Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino [email protected] www.tlc-networks.polito.it 011 564 4076 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 a reti d’accesso Commutazione ottica di pacchetti Architetture di protocolli per reti ottiche Cenni a gestione e affidabilità Reti di accesso Quanto visto finora si applica sostanzialmente a reti metropolitane e di trasporto. Per arrivare all’utenza residenziale (“ultimo miglio”), l’ultima tratta viene detta rete d’accesso. NIU nodo remoto hub ... nodo remoto NIU NIU ... NIU = Network Interface Unit 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 Reti di accesso HFC Le reti CATV si chiamano anche Hybrid Fiber Coax (HFC). tap headend fiber remote node amplifier coax Sono pensate per funzionamento unidirezionale. Fiber To The X (FTTx) Operation System Service Node FTTx Q3 Passive Optical Splitter Internet ONT FTTH Optical Fiber Leased Line FTTB ONT Frame/Cell Relay OLT ONU NT FTTC NT FTTCab Telephone Twisted Pair Interactive Video ONU SNI (VB5) ATM-PON FTTH :Fiber To The Home FTTB :Fiber To The Building xDSL FTTC:Fiber To The Curb FTTCab :Fiber To The Cabinet Reti di accesso ottiche l1 ONU l1l2l3 ... lN receiver ... WDM laser receiver central office li ONU splitter/ ... combiner ... receiver ... remote node l1l2l3 ... lN laser laser lN ONU receiver laser ONU: Optical Network Unit 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 NIU di portanti non modulate inviate dal central office Broadband Passive Optical Networks (BPON) Sono in corso di definizione standard per reti d’accesso ottiche: ITU-T G.983.1 strato fisico ITU-T G.983.2 gestione e controllo ITU-T G.983.3 estensioni WDM ITU-T G.983.dba allocazioni dinamiche di banda ITU-T G.983.sur affidabilità http://www.fsanet.net/ E’ attivo un gruppo di lavoro IEEE 802.3ah per “Ethernet in the First Mile”: http://grouper.ieee.org/groups/802/3/efm/ Passive Optical Networks: costruttori • • • • • • • Alcatel SA http://www.alcatel.com Fujitsu Network Communications Inc. http://www.fujitsu.com Lucent Technologies http://www.lucent.com NEC Eluminant Technologies Inc. http://www.eluminant.com Paceon Corporation http://www.Paceon.com Quantum Bridge Commun. Inc. http://www.quantumbridge.com Terawave Communications Inc. http://www.terawave.com Fonte: Light Reading (marzo 2000) http://www.lightreading.com 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 a reti d’accesso Commutazione ottica di pacchetti Architetture di protocolli per reti ottiche Cenni a gestione e affidabilità 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? 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). Commutazione ottica di pacchetto Problemi generali: • multiplazione e demultiplazione temporale nel dominio fotonico • sincronizzazione • realizzazione di ritardi nel dominio fotonico 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). Sincronizzazione La sincronizzazione è il processo di riallineamento nel tempo di due segnali (impulsi). Occorre quindi poter realizzare ritardi, fissi o variabili. ritardo T/2 c1 flusso di ingresso switch 22 stadio 1 c2 ritardo T/4 switch 22 stadio 2 ritardo T/2k-1 Ck-1 ... ... switch 22 ck switch 22 flusso ritardato stadio k-1 Sono state proposte realizzazioni ottiche di funzionalità di Phase Lock Loop (PLL) per riallineare la fase dei segnali. Commutatori ottici input buffers header processor header processor switch output buffers control input Tanti problemi (sincronizzazione in ingresso, elaborazione delle intestazioni, memorizzazione dei pacchetti) e poche soluzioni! Reti a deflessione Invece di memorizzare i pacchetti, questi vengono deviati verso un’uscita non preferenziale. Si può anche evitare la sincronizzazione in ingresso, con un costo in termini di prestazioni. Non c’è un limite superiore al ritardo di consegna e non si riesce a mantenere l’ordine dei pacchetti. C’è rischio di livelock. Reti a deflessione switch 22 switch 22 switch 22 switch 44 Manhattan Street Network memorie di pacchetto ottiche
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