Vorlesung

Optische Kommunikationsnetze [OptK]

English version

  • Vorlesung:

    • Prof. Dr.-Ing. H. Haunstein

  • Wahlfach im EEI-/I&K-Hauptstudium
  • Voraussetzungen:

    • Kommunikationsnetze I (empfohlen, aber nicht zwingend notwendig)

  • Organisation:

    • 2 SWS Vorlesung, Wintersemester

  • Zeit und Ort:

    • Siehe UnivIS

  • ECTS-Information:

    • ECTS Credits: 2,5

  • Vorlesungsinhalte:

    • Während im Netzanschlussbereich elektrische Übertragungsverfahren wie analoge Modems, ISDN oder DSL, sowie die Mobilfunkstandards DECT, GSM, UMTS und WiMAX eingesetzt werden, finden in der Langstreckenübertragung optische Schnittstellen nach den SDH/OTN-Standards Anwendung. Diese Standards regeln sowohl die Protokolle für die Zusammenführung verschiedener Datenströme (Multiplex), als auch die Schnittstellen für die physikalische Übertragung. Durch die stark wachsende Anzahl paketorientierter Datenverbindungen (Internet, E-mail, voice over IP (VoIP) sowie IPTV) ist eine schnelle Zunahme der Ethernet, Gigabit-Ethernet (GigE) und 10Gigabit Ethernet-Anschlüsse zu verzeichnen. Entsprechend werden verstärkt paketorientierte Übertragungsnetze entwickelt, die langfristig die bisherige Infrastruktur ersetzen werden. Zur Kostensenkung wird dabei eine möglichst effiziente Verbindung zwischen den verschiedenen Netzwerk-Layern angestrebt. Einen weiteren wichtigen Aspekt stellt die Dynamisierung der Netze, also die Anpassung der Netzeigenschaften an das aktuelle Verkehrsaufkommen.

    Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen und Trends von modernen Glasfasernetzen zu vermitteln.

    1. Anforderungen an optische Netze
        Anwendungen und Dienste / Topologien allgemein / Hierarchische Gliederung (Zugangs-, Metro-, Kernnetz) / Statische und dynamische Anforderungen an optische Netze / Daten Transport Protokolle (TCP, Internet-Protokoll) / Dimensionierung, Verkehrstheorie, -modelle, -charakterisierung
    2. Standards in der optischen Übertragungstechnik
        Aggregationsnetze (Ethernet (IEEE 802) / Passive optische Netze, PONs)
    3. Transportnetze
        Synchrone Digitale Hierarchie (SDH), Synchrone Optische NETze (SONET) / Optisches Transportnetz (OTN) / Multi-Protocol-Label-Switching MPLS (RFC 3031), / Provider Backbone Transport (PBT), Transport-MPLS (ITU-T G.8110.1/Y.1370.1)
    4. Netzsteuerung
        ASON (ITU-T, G.8080) / GMPLS (RFC 4139)
    5. Komponenten optischer Transportnetze (Weitverkehrsnetz)
        Sender / Empfänger, Wellenlängen-Multiplexer, optische Verstärker / Optische Schalter, einstellbare optische Filter, Dispersionskompensation
    6. Optische Netze
        Einführung in die optische Übertragung, optische Schnittstellen, / Einkanal- / Mehrkanalsysteme, optisches Schalten / Optische Transparenz, begrenzende Effekte, Netzmonitoring
  • Literatur:

    1. H. Haunstein: Hilfsblätter zur Vorlesung.
    2. R. Rawaswami: Optical Networks - A practical perspective, Academic Press, 1998
    3. B. Mukherjee: Optical WDM Networks, Springer, 2006
    4. T.S. El-Bawab: Optical switching, Springer, 2006
    5. U. Black: "Optical Networks - Third generation transport systems”, Prentice Hall, 2002
    6. P. Tomsu and Chr. Schmutzer: “Next generation optical networks”, Prentice Hall, 2002
    7. I.P. Kaminow: Optical Fiber Telecommunications IV A & B, Academic Press
  • Prüfung:

    • Die Prüfung findet mündlich statt.


Optical Communication Networks

  • Lecture:

    • Prof. Dr.-Ing. H. Haunstein

  • Prerequisites:

    • Communication Networks I (recommended but not mandatory)

  • Organisation:

    • 2 class hours per week lecture in winter semester

  • Time and Venue:

    • Check UnivIS

  • ECTS Information:

    • ECTS Credits: 2,5

  • Contents:

    • While data transport over the last mile is dominated by analoque modems, ISDN and xDSL over copper cable or wireless standards like DECT, GSM, UMTS and in the future also WiMAX, long-haul transmission systems utilize optical transport standards like SDH (Synchroneuos Digital Hierarchy) and in future OTN (Optical Transport Network). THese standards define protocols for multiplexing of many data sreams as well as the optical interface requirements for physical layer transport. Due to the continuous growth of packet-oriented data traffic (Internet, e-mail, voice over IP (VoIP) and IPTV) rapid increase of Ethernet, Gigabit Ethernet (GigE) and 10G Ethernet connections is expected. Accordingly new packet-oriented transport networks are under development, and it is anticipated that they will replace current infrastructure in the future. Efficient interworking between the network layer is considered to provide lower cost and energy consumption. Other important new features of future networks are automatic network configuration and dynamic data rate adaptation through traffic enginneering.

    The lectures are considered to provide a fundamental understanding of modern fiber optic networks.

    1. Requirements for Optical Networks
        Applications and services / Topologies / Hierarchical structuring (access-, metro-, core-networks) / Static and dynamic Demands on optical networks / Data transport protocols (TCP, Internet-Protocol) / Resource dimensioning, traffic theory, models and characterization
    2. Standards for optical transmission techniques
        Aggregation Networks (Ethernet (IEEE 802) / Passive Optical Networks, PONs)
    3. Transport Networks
        Synchronous Digital Hierarchy (SDH), Synchronous Optical Networks (SONET) / Optical Transport Network (OTN) / Multi-Protocol-Label-Switching MPLS (RFC 3031) / Provider Backbone Transport (PBT), Transport-MPLS (ITU-T G.8110.1/Y.1370.1)
    4. Network Operation and Administration
        ASON (ITU-T, G.8080) / GMPLS (RFC 4139)
    5. Components for Optical Transport Networks (long haul networks)
        Transmitter / receiver, wavelength multiplexer, optical amplifiers / Optical switches, tunable optical filters, dispersion compensation
    6. Optical Networks
        Introduction to optical transmission, optical interfaces / Single- and multi-channel systems, optical switching / Optical transparency, limiting effects, network monitoring
  • References:

    1. H. Haunstein: Lecture notes
    2. R. Rawaswami: "Optical Networks - A practical perspective", Academic Press, 1998
    3. B. Mukherjee: "Optical WDM Networks", Springer, 2006
    4. T.S. El-Bawab: "Optical switching", Springer, 2006
    5. U. Black: "Optical Networks - Third generation transport systems”, Prentice Hall, 2002
    6. P. Tomsu: "Next generation optical networks”, Prentice Hall, 2002
    7. I.P. Kaminow: "Optical Fiber Telecommunications IV A & B", Academic Press
  • Exam:

    • There will be an oral exam at the end of the semester.