Studium vlastností XGS-PON při různých scénářích zatížení sítě

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností přístupové sítě XGS-PON definované doporučením ITU-T G.9807.1 při různých scénářích zatížení. V teoretické části je rozpracována historie a vývoj pasivních optických sítí, topologie a princip komunikace XGS-PON, vrstvy PMD a TC protokolového zásobníku, mechanismus dynamické alokace šířky dostupného pásma (DBA) a faktory ovlivňující dosažitelnou propustnost včetně teoretického odvození jejího horního limitu. V praktické části byla v laboratoři zhotovena kompletní infrastruktura postavená na OLT Huawei MA5800-X7, dvou typech jednotek ONT a pasivní distribuční síti tvořené 10 km vlákna G.652.D s optickými rozbočovači v poměrech 1:4 a 1:8. Pro nezávislé monitorování byl nasazen kontejnerizovaný dohledový systém pomocí nástrojů Telegraf, InfluxDB a Grafana využívající dotazy SNMPv3. Parametry fyzické vrstvy byly ověřeny měřením metodou OTDR, měření chromatické disperze, polarizační vidové disperze a měřením vložného útlumu rozbočovačů přímou metodou (OLTS). Kvalita služby byla následně otestována třemi nezávislými metodikami: standardizovaným testem propustnosti TCP dle IETF RFC 6349, verifikací parametrů SLA metodikou EtherSAM (ITU-T Y.1564) a výkonnostními testy nástrojem iPerf3 ve scénářích jednotlivého, souběžného a křížového provozu dvou jednotek ONT. Naměřené výsledky prokázaly, že síť dosahuje 98,6-99,5 % maximální teoretické propustnosti, a odhalily dvě omezení vyplývající z vnitřní architektury jednotek ONT, která jsou v práci kvantifikována a analyzována.

This bachelor thesis studies the properties of the XGS-PON access network defined by ITU-T Recommendation G.9807.1 under different network load scenarios. The theoretical part covers the history and evolution of passive optical networks, the topology and communication principle of XGS-PON, the PMD and TC layers of its protocol stack, the dynamic bandwidth assignment (DBA) mechanism, and the factors affecting achievable throughput, including a theoretical derivation of its upper bound. In the practical part, a complete laboratory infrastructure was built around a Huawei MA5800-X7 OLT, two types of ONT units, and a passive distribution network consisting of 10 km of G.652.D fibre with 1:4 and 1:8 optical splitters. A containerised monitoring stack comprising Telegraf, InfluxDB, and Grafana was deployed for independent telemetry collection via SNMPv3 polling. The physical-layer parameters were verified by OTDR measurement, chromatic dispersion, polarization mode dispersion and direct insertion-loss measurement of the optical splitters (OLTS). Quality of service was subsequently tested using three independent methodologies: standardised TCP throughput testing per RFC 6349, SLA parameter verification using the EtherSAM methodology (ITU-T Y.1564), and transport-layer performance testing with iPerf3 under single, concurrent and cross-traffic scenarios with two ONT units. The measurements showed that the network reaches 98.6-99.5 % of the maximum theoretical throughput and revealed two limitations stemming from the internal architecture of the ONT units, which are quantified and analysed in this work.