Hálózati architektúrák és rendszerek. Optikai hálózatok Wavelength routed optical networks

Átírás

1 Hálózati architektúrák és rendszerek Optikai hálózatok Wavelength routed optical networks 1

2 A tárgy felépítése (1) Lokális hálózatok. Az IEEE architektúra. Ethernet Csomagkapcsolt hálózatok IP-komm. Az Internet Végpontok közötti kapcsolat, transzport-prot., TCP, UDP A TCP/IP protokoll-család. Alkalmazási példa: VoIP Áramkörkapcsolt hálózatok PSTN, ISDN, 2. generációs cellás mobil-rendszerek Kapcsolat-orientált hálózatok SDH Synchronous Digital Hierarchy ATM Asynchronous Transfer Mode MPLS Multi-Protocol Label Switching 3. generációs mobil rendszerek Optikai kommunikáció Alapok Wavelength routing és csomagkapcsolás 2

3 A tárgy felépítése (2) Hozzáférési hálózatok: xdsl FTTx, xpon CATV Szélesávú vezetéknélküli hozzáférés (BWA Broadband Wireless Access) Áttekintés PAN, Bluetooth WiFi WiMAX Újgenerációs hálózatok (NGN Next Generation Networks) A távközlési megközelítés NGN a mobil világban: 4G vagy B3G (Beyond-3G) Tervezési kérdések Összefoglalás, tartalék 3

4 A wavelength-routed hálózat OXC-k, amelyek WDM-üvegszálakkal vannak összekötve Minden szálon W hullámhossz Input WDM fibers Switch fabric Output WDM fibers DCS... 4

5 Az OXC Optikailag kapcsolja valamennyi bejövő szál valamennyi hullámhosszát a kimeneti szálak hullámhosszaira Pl.: a k-adik bejövő szál λ i hulámhosszát az m- edik kimenő szál λ i hullámhosszára Ha konvertereket is tartalmaz, akkor a k- adik bementi szál λ i hullámhosszát képes az m-edik kimeneti szál λ k hullámhosszára is kapcsolni Erre pl. akkor lehet szükség, ha az m-edik szálon a λ i foglalt 5

6 Opticai add/drop multiplexer (OADM) Az OXC OADM-ként is használható Bizonyos számú hullámhosszat végződtet, és új optikai jeleket iktat be ugyanazokon a hullámhosszakon a kimeneti portokra A fennmaradó bejövő hullámhosszakat a kimenetekre kapcsolja, mint fent 6

7 Transzparens és nem transzparens ( opaque ) kapcsolók Transzparens kapcsoló: A bejövő hullámhosszakat optikailag a kimenetekre kapcsolja, optikai-elektromos átalakítás nélkül Nem transzparens kapcsoló: A bejővő optikai jeleket elektromos jelekké alakítja, amelyek az adatcsomagokat hordozzák. Csomagkapcsolás és elektromos-optikai átalakítás után ismét optikai jelekként kerülnek ki a kimeneti portokra 7

8 Lightpaths - fényutak A wavelength routing hálózatok áramkörkapcsolt hálózatok Ugyanaz az elv, mint az eddigiekben: adatátvitelt megelőzően összeköttetés kell, hogy kiépüljön Ez az összeköttetés tulajdonképpen egy hullámhossz hozzárendelését jelenti az összeköttetés útvonalának minden szakaszán 8

9 Fényutak Router A OXC 1 OXC 2 OXC 3 Router B λ 1,..,λ W λ 1,..,λ W λ 1,..,λ W λ 1,..,λ W Router A Három node-ból álló wavelength routing hálózat OXC 1 OXC 2 OXC 3 Router B λ 1 λ 1 λ 1 λ 1 Lightpath az A és a B router között 9

10 Hullámhossz-folytonosság A fényút létrehozása során ugyanazt a hullámhosszat kell használni minden ugráson a fényút mentén Ha a szükséges hullámhossz nem áll rendelkezésre az adott OXC adott kimeneti portján, a fényút létrehozása nem lehetséges (az összeköttetés blokkolt ), erről a felhasználó visszajelzést kap A blokkolási valószínűség konvertereket tartalmazó OXC-kkel csökkenhető A konverter az optikai jelet másik hullámhosszra teszi át 10

11 OXC konverterekkel Egy OXC-ben minden W hullámhosszat tartalmazó kimeneti szálon lehet c konverter, ahol 0 c W Nincs konverzió: c=0 Részleges konverzió: 0 < c <W Teljes konverzió: c=w A konverter csak néhány nm-es távolságban levő hullámhosszakra képes konvertálni (a technika mai állása szerint, ez fejlődik) Viszont már néhány hullámhossz esetén is jelentősen csökkenthető a blokkolási valószínűség 11

12 Példa különböző fényutakra Router A E O OXC 1 O E Router B λ 1 Router D E O λ 2 OXC 3 λ 1 λ 1 λ 1 λ λ 1 1 O E λ 3 OXC 2 λ 3 Router C Lightpath-ok A -> C: λ 1 B -> D: λ 1 C -> D: λ 3 és λ 2 Az 1. és 2. OXC: nem tartalmaz konvertert A 3. OXC-nek vannak konverterei 12

13 Traffic grooming A lightpath-t egy felhasználó kizárólagosan használja Ugyanakkor gyakran jelentősen kisebb sávszélességet igényel, mint amit a hullámhossz lehetővé tesz. A lightpath sávszélességének jelentős része így kihasználatlan (viszont a felhasználó fizet érte...) A traffic grooming lehetővé teszi, hogy ugyanannak a lightpath-nak a kapacitásán sok felhasználó osztozzon 13

14 Aláosztott egységek (sub-rate units) A lightpath sávszélessége alrészekre van bontva, úgy, hogy azok kisebb sebességű adatfolyamokat képesek hordozni Pl. a 2.5 Gbit/s (OC-48) sávszélességet (bandwidth, átbocsátóképességet) 50 Mbit/sos (OC-1) egységekben bocsátják a felhasználók rendelkezésére A felhasználó egy vagy több ilyen aláosztott egységet igényelhet. Ezáltal javul a kihasználtság és csökken az egy felhasználóra jutó költség 14

15 Példa traffic grooming-ra OXC 2 λ 1 OXC 3 OXC 1 λ 1 OXC 4 λ 2 λ 2 Fényutak: OXC 6 OXC 1 és OXC 3 között OXC 3 és OXC 4 között OXC 5 Kapacitás: Gbit/s (OC-48/STM-16) hullámhosszanként 16 aláosztott egység, egyenként 155 Mbit/s (OC3/STM-1) 15

16 Traffic grooming példa, folyt. Az OXC 1-hez csatlakozó felhasználó, amely az OXC 3-hoz csatlakozó felhasználóval akar kommunikálni, kérhet akárhány OC-3/STM-1 sub-rate egységnyi kapacitást 16-ig További fényutak is létesíthetők az OXC 1 és 3 között, ha e két OXC között átviendő forgalom túllépi a Gbit/s-ot 16

17 Traffic grooming példa, folyt. Több, mint egy lightpath létesítése: Tegyük fel, hogy az OXC 1-hez csatlakozó felhasználó kapcsolatot akar létesíteni az OXC 4-hez csatlakozó felhaszálóval, 4 sub-rate egységnyi kapacitással Ebben az esetben új fényút kell hogy létrejöjjön az OXC 1 és 4, pl. az OXC 6 és 5-ön keresztül Az összeköttetés létesítésének alternatív módja a két lightpath (OXC 1 -> OXC 3 és OXC 3 -> OXC 4) együttes alkalmazása, feltéve, ha elegendő kapacitás áll rendelkezésre mindkét lightpath-on, és az OXC 3 képes a bejövő SONET/SDH keretekből az adatfolyam kivonására és betenni azt a második fényút SONET/SDH kereteibe. 17

18 Védelmi konstrukciók A távközlési szolgáltatók az optikai hálózatoktól szolgáltatói szintű (carrier grade) megbízhatóságot várnak el %-os rendelkezésre állás, amely átlagosan évente 6 perc kiesési időnek felel meg! Hibaokok: Kábelszakadás A link meghibásodik akkor is, ha a multiplexelt jel útjában levő erősítő meghibásodik (ekkor minden hullámhossz kiesik) Egyedi hullámhossz is kieshet, ha az adója vagy a vevője meghibásodik Az OXC meghibásodása (elég ritka, mert tartalékolt) 18

19 Út- és link-védelem A védelmet biztosítani lehet lightpath szinten, vagy üvegszál-szinten az út-védelem (path protection) a lightpath helyreállítására irányuló megoldást jelent, a link-védelem a szál helyreállítására irányuló megoldásokat jelent, amikor valamennyi hullámhossz helyreállítása megtörténik 19

20 Pont-pont linkek védelme A legegyszerűbb optikai hálózat a két csomópontot összekötő pont-pont WDM link A link-védelem módszerei: dedikált 1+1 nem dedikált 1:1 vagy 1:N 20

21 Pont-pont linkek védelme, folyt. Dedikált 1+1 módszer: A jelet két, kívánatosan különböző útvonalon vezetett szálon továbbítjuk, párhuzamosan A vevő monitorozza a két jel minőségét és mindig a jobbat választja ki a kettő közül Ha az egyik szál kiesik, a vevő továbbra is vesz a másikon 21

22 Pont-pont linkek védelme, folyt. 1:1 módszer: A két, lehetőség szerint külön utakon vezetett szál közül az egyik az üzemi szál, a másik a védelmi szál A jelet az üzemi szálon továbbítjuk, és amennyiben ez a szál kiesik, az adó és a vevő átkapcsol a védelmi szálra Osztott 1:N módszer: Az 1:1-es módszer általánosítása, amikor N üzemi szálat egyetlen védelmi szállal tartalékolunk. (Ezáltal nyilván egyidejűleg egy üzemi szálat tudunk védeni.) 22