Titelaufnahme

Titel
Power efficiency of state-of-the-art and advanced wired access networks / Ana Lovrić
VerfasserLovrić, Ana
Begutachter / BegutachterinAleksic, Slavisa ; van As, Harmen R.
Erschienen2010
UmfangIV, 108 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Zugangsnetz / Leistungsverbrauch / Energieverbrauch / Stromverbrauch / Energie-Effizienz / FTTH / PON / DSL / 100 Gigabit Ethernet / WiMAX
Schlagwörter (EN)Access network / Power consumption / Energy consumption / Energy efficiency / FTTH / PON / DSL / 100 Gigabit Ethernet / WiMAX
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-36647 Persistent Identifier (URN)
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Power efficiency of state-of-the-art and advanced wired access networks [2.36 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Im Bezug auf den globalen Trend zu "grünen" Technologien werden sowohl Leistungsfähigkeit als auch Energieverbrauch der Netzinfrastruktur zu sehr wichtigen Themen, die nicht nur im IKT (Informations- und Kommunikationstechnologie)-Bereich sondern auch in anderen Wirtschafts- und Sozialbereichen an Wichtigkeit gewinnen. Die gesamte Infrastruktur der Kommunikations- und Informationsnetze trägt zunehmend zum weltweiten Stromverbrauch bei. Den größten Beitrag unter allen Netzsubsystemen leistet das Zugangsnetz. Im Betracht der Einführung neuer energie-hocheffizienten Netzkonzepten und möglichen Auswirkungen auf die Umwelt so wie potenziellen Betriebskosteneinsparungen wird es immer wichtiger den Leistungsverbrauch unterschiedlicher Zugangsnetzlösungen zu bewerten und zu vergleichen.

Diese Masterarbeit gibt einen Überblick über verschiedene drahtgebundenen Netzzugangstechologien, die derzeit entweder bereits eine breite Anwendung finden oder sich im Entwicklungs- bzw.

Forschungsstadium befinden. Diese Technologien wurden im Bezug auf den Leistungsverbrauch verglichen.

Die derzeit verfügbaren kupfer-basierte Zugangsnetze, die im Rahmen dieser Arbeit betrachtet wurden, sind Digital Subscriber Line (DSL) und Hybrid Fiber-Coax (HFC) Systeme. Die beiden Systeme basieren auf der Fiber-to-the-Node (FTTN) Netzarchitektur. Die im Rahmen dieser Arbeit aufgefassten Fiber-to-the-Home (FTTH) Netze sind so genannte Time-Division Multiplexed Passive Optical Networks (TDM PONs) und Punkt-zu-Punkt Ethernet-basierte optische Netze. Neben den angeführten drahtgebundenen Zugangsnetze schließt diese Arbeit auch eine drahtlose Zugangstechnologie ein, nämlich das WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access. Darüber hinaus werden die wichtigsten Eigenschaften fortgeschrittener und derzeit nicht breit verwendeter Zugangsoptionen vorgestellt, die höhere Datenraten und eine höhere Anzahl der Anschlüsse unterstützen können. Diese Technologien umfassen 10 Gbit/s Ethernet PON (10G-EPON), Wavelength-Division Multiplexed (WDM) PON, hybride TDM/WDM PONs und PONs mit großer Reichweite. Zusätzlich werden die Hauptmerkmale der künftigen Ethernet-Komponenten und -Systeme mit Datenraten von 40 Gbit/s und 100 Gbit/s beschrieben, die im neuen Ethernet-Standard IEEE 802.3ba, der voraussichtlich Mitte 2010 verabschiedet wird, spezifiziert werden. Letztendlich wird das zur Berechnung des Leistungsverbrauchs verwendete Netzmodel beschrieben. Die betrachteten Zugangsnetztechnologien werden im Bezug auf Energieeffizienz bewertet. Die erhaltenen Resultate zeigen eine allgemein höhere Energieeffizienz der optischen Zugangslösungen im Vergleich zu elektrischem, d.h. kupfer-basiertem, Netzzugang. Es wurde auch gezeigt, dass hybride TDM/WDM PONs das Potenzial haben, die höchste Leistungseffizienz anzubieten. Im Gegensatz dazu weist WiMAX den höchsten Leistungsverbrauch auf.

Zusammenfassung (Englisch)

According to the global trend of "green technology", power consumption of electronic equipment is becoming a very important issue, which among other fields concerns also the information and communication technology (ICT). The entire communication and information network infrastructure contributes increasingly to the world's electricity consumption. The most significant contributor among network subsystems is the access network. Taking into account the impact on the environment as well as the potential savings of operational costs by using highly power-efficient networks, it is of great interest to estimate and compare the power consumption of different access network technologies. This master thesis gives an overview of different wired state-of-the-art and advanced technologies for implementing access networks as well as a comparison of those technologies with respect to power consumption. The state-of-the-art networks with copper-wired access, which are considered in this work, are digital subscriber line (DSL) and hybrid fiber-coaxial (HFC) technologies, both based on the fiber-to-the-node architecture.

Fiber-to-the-home networks that are considered in this work are time-division multiplexed passive optical network (TDM PON) and point-to-point optical Ethernet network. Apart from the mentioned state-of-the-art wired access networks, this master thesis takes into account one wireless access technology, namely the worldwide interoperability for microwave access, i.e., WiMAX. The work focuses also on advanced and currently not widely deployed access options, which support higher bit rates and a larger number of users. Such access technologies are 10 Gbit/s Ethernet PON (10G-EPON), wavelength division multiplexed (WDM) PON, hybrid TDM/WDM PON and long-reach PON.

Additionally, the main features of future Ethernet components and systems operating at 40 Gbit/s and 100 Gbit/s data rates, which are the scope of the new Ethernet standard IEEE 802.3ba that is expected to be completed mid-2010, are given. Finally, the description of the assumed network models is provided. The considered access technologies are compared with each other regarding their energy efficiency. The obtained results show a generally higher energy efficiency of optical access solutions in comparison to electric (i.e. copper-based) wired access. It is also shown that the hybrid TDM/WDM PON has the potential to provide the highest energy efficiency, in contrast to the WiMAX which has the highest power consumption.