Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας οπτικών ινών κατά την τελευταία δεκαετία, η υποδομή των τηλεπικοινωνιών έχει παρουσιάσει μία τρομερή ανάπτυξη στη χωρητικότητα εύρους ζώνης των δικτύων κορμού. Η ανάπτυξη αυτή ξεκίνησε με τα δίκτυα ευρείας περιοχής (WANs) που παρέχουν συνδεσιμότητα μεταξύ πόλεων μέσω των δικτύων μητροπολιτικής περιοχής (MANs), τα οποία συνδέουν τα τηλεπικοινωνιακά κέντρα των παρόχων υπηρεσιών. Ωστόσο, τα δίκτυα πρόσβασης, που εξυπηρετούν πολυάριθμους οικιακούς χρήστες, μικρές επιχειρήσεις και οργανισμούς, δεν έχουν αναπτυχθεί ανάλογα. Παρόλο που η πρόσφατη ανάπτυξη των πρωτοποριακών τεχνολογιών xDSL και CaTV έχει
αναβαθμίσει σημαντικά το τμήμα αυτό, οι τεχνολογίες αυτές είναι ακόμη ανεπαρκείς για να καλύψουν την ολοένα και αυξανόμενη ζήτηση εύρους ζώνης των χρηστών. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, οι τεχνολογίες της οπτικής ίνας μέχρι το σπίτι/το
πεζοδρόμιο/το κτίριο (Fiber To The Home/Curb/Building – FTTH/FTTC/FTTB) έχουν θεωρηθεί από καιρό ως μια προτιμώμενη λύση και τα παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs) θεωρούνται ευρέως ως μία πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για την εφαρμογή διάφορων λύσεων FTTx.
Η παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά εισάγει το πρόβλημα σχετικά με την ανάγκη εφαρμογής οπτικών δικτύων πρόσβασης. Στη συνέχεια, εξετάζει πιθανές λύσεις στο πρόβλημα αυτό και αναδεικνύει τα παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs) ως την καλύτερη επιλογή. Επιπλέον, γίνεται αναφορά στις διάφορες τεχνολογίες πολλαπλής πρόσβασης στα PONs (TDMA, OCDMA και WDMA). Η εφαρμογή της TDMA τεχνολογίας στα PONs αποδεικνύεται η πιο οικονομικά αποδοτική. Για τη χρήση της TDMA τεχνολογίας στα PONs αναπτύχθηκαν τα πρότυπα ATM PON (BPON), Ethernet PON (EPON) και Gigabit PON (GPON). Μετά από σχετική σύγκριση των προτύπων αυτών, το EPON θεωρείται η καλύτερη επιλογή για την εφαρμογή της TDMA τεχνολογίας στα PONs.
Αυτή η διπλωματική εργασία στη συνέχεια εισάγει τις θεμελιώδεις έννοιες σχετικά με τα
EPONs, εξετάζει τα κύρια ζητήματα που σχετίζονται με τη διάθεση εύρους ζώνης του ανοδικού καναλιού (από τον τελικό χρήστη προς το τηλεπικοινωνιακό κέντρο) στα συστήματα EPONs και παρουσιάζει μία επισκόπηση των πιο πρόσφατων αλγορίθμων
δυναμικής διάθεσης εύρους ζώνης (Dynamic Bandwidth Allocation – DBA) για ανοδικές
μεταδόσεις στα EPONs.
Τέλος, γίνεται περιγραφή και υλοποίηση ενός εκ των πρώτων DBA αλγορίθμων που προτάθηκαν για τη διάθεση του ανοδικού εύρους ζώνης στα EPONs, του αλγορίθμου IPACT (Interleave Polling with Adaptive Cycle Time – IPACT). Κατά την περιγραφή, η limited service του αλγορίθμου IPACT προκύπτει ως η καλύτερη, με βάση διάφορα κριτήρια, μεταξύ των διάφορων υπηρεσιών αυτού του DBA αλγορίθμου και αποτελεί σημείο αναφοράς για μεταγενέστερες δημοσιευμένες εργασίες που υπάρχουν στη βιβλιογραφία. Η υλοποίηση περιλαμβάνει προσομοίωση της limited service του αλγορίθμου IPACT με χρήση της γλώσσας προσομοίωσης SIMSCRIPT II.5 και εξαγωγή αναλυτικών αποτελεσμάτων από εξισώσεις που μοντελοποιούν τη συμπεριφορά του αλγορίθμου, με χρήση της γλώσσας προγραμματισμού C. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης και της προσομοίωσης συγκρίνονται και προκύπτουν τα κατάλληλα συμπεράσματα. / With the development of fiber-optic technology over the last decade, the telecommunications infrastructure has shown a tremendous growth in the bandwidth capacity of backbone networks. This development began with the wide area networks
(WANs) that provide connectivity between cities through the metropolitan area networks
(MANs), which connect service providers’ central offices. However, access networks that serve numerous residential users, small businesses and organizations have not been
developed accordingly. Although the recent development of innovative xDSL and CaTV
technologies has significantly upgraded this segment, these technologies are still inadequate to meet the ever-increasing bandwidth demand of users. To address this
problem, fiber to the home / curb / building (FTTH / FTTC / FTTB) technologies have long been regarded as a preferred solution, and passive optical networks (PONs) are widely regarded as a promising technology for implementing various FTTx solutions.
This thesis first introduces the problem concerning the need for optical access networks. Then, examines possible solutions to this problem and highlights the passive
optical networks (PONs) as the best option. Furthermore, a reference is made to the various multiple access technologies in PONs (TDMA, OCDMA and WDMA). The implementation of the TDMA technology in PONs proved the most cost-effective. The ATM PON (BPON), Ethernet PON (EPON) and Gigabit PON (GPON) standards have been developed for the use of the TDMA technology in PONs. Upon comparison
of these standards, the EPON is considered the best option for the implementation of the TDMA technology in PONs.
This thesis then introduces the fundamental concepts on EPONs, examines the major issues related to bandwidth allocation of the upstream channel (from the end user to the central office) in EPONs systems and presents a survey of the most recent dynamic bandwidth allocation (DBA) algorithms for upstream transmissions in EPONs.
Finally, a description and an implementation are made of one of the first DBA algorithms proposed for upstream bandwidth allocation in EPONs, the IPACT (Interleave Polling with Adaptive Cycle Time - IPACT) algorithm. In the description, the limited service of the IPACT algorithm emerges as the best among the different services of this DBA algorithm according to various criteria and is a benchmark for subsequent published papers in the literature. The implementation includes the simulation of the limited service of the IPACT algorithm, using the SIMSCRIPT II.5 simulation language and extraction of analytical results from equations modeling the behavior of the algorithm, using the C programming language. The analysis and simulation results are compared and the appropriate conclusions arise.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/4271 |
| Date | 20 April 2011 |
| Creators | Γκούνης, Δημήτριος |
| Contributors | Λογοθέτης, Μιχαήλ, Gkounis, Dimitrios, Λογοθέτης, Μιχαήλ |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 6 |
Page generated in 0.0027 seconds