησιμοποιεί πομποδέκτες b+ class και υποστηρίζει 16 χρήστες. Αν οι απώλειες της ίνας είναι 0.30 db/km downstream και 0.42 db/km upstream, 0.3 db/connector και 0.1 db/splicing η μεγιστη απόσταση των χρηστών από το CO. (υπολογίστε 1dB υποβάθμιση λόγω γήρανσης της υποδομής και 1.5dB sf) πομποδέκτες b+ class άρα budget 28dB Απώλειες λόγω συγκόλλησης: 2x0.1dB Απώλειες connector: 2x0.3dB Απώλειες splitter: 1x13.8dB (θεωρ. 12dB) Distance: (28 13.8 0.8 1-1.5) / 0.42 km ~ 25 km 95

97 από

Χάραξη Πραγματικού Δικτύου 98

παραδείγματα ανάπτυξης οπτικών ινών στην Ευρώπη 99

FTTx στην Ελλάδα Η υιοθέτηση μιας μοναδικής λύσης για ευρυζωνικό δίκτυο υψηλών ταχυτήτων στην Ελλάδα δεν είναι βιώσιμη λόγω του γεωγραφικού ανάγλυφου και της ύπαρξης πολλών περιοχών με χαμηλή πληθυσμιακή πυκνότητα και η μεγάλη διαφοροποίηση του κατά κεφαλήν εισοδήματος που παρουσιάζει συσχέτιση με την διείσδυση της ευρυζωνικότητας 10 0 Ανάλυση A.T. Kearney-Planning

Προτεινόμενες τεχνολογίες 10 1

Προτεινόμενες τεχνολογίες 10 2

Πάγια κόστη για ανάπτυξη FTTH PtP πηγή A.T. Kearney /Hellenic Ministry of Transport & Communications/Broadband strategy/may 2008 10 3