PASİF OPTİK ERİŞİM AĞLARININ GELİŞİMİ

1. PASİF OPTİK ERİŞİM AĞLARININ GELİŞİMİ Özgür Can TURNA, M.Ali AYDIN, A.Halim ZAİM İstanbul Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

2. 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 AB2009 - 158

3. 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. AB2009 - 158

4. NEDEN OPTİK ERİŞİM AĞLARI ? • DSL SİSTEMLERİN MESAEYE GÖRE KAPASİTELERİ (Mbit / Km ) AB2009 - 158 Kaynak : wikipedia.org

5. ÜLKELERE GÖRE GENİŞBANT KULLANICI DAĞILIMI AB2009 - 158 Kaynak OECD Broadband Statistic

6. TEKNOLOJİLERE GÖRE DAĞILIM AB2009 - 158

7. OPTİK ERİŞİM AĞ ÇEŞİTLERİ • Noktadan Noktaya Ağlar • Aktif Optik Erişim Ağları • Pasif Optik Erişim Ağları AB2009 - 158

8. 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. AB2009 - 158

9. AKTİF OPTİK ERİŞİM AĞLARI • Yıldız bir topoloji kullanır • Elektronik olarak aktif (güç gerektiren ) ara eleman kullanır • Ara eleman ek bakım maliyeti gerektirir AB2009 - 158

10. PASİF OPTİK ERİŞİM AĞLARI • Yıldız bir topoloji kullanır • Ara bölümlerde pasif optik elemanlara sahiptir • Yapım ve bakım maliyetlerini düşürür AB2009 - 158

11. 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. AB2009 - 158

12. 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) AB2009 - 158

13. PON STANDARTLARI • APON – BPON • EPON – GEPON – 10G EPON • GPON • Yeni Nesil PON (NGPON) AB2009 - 158

14. 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. AB2009 - 158

15. 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. AB2009 - 158

16. 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. AB2009 - 158

17. Yeni Nesil 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. AB2009 - 158

18. 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. AB2009 - 158

19. 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. AB2009 - 158

20. 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 AB2009 - 158

21. 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. AB2009 - 158

22. PLANET Super PON SuperPON’un genel mimarisi AB2009 - 158

23. 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. AB2009 - 158

24. PIEMAN AB2009 - 158

25. 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. AB2009 - 158

26. TEŞEKKÜRLER… AB2009 - 158