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Reti Fotoniche (Optical Networks) Gruppo Reti Politecnico di Torino - Dipartimento di.

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Presentazione sul tema: "Reti Fotoniche (Optical Networks) Gruppo Reti Politecnico di Torino - Dipartimento di."— Transcript della presentazione:

1 Reti Fotoniche (Optical Networks) Gruppo Reti Politecnico di Torino - Dipartimento di Elettronica Sito del corso

2 Argomenti del corso Che cosa sono le reti ottiche? Perché le reti ottiche? Tipologie di reti ottiche Reti ottiche di prima generazione: Commutazione di circuito: Sonet/SDH Commutazione di pacchetto: Gigabit Ethernet Storage area networks: Fibre Channel Reti ottiche di seconda generazione: reti broadcast-and-select anelli WDM reti wavelength routing Cenni a reti daccesso e commutazione ottica di pacchetti Architetture di protocolli per reti ottiche Cenni a gestione e affidabilità

3 Network General Guide to Communication Protocols Total Network Visibility Courtesy Network General Corporation OSI Layers Application 7 Presentation 6 Session 5 Transport 4 Network 3 Logical Link 2 Physical 1

4 Ridurre la complessità Ethernet Token Bus Token Ring FDDI DQDB ATM ISDN Frame Relay Modems PPP SMDS SONET Layer 2 Logical Link

5 Ridurre la complessità DLSw IP IPX COFP DRP IDP DDP Layer 3 Network VIP CLNP VIP

6 Convergenza == Semplicità Resolving Network Complexity from the Bottom Up Application 7 Presentation 6 Session 5 Transport 4 Network 3 Logical Link 2 Physical 1

7 Standardizzazione ITU-T (International Telecommunications Union - ITU - Telecommunications Standardization Sector) e ANSI G.872 Architecture of optical transport networks G.ASON, Architecture for the Automatic Switched Optical Network, in fase di sviluppo G.893 Broadband Passive Optical Network IETF (Internet Engineering Task Force) MPLS, MP S, G-MPLS, IPO (IP over Optical) OIF (Optical Internetworking Forum) OIF UNI (User-Network Interface) 1.0 Host Interoperability Demo 2001) ODSI (Optical Domain Service Interconnect)

8 ITU-T G.681 e G.872 OTN (Optical Transport Network) Livello del canale ottico (optical channel - OC), comprendente i sottolivelli di canale (lightpath), sezione di multiplazione (mux/demux su un link) e sezione di amplificazione. WDM node amplifier section multiplex section channel amplifier section amplifier section multiplex section WDM node amplifier section multiplex section WDM node amplificatore channel connessione

9 Architetture di protocolli Visto lenorme successo di Internet, i protocolli dominanti negli strati alti delle architetture di rete sono applicativi Internet (WWW, , file transfer, ecc.) di tipo client-server, TCP o UDP a livello trasporto, per controllare e multiplare end-to-end i flussi di informazione, e IP come protocollo di rete. Tra router IP Internet prevede sottoreti (LIS) a pacchetto, che possono essere realizzate con tecnologie diverse. Allinterno di una sottorete possiamo avere funzionalità di commutazione (p. es. switch Ethernet, commutatori ATM, commutatori Frame Relay, ecc.).

10 Pile di pile Oggi spesso si usano molti protocolli in modo stratificato Per esempio, in una rete di backbone, IP è trasportato da ATM, che è a sua volta trasportato da SONET Ogni tecnologia ha una sua pila protocollare, che può essere mappata su un livello dello standard OSI Concetto importante: la stratificazione OSI viene applicata ricursivamente Network Data Link Physical Network Data Link SONET ATM IP Network Data Link

11 Pile di pile Ogni livello di ogni protocollo offre un servizio a un livello superiore, secondo le specifiche del livello stesso. Le interfacce e procedure tra i vari livelli devono essere definite in dettaglio Alle interfacce tra due livelli di un protocollo linformazione è modificata Passando da una pila ad un altra, linformazione può essere completamente modificata e riorganizzata: Packet encapsulation Packet fragmentation Garatire linteroperabilità tra prodotti di diversi produttori è molto importante e complesso

12 Architetture di protocolli TCP IP subnet Internet applicat. Internet Protocol Suite physical data link network transport session present. applicat OSI Basic Reference Model TCP IP WDM Internet applicat. data link IP over WDM TCP IP ATM SDH WDM Internet applicat. IP/ATM/SDH/WDM

13 Duplicazione di funzionalità IP, ATM, Frame Relay, SONET/SDH, WDM possono essere considerate tecnologie di commutazione che coesistono nelle reti attuali, pur introducendo significative sovrapposizioni di funzionalità, in quanto ciascuna tecnologia offre alcune caratteristiche specifiche: IP: compatibilià con il mondo Internet - efficiente utilizzo delle risorse ATM (o Frame Relay): ingegnerizzazione della rete - controllo del traffico - qualità del servizio SONET/SDH: framing e sincronizzazione - gestione della rete - protezione da guasti - ampia disponibilità dispositivi WDM: larga banda - insensibilità al bit-rate switched Ethernet: alta velocità a basso costo in ambito locale

14 SONET & WDM È possibile combinare SONET con WDM semplicemente considerando ogni come un canale fisico diverso Ovvero, una fibra con N lunghezze donda è del tutto equivalente a N canali paralleli composti da N fibre PTE REG ADM REG ADM PTE REG ADM REG ADM PTE REG ADM REG ADM PTE REG ADM REG ADM PTE N lung. donda Topologia fisica Topologia logica: N canali lineari ADM SONET in parallello 1 2 N

15 SONET & WDM Un Add-Drop che riceve canali a 10Gbit/s deve manipolare nel dominio elettronico un throughput dellordine del Terabit/s Scenario ancora più complesso per un digital cross-connect Il costo degli apparati SONET risulta Troppo costoso Problematico per dissipazione di potenza Di dimensioni non trascurabili Ma in un ADM o DCS, la maggior parte del traffico è in transito e non deve essere necessariamente decodificato La seconda generazione di reti ottiche tenta di limitare costi mantenendo linformazione nel domino ottico

16 Classical IP over ATM Approccio classico definito dall IETF, RFC 1577: usare ATM per trasporto dati È possibile mappare altri protocolli per trasporto in ATM oltre IP LAN emulation: permette il trasporto LAN (LAN traffic over WAN) ATM viene poi trasportato da SONET SONET ATM IPToken RingEthernet Protocol Interfaces

17 IP over ATM over SONET OADMswitch ATM router IP ATM introduce notevoli overhead (> 20%) e impone un paradigma a circuiti virtuali che mal si combina con IP

18 IP over SONET Altri approcci più semplici vedono luso di SONET da parte di IP usando un protocollo Point-to-Point (PPP), standard IETF - RFC 1661 PPP permette di trasportare IP su altri protocolli di livello trasporto Funzioni: Incapsulamento e multiplexing da diversi strati di livello rete su uno stesso canale Instaurazione, configurazione e controllo del livello collegamento sottostante IP Packet Point-to-Point Protocol (PPP) Packet SONET SPE

19 IP+SONET vs IP+ATM+SONET Efficienza di incapsulamento Ipotesi Pacchetti IP di 576 byte Velocità SONET di 155 Mbit/s La banda netta è Mbit/s per IP+ATM+SONET (efficienza 80%) Mbit/s per IP+SONET (efficienza 95%) Considerazione di Qualità di servizio ATM garantisce una flessibilità che PPP direttamente non può permettere Indirizzamento, instradamento, controllo di flusso, reazione ai guasti sono implementati da ATM, non da PPP Considerazioni di costo IP su SONET costa meno di IP su ATM su SONET

20 Modelli Peer e Overlay Modello overlay: router IP e OXC appartengono a due domini amministrativi diversi; si definiscono delle UNI (User-Network Interface) la topologia della OTN non è nota allesterno i protocolli di segnalazione e instradamento sono diversi i router IP possono richiedere la creazione di connessioni ottiche Modello peer-to-peer: stesso dominio amministrativo; router IP e OXC direttamente connessi piena conoscenza della topologia stessi protocolli di segnalazione e instradamento i router IP possono richiedere connessioni ottiche con altri router Modello augmented: simile a overlay, ma con lo scambio sulle UNI di informazioni di routing

21 Modelli Peer-to-peer e Overlay overlay model peer-to-peer model UNI OXC (IP) OXC IP Sonet

22 Architetture di protocolli Anche se alcune delle funzionalità viste possono essere inglobate in IP e lo strato ottico WDM è necessario per affrontare laumento di banda, serve comunque un livello 2 (data link) tra IP e WDM per delimitare le unità dati, garantire la sincronizzazione e fornire un controllo degli errori. Possibilità: Gbit Ethernet SONET/SDH e light-SONET Optical Channel Digital Wrapper, attualmente draft per lo standard ITU-T G.709 PPP over Simple Data Link (SDL), adattamento del Point-to-Point Protocol (PPP) a sistemi WDM IEEE Resilient Packet Ring …

23 Protocolli di livello collegamento Gbit Ethernet: compatibile con le reti locali; codifica 8B/10B poco efficiente; bassi costi; supporto alla gestione assente; 10 GbE? PPP+HDLC: incapsulamento multiprotocollo; Link Control Protocol per gestire il collegamento; Network Control Protocol per gestire diversi livelli rete; controllo derrore; delimitazione con flag e stuffing SONET/SDH: controllo del jitter; gestione allarmi; protezione guasti; costi (ancora) elevati; dispositivi consolidati

24 Digital Wrapper: ITU-T G.709 Funzionalità: delimitazione delle unità dati controllo delle prestazioni dello strato ottico Forward Error Correction protezione dellanello e ripristino lunghezza donda per lunghezza donda OCh OAMOCh payloadFEC SDH IP FDDIEth.SDLATMPDH

25 Qualità del servizio Protocolli: Integrated Services (IS) con Resource Reservation Protocol (RSVP) Differentiated Services (DiffServ) Constraint-Based Routing Multi-Protocol Label/Lambda Switching (MPLS / MP S) Parametri: banda (throughput) probabilità di perdita ritardio medio variabilità del ritardo (jitter) ritardo massimo

26 MPLS / MP S Deriva dalle esperienze ATM e di IP su ATM, introducendo una nozione di circuito virtuale. Loperazione base di commutazione, invece del longest prefix match, è una commutazione di etichetta (label). Le etichette di ingresso e di uscita sono memorizzate in una opportuna tabella al momento della creazione del circuito virtuale. edge tabella aggiungi etichetta rimuovi etichetta tabella edge MPLS rete MPLS

27 MPLS / MP S Gli instradamenti (LSP: Label-Switched Path) sono decisi alla sorgente. Esiste un protocollo di segnalazione (LDP: Label Distribution Protocol) per allocare le etichette. Implica un passaggio da un paradigma soft-state ad un paradigma hard-state. Permette lingegnerizzazione del traffico e la costruzione di reti private virtuali (VPN: Virtual Private Network) Forza una separazione tra piano di controllo e piano di utente. Sono previste funzionalità di aggregazione delle etichette (grooming) e gerarchie di etichette. Nel caso MP S le etichette sono delle lunghezze donda.

28 G-MPLS G-MPLS è una proposta IETF per estendere MP S in modo da costituire un piano di controllo in grado di supportare diverse tecnologie di commutazione: tempo, spazio,, pacchetti. Si prevedono tre piani: piano di trasporto, piano di controllo, piano di gestione. Sono stati recentemente stilati diversi draft IETF su G-MPLS. E previsto un Link Management Protocol (LMP): Control Channel Maintenance Link Property Correlation Link Connectivity Verification Fault Management

29 Architetture di protocolli physical data link network transport session present. applicat TCP IP subnet Internet applicat. Internet Protocol Suite OSI BRM TCP IP MPLS OChDW WDM Internet applicat. IP over WDM

30 ITU-T G.ASON: Automatically Switched Optical Network Clients e.g. IP, ATM, TDM Clients e.g. IP, ATM, TDM OCC CCI NNI UNI User signaling IrDI_NNI IrDI OCC ASON control plane Optical Transport Network Management NMI-A NMI-T OXC OCC: Optical Connection Controller UNI: User Network Interface CCI: Connection Control Interface NNI: ASON control Node Node Interface IrDI: Inter Domain Interface NMI: Network Management Interface

31 ITU-T G.ASON Larchitettura prevede tre piani: trasporto, controllo e gestione. I canali di controllo e gestione possono essere in-band o out-of-band. Sono previste connessioni: permanenti, semi- permanenti e commutate Sono previste tecniche di protezione a livello ottico. Nel piano di controllo si gestiscono procedure di controllo di ammissione delle chiamate, di policing, di instradamento dinamico


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