Μάθημα Ευρυζωνικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα κορμού και πρόσβασης

Transcript

1 Μάθημα Ευρυζωνικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ευρυζωνικά δίκτυα οπτικών ινών στον κορμό και την πρόσβαση Μάθημα 4ο 5 ο ΕΘΝΙΚΟ & ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τομέας Επικοινωνιών και Επεξεργασίας Σήματος Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών 1

2 Περιεχόμενα Τεχνολογίες οπτικών ινών στα δίκτυα Long haul και στα Μητροπολιτικά δίκτυα ΜΑΝ Οπτικά δίκτυα WDM Δομικά στοιχεία Τεχνικές διαμόρφωσης στα οπτικά δίκτυα Ο ρόλος OTN optical transport network 2

3 Οι στόχοι σήμερα Μετάβαση σε NGN 3

4 Γιατί οπτικές επικοινωνίες; Συνεχής τεχνολογική εξέλιξη που επιτρέπει την αύξηση της χωρητικότητας σε υπάρχουσες υποδομές optical fiber 4 Με βάση (bit/s)/km, το κόστος του fiber είναι μικρότερο από αυτό του copper cable

5 optical networks: a circuit-switched connection A connection is an optical path through the optical network (called a lightpath) and it is established using a wavelength on each hop along the connection s path Circuit switching is a good solution for voice, since it involves exchanging a relatively continuous flow of data. However, it is not a good solution for the transmission of bursty data 5

6 Φωτονική Τεχνολογία ια 6

7 Απόσταση x Ρυθμός μετάδοσης 7

8 Τα Oπτικά δίκτυα σήμερα Οι οπτικές ίνες είναι η ραχοκοκαλιά των σημερινών δικτύων επικοινωνιών: αποτελούν περισσότερο από 90% του συνολικού μήκους των καλωδίων Οι Οπτικές ίνες μεταφέρουν: Σχεδόν όλες τις μακρινές τηλεφωνικές κλήσεις Κίνηση του Internet (Dial-up, DSL or Cable) Καλωδιακή τηλεόραση (Cable or DSL) Μια ίνα μπορεί να μεταφέρει 8.8 Tbps (εμπορικό σύστημα) ή 100 εκατομμύρια τηλεφωνικές συνομιλίες ταυτόχρονα Η κοινωνία της πληροφορίας δεν θα δημιουργούνταν χωρίς τις οπτικές ίνες 8

9 Εφαρμογές οπτικών δικτύων 9

10 Διηπειρωτικά και Ηπειρωτικά δίκτυα 10

11 Part of core Network Submarine Optical Cables The longest submarine cable is the Southeast Asia Middle East Western Europe (SEA-ME-WE 3) system stretching 39,000 km from Norden, Germany, to Keoje, South Korea

12 Optical Transport Network (OTN) 12

13 Οπτικό σύστηµα µετάδοσης 13

14 Οπτικοί πομποί Light Emitting Diodes (LEDs) Μετατροπή ρεύματος σε φως σε ετεροεπαφές ημιαγωγού Χαμηλή παραγόμενη οπτική ισχύς Διοδικά laser Υψηλή παραγόμενη οπτική ισχύς Μεγάλο φασματικό εύρος (εντείνει την επίδραση της χρωματικής διασποράς) Διοδικά lasers κατανεμημένης ανάδρασης (Distributed Feedback Lasers - DFBs) Μικρό φασματικό εύρος Δλ Περιορισμένο εύρος ζώνης άμεσης διαμόρφωσης (10 Gbps) 14

15 Αρχή λειτουργιας οπτικών πομπών 15

16 Οπτικοί πομποί Κατά κόρον πλέον χρησιμοποιούνται τα μονοχρωματικά lasers. Λέγονται μονοχρωματικά διότι εκπέμπουν σε ένα μήκος κύματος( Δλ >0). Έχουν τυπική ισχύ εκπομπής 10 mw, και απαιτούν ρεύμα της τάξης των ma 2 16

17 Δέκτης Αποκρισιμότητα R : R=Ι p /P in όπου I p το φωτόρευμα Ενώ R=ηλ/1.24 [A/W] όπου το λ μετριέται σε μm η απόδοση του φωτοδέκτη [%] Προσπίπτουσα οπτική ισχύς 17

18 Οπτικοί Δέκτες Μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό ρεύμα. Στοιχεία ενός δέκτη: οπτικός προενισχυτής: ενισχύει το σήμα πριν την φώραση Φωτοδέκτης: μετατρέπει το ρεύμα φωτονίων σε ρεύμα ηλεκτρονίων (φως ηλεκτρικό ρεύμα) Ηλεκτρονικός ενισχυτής: ενισχύει το ηλεκτρικό ρεύμα Κύκλωμα απόφασης. Αποφασίζει για το σύμβολο που μεταδόθηκε 18

19 Oπτικά συστήματα Wavelength ( ): length of a wave and is measured in nanometers, 10 9 m (nm) 400nm (violet) to 700nm (red) is visible light Fiber optics primarily use 850, 1310, & 1550nm Frequency (f): measured in TeraHertz, (THz) Speed of light = m/sec 19

20 Optical Spectrum UV IR 125 GHz/nm Visible 850 nm 1310 nm 1550 nm Light Ultraviolet (UV) Visible Infrared (IR) Communication wavelengths 850, 1310, 1550 nm Low loss wavelengths λ f 1550nm 193,548.4GHz 1551nm 193,424.6GHz 1nm 125 GHz 20

21 Η ΙΝΑ ΩΣ ΦΥΣΙΚΟ ΜΕΣΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ Μικρή απώλεια διάδοσης μέσα σε ένα τεράστιο εύρος ζώνης (~25 ΤHz) στην φασματική περιοχή γύρω από τα 1550 nm 21

22 Διάδοση του φωτός στην οπτική ίνα 22

23 Η εξασθένιση στην οπτική ίνα 23

24 Παράθυρα μετάδοσης και χωρητικότητα 24

25 25 Η εξασθένιση στην οπτική ίνα

26 BxL λόγω εξασθένισης P T =P R + ΑL=> AL=P T P R => 0,2L= 20 dbm => L=100 km BxL=1000Gbpsxkm 26

27 Υποβάθμιση Σήματος - Γραμμικά φαινόμενα διάδοσης Διασπορά Φαινόμενο κατά το οποίο αλλοιώνεται η χρονική μορφή του παλμού του σήματος. Ονομάζεται διασπορά γιατί συνήθως ο παλμός διευρύνεται χρονικά ( διασπείρεται ) Είδη διασποράς: Διασπορά Υλικού Χρωματική Διασπορά Διασπορά Κυματοδηγού Διασπορά Τρόπων Διάδοσης (μηδενίζεται με επιλογή μονότροπης ίνας) Διασπορά Τρόπων Πόλωσης (μικρή επίπτωση και στα μεγάλα Rb>40Gbps) 27

28 Διασπορά Υλικού-Χρωματική Διασπορά 28

29 29

30 30

31 Διασπορά Υλικού-Χρωματική Διασπορά 31

32 Διασπορά Υλικού-Χρωματική Διασπορά Η χρονική διεύρυνση του παλμού Δτ Δτ=D Δλ L, Δλ φασματικό εύρος Παλμού, L: μήκος ζεύξης 32

33 Συντελεστής χρωματικής διασπορας 33

34 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΛΟΓΩ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ 34

35 Παράδειγμα για πηγή μεγάλου φασματικού εύρους 35

36 Παράδειγμα για πηγή στενού φασματικού εύρους Το εύρος ενός DFB laser είναι περίπου 50 MHz (!!!) με Δf =2B 36

37 Αντιστάθμιση Διασποράς 37

38 Υποβάθμιση Σήματος Μη Γραμμικά φαινόμενα διάδοσης Μη γραμμικότητες Kerr (εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από την ισχύ) αυτοδιαμόρφωση φάσης (SPM) ετεροδιαμόρφωση φάσης (XPM) μίξη τεσσάρων φωτονίων (FWM: Η συν διάδοση δύο διαφορετικών συχνοτήτων σε μια οπτική ίνα, μπορεί υπό κατάλληλες συνθήκες να προκαλέσει την παραγωγή δύο νέων συχνοτήτων) Μη γραμμικότητες σκέδασης σκέδαση Raman σκέδαση Brillouin 38

39 Transmission Degradation Ingress Signal Egress Signal Loss of Energy Optical Amplifier Shape Distortion Dispersion Compensation Unit (DCU) Phase Variation Loss of Timing (Jitter) Optical-Electrical-Optical (OEO) cross-connect t t 39 39

40 ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΕΥΡΟΥΣ ΖΩΝΗΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ Το εύρος ζώνης της οπτικής ίνας μπορεί να υποστηρίξει μετάδοση αρκετών Tbit/s Τα ηλεκτρονικά συστήματα δεν έχουν ταχύτητα λειτουργίας μεγαλύτερη από μερικές δεκάδες Gbit/s Τρεις είναι οι βασικές τεχνικές πολυπλεξίας που χρησιμοποιούνται: Ηλεκτρονική πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (ETDM) Ροές δεδομένων χαμηλότερης ταχύτητας πολυπλέκονται σε ένα ταχύτερο ηλεκτρικό σήμα και διαμορφώνουν οπτικό φέρον Οπτική πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (OTDM) Οπτικά σήματα χαμηλότερης ταχύτητας πολυπλέκονται σε ένα ταχύτερο οπτικό σήμα Οπτική πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) Ταυτόχρονη μετάδοση δεδομένων με χρήση πολλαπλών οπτικών φερόντων 40

41 Τεχνικές Πολυπλεξίας OTDM 41

42 Τεχνικές Πολυπλεξίας WDM 42

43 Αυξάνοντας τη Χωρητικότητα 43

44 Σχήματα διαμόρφωσης ανώτερης τάξης 44

45 More Bandwidth? More Fibers Same bit rate, more fibers Slow Time to Market Expensive Engineering Limited Rights of Way Duct Exhaust W D M Same fiber & bit rate, more s Fiber Compatibility Fiber Capacity Release Fast Time to Market Lower Cost of Ownership Utilizes existing TDM Equipment Faster Electronics (TDM) Higher bit rate, same fiber Electronics more expensive 45

46 Οπτικές Ίνες με πολλούς πυρήνες 46

47 ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ 47

48 DWDM: How does it work? TDM: multiple services onto a single wavelength TDM TDM DWDM TDM Single pair of fiber strand Multiple wave lengths 48

49 Πολυπλεξία μήκους κύματος (Ι) Η πολυπλεξία μήκους κύματος (wavelength division multiplexing-wdm) αντιστοιχεί στην κλασσική πολυπλεξία συχνότητας (frequency division multiplexing-fdm), όμως αντί για μια συγκεκριμένη συχνότητα ανατίθεται ένα μήκος κύματος σε κάθε οπτικό κανάλι Συνήθως για WDM πολυπλεξία χρησιμοποιείται η περιοχή των 1550 nm, καθώς Η εξασθένηση των οπτικών ινών είναι η ελάχιστη Υπάρχουν εμπορικά διαθέσιμες τεχνολογίες ενισχυτών 49

50 Wavelength Division Multiplexing Υπάρχουν δύο είδη πολυπλεξίας μήκους κύματος που χρησιμοποιούνται στα σημερινά WDM συστήματα, και διαχωρίζονται σύμφωνα με τον αριθμό καναλιών που χρησιμοποιούν και την απόσταση μεταξύ τους. Coarse WDM Dense WDM Core: Gbit/s per optical wavelength, > 1000 km Metro: 1 40 Gbit/s per optical wavelength, < 1000 km Access: < 1 Gbit/s per optical wavelength, < 10 km 50

51 Coarse-WDM Ι Στην τεχνική Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) χρησιμοποιούνται λίγα κανάλια για να καλύψουν το οπτικό εύρος της οπτικής ίνας, με μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Τα σύγχρονα CWDM συστήματα χρησιμοποιούν μόλις κανάλια τα οποία βρίσκονται μεταξύ 1270nm και 1610nm με απόσταση μεταξύ καναλιών 20nm. Σαν απόσταση μεταξύ δύο καναλιών ορίζεται η διαφορά των κεντρικών συχνοτήτων των δύο καναλιών 51

52 Coarse-WDM ΙΙ Το κάθε κανάλι έχει εύρος ζώνης 13nm περίπου, το οποίο σε συνδυασμό με τη μεγάλη απόσταση που έχουν μεταξύ τους τα κανάλια, προσφέρει ανεξαρτησία στο κάθε κανάλι. Λόγω της απόστασής τους τα κανάλια επηρεάζουν ελάχιστα τα γειτονικά κανάλια, δίνοντας έτσι την δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν φθηνά οπτικά στοιχεία (laser,φωτοδίοδοι κτλ). Το βασικότερο μειονέκτημα της CWDM τεχνικής είναι ότι λόγω της μεγάλης απόστασης μεταξύ των καναλιών δεν μπορεί να γίνει μαζική ενίσχυση. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα είτε να μην γίνεται ενίσχυση και να περιορίζεται η απόσταση σε μερικές δεκάδες χιλιόμετρα, είτε να ενισχύονται χωριστά τα κανάλια, κάτι που ανεβάζει όμως κατακόρυφα το κόστος του δικτύου. 52

53 Αραιό - Coarse WDM ΙΙΙ 53

54 Dense-WDM Ι Στην τεχνική Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) χρησιμοποιούνται πολύ περισσότερα κανάλια για να καλύψουν το οπτικό εύρος της ίνας Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται στην περιοχή συχνοτήτων 1550nm, και τα κανάλια έχουν πολύ μικρή απόσταση μεταξύ τους. Τυπική απόσταση μεταξύ δύο καναλιών είναι τα 100GHz (0.8nm) αλλά σήμερα έχει αναπτυχθεί εξοπλισμός που λειτουργεί και με αποστάσεις 50GHz και 25GHz 54

55 Dense-WDM ΙΙ 55

56 Πυκνό- dense WDM ΙΙΙ 56

57 Fixed CWDM & DWDM ITU grids 57

58 58

59 Βασικές οπτικές δικτυακές συσκευές Ο 2x2 συζεύκτης είναι μία βασική συσκευή στα δίκτυα οπτικών ινών. Η πιο τυπική διάταξη είναι ο fiber coupler. Ένας 2x2 συζεύκτης ονομάζεται λέγεται 3 db συζεύκτης όταν η ισχύς του σήματος εισόδου μοιράζεται ισομερώς στις δύο εξόδους Πρόκειται για παθητικό στοιχείο! Δεν απαιτεί ηλεκτρική ισχύ Στο εμπόριο υπάρχουν μεγάλοι ολοκληρωμένοι splitters που διαχωρίζουν την ισχύ σε Ν=2 ν εξόδους (2 Ν 128) Με κατάλληλη σχεδίαση λειτουργεί ως διαχωριστής μηκών κύματος (λ) 59

60 WDM πολυπλέκτης αποπολυπλέκτης Simple MUX/DEMUX can be implemented using a passive couplers 60

61 WDM πολυπλέκτης αποπολυπλέκτης Οι διατάξεις MUX DEMUX στην WDM τεχνολογία υλοποιούνται με τη χρήση ειδικών διατάξεων: arrayed waveguide gratings που είναι συστοιχίες κυματοδηγών (3) και φραγμάτων περίθλασης (2,4). 61

62 οπτικά Φίλτρα Φράγματα σχισμών ή φράγματα Bragg Με τον όρο φράγμα εννοούμε οποιαδήποτε δομή επιτρέπει την υπέρθεση κυμάτων που έχουν προκύψει από το ίδιο αρχικό κύμα με κάποια διαφορά φάσης 62

63 Οπτικοί πολυπλέκτες προσθήκης απομάστευσης (Optical adddrop multiplexers) Ένας OADM έχει το ρόλο να απομαστεύσει (drop) ένα ή περισσότερα μήκη κύματος που καταλήγουν στο δικό του δικτυακό κόμβο και να εισάγει (add) νέα σήματα στα ίδια μήκη κύματος με προορισμό επόμενους κόμβους του δικτύου. Τα υπόλοιπα μήκη κύματος μετάγονται χωρίς να μετατραπούν (switch through)

64 OADMs 64

65 optical cross connects Ι Λειτουργία του OXC Μετάγει οπτικά τα εισερχόμενα μήκη κύματος των ινών εισόδου στα εξερχόμενα μήκη κύματος των ινών εξόδου. Για παράδειγμα μπορεί να μετάγει ένα εισερχόμενο μήκος κύματος λ i της ίνας εισόδου k στο εξερχόμενο μήκος κύματος λ i της ίνας εξόδου m

66 optical cross connects ΙΙ Χρήση μετατροπέων μήκους κύματος ΟxC με μετατροπέα μήκους κύματος, μπορεί να μετάγει το οπτικό σήμα του εισερχόμενου μήκους κύματος λ i της ίνας k σε άλλο μήκος κύματος λ j της ίνας εξόδου m. Η μετατροπή από λ i σε λ j είναι επιβεβλημένη όταν το μήκος κύματος λ i της ίνας εξόδου m είναι ήδη σε χρήση. Οι μετατροπείς είναι αμιγώς οπτικά στοιχεία και έχουν τη δυνατότητα μετατροπής ενός μήκους κύματος ή ακόμα και μιας ομάδας μηκών κύματος για την αποφυγή συγκρούσεων

67 Τεχνολογίες OXCs An optical cross connect (OXC) is an N N optical switch,. it can switch the optical signal on incoming wavelength λ i of input fiber k to the outgoing wavelength λ i of output fiber m. If it is equipped with converters, it can also switch the optical signal of the incoming wavelength λ i of input fiber k to another outgoing wavelength λ j of the output fiber m. OXC can also be used as an optical add/drop multiplexer (OADM) 67

68 Οπτικοί μεταγωγείς MEMS Μεταγωγέας επιπέδου 0 (layer 0): Μετάγει φως από τις εισόδους στις εξόδους Ανεξάρτητο από μήκος κύματος και την τεχνική διαμόρφωσης Υψηλή χωρητικότητα (up to ~Tbps) Μικρός χρόνος καθυστέρησης Μικρή κατανάλωση ενέργειας 68

69 Χαρακτηριστικά OXCs 69

70 ΟΑDM -ΟΧC 70

71 Οπτικοί ενισχυτές Ι Ελάχιστη εξασθένηση περί τα 0.18 db/km Οπτικοί ενισχυτές ίνας με προσμίξεις σπανίων γαιών Προσμίξεις ερβίου (C-Band) Προσμίξεις θουλίου (S-Band) Προσμίξεις υτττερβίου (L-Band) Οπτικοί ενισχυτές Raman Οπτικοί ενισχυτές ημιαγωγού 71

72 72

73 Ενισχυτές EDFA 73

74 Διάταξη ΕDFA 74

75 Regenerators Optical 3R regeneration (Re amplify, Reshape, Retime) yet to reach commercial maturity Continued reliance on electronic regenerators Transponder box has electronic regenerator between O/E and E/O converters Or simply known as an OEO 75

76 Transponders are a significant fraction of WDM network cost 76

77 Optical Line Terminals (OLTs) OLTs used at source and destination sites to originate and terminate WDM signals respectively Transponders in OLTs adapt client protocol signals for the WDM network (according to ITU T CWDM or DWDM wavelength grids) 77

78 Εξωτερικοί Οπτικοί διαμορφωτές Η πληροφορία μπορεί να εφαρμοστεί στο φως με τη χρήση εξωτερικών διαμορφωτών (φάσης, πλάτους ή και συνδυασμούς αυτών, η διαμορφωτών απορρόφησης (ΕΑΜ) μέχρι τα 100 Gb/s) Βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την εξωτερική διαμόρφωση είναι το lithium niobate ή το InGaAsP 78

79 Μέθοδοι διαμόρφωσης 79

80 Αμεση Διαμόρφωση The process transmitting information via light carrier (or any carrier signal) Direct Intensity (current) 1310 nm transmitters Inexpensive light emitting diode (LED) Laser diode (LD): suffer from chirp up to 1nm (wavelength variation due to variation in electron densities in the lasing area) Distance < 30 km, no EDFA 1310 nm 80

81 External Modulation Ι 1550 nm transmitters Expensive but can cover distance up to 120 km by using EDFA 81

82 External Modulation ΙΙ 82

83 Σχήματα διαμόρφωσης Ι 83 data rates of 1, 2.5, 4 and 10 Gbit/s

84 Σχήματα διαμόρφωσης ΙΙ 84

85 Σχήματα διαμόρφωσης: The Coherent Revolution ΙΙΙ An IQ modulator is used to create advanced Quadrature Amplitude Modulation (QAM) formats with higher bandwidth efficiency. Χρησιμοποιείται Digital Signal Processing (DSP) για τη διόρθωση σφαλμάτων της μεταδοσης και την ανίχνευση των συμβόλων While the concept is old (1990s), the processing power did not exist at the time, and coherent optical systems were not possible: The advent of very high speed digital CMOS electronics in recent years is what made the coherent revolution possible. The current commercial standard: 100 Gbit/s Dual Polarization QPSK (DP QPSK) 85

86 ΦΑΣΜΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ Φως laser Σήμα πληροφορίας 86

87 ΣΥΓΧΡΟΝΟ ΟΠΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ 87

88 Τοπολογίες Οπτικών δικτύων 88

89 Στρωματοποιημένη ιεραρχία τηλ. δικτύων Τα δίκτυα υλοποιούν πλήθος διαφορετικών λειτουργιών με διαφορετικά components από διαφορετικούς κατασκευαστές Αll interworking together Για απλούστευση οι διάφορες λειτουργίες του τηλ. Δικτύου υλοποιούνται σε διαφορετικά στρώματα (layers) 89

90 Η κλασσική OSI ιεραρχία ΑΤΜ 90

91 Οπτικά δίκτυα και OSI 91

92 Optical Layer in Layered Hierarchy The optical layer is a server layer that provides services to other client layers IP Ethernet SONET/SDH 92

93 Optical Transport Network (OTN) Το Optical Transport Network (OTN G.709), σχεδιάστηκε για να μεταφέρει κίνηση σε μορφή πακέτων (IP and Ethernet) αλλά και συμβατική κίνηση (SONET/SDH) over WDM fiber optics. ονομάζεται digital wrapper technology επειδή ενθυλακώνει οποιοδήποτε client signal δηλαδή πλαίσιο οποιουδήποτε πρωτοκόλου σε μία οπτική μονάδας δεδομένων (optical data unit (ODU)), παρόμοιας λογικής με αυτή του SDH/SONET, αλλά στη βάση του μήκους κύματος 93

94 Ρόλος του ΟΤΝ OTN was designed to provide support for optical networking using wavelength-division multiplexing (WDM) unlike its predecessor SONET/SDH Ο ρόλος του OTN είναι να προσθέτει λειτουργίες διαχείρισης, συντήρησης και πρόβλεψης (administration, maintenance, and provisioning (OAM&P) ) στα οπτικά φέροντα του DWDM Το ΟΤΝ (ή digital wrapper), είναι ευέλικτο ως προς το μέγεθος του frame, και επιτρέπει το πακετάρισμα (wrapping) πολλαπλών frames σε μία οντότητα που γίνεται αντικείμενο διαχείρισης με ένα μικρό μέγεθος overhead σε ένα σύστημα DWDM Το ΟΤΝ εχει τυποποιηθεί για 2.5, 10, 40 and 100Gbps SDH/SONET συστήματα. Τα line rates ορίζονται ως optical transport units (OTUs)

95 OTN - optical transport network 95

96 Aρχιτεκτονική οπτικών δικτύων κορμού ή OTN Layer 96

97 Υπενθυμιζεται... The most used layer protocols over fibre today are: SONET/SDH (physical) ATM, and Ethernet (datalink) The protocols carry Internet protocol (IP) packets and the data of traditional voice and mobile networks. Of these three protocols: ATM is in the process of being replaced by networks based mostly on Gigabit and 10 Gigabit Ethernet (Packet over SONET/SDH) SONET/SDH networks will stay around for a while because of their use in long haul networking 97

98 SONET/SDH Ι Current transmission and multiplexing standard for high speed signals North America: Synchronous Optical Network (SONET) Europe, Japan and rest of the world: Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Prior to SONET and SDH: Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) 4KHz sampled at 8KHz quantized at 8 bits per sample 64kb/s Transmission rates for PDH Level North America [Mb/s] Europe [Mb/s] Japan [Mb/s] 0 DS DS1/T E DS2/T E DS3/T E E

99 SONET/SDH network configurations Point to point Node at ends Terminal Multiplexers (TM) Path Terminating Equipment (PTE) Linear Inserting add/drop multiplexers (ADM) between TM in point to point links. Allows insertion or extraction of smaller traffic at mid points Rings Mesh ADM with added function of protection: High level of availability Unidirectional path switched rings (UPSRs) Bidirectional line switched rings (BLSRs) Two fibers BLSR/2, four fibers BLSR/

100 SONET/SDH ΙΙI 100

101 SONET/SDH ΙV TM Backbone ring Backbone ring ADM Point to point ADM ADM BLSR/2 Or BLSR/4 OC-12/OC-48 ADM DCS Central office ADM BLSR/2 Or BLSR/4 OC-12/OC-48 ADM ADM ADM Central office ADM ADM ADM ADM UPSR OC-3/OC-12 DCS UPSR OC-3/OC-12 ADM ADM Linear add/drop ADM Access ring ADM ADM ADM UPSR OC-3/OC-12 ADM ADM Access ring Access ring TM Digital crossconnect (DCS): Manage all transmission facilities in the central office

102 Το SONET/SDH σήμερα Η SONET/SDH τεχνολογία στο 95% των Services Providers παγκόσμια Multiple, global equipment makers Alcatel Lucent, Siemens Nokia, Cisco, Fujitsu, Ericsson, Nortel,etc. Υψηλοί ρυθμοί STM 64 κυριαρχεί = 10 Gb/s. Εμφανίζεται το STM 256 = 40 Gb/s 102

103 Λόγοι αντικατάστασης SONET/SDH Κυριαρχία των δεδομένων. Δύο φορές περισσότερα από την συνολική κυκλοφορία της φωνής Μεγάλος αριθμός από διαφορετικά συστήματα για διαφορετικά clients: ADM, DCS, Ethernet switch, ATM switch, IP switch/router, DWDM transport terminal Οι Carriers ψάχνουν μιαν απάντηση στα πιο πάνω προβλήματα κρατώντας όμως τα θετικά του synchronous networking Static not dynamic bandwidth Granularity γιατί όχι 5.5 Gb/s TDM κίνηση ΙP κίνηση (Bursty) 103

104 104

105 Three Generations of Digital Transport (Carrier) Networks 1 ης Γενιάς 2 ης Γενιας Γενιές οπτικών δικτύων 105