Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Nová generace přístupových sítí založených na technologii WDM

SP/2010185

Šiška Petr doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2010 - 31. 12. 2010

Stručný popis projektu V současné době probíhá dynamický rozvoj optických přístupových komunikačních sítí a systémů na všech úrovních. Katedra telekomunikační techniky se snaží zachytit tento trend vývoje v oblasti přístupových sítí, aby svojí vědeckou činností v aktuální problematice mohla přispět k vědeckým poznatkům a tedy i k dalšímu technickému rozvoji. Rychlý rozvoj multimediálních služeb náročných na přenosové rychlosti, jako je například distribuce videa a televize ve vysokém (HD) rozlišení, klade zvýšené nároky na propustnost a celkovou výkonnost přístupových sítí. Pro potřeby budoucích aplikací optických přístupových sítí - přípojky typu FTTx kombinované s vysokorychlostními přípojkami VDSL2 (Very High Speed Digital Subscriber Line), připojení přístupových bodů (AP) bezdrátových sítí typu WiFi IEEE 802.11n a WiMAX IEEE 802.16 a obecně připojení velkého počtu koncových uživatelů - bude potřeba adekvátně navyšovat přenosové parametry optických sítí. Současné optické přístupové sítě, zejména GPON a EPON, jsou již postupně instalovány pro praktické aplikace a pomalu je i budována v některých městských aglomeracích a centrech potřebná optická infrastruktura. Uvedené typy optických sítí využívají pro sdílený přístup většího počtu připojených uživatelů časového dělení TDMA (Time Division Multiple Access), pro současný obousměrný provoz (případně pro vyhrazení další vlnové délky pro distribuci videa) pak způsob oddělených vlnových délek WDD (Wavelength Division Duplex). Čistě pasivní optické sítě založené na časovém dělení TDMA se již postupně blíží z pohledu přenosových parametrů k pomyslné výkonnostní hranici. Další generace optických přístupových sítí budou perspektivně využívat přenos pomocí vlnového multiplexování WDM (Wavelength Division Multiplex), tedy umístění většího množství oddělených vlnových délek do společného vlákna. Tyto sítě se označují jako WDM-PON. Technologie WDM-PON je absolutní novinkou a můžeme se s ní setkat pouze ve Švýcarsku, kde jí jako první začaly používat v komerční sféře. V současné době se hledají možnosti, jak tuto technologii WDM-PON ještě více vylepšit, jak na ni správně implementovat již existující technologie. Příkladem jsou zesilovače založené na principu erbium dopovaného vlákna, popřípadě vytvořit hybridní WDM-TDMA síť, nebo zařazením sérií aktivních prvků pro zvýšení překlenutelné vzdálenosti vytvoření Super PON nebo Long-Reach PON. Jako další oblast využití této technologie i pro ne-telekomunikační oblast se jeví koncepce senzorické sítě. Autoři projektu se snaží zachytit trend v přístupových sítích, a proto si daly za cíl pořídit jako vůbec první v celé České republice WDM-PON pro potřeby výzkumu na VŠB-TUO a tím podpořit její lepší aplikaci v praxi. Samotná technologie představuje složitý technologický celek. Publikační činnost: [01] Siska, P., Skapa, J., Vasinek, V., Hanacek, F., Kasik, I.: Optical fiber sensor based on redistribution of power among several guided modes. In Optical Sensors 2009, Prague, Czech Republic, 2009, pp. 7356 - 73561Y, ISBN: 978-0-8194-7630-2 [02] Skapa, J., Vasinek, V., Siska, P.: Analysis of optical-power redistribution for hybrid optical fibers - art. no. 67701B. In Conference on Fiber Optic Sensors and Applications V, Boston, USA, 2007, pp. B7701- B7701, ISBN: 978-0-8194-6930-4 [03] Skapa, J., Siska, P., Vasinek, V.: Coupled power analysis for hybrid optical fibers. In 17th International Conference on Radioekektronika, Brno, CZECH REPUBLIC, 2007, pp. 579-582, ISBN: 978-1-4244-0821-4 [04] Vasinek, V., Siska, P., Marsalek, L.: Quasi single-mode optical fibers and their applications. In 10th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics/12th International Conference on Information Systems Analysis and Synthesis, Orlando, USA, 2006, pp. 317-322, ISBN: 978-980-6560- 70-3 [05] Vasinek, V., Siska, P., Marsalek, L., Skapa, J.: Mode visualization for fiber optic temperature sensor. In Conference on Optical Sensing Technology and Applications Prague, CZECH REPUBLIC, 2007, pp. U508-U515, ISBN: 978-0-8194-6713-3 [06] Skapa, J., Siska, P., Vasinek, V., Vanda, J.: Identification of external quantities using redistribution of optical power - art. no. 70031R. In Optical Sensors Conference 2008, Strasbourg, FRANCE, 2008, pp. R31-R3, ISBN: 978-0-8194-7201-4 [07] Skapa, J., Siska, P., Vasinek, V., Vanda, J.: Novel optical-fiber structure as a tension sensor. In Optical Sensors 2009, Prague, Czech Republic, 2009, pp. 7356 - 73561G, ISBN: 978-0-8194-7630-2

doc. Ing. Petr Šiška, Ph.D.
prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.
Ing. František Hanáček
Ing. Petr Koudelka, Ph.D.
Ing. Jan Vitásek, Ph.D.
Ing. František Buriánek
Ing. Jan Látal, Ph.D.
Ing. Jan Šnapka

Cíle a milníky projektu

Projekt představuje řešení původní vědecké problematiky technologie WDM-PON a tomu odpovídají cíle projektu pro roky 2010. Mezi hlavní cíle patří:
- publikační činnosti typu SCOPUS a Web of Science,
- podání přihlášky průmyslového vzoru, popř. patentové přihlášky na aplikaci kvazijednovidových vláken v oblasti struktury WDM-PON,
- publikační činnost v českých neimpaktovaných recenzovaných časopisech.

Projekt je plánován na 12 měsíců a jeho cíle jsou následující:

a) zajištění všech nezbytných součástí pro výstavbu WDM-PON, výstavba WDM-PON v objektu budovy N a propojení se sítí TUONET, CESNET, zahájení měření na síti WDM-PON a určovaní kvalitativně technických parametrů sítě z hlediska jejích dalšího možného zlepšování,
b) implementace do vybudované sítě WDM-PON kvazijednovidové vlákna (senzorická přístupová síť),
c) výzkum senzorických přístupových sítí na bázi WDM-PON,
d) simulace vybudované sítě v prostředí unikátní softwarové aplikace Optiwave Optisystem,
e) výzkum možnosti implementace již existujících technologií v oblasti optických komunikací,
f) výzkum možnosti vytvoření hybridní WDM-PON, S-PON a L-R PON.


Harmonogram časový:

Leden až duben 2010 - Zajištění všech potřebných věcí k nákupu, sestavení WDM-PON
Květen až červen 2010 - Měření na WDM-PON, implementace kvazi-jednovidových vláken
Červenec až září 2010 - studium simulace v Optiwave Optisystems
Říjen - prosinec 2010 - Výzkum hybridní WDM-PON, S-PON, L-R PON


Mezi další neméně významné cíle patří umožnění prezentací výsledků dosažené výzkumné práce na reprezentativních a významných fórech v USA, Německu, Polsku a ve Franci. K podobným cílům patří rovněž podpora nově budované optické sítě v prostorách budovy N dovolující intenzívní spolupráci v výzkumu na celém spektru komunikací založených na bázi optických vláken či bezvláknových systémech.
Inovační přínos

Celý projekt má několik inovačních přínosů. Jedním z nich je nový přístup k řešení problematiky přístupových sítí a zachycení nejnovějšího trendu. Tím se stává VŠB-TUO jedním z lídrů na poli vědeckém v oblasti optických sítí. Dalším přínosem je studium technických, přenosových parametrů a nalezení cesty optimálního přenosu s minimálními ztrátami v síti a její kompenzace, vytvoření senzorických sítí na bázi kvazijednovidových vláken a aplikaci unikátní softwarové aplikace Optiwave Optisystem. Jedním z hlavních přínosů je při úspěšném výzkumu a vývoji možnost nalezení silného partnera pro spolupráci nejen v ČR, ale také v zahraničí.
Mezi velmi významné přínosy patří rovněž zapojení samotných doktorandů a diplomantů do řešení této problematiky. Výsledky projektu budou pravidelně publikovány na významných fórech.