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Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino neri@polito.it

Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino neri@polito.it 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

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Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino neri@polito.it

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Presentation Transcript

  1. Reti Fotoniche (Optical Networks) Fabio Neri Politecnico di Torino neri@polito.it www.tlc-networks.polito.it 011 564 4076

  2. 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

  3. 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)

  4. 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.

  5. Gerarchia SONET/SDH OC level STS level SDH level Mbit /s 51.84 155.52 622.08 1244.16 2488.32 9953.28 39813.12 159252.48 OC-1 OC-3 OC-12 OC-24 OC-48 OC-192 OC-768 OC-3072 STS-1 STS-3 STS-12 STS-24 STS-48 STS-192 STS-768 STS-3072 STM-1 STM-4 STM-8 STM-16 STM-64 STM-256 STM-1024

  6. 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

  7. administrative unit 270 byte 9 byte 261 byte 0 ms Framing Puntatori tempo 125 ms overhead virtual container Trama STM-1 in SDH/SONET

  8. 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.

  9. 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

  10. Gerarchia sincrona SDH: STM-4 1080 byte 36 byte 1044 byte 0 s Framing Puntatori tempo 125 s overhead virtual container STM-1 # 1 STM-1 # 2 STM-1 # 3 STM-1 # 4

  11. path layer path layer connessione line layer line layer line layer section layer section layer section layer section layer physical layer physical layer physical layer physical layer terminale SDH ADM SDH terminale SDH rigeneratore add/drop mux Stratificazione SONET/SDHstandard ITU-T G.78x

  12. 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

  13. 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.

  14. 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).

  15. 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

  16. 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)

  17. 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

  18. 50% 25% 25% Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s 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.

  19. 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)

  20. 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.

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