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Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino 011 564 4076.

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Presentazione sul tema: "Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino 011 564 4076."— Transcript della presentazione:

1 Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino

2 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 alle reti daccesso Commutazione ottica di pacchetti Architetture di protocolli per reti ottiche Cenni a gestione e affidabilità

3 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)

4 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

5 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.).

6 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

7 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

8 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

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

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

11 IP over ATM over SDH IP datagram PAD+CRC celle ATM (delimitazione con HEC) trame SDH AAL5

12 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 …

13 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

14 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

15 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

16 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

17 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.

18 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

19 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

20 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

21 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

22 Optical Burst Switching (OBS) Proposta intermedia tra commutazione di pacchetto e commutazione di circuito, che sfrutta la separazione tra piano di controllo e piano di trasporto, o tra header e payload dei pacchetti. Il burst è un insieme di bit di informazione (un pacchettone), assemblato ai bordi (edge) della rete e instradato in modo trasparente nel piano di trasporto. Viene preceduto di un tempo di offset, tipicamente inferiore ad un ritardo di propagazione, da una richiesta di allocazione (Control Header Packet CHP) inviata nel piano di controllo. burst CHP controllo trasporto

23 Optical Burst Switching (OBS) Tale richiesta viene elaborata e instradata prima dellarrivo del burst, preparando con debito anticipo gli apparati di commutazione. In caso di conflitti non risolubili vengono bloccati sia la richiesta (prima) sia il burst (dopo), evitando lutilizzo di memorie per la risoluzione di contese. La parte di controllo dei commutatori riserva con anticipo le risorse necessarie allo smaltimento del burst, implementando strategie di scheduling tra le richieste di burst non ancora transitati. E possibile supportare diverse classi di servizio sia ritardando burst di classe inferiore, sia assegnando offset maggiori alle classi di servizio più pregiate, in modo che vengano schedulate nei nodi prima di altre classi di servizio.


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