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

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

Controllo e gestione di reti ottiche Il Network Management classicamente consiste di diverse funzioni: gestione della configurazione (Configuration Management) gestione delle prestazioni (Performance Management) gestione dei guasti (Fault Management) gestione della sicurezza (Security Management) gestione della tariffazione (Accounting Management) Nelle reti ottiche occorre tenere in conto anche della: gestione del rischio (Safety Management)

Gestione di reti Per avere buone prestazioni (p. es. SONET può recuperare situazioni di guasto in 50 ms) le funzioni di gestione vengono sovente realizzate in modo distribuito e non centralizzato. Il mondo Internet basa lambiente di gestione sul protocollo Simple Network Management Protocol (SNMP). Il mondo dei gestori pubblici sta convergendo verso un contesto di gestione detto Telecommunications Management Network (TMN), utilizzando il protocollo Common Management Information Protocol (CMIP) e utilizzando basi di dati distribuite dette Management Information Base (MIB).

Configuration Management Equipment Management gestione di un inventario dei dispositivi e componenti disponibili nella rete occorre sapere quali lunghezze donda sono disponibili e utilizzabili Connection Management creazione e rilascio dei lightpath

Performance Management Si vogliono controllare le prestazioni e la qualità di servizio offerte dalla rete: bit error rate livelli di potenza ottica rapporti segnale-rumore temperatura stabilità in frequenza banda disponibile

Fault Management Fornire robustezza a situazioni di malfunzionamento è obbiettivo fondamentale di ogni rete ad alta velocità. Le tecniche di protezione (protection) prevedono lesistenza di ridondanza per poter continuare lofferta di servizio in presenza di guasti. Il termine sopravvivibilità (survivability) si riferisce proprio alla capacità della rete di continuare ad erogare servizio anche in presenza di guasti. Gli strati ottici, SONET/SDH e ATM prevedono tecniche di protezione per garantire la survivability. I guasti più tipici sono rotture della fibra, ma abbiamo anche guasti nei nodi (mancanza di tensione o rottura di componenti) o su singoli canali WDM (guasti di trasmettitori o ricevitori).

Concetti generali di protezione Diversi tipi di protezione: 1+1 1:1 1:N

Concetti generali di protezione Protezione di cammino e protezione di collegamento. funzionamento normale path protection line protection span protection

Self-Healing Rings Tre architetture comunemente utilizzate: two-fiber unidirectional path-switched ring (UPSR) four-fiber bidirectional line-switched ring (BLSR/4) two-fiber bidirectional line-switched ring (BLSR/2)

Two-Fiber Unidirectional Path-Switched Ring

Four-Fiber Bidirectional Line-Switched Ring

Protezione di reti a maglia Il problema è più difficile. Possibilità: cercare nella topologia due cammini disgiunti sui collegamenti (edge-disjoint) o sui nodi (node-disjoint) protezione di collegamento Nel caso di line protection, bisogna cercare di minimizzare lesigenza di coordinamento tra i nodi. Sovente si impongono vincoli sulla topologia (per es. ci devono essere almeno due percorsi disgiunti tra ogni coppia di nodi). Tali topologie vengono partizionate in cicli (cioè anelli) su cui si applicano le tecniche di protezione viste prima.

Protezione di reti a maglia Decomposizione in cicli di una rete a maglia biconnessa con collegamenti bidirezionali.

Protezione di reti a maglia A BC D EF collegamenti di servizio collegamenti di protezione

Protezione di reti a maglia A BC D EF Instradamento del lightpath A-D.

Protezione di reti a maglia A BC D EF Guasto sul collegamento B-C.

Protezione di reti a maglia A BC D EF Line protection del lightpath A-D.

Fault Management Occorre prestare attenzione allinterazione tra meccanismi di protezione presenti nei diversi strati dellarchitettura di rete. In generale, guasti di diversa tipologia possono essere protetti meglio in strati architetturali diversi. Purtroppo i meccanismi di protezione vengono progettati indipendentemente in ogni strato e normalmente uno stesso guasto può inutilmente far scattare allarmi e procedure di protezione in strati diversi. Si può giocare sulle differenti scale temporali dei meccanismi di protezione per limitare le interazioni tra gli strati.

Velocità della protezione minuti rerouting IP PNNI: ATM restoration secondi Sonet/SDH restoration Optical restoration ATM protection (VP rings) centinaia di millisecondi Sonet/SDH protection Optical protection meno di 50 millisecondi

Safety Management I laser a semiconduttore usati nei sistemi di trasmissione ottica operano a potenze basse, ma possono causare danni allocchio umano. I sistemi vengono classificati in base ai livelli di potenza emessa. Un sistema di classe I non emette radiazioni dannose. Il limite di potenza è 10 mW a 1.55 m e 1 mW a 1.3 m. Normalmente i sistemi installati in azienda sono di classe I. Un lettore di CD è un sistema di classe I. Un sistema di classe IIIa emette potenze maggiori: fino a 50 mW (17 dBm) a 1.55 m. Normalmente laccesso a tali sistemi è ristretto a personale di servizio, per cui essi vengono usati solo nelle reti degli operatori.

Safety Management Per essere conforme alle specifiche di classe I, un sistema tipicamente usa un protocollo di Open Fiber Control (OFC), che gestisce situazioni di taglio della fibra e le fasi di installazione. Più in dettaglio il protocollo di OFC specifica come: rivelare tagli di fibra e spegnere gli amplificatori mantenere entro le specifiche di classe I le radiazioni di una fibra tagliata ripristinare il funzionamento quando il collegamento viene ripristinato In presenza di amplificatori ottici occorre anche evitare che le radiazioni dovute ad emissione spontanea degli amplificatori causino danni agli occhi.

… e per concludere...

Che cosa ci aspettiamo? La tecnologia ottica è ancora giovane: costi elevati difficoltà a disaccoppiare aspetti di livello fisico da problematiche di sistema ma promette di: gestire quantità di informazione molto maggiori dellelettronica avere costi in larga misura indipendenti dal bit-rate probabilmente richiedendo soluzioni architetturali diverse da quelle naturali nel dominio elettronico