Μάθημα Εναλλακτικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα

Μάθημα Εναλλακτικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα Ευρυζωνικά δίκτυα MAN και LAN Τεχνολογίες οπτικών συστημάτων Μάθημα 7 ο 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

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) 3

Δίκτυα ΜΑΝ (Metropolitan Access Ntwrks) Τα δίκτυα ΜΑΝ καλύπτουν μεγάλες αστικές περιοχές (<50 Km) και συνδέουν LANs και back bone ntwrks Υψίρρυθμη Πρόσβαση για επιχειρήσεις Xρήση του SDH ή Ethernet ως πρωτοκόλλου Αποφυγή του «last mile» για κάποιες εφαρμογές/υπηρεσίες Οι περισσότεροι οργανισμοί επιχειρήσεις δεν διαθέτουν ιδιόκτητα ΜΑΝ και νοικιάζουν κυκλώματα από Παρόχους MAN (over FE-GE/SDH) Voice Optimized Router SDH Switch MUXs MUXs SDH Switch Router 4

Αρχιτεκτονικές ΜΑΝ 5 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

Τεχνολογίες ΜΑΝ Ethernet (100 Mbps, 1Gbps) 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) 6

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 7

Η οπτική τεχνολογία στα δίκτυα πρόσβασης 8 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) 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

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) 9

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 10

ODN (Optical distribution networks ) 11 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)..

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)

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 13

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 14

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 15 FTTC

Τεχνολογίες Παθητικών Οπτικών Δικτύων (P2MP) Κάθε πελάτης είναι συνδεδεμένος στο οπτικό δίκτυο μέσω ενός παθητικού οπτικού διαχωριστή - splitter Το εύρος ζώνης 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 Τα παθητικά συστήματα χρησιμοποιούν μία κοινή, διαμοιραζόμενη σύνδεση με τα κεντρικά ηλεκτρονικά συστήματα Οι αρχιτεκτονικές PON μπορούν να μειώσουν το κόστος καλωδίωσης δεδομένου ότι δίνουν τη δυνατότητα διαμοιρασμού κάθε ίνας από πολλούς χρήστες. 16

Τεχνικά Χαρακτηριστικά Παθητικών Οπτικών Δικτύων Tα παθητικά οπτικά δίκτυα μπορούν να βρεθούν σε τρεις βασικούς σχηματισμούς (δένδρο, αρτηρία και δακτύλιος), H τοπολογία δέντρου προτιμάται εξαιτίας των μικρότερων μεταβολών της ισχύος του σήματος 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. 17

Tοπολογίες Παθητικών Οπτικών Δικτύων 18

Τοπολογίες 19

Splitters - couplers 20

Αρχιτεκτονική PON 21

Χαρακτηριστικά Παθητικών Οπτικών Δικτύων Το χαρακτηριστικό της ευρυεκπομπής (broadcast) επιτρέπει την παροχή υπηρεσιών όπως η καλωδιακή τηλεόραση 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 (time division multiplexing TDM) για την downstream κίνηση η τεχνική πολλαπλής πρόσβασης με διαίρεση χρόνου (time division multiple access 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 22

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. Το πρώτο βήμα είναι η επιλογή του πρωτοκόλλου που θα χρησιμοποιηθεί για το στρώμα δεδομένων Υπάρχουν τρεις διαφορετικές επιλογές : SONET/SDH, ATM, Ethernet 23

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. 25

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 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 26

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 μπορεί να υποστηρίξει 32 χρήστες σε μια απόσταση 20 Km (OLT ONU) 27

Η διαχείριση των πακέτων downstream γίνεται από ένα πρωτόκολλο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο (MAC Medium Access Protocol) που λειτουργεί με γνώμονα την Ποιότητα Υπηρεσιών Η μετάδοση από τις ONU στο κανάλι upstream γίνεται με τεχνική TDMA GPON και μόνο κατόπιν αδειών μετάδοσης που προγραμματίζει και εκπέμπει downstream ο κεντρικός ελεγκτής πρόσβασης που υλοποιείται στην OLT EPON οι ΟΝU συγχρονίζονται και σε κάθε μια ανατίθεται συγκεκριμένη timeslot 28

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

To δίκτυο GPON βασίζεται στη μεταφορά πακέτων αλλά με ένα πιο γενικό τρόπο σε συγκρίση με τους άλλους τύπους δικτύων (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 30

Μετά το GPON τί? H ταχύτητα GPON πρόσβασης με λόγο του Διαίρεσης FTTH-P2MP-GPON 1:32 δικτύου πρόσβασης με λόγο μοιράσματος [1:32] είναι περίπου 80-100 Mbps. GPON: 2.5 Gbps / 32 80 Mbps Ήδη δοκιμάζεται το 10GPON πρωτόκολλο που θα δώσει ταχύτητες 300 Μbps. Εμπορικά είναι διαθέσιμο και χρησιμοποιείται και το WDM PON με ταχύτητες 10GPON: ανά 10Gbps/ συνδεδεμένο 32 300 Mbps χρήστη = 1 Gbps. WDM-PON: 1 Gbps

GEPON - Gigabit Ethernet Passive Optical Network 32

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. 33

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. 34

P2P Passive Optical Networks 35

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 καθώς οι αποστάσεις από τον υπαίθριο εξοπλισμό και τα απομακρυσμένα σημεία είναι γνωστές. 36

Active Ethernet 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 Ένα ενεργό δίκτυο μπορεί επίσης 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.

P2P Ενεργό 38

AON δίκτυο Kόμβος ΑΟΝ: ADM+DXC +MUX kaθε οπτικό καλώδιο Υποστηρίζει μέχρι 48-72 ανεξάρτητους δακτυλίους SDH R b = STM1, STM4, STM16 H τοπολογία δακτυλίου (SDH) με ΑΟΝ ήταν η επιλογή στον Ελλαδικό χώρο; Βασική διάταξη ΑΟΝ: ΑDM και DMUX 39

Active Ethernet 2 Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Υψηλότερο εύρος ζώνης Ανάγκη ενός ηλεκτροφόρου καλωδίου Υψηλότερη πιθανή απόσταση Πιο πολύπλοκη υποδομή καλωδίων Μεγαλύτερη ασφάλεια -

Πρότυπα ΑΟΝ 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. Active Ethernet uses optical ethernet switches to distribute the signal, thus incorporating the customers' premises and the central office into one giant switched ethernet network. Such networks are identical to the ethernet computer networks used in businesses and academic institutions, except that their purpose is to connect homes and buildings to a central office rather than to connect computers and printers within a campus. Each switch can handle up to 1,000 customers, although 400-500 is more typical 41

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. 42

Πρότυπα μετάδοσης PON 43

Video over PON Υπάρχουν δυο τρόποι μετάδοσης video σε PON: Radio frequency (RF) overlay Και IP video (or IPTV) 44

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 45

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) 46

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) 47 Είδος Υπηρεσιών Αφιερωμένη σκοτεινή ίνα (dark fiber), Προσφορά μήκους κύματος (λ) Bitstream υπηρεσίες (παροχή χωρητικότητας)

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 48

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 49

Μέθοδος 6Α Απλότητα Ασφάλεια Αξιοπιστία Αναβαθμισιμότητα Ανοικτά πρότυπα Ανταποδικότητα 50

Σχεδιαση Οπτικού ΜΑΝ (ΑΟΝ-PON) Eνεργός ή splitter 51

Σχεδιαση Οπτικού ΜΑΝ (ΑΟΝ-PON) 52

Χάραξη Πραγματικού Δικτύου 53

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 54

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 55

Εγκατάσταση Οπτικού Δικτύου ασφαλτος συμπιεσμένο, αμμοχάλικο και τσιμέντο. Ταινία σήμανσης ασφαλτος >400mm 1xM1 1xM1 1x(Σ) ~150mm 40mm 56 1xM1 1xM1 1x(Σ) >150 mm 1xM1(M2)

Εγκατάσταση Οπτικού Δικτύου 57

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. 61

Πολυσωλήνια - δίκτυο πρόσβασης 62

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. 63

Οπτικα καλώδια 64

υβριδικά καλώδια 65

Εγκατάσταση Ι Λύση RoW Εκμετάλλευση υπαρχόντων δικτύων Εκσκαφές 66

Εγκατάσταση ΙΙ Εγκατάσταση πολυσωληνίων Εγκατάσταση οπτικών καλωδίων 67

Οι κόμβοι πρόσβασης 68

Connectors SFPs - Switches LC connectors SFP (GBIC) Switches gigabit interface converter 69 small form-factor pluggable (SFP)

connectors 70

Optical splitters 71

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 72

παραδείγματα ανάπτυξης οπτικών ινών στην Ευρώπη 73

FTTx στην Ευρώπη 74

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 Ανάλυση A.T. Kearney-Planning 75

Προτεινόμενες τεχνολογίες 76

Προτεινόμενες τεχνολογίες 77

Πάγια κόστη για ανάπτυξη FTTH PtP πηγή A.T. Kearney /Hellenic Ministry of Transport & Communications/Broadband strategy/may 2008 78

Οι τομείς της αγοράς Από τα προήγουμενα είναι φανερό ότι τα οπτικά συστήματα αποτελούν επιλογη για τους παρακάτω τομείς: Ultra-Long Haul. Συνδέσεις μεταξύ πόλεων Μεγάλης απόστασης Long-Haul. Συνδέσεις μεταξύ συγκεκριμένων μεγάλων πόλεων. (Used by large service providers). Metro (MAN). Συνδέσεις μέσα σε αστικές περιοχές. Παροχή υπηρεσιών σε ποικίλους πελάτες σε μια μητροπολιτική περιοχή. Access Systems. Παροχή υπηρεσιών σε end-users Συνδέσεις Businesses and Homes. Enterprise/Local Area Network (LAN) {Gb and 10Gb Ethernet, Fibre Channel, etc..} 79

Κατασκευή ή αγορά; Τυπικά μπορεί κανείς να αγοράσει υπάρχουσα ίνα από 10Εu έως 20Εu ανά μέτρο ανά έτος Advantage: fiber can be used immediately Disadvantage: fiber may have high losses Disadvantage: Ανάλογα με τη ζήτηση το κόστος μπορεί να είναι πολύ υψηλότερο... Τυπικά η κατασκευή στοιχίζει λιγότερο από 10 Eu ανά μετρο ανά έτος Advantage: low cost and fiber can be used for swaps Advantage: Can use new micro-conduit technology or optical ribbon Disadvantage: διαρκεί δύο φορές περισσότερο από τη χειρότερη εκτίμησή μας 80

Fiber or wavelengths? Τα μήκος κύματος στοιχίζει 40 Εu ανα Κm ανα έτος για STM64 και 10 ετές IRU (δικαίωματος χρήσης) Για μεγάλες απόστασεις μεταξύ σημαντικών κέντρων (Long haul) η αγορά μήκους κύματος φαινρται καλή λύση......όπως και για metro fiber networks μέχρι 100 km χωρίς επαναλήπτες For regional networks greater than 100 Km fiber is the answer if the payback is less than 5 years 81

Typical Fiber Capital Costs Μέσο κόστος 15-40 Eu ανά μέτρο: Engineering and Design: 2 6Εu per meter for engineering, design, supervision, splicing Plus Installation: 14 to 18Eu per meter for install in existing conduit; or 6 to 10Eu per meter for install on existing poles Plus Premise termination: Κατά μέσο όρο 5kΕu Plus cost of fiber: 15 per strand per meter for 36 strands or less 12 per strand per meter for 96 strands or less 10 per strand per meter 192 strands or less 5 per strand per meter over 192 strands 82