Reti Fotoniche(Optical Networks)

Fabio NeriPolitecnico di Torino

neri@polito.itwww.tlc-networks.polito.it

011 564 4076

Indice (II)Indice (II)

Esempi di reti ottiche di seconda generazione: reti broadcast-and-select anelli WDM reti wavelength routing

Progetto di topologia logica e routing di cammini ottici

Cenni a reti d’accesso

Commutazione ottica di pacchetti

Architetture di protocolli per reti ottiche

Cenni a gestione e affidabilità

Reti di accessoReti di accesso

Quanto visto finora si applica sostanzialmente a reti metropolitane e di trasporto. Per arrivare all’utenza residenziale (“ultimo miglio”), l’ultima tratta viene detta rete d’accesso.

hub

nodo remoto

nodo remoto

...NIU

NIU

NIU

NIU = Network Interface Unit...

Reti di accessoReti di accesso

Tecnologie nelle reti di accesso:

• Plain Old Telephone Service (POTS)• Asymmetric Digital Subscriber Loop (ADSL)• cable-modems su reti con tecnologia Cable-TV (CATV)• reti via radio (wireless); esempio: Local Multipoint

Distribution Service (LMDS)• reti via radio cellulare• reti di accesso ottiche

Reti di accesso HFCReti di accesso HFC

Le reti CATV si chiamano anche Hybrid Fiber Coax (HFC).

headend remotenodefiber

coax

amplifier

tap

Sono pensate per funzionamento unidirezionale.

Service Node

SNI (VB5)

ONU

FTTH

FTTB

FTTC

FTTCab

Optical Fiber

ATM-PON xDSL

OLT

ONU NT

NT

Passive Optical Splitter

FTTx

FTTC:Fiber To The CurbFTTCab :Fiber To The Cabinet

FTTH :Fiber To The HomeFTTB :Fiber To The Building

Q3

Operation System

Internet

Leased Line

Frame/CellRelay

Telephone

Interactive Video

Fiber To The X (FTTx)

Twisted Pair

ONT

ONT

Reti di accesso otticheReti di accesso ottiche

WDMlaser

receiver

centraloffice

remotenode

splitter/combiner

receiver

laser

1ONU

123 N

123 N

...

...

...

...

ONU: Optical Network Unit

receiver

laser

iONU

receiver

laser

NONU

Reti di accesso otticheReti di accesso ottiche

Sono sovente basate su ATM. Nella tratta “downstream” si affronta un problema di multiplazione. Nella tratta “upstream” si ha un problema di accesso multiplo (serve un MAC).

Si mira soprattutto alla semplicità e alla facilità di gestione, per cui si implementano normalmente strutture passive con componenti di basso costo. Esempi: trasmissione con LED modulazione alle NIU di portanti non

modulate inviate dal central office

Broadband Passive Broadband Passive Optical Networks (BPON)Optical Networks (BPON)

Sono in corso di definizione standard per reti d’accesso ottiche:

ITU-T G.983.1 strato fisico ITU-T G.983.2 gestione e controllo ITU-T G.983.3 estensioni WDM ITU-T G.983.dba allocazioni dinamiche di banda ITU-T G.983.sur affidabilità

http://www.fsanet.net/

E’ attivo un gruppo di lavoro IEEE 802.3ah per “Ethernet in the First Mile”:http://grouper.ieee.org/groups/802/3/efm/

Passive Optical Networks: costruttoriPassive Optical Networks: costruttori

• Alcatel SA http://www.alcatel.com• Fujitsu Network Communications Inc. http://www.fujitsu.com• Lucent Technologies http://www.lucent.com• NEC Eluminant Technologies Inc. http://www.eluminant.com• Paceon Corporation http://www.Paceon.com • Quantum Bridge Commun. Inc. http://www.quantumbridge.com• Terawave Communications Inc. http://www.terawave.com

Fonte: Light Reading (marzo 2000) http://www.lightreading.com

Indice (II)Indice (II)

Esempi di reti ottiche di seconda generazione: reti broadcast-and-select anelli WDM reti wavelength routing

Progetto di topologia logica e routing di cammini ottici

Cenni a reti d’accesso

Commutazione ottica di pacchetti

Architetture di protocolli per reti ottiche

Cenni a gestione e affidabilità

Commutazione ottica di Commutazione ottica di pacchettopacchetto

Finora abbiamo visto:• reti di prima generazione• reti di seconda generazione

reti ottiche a commutazione (veloce) di circuito (es. reti wavelength routing)

reti ottiche a commutazione di pacchetto (es. reti broadcast-and-select)

reti con commutazione di pacchetti ottici?

Commutazione ottica di Commutazione ottica di pacchettopacchetto

Una rete con commutazione ottica di pacchetti (Optical Packet Switching Network) è in grado di commutare pacchetti nel dominio fotonico, quindi è in grado di configurare i suoi elementi di commutazione nella scala temporale di singole unità dati.

La tecnologia per questo tipo di reti è ancora in fase molto preliminare.

Si può anche parlare di multiplazione di tempo ottica (Optical Time Division Multiplexing - OTDM).

Commutazione ottica di Commutazione ottica di pacchettopacchetto

Problemi generali:• multiplazione e demultiplazione temporale nel

dominio fotonico• sincronizzazione • realizzazione di ritardi nel dominio fotonico

Sovente in OTDM si usano solitoni per evitare gli effetti negativi della dispersione.

Sono stati proposti componenti ottici in grado di implementare porte logiche operanti a velocità estremamente elevate (pochi fs).

SincronizzazioneSincronizzazioneLa sincronizzazione è il processo di riallineamento nel

tempo di due segnali (impulsi). Occorre quindi poter realizzare ritardi, fissi o variabili.

Sono state proposte realizzazioni ottiche di funzionalità di Phase Lock Loop (PLL) per riallineare la fase dei segnali.

switch22

switch22

switch22

switch22

flusso diingresso

flusso ritardato

stadio 1 stadio 2 stadio k-1

ritardo T/2

ritardo T/4

ritardo T/2k-1

c1 c2 Ck-1 ck

...

...

Commutatori otticiCommutatori ottici

headerprocessor

headerprocessor

switch

inputbuffers

outputbuffers

controlinput

Tanti problemi (sincronizzazione in ingresso, elaborazione delle intestazioni, memorizzazione dei pacchetti) e poche soluzioni!

Reti a deflessioneReti a deflessione

Invece di memorizzare i pacchetti, questi vengono deviati verso un’uscita non preferenziale.

Si può anche evitare la sincronizzazione in ingresso, con un costo in termini di prestazioni.

Non c’è un limite superiore al ritardo di consegna e non si riesce a mantenere l’ordine dei pacchetti.

C’è rischio di livelock.

Reti a deflessioneReti a deflessione

Manhattan Street Network

switch22

switch22

switch22

switch44

memorie di pacchetto ottiche