Πτυχιακή Εργασία Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος Εφαρμογές σε Μητροπολιτικά Δίκτυα Τζιουμάκης Η. Αθανάσιος Εισηγητής: Δρ. Χρήστος Βασιλόπουλος Τμήμα Η.Υ.Συστημάτων Τ.Ε.Ι. Πειραιά 1
Περιεχόμενα Εισαγωγή Οπτικές Ίνες Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDM Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυα Μητροπολιτικό Δίκτυο WDM στην Ελλάδα Μέλλον του WDM 2
Κεφάλαιο 1 ο - Εισαγωγή Ιεραρχία Παγκόσμιου Δικτύου Δίκτυα Κορμού Μητροπολιτικά Δίκτυα Δίκτυα Πρόσβασης 3
Κεφάλαιο 1 ο - Εισαγωγή Απαιτήσεις σε Εύρος Ζώνης 4
Δομή Οπτικών Ινών Κεφάλαιο 2 ο - Οπτικές Ίνες Πυρήνας - Κεντρική Ίνα (core) Επίστρωση (cladding) Περίβλημα & Δέσμη Συνθετικών Ινών Εξωτερικό Πλαστικό Μανδύα 5
Κεφάλαιο 2 ο - Οπτικές Ίνες Βασική Αρχή Λειτουργίας 6
Κεφάλαιο 2 ο - Οπτικές Ίνες Μονότροπες Οπτικές Ίνες Τυπική Μονότροπη Οπτική Ίνα Standard Single-mode Fiber (SMF) Ίνα Μετατοπισμένης Διασποράς Dispersion-Shifted Fiber (DSF) Ίνα μη μηδενικής Μετατοπισμένης Διασποράς Non-zero Dispersion-Shifted Fiber (NZDSF) 7
Κεφάλαιο 2 ο - Οπτικές Ίνες Χαρακτηριστικά Μετάδοσης Οπτικών Ινών Εξασθένιση (Attenuation) P out = P in e α L 8
Κεφάλαιο 2 ο - Οπτικές Ίνες Χαρακτηριστικά Μετάδοσης Οπτικών Ινών Διασπορά (Dispersion) Χρωματική Διασπορά Διασπορά Τρόπου Πόλωσης 9
Κεφάλαιο 2 ο - 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) 10
Κεφάλαιο 3 ο - Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDM 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 11
Κεφάλαιο 3 ο - Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDM Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος (WDM) Διαφάνεια (Transparency) Κλιμάκωση Μεγέθους (Scalability) Δυναμική Τροφοδότηση (Dynamic Provisioning) 12
Κεφάλαιο 3 ο - Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDM Πυκνή Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος (DWDM) 13
Κεφάλαιο 3 ο - Εισαγωγή στην Τεχνολογία WDM Χονδροειδής Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος (Coarse-WDM) Coarse WDM Wide-WDM DWDM απόσταση μεταξύ των συχνοτήτων Μεγάλη, από 1,6nm (200GHz) έως 25nm 1310nm και 1550nm lasers Μικρή, 200GHz και μικρότερη αριθμός παραθύρων O, E, S, C και L O και C C και L κόστος ανά κανάλι χαμηλό χαμηλό υψηλό αριθμός καναλιών 17-18 2 μεγάλος αριθμός εφαρμογές Short-haul, metro Passive Optical Networks Long-Haul 14
Κεφάλαιο 4 ο - Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM Πηγές Φωτός & Ανιχνευτές Δίοδοι φωτοεκπομπής (LED s) Δίοδοι ακτίνων laser ή ημιαγωγοί laser Φωτοδίοδοι PIN (Positive Intrinsic Negative) Φωτοδίοδοι APD (Avalanche PhotoDiodes) 15
Κεφάλαιο 4 ο - Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM Αναμεταδότες 16
Κεφάλαιο 4 ο - Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM Οπτικοί Ενισχυτές Ινο-Οπτικός Ενισχυτής Ερβίου (EDFA) Ενισχυτής Ισχύος (booster amplifier) Ενισχυτής Γραμμής (in-line amplifier) Προενισχυτής (pre-amplifier) 17
Κεφάλαιο 4 ο - Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM Οπτικοί Πολυπλέκτες-Αποπολυπλέκτες 18
Κεφάλαιο 4 ο - Δομοστοιχεία της Τεχνολογίας WDM Οπτικοί Πολυπλέκτες Προσθαφαίρεσης Οπτικοί Διασταυρωτήρες 19
Κεφάλαιο 5 ο - WDM σε 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) 20
Κεφάλαιο 5 ο - WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυα Εφαρμογές & Υπηρεσίες στα Μητροπολιτικά Δίκτυα Ψηφιακή Συνδρομητική Γραμμή xdsl (Digital Subscriber Line) Ασυμμετρική Ψηφιακή Συνδρομητική Γραμμή ADSL Δίκτυα Περιοχών Αποθήκευσης Δεδομένων SAN (Storage Area Networks) Υπηρεσία Μεταγωγής Δεδομένων Υψηλής Ταχύτητας SMDS (Switched Multimegabit Data Service) IP over SONET/SDH 21
Κεφάλαιο 5 ο - WDM σε Μητροπολιτικά Δίκτυα Τοπολογίες Σημείο-σημειακή (Point-to-Point) Δακτυλίου (Ring) Πλέγματος (Mesh) 22
Κεφάλαιο 6 ο - Μητροπολιτικό Δίκτυο WDM στην Ελλάδα ΕΔΕΤ (Εθνικό Δίκτυο Έρευνας & Τεχνολογίας) ΕΔΕΤ2 - Το ΕΔΕΤ νέας γενιάς 23
ΠΑΝ. ΠΕΙΡΑΙΑ 1,4 Km ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ ΤΕΙ ΑΘΗΝΩΝ 8,1 Km 2,75 Km ΑΓ. ΒΑΡΒΑΡΑ 12,35 Km ΠΕΙΡΑΙΑΣ spare 14 15 16 ΚΩΛΕΤΤΗ 0,5 Km 0,7 Km ΧΗΜΕΙΟ ΣΟΛΩΝΑΣ ΕΜΠ ΠΑΤΗΣΙΩΝ 0,4 Km ΟΙΚ. ΠΑΝΕΠ. 0,4 Km ΝΥΜΑ ΙΕΛ ΣΥΓΚ. ΕΡΓ. Ν. ΤΕΧ. & ΥΠΗΡ. ΜΑΡΟΥΣΙ 3 Km 5,3 Km 3 Km XAΛΑΝΔΡΙ 2 2 4 13 16 ΑΤΜ 14 5 4 2 2 4 5 6 7 3 1 13 12 ΑΤΜ ΑΤΜ ΑΤΜ 4 15 16 14 15 12 ATM 10 11 9 8 2 6 W 1 5 7 8 9 10 11 12 14 15 E 14,1 Km W 81 9 10 11 12 13 E 1,6 Km 2 3 5 6 8 9 10 11 17,3 Km W E W E 2,3 Km ΔΙΟΙΚ. ΜΕΓΑΡΟ 1 3 5 13 14 16 11,4 Km ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠ. ΕΚΔΔ ΑΣΚΤ ΥΠΕΠΘ ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ 3 Km ΚΑΛΛΙΘΕΑ 15 16 W 1 3 5 8 9 10 11 12 13 14 15 16 E 10,7 Km 3 Km 3 Km ΚΕΡΑΜΕΙΚΟΣ 3,5 Km 3,5 Km ΠΑΝΤΕΙΟ 3 Km 2 5 5 3 Km Ν. ΦΑΛΗΡΟ 8,5 Km ΑΚΡΟΠΟΛΗ 1 ATM 3 Km 2,8 Km ΑΘΗΝΑ 3,8 Km ΠΑΝ. ΙΛΙΣΣΙΑ ΕΚΠΑ Ι 2,6 Km 10 11 7 5 2,6 Km ΑΡΕΤΑΙΕΙΟ ΕΚΠΑ Α 1,75 Km 7 6 5 4 3 2 ΕΙΕ/ΕΚΤ 3 Km ΙΛΙΣΣΟΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΓΟΥΔΙ ΕΚΠΑ Γ 0,86 Km ΕΔΕΤ 3 Km 3 6 7 3 Km ΕΜΠ ΖΩΓΡΑΦΟΥ 9 8 3 ΑΜΠΕΛΟΚΗΠΟΙ ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ ΧΟΛΑΡΓΟΣ 3,4 Km 5 Km ΑΛΕΞΑΝΔΡΑ 3 Km 10 Km 4 2 ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΑΓ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ E 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 W 5,6 Km E 1 8 9 12 13 14 15 16 W 2 Km E 1 2 4 5 10 11 12 13 14 15 16 W 2 Km E 1 3 5 8 9 10 11 12 13 14 15 16 W
Κεφάλαιο 6 ο - Μητροπολιτικό Δίκτυο WDM στην Ελλάδα Συστήματα Μητροπολιτικών Δικτύων PMA32 της Marconi TransXpress Waveline EL1 της Siemens A.G. Optinex 1686 WM της Alcatel 25
Κεφάλαιο 7 ο - Μέλλον του WDM Κόστος Υλοποίησης Πλεονεκτήματα Πολλαπλασιασμός του εύρους ζώνης 26
Κεφάλαιο 7 ο - Μέλλον του WDM Πλεονεκτήματα Υποστήριξη διαφορετικών τεχνολογιών μετάδοσης & πρωτοκόλλων 27
Κεφάλαιο 7 ο - Μέλλον του WDM Έρευνα - Κατευθύνσεις Εξ ολοκλήρου οπτική λειτουργία Ανάπτυξη νέων τεχνολογιών Βελτίωση των δομοστοιχείων του συστήματος Αναβάθμιση συστημάτων Νέες αρχιτεκτονικές δικτύων 28