Μελέτη Φυσικού Στρώματος Και Στρατηγικές Μετάβασης Προς Δυναμικά Επαναδιαρθρώσιμα Μητροπολιτικά Δίκτυα Υπερ-υψηλής Χωρητικότητας

Abstract

H παρούσα διατριβή προτείνει και να μελετάει συγκεκριμένες αρχιτεκτονικές φυσικού στρώματος και αντίστοιχα σενάρια, τα οποία θα δείχνουν πως είναι δυνατό με κατάλληλη οπτική ή ηλεκτρονική τεχνολογία μεταγωγής να έχουμε σταδιακή μετάβαση προς ένα δίκτυο δυναμικής κατάστασης. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται όλες οι τεχνικές μετατροπής μήκους κύματος καθώς και τα αντίστοιχα υποσυστήματα που έχουν αναπτυχθεί ερευνητικά τα τελευταία χρόνια. Για τον λόγω αυτό ιδιαίτερο βάρος εδώ δίνεται στην ανάλυση των αρχών λειτουργίας τους καθώς και των ιδιαίτερων τεχνολογικών τους χαρακτηριστικών, ενώ φωτίζονται τόσο τα πλεονεκτήματα όσο και τα μειονεκτήματα που αυτές παρουσιάζουν. Στο τρίτο κεφάλαιο ερευνώνται ξεχωριστά οι περιπτώσεις δύο αμιγώς οπτικών υποσυστημάτων μετατροπής μήκους κύματος που βασίζονται στην τεχνολογία ενισχυτών ημιαγωγού (SOA), του μετατροπέα που βασίζεται στο φαινόμενο ετεροδιαμόρφωσης κέρδους και του μετατροπέα που βασίζεται στο φαινόμενο ετεροδιαμόρφωσης φάσης. Και τα δύο αυτά υποσυστήματα θεωρούνται οι κυρίαρχοι υποψήφιοι για χρήση στα μελλοντικά αμιγώς οπτικά δίκτυα υψηλής χωρητικότητας. Η συγκεκριμένη μελέτη περιλαμβάνει αναλυτική μοντελοποίησή τους και χαρακτηρισμό τόσο της στατικής όσο και της δυναμικής τους συμπεριφοράς σε συνάρτηση των επιμέρους δομικών παραμέτρων του κάθε υποσυστήματοςΣτο τέταρτο κεφάλαιο πραγματοποιείται λεπτομερής παρουσίαση των βασικών τεχνολογικών παραμέτρων γύρω από το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός μητροπολιτικού οπτικού δικτύου. Λαμβάνοντας υπόψη δύο διαφορετικές τοπολογίες ΜΑΝ συστήματος προτείνονται συγκεκριμένες αρχιτεκτονικές οπτικού μεταγωγέα και παρουσιάζεται σχετικό σενάριο ομαλής μετάβασης προς ένα δυναμικά επαναδιαρθρώσιμο δίκτυο. Ιδιαίτερο βάρος δίδεται στο συσχετισμό της οπτικής τεχνολογία με το προτεινόμενο σενάριο μετάβασης ώστε αυτή να γίνεται εφικτή με οικονομικά αποδεκτό τρόπο.Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μελέτη φυσικού στρώματος των προτεινόμενων αρχιτεκτονικών και για τις δύο τοπολογίες μητροπολιτικού συστήματος που παρουσιάστηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο. Βασικός στόχος είναι η ανίχνευση των ορίων μέγιστης χωρητικότητάς τους καθώς και η διερεύνηση των διαφόρων μηχανισμών που μειώνουν την επίδοση των αντίστοιχων συστημάτων. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στη συσχέτιση αυτών των μηχανισμών υποβάθμισης με την επιλογή της κατάλληλης τεχνολογίας οπτικής μεταγωγής. Αυτό αφορά είτε τα στοιχεία οπτικής φραγής, είτε τα υποσυστήματα των μετατροπέων μήκους κύματος. Ειδικότερα για τη δεύτερη περίπτωση η σύγκριση φυσικού στρώματος ανάμεσα στην οπτοηλεκτρονική και την αμιγώς οπτική τεχνολογία μετατροπέων αποτελεί βασική πτυχή αυτής της μελέτης. Στο έκτο κεφάλαιο αναπτύσσεται ένα αναλυτικό μοντέλο με τη βοήθεια του οποίου μελετώνται όλοι οι φυσικοί μηχανισμοί που προκύπτουν από την αλληλεπίδραση των διαδικασιών φιλτραρίσματος και 2R αναγέννησης πάνω στη διερχόμενη παλμοσειρά. Επιπλέον αναπτύσσεται ένας σχεδιαστικός κανόνας για την ανίχνευση του βέλτιστου σημείου λειτουργίας του όλου συστήματος καθώς και για τον υπολογισμό του μέγιστου μήκους που προκύπτει στη περίπτωση αυτή σε συνάρτηση του φασματικού εύρους των ηλεκτρικών/οπτικών φίλτρων. Και τέλος στο έβδομο κεφάλαιο συνοψίζονται οι στόχοι, τα συμπεράσματα και τα σημεία που καινοτομεί η παρούσα διατριβή ενώ προτείνονται θέματα για μελλοντική εργασία.