Távközlı hálózatok és szolgáltatások

Átírás

1 Távközlı hálózatok és szolgáltatások 10. Gerinchálózati (Transzport) Technikák (harmadik rész) Cinkler Tibor BME TMIT december 5. Hétfı 12:15-14:00 Q.II

2 A tárgy felépítése 1. Bevezetés 2. PSTN, ISDN hálózatok áttekintése 3. Kapcsolástechnika 4. IP hálózatok elérése távközlı és kábel-tv hálózatokon 5. Mobiltelefon-hálózatok 6. VoIP 7. Kodekek 8. Forgalmi követelmények, hálózatméretezés 9. Jelzésátvitel 10. Gerinchálózati technikák (Cinkler Tibor) 10.1 PDH (Pleziokron Digitális Hierarchia) 10.2 SDH (Szinkron Digitális Hierarchia) 10.3 ngsdh (next generation SDH) Múlt óra! 10.4 OTN (Optical Transport Network) Múlt elıtti óra! 10.5 Kapcsolt optikai hálózatok (ASON, ASTN, GMPLS, OBS/OPS) 11. Távközlı rendszerek telepítése és üzemeltetése (Cinkler Tibor) 12. Hálózati szolgáltatások (Henk Tamás) Ma! 2

3 Sávszélességéhes alkalmazások Cluster / Cloud / Utility Computing Peer-to-Peer (BitTorrent, és tömérdek más...) GRIDs SAN, osan (adattár) Audio and Video Broadcast (mősorszétosztás/szórás) VoD (video) (youtube.com), HDTV, 3DTV VoIP (beszéd) (skype, stb.) Telemedicine (Távorvoslás) Distant Learning (Távoktatás) Video Conferencing (Videokonferencia) Stb. 3

4 3 Generáció 1. G: Csak az átviteli szakaszok optikaiak PDH, SDH, ATM, MPLS, ngsdh 2. G: Teljes átviteli utak optikaiak OTN, ASON 3. G: Már a vezérlés is optikai OBS, OPS 5

5 Optikai nyalábolási technikák Térosztásos (OSDM) Független fényszál Hullámhosszosztásos (WDM (CWDM és DWDM)) Különbözı hullámhosszon mőködı adó és vevı párok Idıosztásos (OTDM) Nagyobb szinkron idırések, esetleg aszinkron csomagok Kódosztásos (OCDM) Osztott közeg többszörös hozzáférése Pl. Passzív optikai csillag 6

6 Optikai hálózatok fejlıdési mérföldkövei Statikus szolgáltatott (Provisioned) vagy dinamikusan kapcsolt (Switched)? Optikai Hálózati Funkcionalitás statikus dinamikus többrétegő Mesh Networks: OTN Ring Networks Point to Point WDM Links csomagkapcs Optical Packet Switching Optical Burst Switching Multilayer Switching: ASTN Wavelength Switching: ASON idı 7

7 Miért legyen dinamikus? Ellenpélda: Amikor nem jó, hogy dinamikus

8 ITU-T ASON: Automatically Switched Optical Network Önmőködıen kapcsolt optikai hálózat 9

9 Kapcsolás vagy rendezés? Switching vs. Cross-Connecting Menedzsment sík: Management Plane (MP) Jellemzıen központi Lassú, de optimális Vezérlı sík: Control Plane (CP) A felhasználó jelzéssel kezdeményezi az összeköttetést Jellemzıen elosztott (distributed source routing) Gyorsabb, bonyolultabb, gyengébb útvonalak Összeköttetés Típusok: Állandó: Permanent Lágy-állandó : Soft Permanent Kapcsolt: Switched 12

10 Elektro-optikai rendezı: Electro - Optical Cross Connect (EOXC) O/E E/O EXC Olcsó, elektronikus térkapcsoló mag Nem transpaerens! Teljes hullámhosszkonverziós képesség A transponderek a drágák 14

11 Optikai rendezı: Optical Cross Connect (OXC) O O O Tisztán optikai (optikai mag: 3 x 2x2 = 12) Átlátszó Nincs λ-konverziós képesség Bonyolult útvonalválasztás 15

12 Optikai rendezı (OXC) Teljes λ-konverziós képességgel O/O O Tisztán optikai (optikai mag: 6 x 6 = 36 > 3 x 2x2 = 12) Teljes λ-átalakítási képesség Költséges optikai λ-átalakítók Opaque (áttetszı, de nem átlátszó!) 16

13 Optikai rendezı (OXC) Korlátozott λ-átalakító képességgel O O O Korlátozott számú λ átalakító (Limited Conversion Capacity) Lehet sávban is korlátozott vagy elektronikus 4 x 3x3 = 36, de csak 3 λ átalakító 6 helyett 17

14 2D MEMS: Micro Electro-Mechanical Systems Mikro elektro-mechanikai rendszerek 18

15 3D MEMS a tükröcskék Forrás: Lucent 19

16 3D MEMS Mőködési elv Electrical Cables Input MEMS Array Input Optical Fiber Bundle Electrical Cables Output MEMS Array Hermetic Enclosure Forrás: Lucent Output Optical Fiber Bundle 20

17 Buble-switch: Buborék kapcsoló Forrás: Agilent 21

18 Egyéb kapcsoló és rendezı megoldások Iránycsatoló (Directional Cuppler) Prisma Switch Thermo-optical Liquid Chrystal Accusto-optical Piezo-electric... Liquid Cell to Rotate Polarization Beam Displacer - Voltage + Liquid Crystal Input 1 Input 2 +V Electrodes LiNbO 3 Output 1 Output 1 Lead Zirconate Titanate (PZT) Polymer Lithium niobate (LiNbO3) 22 Bacteriorhodopsin

19 Optikai hálózatok fejlıdési mérföldkövei Optikai Hálózati Funkcionalitás statikus dinamikus többrétegő Mesh Networks: OTN Ring Networks Point to Point WDM Links csomagkapcs Optical Packet Switching Optical Burst Switching Multilayer Switching: ASTN Wavelength Switching: ASON idı 23

20 Többrétegő optikai hálózatok Egy rétegő hálózat: Gyenge granularitás: 1 fényszál: 1-10 Tbit/s (DWDM: λ) 1 λ csatorna: 2.5 vagy 10 Gbit/s 1 STM-64: 64 x STM-1 További rétegek a finomabb granularitáshoz Több rétegő hálózat: Bonyolult vezérlés és Menedzsment (Control & Management) Útvonalválasztás (Routing) Forgalomterelés (TE: Traffic Engineering) Hibatőrıképesség (Resilience) Kétszerezett vagy többszörözött funkciók 24

21 Mi a forgalom-kötegelés (Traffic Grooming)? C A B D C A B D C A B D 27

22 GMPLS/ASTN Dinamikus (Kapcsolt) és Többrétegő Dynamic (switched) & Multilayer IETF GMPLS: Generalised Multiprotocol Label Switching ITU-T ASTN: Automatic Switched Transport Network PSC L2 TSC λsc WBSC FSC (Packet Switching Capable, e.g., IP) (Layer 2 SC, e.g., GbEth) (TDM SC, e.g., SDH VC-4-4c) (Wavelength SC) (WaveBand SC) (Fiber SC) Számítógép hálózatok 25. alkalom vége. 28

23 Általánosított felülcimkézés Generalised Label Stacking Többrétegő architektúra Általánosított LSP-k Multilayer Architecture Generalised LSPs LSP λ fényszál fénykábel 29

24 Label Stacking or Swapping? Cimkecsere, vagy felülcímkézés? LSP4 LSP3 LSP2 LSP1 LSP4 LSP1 LSP2 data Stacked Headers LSP3 30

25 Routing, TE & Resilience manapság: Kliens-szerver megoldás Részben kézzel DP n+2 DP n+1 DP n DP n-1 MP n+2 CP n+2 MP n+1 CP n+1 MP n CP n MP n-1 CP n-1 client server client server client server 31

26 Routing, TE & Resilience vágy: Integrált, automatikus, elosztott! Függıleges együttmőködtetés vagy integrálás? DP n+2 DP n+1 MP CP DP n DP n-1 32

27 * Többtartományos Hálózatok: Tartományközi Útvonalválasztás (Inter-Domain Routing) Több tartomány Access (Aggregation) Metro Core (Backbone, Transport) Vagy Több szolgáltató OSPF+BGP-4, obgp PNNI, opnni PCE: Path Computation Element 33

28 * Optikai hálózatok fejlıdési mérföldkövei Optikai Hálózati Funkcionalitás statikus dinamikus többrétegő Mesh Networks: OTN Ring Networks Point to Point WDM Links csomagkapcs Optical Packet Switching Optical Burst Switching Multilayer Switching: ASTN Wavelength Switching: ASON idı 37

29 OBS/OPS Photonic Time Slot Switching (idırés kapcsolás) Optical Flow / Burst / Packet Switching (OFS / OBS / OPS) (Folyam / Börszt / Csomag kapcsolás) Börsztös forgalomra (rövid ideig nagy sávszélesség) - nincs idı összeköttetés-felépítésre - nem érdemes lefoglalva tartani az erıforrásokat 38

30 * Egy OBS hálózati példa. Border Node control-chanel.. Core Node ofset OBS network data-chanel. OBS link Source: COST 266 WDM alapú átvitel Pufferek a peremen Börsztképezés a peremen Külön vezérlıcsatorna Torlódáskor Újraküldés Más hullámhossz Deflection (eltérítés) Pufferelés 39

31 * Erıforrásfoglalás OBS hálózatokban JIT (Just in Time) ( Épp idıben ) Foglalás: A vezérlı csomag érkezésekor Felszabadítás: A börszt végével JET (Just Enough Time) ( Épp elég idıre ) Foglalás: a börszt becsült érkezése elıtt egy pillanattal Felszabadítás: A börszt végével Bonyolultabb Jobb erıforráskihasználás 40

32 Optikai idıréskapcsolás Vezérlés fejrész alapján Optikai jelfeldolgozás még alig van O átvitel E vezérlés Guard Time (védıidı) Csomagok közt Fejrész és rakomány közt Payload O/E + el. ctrl Header Guard Time time Payload Header Guard Time Payload time 41

33 * Switched Delay Lines (SDL) Kapcsolt késleltetı vonal Optikai puffer helyett Csillapítás Erısítés Legfeljebb néhány idırésre Slow Light? T T T 2x2 2x2 2x2 2x2 T T T 2x2 2x2 2x2 2x2 42

34 * Optikai memóriák (Forrás: Ken-ichi Kitayama, APOC 2008) 43

35 Optikai hálózatok fejlıdési mérföldkövei Optikai Hálózati Funkcionalitás statikus dinamikus többrétegő Mesh Networks: OTN Ring Networks Point to Point WDM Links csomagkapcs Optical Packet Switching Optical Burst Switching Multilayer Switching: ASTN Wavelength Switching: ASON idı 44

36 Heterogén Hálózatok Multi-Domain (Multi-Provider) (tartomány és szolgáltató) Multi-Vendor (gyártó) Multi-Service (Multi-Rate, Multi-Quality, Multi-Routing) (szolgáltatás: sávszélesség, minıség, útvonalválasztás Multi-Region (Multi-Technology) (hálózati technika) Multi-Layer (réteg) Overlay (átfedı) Augmented (javított) Peer (társ) Integrated (függılegesen integrált) Nagyon heterogén! Mégis egy egységes vezérlı és menedzsment sík 45

37 A Heterogén Hálózat Management Plane Management Plane Control Plane Client UNI CCI CC CC CC CC InterVendor I-NNI CC E-NNI CC IntraVendor I-NNI CC NMI-C NMI-T UNI Client Vertical interconnection / integration Two different vendors UNI: User to Network Interface NNI: Network to Network or Network Node Interface I-NNI: Interior NNI (Intra and Inter Vendor I-NNI) E-NNI: Exterior NNI User/Data/Transport/Forwarding Plane CC: Connection Controller CCI: Connection Controller Interface NMI: Network Managemnt Interface NMI-C: NMI for the CP NMI-T: NMI for the Transport Plane 46