Optisten tietoliikenneverkkojen fyysisen tason simulointiohjelmisto

Abstract

Verkko-operaattorit siirtyvät kohti optisia verkkoja kahdesta syystä: eri sovellusten kuten internet, video, multimedia ja muiden digitaalisten palveluiden vaatima kapasiteetti ja optisten ratkaisujen ylivoimaisen pienet siirtokustannukset. Optinen vahvistin voi yhdenaikaisesti vahvistaa usean terahertzin kaistan, mikä onkin suuresti edistänyt optisten verkkojen käyttöä. Optinen kytkin tuo konfiguroitavuuden optisella tasolla. Transmissioverkkojen alimmalla tasolla optiikka näyttää luontevimmalta valinnalta. Nykyisissä standardoiduissa siirtoverkoissa käytetään kehittyneitä tietorakenteita ja signalointimekanismeja mahdollistaen laajojen verkkojen tehokkaan operoinnin. Optiset signaalit eivät sinänsä tarjoa samanlaisia helppoja menetelmiä verkon hallintaan, koska optisia transistoreja tai logiikkapiirejä ei ole olemassa. Täysin optisen toiminnan saavuttamiseksi jokainen optisen tason yhteys on tarkastettava. Fyysisen tason simulointi voi antaa riittävän tarkkoja tuloksia, mutta verkkojen monimutkaisuudesta johtuen niiden suunnittelijoiden pitää olla perehtyneitä simulointeihin ja fysiikkaan sen takana, tai heillä pitää olla työkalu, joka kätkee ongelman kompleksisuuden. Tässä diplomityössä kuvataan fyysiset ja funktionaaliset mallit optisille komponenteille, alijärjestelmille ja verkkoelementeille kirjallisuuslähteisiin perustuen sekä esitetään kehitetty simulointityökalu graafisella käyttöliittymällä, millä voidaan arvioida siirtoverkon optisen tason toimintaa. Lisäksi diplomityössä käytetään työkalua vahvistimien lukumäärän eli kustannusten optimoimiseen todellisessa optisesti varmistetussa kaupunkiverkossa. Bittivirhesuhde määritellään fyysisten parametrien perusteella kaikille yhteyksille varmistavat reitit mukaan lukien. Havaitut laatutason alitukset korjataan asettamalla vahvistimia verkkomalliin, jonka jälkeen uudella simulaatiolla varmistetaan kaikkien yhteyksien toimivan. Simulointityökalu on implementoitu kaupallisella Simulink-ohjelmistolla, joka tukee hierarkkista arkkitehtuuria. Työkaluun kuuluu kattava joukko malleja optisen verkon elementeistä. Niiden suorittamat funktiot on kätketty elementtitasolta, jolla puolestaan voidaan tehdä kytkentöjä verkkoelementtien muodostamiseksi. Diplomityön ajankohtaisuutta ja merkittävyyttä voisi perustella sillä, että työkalun kehitysvaiheen lopulla kaksi eri yritystä toivat samankaltaisen ohjelmiston kaupallisille markkinoille