Λογότυπο Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΑΤΤΙΚΗΣ

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Νέα Υβριδικά Ασύρματα – Οπτικά δίκτυα (Radio over Fiber) για δίκτυα Πέμπτης γενιάς (5G)

ΦΡΑΓΚΙΑΔΑΚΗΣ ΑΝΔΡΕΑΣ | ΑΜ: 19390297

Πίνακας Περιεχομένων

01. Η πρόκληση του 5G

Κατανοώντας το εμπόδιο του fronthaul.

02. Η λύση RoF

Συνδυάζοντας την ευελιξία των ασύρματων δικτύων με την δύναμη οπτικών ινών.

03. Αρχιτεκτονική C-RAN

Συγκέντρωση της πληροφορίας, αποσυμπίεση των περιφερειακών δικτύων.

04. Βασικά πλεονεκτήματα

Απόδοση, κόστος και μελλοντική διασφάλιση.

05. Προκλήσεις & μελλοντικές προοπτικές

Τεχνικά εμπόδια και ερευνητικές κατευθύνσεις.

06. Συμπεράσματα

Διαμορφώνοντας του μέλλοντος της δικτυακής υποδομής.

1. Η πρόκληση του 5G

Το πρόβλημα:

  • Το 5G υπόσχεται ανεπανάληπτη απόδοση: ταχύτητες >10 Gbps, καθυστέρηση <1 ms, τεράστια πυκνότητα συσκευών (IoT).
  • Αυτό δημιουργεί ένα τεράστιο φορτίο δεδομένων στο fronthaul, τη σύνδεση μεταξύ του κεντρικού δικτύου και των κεραιών.
  • Οι παραδοσιακές λύσεις fronthaul (χαλκός, μικροκύματα) αποτελούν σημαντικό εμπόδιο, καθώς δεν διαθέτουν το απαιτούμενο εύρος ζώνης.
Diagram of 5G fronthaul bottleneck

2. Η λύση: RoF

Σύγκλιση ασύρματων και οπτικών δικτύων

Βασική αρχή:

Συνδυάζει το υψηλό εύρος ζώνης και την αξιοπιστία των οπτικών ινών με την ευελιξία και την κινητικότητα των ασύρματων δικτύων.

Πώς λειτουργεί:

Μεταδίδει ραδιοσήματα απευθείας μέσω οπτικών ινών, διατηρώντας τη μορφή του σήματος.

Diagram of Radio over Fiber solution

3. Αρχιτεκτονική C-RAN

Πρόκειται για ένα νέο τρόπο κεντρικοποιημένης επεξεργασίας, που απλοποιεί την περιφέρεια του δικτύου. Είναι μια βασική αρχιτεκτονική αλλαγή.

Comparison of Distributed RAN and Centralized RAN

4. Βασικά πλεονεκτήματα

Ασύγκριτη απόδοση και επεκτασιμότητα

  • Τεράστιο εύρος ζώνης: Πρακτικά απεριόριστη χωρητικότητα.
  • Χαμηλή καθυστέρηση: Τα σήματα διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.
  • Επεκτασιμότητα: Η πολυπλεξία WDM επιτρέπει σε μία μόνο ίνα να μεταφέρει πολλαπλές ροές δεδομένων, αυξάνοντας την χωρητικότητα χωρίς την ανάγκη τοποθέτησης επιπλέον καλωδίων.
Wavelength Division Multiplexing Diagram

4. Βασικά πλεονεκτήματα

Οικονομική και ενεργειακή απόδοση

  • Μείωση κόστους: Η συγκέντρωση του εξοπλισμού σε ένα μοντέλο C-RAN μειώνει δραστικά το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας (TCO). Ο απλοποιημένος εξοπλισμός είναι φθηνότερος και οι συγκεντρωμένοι πόροι μειώνουν τα λειτουργικά έξοδα.
  • Πράσινο δίκτυο: Οι συγκεντρωμένοι πόροι είναι πολύ πιο ενεργειακά αποδοτικοί από τις κατανεμημένες, ενεργοβόρες κυψέλες.
TCO Comparison Chart

4. Βασικά πλεονεκτήματα

Ευελιξία και διασφάλιση για το μέλλον

  • Τεχνολογικά ανεξάρτητη λύση: Η ίδια υποδομή RoF μπορεί να μεταφέρει σήματα 4G, 5G, Wi-Fi και μελλοντικά σήματα 6G.
  • Ευκολία Αναβάθμισης: Καθώς η τεχνολογία δικτύων εξελίσσεται, οι απαιτούμενες αναβαθμίσεις πραγματοποιούνται μόνο στον κεντρικό συγκρότημα BBU.
  • Η δαπανηρή και δύσκολη στην αντικατάσταση υποδομή οπτικών ινών παραμένει ανέπαφη.
Unified Optical Infrastructure Diagram

5. Μελέτη Περίπτωσης: Korea Telecom

  • Στόχος: Υποστήριξη κρίσιμων εφαρμογών 5G-V2X (Vehicle-to-Everything) στην Έξυπνη Πόλη Songdo.
  • Αρχιτεκτονική: Εγκατέστησαν ένα αναλογικό σύστημα RoF χρησιμοποιώντας τη ζώνη mmWave 28 GHz, ενσωματώνοντάς το με Mobile Edge Computing (MEC) για την επεξεργασία δεδομένων πιο κοντά στον χρήστη.
  • Αποτέλεσμα: Το δίκτυο πέτυχε με επιτυχία καθυστέρηση κάτω των 0,9ms και ταχύτητες άνω των 3 Gbps, αποδεικνύοντας ότι ο συνδυασμός RoF + MEC είναι μια βιώσιμη και ισχυρή λύση για τις πιο απαιτητικές περιπτώσεις χρήσης 5G.
Korea Telecom Case Study Diagram

6. Προκλήσεις & Ερευνητικές Κατευθύνσεις

Challenges and Future Research Directions

6. Συμπεράσματα

Conclusions Summary

Ευχαριστώ για τον χρόνο σας!

QR Code

ΦΡΑΓΚΙΑΔΑΚΗΣ ΑΝΔΡΕΑΣ | ΑΜ: 19390297