Reti Fotoniche
(Optical Networks)
Fabio Neri
Politecnico di Torino
[email protected]
www.tlc-networks.polito.it
011 564 4076
Indice (I)
Che cosa sono le reti ottiche?
Perché le reti ottiche?
Tipologie di reti ottiche:
 reti di trasporto
 reti metropolitane
 reti d’accesso
Commutazione di pacchetto o di circuito?
Cenni a reti ottiche di prima generazione
Reti ottiche di prima generazione
Nelle reti di prima generazione le fibre sostituiscono il
rame come mezzo trasmissivo (strato fisico).
Esempi:
• sistemi sottomarini
• SONET/SDH: evoluzione delle gerarchie TDM
plesiocrone (PDH) dei sistemi telefonici. Offre flessibilità
nella multiplazione dei flussi e funzionalità di gestione,
protezione, interoperabilità, networking.
• ESCON, FiberChannel, HIPPI: standard per
interconnettere elaboratori e periferiche ad alta velocità
• FDDI, Gbit Ethernet e reti locali (LAN) veloci
• RPR - Resilient Packet Ring (IEEE 802.17)
SONET/SDH
L’attuale infrastruttura della rete telefonica, su cui
vengono sovente veicolati i canali di altre tipologie di
reti, è in larga misura basata sulle gerarchie sincrone:
• SONET - Synchronous Optical NETwork (segnali
ottici multipli della velocità base di segnale di 51.84
Mbit/s)
• SDH - Synchronous Digital Hierarchy (equivalente
europeo ed internazionale di SONET)
• STS - Synchronous Transport Signal (standard
corrispondente per i segnali elettrici)
La topologia è ad anelli per motivi di affidabilità.
Gerarchia SONET/SDH
OC level
STS level
SDH level
Mbit /s
OC-1
STS-1
OC-3
STS-3
STM-1
155.52
OC-12
STS-12
STM-4
622.08
OC-24
STS-24
STM-8
1244.16
OC-48
STS-48
STM-16
2488.32
OC-192
STS-192
STM-64
9953.28
OC-768
STS-768
STM-256
39813.12
OC-3072
STS-3072
STM-1024
159252.48
51.84
Trama SDH/SONET
• Elemento base è la trama STM-1, con periodo di
ripetizione 125 s
• La trama è costituita da 19440 bit, corrispondenti
a una velocità di 155.520 Mbit/s
• L’informazione è organizzata in byte su 9 righe
da 270 byte ciascuna
Trama STM-1 in SDH/SONET
270 byte
9 byte
administrative unit
261 byte
0 s
Framing
Puntatori
overhead
virtual container
125 s
Trama STM-1 in SDH/SONET
L’overhead contiene le seguenti informazioni:
• byte di inizio trama
• puntatori nella trama dei vari canali multiplati
• numero di canali trasportati da un frame per
identificare i puntatori validi
• informazioni di OAM che permettono la supervisione
e la manutenzione del sistema
Il virtual container (VC) è la sezione utile al trasporto dati
(261 x 9 = 2349 byte).
L’administrative unit (AU) è l’insieme di VC e dei relativi
puntatori.
Gerarchia sincrona SDH:
da STM-1 a STM-4
• STM-4 ha una capacità di 622 Mbit/s, 4 volte
superiore a quella di STM-1, pur mantenendo lo
stesso periodo di ripetizione della STM-1.
• Si ottiene raggruppando in modo interlacciato
quattro AU in un unico Administrative Unit Group
Gerarchia sincrona SDH: STM-4
1080 byte
36 byte
1044 byte
0 s
Framing
Puntatori
overhead
STM-1 # 1
virtual container
STM-1 # 2
STM-1 # 3
125 s
STM-1 # 4
Stratificazione SONET/SDH
standard ITU-T G.78x
path
layer
line
layer
path
layer
connessione
line
layer
line
layer
section
layer
section
layer
section
layer
section
layer
physical
layer
physical
layer
physical
layer
physical
layer
terminale
SDH
rigeneratore
ADM
SDH
add/drop mux
terminale
SDH
Trasmissione ottica: principali attori
•
•
•
•
•
Nortel Networks http://www.nortelnetworks.com (33%)
Lucent Technologies http://www.lucent.com (27%)
Ciena Corporation http://www.ciena.com (15%)
Alcatel SA http://www.alcatel.com (14%)
Cisco Systems Inc. http://www.cisco.com (5%)
(grazie all’acquisizione di Pirelli)
• Ericsson Telecom AB http://www.ericsson.com (3%)
• NEC Corporation http://www.nec.com (3%)
• Fujitsu Ltd. http://www.fujitsu.com (2%)
Anno 1999 - Fonte: Pioneer Consulting LLC
http://www.pioneerconsulting.com
FiberChannel
Protocollo pensato per interconnessione di
periferiche nei centri di calcolo.
Velocità di 800 Mb/s con codifica di linea 8B/10B
su fibre monomodali a 1300 nm.
FDDI: Fiber Distributed Data Interface
E’ un token ring su fibra ottica a 100 Mb/s, con topologia
a doppio anello controrotante.
Caratteristiche:
 alta velocità e affidabilità
 ritardo poco dipendente dalle dimensioni della rete
Usato come backbone di reti LAN o come rete
Metropolitana (MAN).
FDDI
Velocità di trasmissione
 125 Mb/s a livello fisico
 100 Mb/s a livello Data Link
Numero massimo di stazioni: 500
Lunghezza massima della rete: 100 km
Distanza massima tra due stazioni
 100 m su rame
 2 km su fibra multimodale
 > 20 km su fibra monomodale
FDDI
Topologia Logica: anello monodirezionale
Topologia fisica:
 doppio anello controrotante
 albero
 doppio anello di alberi
Protocollo d’accesso (MAC) a token temporizzato
Dopo aver acquisito il token una stazione trasmette:
 traffico sincrono
 traffico asincrono (se rimane tempo)
Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s
• Banda confrontabile con la velocità
interna dei terminali
• Cavo coassiale condiviso
• Distanza limitata (~ 1 km) da
attenuazione e ritardi di propagazione
• Bassi costi dovuti a semplicità ed
economia di scala
Hub o switch: banda e cavi condivisi o
dedicati ai terminali
Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s
50%
25%
25%
Collegamento tra le “scatole” in cavo metallico o fibra ottica.
Se le “scatole” sono switch, aumenta la banda, migliora la
gestibilità, ma abbiamo una rete a commutazione di
pacchetto non controllata.
Protocollo Spanning Tree per eliminazione cicli e recupero
guasti.
Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s
Le porte dello switch possono operare in half-duplex o full-duplex
(un trasmettitore parla sempre con lo stesso ricevitore).
Nel caso di full-duplex:
• non serve un protocollo d’accesso (Ethernet diventa una tecnica
di framing e trasmissiva)
• i limiti di distanza sono puramente di tipo trasmissivo (possiamo
raggiungere decine di chilometri)
RPR IEEE 802.17
Recente proposta di rete metropolitana ad anello
che cerca di combinare i vantaggi di Ethernet
(bassi costi, semplicità) con quelli di SONET/SDH
(gestibilità, recupero veloce guasti).
Resilient Packet Ring: topologia ad anello.