Ε. Κ. “Αθηνά“ - Ι.Δ.Ε.Τ.

Συγκεκλιμένη υποδομή ασύρματων -οπτικών δικτύων για ευρυζωνική πρόσβαση παντού

Στέλιος Σαρτζετάκης stelios@grnet.gr

1η Επιστημονική Διημερίδα Ερευνητικού Κέντρου «ΑΘΗΝΑ»

«Ερευνητικές Εμπειρίες και Ευκαιρίες»27-28 Ιουλίου 2011

Αντικείμενο και Στόχοι του Έργουραγδαία αύξηση ζήτησης σύγκλιση πολυμεσικών

εφαρμογών επίδραση και στον τρόπο ανάπτυξης των σύγχρονων ευρυζωνικών τεχνολογιών

ενσύρματα δίκτυα: μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις εύρους ζώνης - συγκεκριμένους περιορισμούς:Είτε περιορίζοντας το εύρος διείσδυσης (reach)Είτε αυξάνοντας υπερβολικά το κόστος

ασύρματα δίκτυα: υψηλή ευελιξία ως (κάλυψη + έκταση) αλλά με τους δικούς τους περιορισμούςΧαμηλότερο εύρος ζώνηςΣτατικές συνδέσεις στο δίκτυο κορμού (backhaul

networks)

επόμενης γενιάς ασύρματη πρόσβαση θα πρέπει να υποστηρίζει:

Μεγάλο αριθμό συνδρομητών ανά κυψέλη Μεγάλο εύρος ζώνης Εύκολη μετάβαση χρηστών μεταξύ ετερογενών δικτύων (Smooth handoff) Διάφανη διασύνδεση μεταξύ διαφορετικών δικτύων Υψηλή ποιότητα υπηρεσίας

υψηλοί ρυθμοί μετάδοσης +μικρές ραδιοκυψέλες περιορισμένης εμβέλειας + μεγάλο αριθμό κυψελών.

διασύνδεση μεγάλου αριθμού κυψελών με ζεύξεις ρ2ρ δαπανηρός λύση παθητικών οπτικών δικτύων ελκυστική (PON, VDSL,

WDMPON) επιτρέπει διαμοιρασμό του κόστους και ευελιξία στην βαθμιαία

ανάπτυξη των αναγκαίων υποδομών Πρόβλημα: αδιάλειπτη και διάφανη κινητικότητα των χρηστών

νέες απαιτήσεις για την φορητότητα μεταξύ των διαφορετικών τμημάτων του δικτύου -- ετερογενής υποδομή

αναπτύσσονται standard για την διαλειτουργικότητα μεταξύ ετερογενών δικτύων δεν έχει καλυφθεί ακόμα η ανάγκη για βελτιστοποιημένες τεχνικές οι οποίες θα λαμβάνουν υπόψη την συνδυασμένη χρήση των ενδιάμεσων τμημάτων και διαφορετικών τεχνολογιών.

Οικοσύστημα παροχής ασύρματων ευρυζωνικών υπηρεσιών

νέας γενιάς ασύρματα ευρυζωνικά δίκτυα πρόσβασης = νέα επιχειρηματικά μοντέλα και μοντέλα παροχής υπηρεσιών + νέες αρχιτεκτονικές και πλατφόρμες βέλτιστης διαχείρισης της υποδομής

User-paid Revenues

2005-2010 2010-20202000-2005

TCO and Carbon Footprint

Broadband Network

Broadband Network

New Business Model

New Business Model

Efficient Network & Operations

Efficient Network & Operations

Traffic

Voice-centric

Pay per minute

Voice-centric

Pay per minute

Unlimited wireless triple play

New Value Chain

Unlimited wireless triple play

New Value Chain

Voice and Multimedia

Pay per use

Walled garden

Voice and Multimedia

Pay per use

Walled garden

NonUser-paidRevenues

Enriched Service & QoE

Enriched Service & QoE

Απαιτήσεις εφαρμογών - τεχνολογίες FTTx

Συμπληρωματικότητα ασύρματης -ενσύρματης πρόσβασης μέσω δικτύων οπτικών ινών

αξιοποίηση πλεονεκτημάτων παθητικών οπτικών δικτύων (ΡΟΝ) ανάπτυξη υποδομών κορμού των δικτύων ασύρματων και κινητών επικοινωνιών και στα πλαίσια εφαρμογής της νέας γενιάς Long Term Evolution (LTE)

συνδυασμός ασύρματης και ενσύρματης πρόσβασης μέσω των δικτύων οπτικών ινών αναμένεται να μεγιστοποιήσει τα οφέλη με συμπληρωματική κάλυψη των διαφόρων απαιτήσεων

Βασικοί στόχοι CONFESεξέλιξη υφιστάμενων αρχιτεκτονικών ενσύρματων-ασύρματων ευρυζωνικών δικτύων πρόσβασης ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης λύσης για την δικτυακή υποδομή με βελτιωμένες επιδόσεις ως προς:Την διαθέσιμη χωρητικότητα ανά χρήστη Την δυναμική δέσμευση πόρων (Dynamic resource

allocation) Βελτιωμένη ποιότητα υπηρεσίας και νέα μοντέλα

παροχής υπηρεσιών Προσαρμογή στις διακυμάνσεις της κίνησης (capacity

migration) Ταχεία ανάνηψη στην περίπτωση σφαλμάτων Αδιάλειπτη παροχή υπηρεσιών

Διάφανη φορητότητα υπηρεσιών (service mobility) και δυνατότητα μετάβασης μεταξύ τμημάτων της υποδομής (Media Independent Handover)

Βελτιωμένη δυνατότητα διαχείρισης της υποδομής Χαμηλότερα κόστη λειτουργίας - επένδυσης

Η προσέγγιση του έργου CONFES

Πρόοδος πέραν του state-of-the-art

Ευρύτερη διείσδυση οπτικών ινών

Συρρίκνωση περιοχής ασύρματης

Μείωση ρυθμού ανταγωνισμού χρηστών

OADM

P2PP2PP2PP2P

OADM

P2PP2PP2PP2P P2PP2PP2PP2PO

AD

M

P2P

P2P

P2P

P2POA

DM

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

Metro POP

OADM

OADM

Metro POP

OADM

OADM

OADM

OADM

DSLAM

OADM

LEX

DSLAM

OADM

DSLAM

OADM

LEX

DSLAM

OADM

LEX

DSLAM

OADM

DSLAM

OADM

LEX

OLT

OADM

OLT

OADM

OA

DM

P2P

P2P

P2P

P2P

OA

DM

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

P2P

Core POP

OADM

OADM

Core POP

OADM

OADM

OADM

OADM

Backhaul

Metro core

Photonic long-haul core

Residential access

Large business customers

Wireless Backhaul

ONUONU

ONU

ONU

ONU

RNOLT

RN

ONU

ONU

ONU

ONU

Core POP

OLT

OADM

OLT

OADM

Photonic long-haul core

Residential access

Large business customers

RN

RNRN

DSLAM

ONU

DSLAM

ONU

DSLAM

ONU

DSLAM

ONU

DSLAM

ONU

DSLAM

ONU

ONUONU

ONUONU

ONU

RN

ONU

LR-WDM PON

Μείωση αριθμού ενεργών θυρών στοLEX+ Αρχιτεκτονική PON υψηλής εμβέλειας Μείωση OPEX

Σενάριο μετανάστευσης χωρητικότητας CONFES

Μετανάστευση χωρητικότητας μπορεί να ενεργοποιηθεί από την στατιστικά απίθανη συμπεριφορά των χρηστών, όπως μαζική χωρική ανακατανομή των κλήσεων των χρηστών, σπάνια γεγονότα ή ακόμα και αποφάσεις του χρήστη για hand over που βασίζεται σε συγκεκριμένα κριτήρια ποιότητας υπηρεσίας, κλπ. Ωστόσο, στο πλαίσιο των δικτύων επόμενης γενιάς τέτοια φαινόμενα θα αποτελέσουν αναμενόμενες δικτυακές συνθήκες, όταν εφαρμογές όπως το cloud computing, ομότιμα δίκτυα πολυμέσων και άλλες κατανεμημένες εφαρμογές εισάγονται στην δέσμη των παρεχόμενων υπηρεσιών σε συνδυασμό με την υψηλή κινητικότητα των χρηστών

Πιθανό σενάριο συνδυασμένης βελτιστοποίησης CONFES

Δύο μετρικές απόδοσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν Η κατανομή των χρηστών μεταξύ των κελιών, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η συμφόρηση,

καθώς οι χρήστες μετακινούνται και νέες κλήσεις εγκαθίστανται Η κατανομή των χρηστών μεταξύ των τμημάτων PON, ώστε να έχουν ελάχιστο

αντίκτυπο στις υπόλοιπες υπηρεσίες Και οι δύο στόχοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα για την βελτιστοποίηση

του δικτύου, επιλέγοντας την κατάλληλη συνάρτηση κόστους. Αυτή η συνάρτηση θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις παραμέτρους ποιότητας υπηρεσίας καθώς και τα SLAs. Η βελτιστοποίηση του δικτύου πρέπει να είναι συνεχής και αδιάλειπτη, χωρίς διαταραχή των υφιστάμενων κλήσεων

Υψηλότεροι ρυθμοί πρόσβασης μέσω ελαχιστοποίησης της διάστασης των κυψελών μεγάλος αριθμός κελιών πολλά κελιά έχουν την δυνατότητα να εξυπηρετήσουν κάθε πελάτη

Σενάρια χρήσης αρχιτεκτονικής CONFES

1. Μεταβολή συνθηκών τηλεπικοινωνιακής κίνησης (είτε προβλέψιμη είτε όχι)

2. Μεταβολή συνθηκών λειτουργίας δικτύου (βλάβες ή προγραμματισμένες λειτουργίες συντήρησης)

Ως αποτέλεσμα των παραπάνω υπάρχει διαρκής μετατόπιση της ζήτησης για χωρητικότητα backhaul capacity μεταξύ διαφορετικών ONUs ή ακόμα και διαφορετικών δικτύων ΡΟΝ. Η μετατόπιση αυτή επηρεάζει την ζήτηση σε χωρητικότητα και στο δίκτυο core

Κριτήριο βελτιστοποίησης αρχιτεκτονικής CONFES

Κριτήριο βελτιστοποίησης: διαρκής εναρμονισμός της δεσμευμένης χωρητικότητας στα δίκτυα PON και core με την ζήτηση

Αναπροσαρμογή της χωρητικότητας στο ασύρματο domain που προκύπτουν από συνολική κατάσταση του δικτύου CONFES handover high capacity χρηστών σε

περίπτωση ανίχνευσης congestion στην σχετική διασύνδεση ONU-OLT

Αρχιτεκτονική CONFES

Δομικά στοιχεία λύσης CONFESΕπικοινωνία με όλα τα τεχνολογικά domains μέσω των NMS

northbound interfacesΑντιστοίχηση χαρακτηριστικών ποιότητας wireless<->PON<-

>Core ανά κλάση υπηρεσίαςΣυνεχής μέτρηση χρήσης των πόρων ανά domain και ανά

κλάση υπηρεσίαςΧρήση ιστορικών στοιχείων χρήσης στο wireless domain με

στόχο την βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη της κίνησηςΥπολογισμός της βέλτιστης κατανομής χωρητικότητας ανά

κλάση υπηρεσίας στα PON/Core domains ή/και ενδεχομένως επιβολή handovers σε επιλεγμένους χρήστες Ο υπολογισμός θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις

αξιοπιστίας του wireless domain: περίπτωση που ένας σταθμός βάσης τεθεί εκτός λειτουργίας και πρέπει να μεταναστεύσουν όλοι οι χρήστες που εξυπηρετούσε σε γειτονικούς σταθμούς

Αξιολόγηση των τοπολογικών και τεχνολογικών περιορισμών στον σχεδιασμό δικτύων backhaul.

Καθορισμός των προδιαγραφών PON backhaul όσον αφορά τις επιδόσεις (μέγιστη χωρητικότητα, καθυστέρηση, εμβέλεια κλπ), με βάση τις προδιαγραφές του συστήματος.

Αξιολόγηση της επίδρασης των αλγορίθμων ανάθεσης πόρων

Σενάρια τεχνολογικής εξέλιξης του δικτύου κορμού του CONFES

επόμενα βήματα…Το CONFES είναι στην αρχή του… (6 από 36 μήνες)

Μετά το αρχικό στάδιο απαιτήσεων προδιαγραφώντεχνικοοικονομικής ανάλυσης και σχεδιασμού του δικτύου θα σχεδιαστούν τα πρωτόκολλα και θα αναπτυχθεί η λύση - με την ολοκλήρωση του

συστήματοςΘα εγκατασταθεί πραγματικό δίκτυο LTE και PON

από την ALU όπου θα ολοκληρωθούν εμπορικά πακέταΘα ολοκληρωθεί η λύση CONFES στις διαχειριστικές

πλατφόρμες ALUΜε στόχο να αναλυθούν τα αποτελέσματα των

καθορισμένων σεναρίων επίδειξης του CONFES

Κοινοπραξία έργου

Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου

ΙΔΕΤ-ΑΘΗΝΑ

ΕΠΙΣΕΥ

Ευχαριστώ,

stelios@grnet.gr

http://www.confes.gr/

CONFES (Κωδικός Έργου: 09ΣΥΝ-71-698)