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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 Reti di accesso Quanto visto finora si applica sostanzialmente a reti metropolitane e di trasporto. Per arrivare allutenza residenziale (ultimo miglio), lultima tratta viene detta rete daccesso. hub nodo remoto... NIU NIU = Network Interface Unit...

4 Reti 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

5 Reti di accesso HFC Le reti CATV si chiamano anche Hybrid Fiber Coax (HFC). headend remote node fiber coax amplifier tap Sono pensate per funzionamento unidirezionale.

6 Service Node SNI (VB5) ONU FTTH FTTB FTTC FTTCab Optical Fiber ATM-PONxDSL OLT ONU NT Passive Optical Splitter FTTx FTTC:Fiber To The Curb FTTCab :Fiber To The Cabinet FTTH :Fiber To The Home FTTB :Fiber To The Building Q3 Operation System Internet Leased Line Frame/Cell Relay Telephone Interactive Video Fiber To The X (FTTx) Twisted Pair ONT

7 Reti di accesso ottiche WDM laser receiver central office remote node splitter/ combiner receiver laser 1 ONU N... ONU: Optical Network Unit receiver laser i ONU receiver laser N ONU

8 Reti 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 ONU di portanti non modulate inviate dal central office

9 Architetture di PON: LARNET Segnali di ritorno a larga banda affettati (sliced) dallAWG. 1.5 m laser 1.3 m receiver central office remote node AWG 1 N... ONU: Optical Network Unit i receiver 1.3 m LED 1 ONU receiver 1.3 m LED 1 ONU receiver 1.3 m LED 1 ONU

10 Architetture di PON: RITENET WDM laser WDM receiver central office remote node AWG 1... ONU: Optical Network Unit receiver modulator ONU N receiver modulator ONU i receiver modulator ONU Modulazione di portante per la tratta upstream.

11 Broadband Passive Optical Networks (BPON) Sono in corso di definizione standard per reti daccesso ottiche: ITU-T G.983.1strato fisico ITU-T G.983.2gestione e controllo ITU-T G.983.3estensioni WDM ITU-T G.983.dbaallocazioni dinamiche di banda ITU-T G.983.suraffidabilità E attivo un gruppo di lavoro IEEE 802.3ah per Ethernet in the First Mile:

12 Passive Optical Networks: costruttori Alcatel SA Fujitsu Network Communications Inc. Lucent Technologies NEC Eluminant Technologies Inc. Paceon Corporation Quantum Bridge Commun. Inc. Terawave Communications Inc. Fonte: Light Reading (marzo 2000)

13 Commutazione ottica di pacchetto 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?

14 Commutazione ottica di pacchetto 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).

15 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

16 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.

17 Commutazione ottica di pacchetto Problemi generali: multiplazione e demultiplazione temporale nel dominio fotonico sincronizzazione realizzazione di ritardi nel dominio fotonico rigenerazione (2R o 3R) ottica 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).

18 Sincronizzazione La 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. switch 2 switch 2 switch 2 switch 2 flusso di ingresso flusso ritardato stadio 1stadio 2stadio k-1 ritardo T/2 ritardo T/4 ritardo T/2 k-1 c1c1 c2c2 C k-1 ckck...

19 Commutatori ottici header processor header processor switch input buffers output buffers control input Problemi: sincronizzazione in ingresso, elaborazione delle intestazioni, risoluzione delle contese, memorizzazione dei pacchetti …

20 Sincronizzazione in ingresso Sovente la matrice di commutazione opera in modo sincrono (slotted) su pacchetti di dimensione fissa. Linee di ritardo (possibilmente commutate lentamente) possono essere usate per lallineamento dei pacchetti in ingresso.

21 Elaborazione intestazioni I pacchetti contengono nella loro intestazione linformazione (indirizzo o etichetta) che guida la commutazione. Sovente tale intestazione (header) viene separata dai dati (payload) e rappresentata in formati che agevolano una veloce elaborazione, nel dominio elettronico o nel dominio ottico. Possibilità: header a velocità ridotta rispetto al payload subcarrier multiplexing codici ottici modulazioni miste ampiezze/fase

22 Risoluzione delle contese I commutatori elettronici risolvono le contese con memorizzazione (e possibilmente scarto) dei pacchetti. Nel dominio fotonico si possono usare linee di ritardo (normalmente configurate in ricircolo dalle uscite agli ingressi) per emulare le memorie elettroniche. Si possono anche sfruttare i diversi canali WDM disponibili sulle fibre (anche se ciò richiede conversione di lunghezza donda).

23 Una possibile architettura


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