REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS Prof. Dr. Amílcar Careli César Workshop CPqD Futuro das Comunicações Ópticas 18 de outubro de 2007 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO—USP ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS—EESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA—SEL Reconfigurabilidade: Motivação ROADM DEMUX SPLITTER LONGA DISTÂNCIA X X METRO ACESSO FTTx X Demanda por largura de faixa EESC USP DEE 1 bilhão de usuários de Internet Redução do atraso, transferência de arquivos com rapidez Redistribuição da largura de faixa não utilizada Serviços VoD, IPTV, HDTV Transferência de arquivos grandes como imagem de alta resolução Armazenamento de dados Servidores distribuídos; Griding computing OXC ROADM: reconfirable optical add/drop multiplexing DEMUX: Demultiplex OXC: optical crossconnect FTTx: fiber to the...(home, curb, cabinet, building) Operadoras Reduzir tempo de oferecimento de novos serviços Redução de custos Competição acirrada e oferecimento de novas tecnologias Convergência de redes baseadas em WDM Transponders para qualquer taxa de transmissão Programação como em SONET/SDH Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 2 de 37 Topologias Física e Virtual topologia física topologia virtual (lógica) l4 l4 B l1 A l3 C A C l2 l1 l2 X D B Nó Fibra óptica l D E l3 E EESC USP DEE Rota (lightpath): entre nó origem e nó destino Enlace (link): entre dois nós Topologia virtual: conjunto particular de rotas sobre uma topologia física a partir de padrão de tráfego Restrição de comprimento de onda: mesmo l em todos os enlaces de uma rota Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 3 de 37 Topologia, Reconfigurabilidade e Custo de Reconfiguração Características Alterar a topologia virtual Adaptação: ser reconfigurada em função de alteração no tráfego (estático ou dinâmico) Restabelecimento: alteração da rede física em função de falha (rotear tráfego para outras rotas) Atualização: alteração da rede física em função de adição de componentes Alterar ls que serão extraídos, adicionados ou estarão em trânsito pelo nó Meta Minimizar o custo da reconfiguração • Número de switches que devem ser reprogramadas • Número de switches que devem ser adicionadas Otimizar o desempenho da rede em relação a uma métrica, como minimizar a probabilidade de bloqueio de solicitações de conexão ou atraso médio de pacotes Topologia virtual ótima Menor atraso; maior vazão (throughput ); uso de poucos recursos, principalmente os mais caros l4 l4 B C A l2 l1 Estado 1 EESC USP DEE D E l3 B C A l2 l1 D Estado 2 E l3 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 4 de 37 Chaves: Não-reconfigurável e Reconfigurável D E M U X ROADM M U X OEO ADM Não-reconfigurável Uso de filtros fixos permite somente a extração e adição de canais preestabelecidos Alteração de padrão de tráfego e requisitos de serviços não é imediatamente acompanhada de alteração na rede Adição de novos filtros provoca interrupção de serviços, afetando usuários Reconfigurável EESC USP DEE Configuração de portas realizada por software, permitindo otimização de infra-estrutura e redução de custos Flexibilidade para alterar a configuração da rede em função de requisitos de tráfego Alteração não exige interrupção de serviço Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 5 de 37 Reconfigurable Optical Add/drop Multiplexer (ROADM) Wavelength selective switches (WSS), integrated planar lightwave circuits (PLC), and wavelength blockers (WB) formam a base dos sistemas reconfiguráveis Otimizar a arquitetura da rede com respeito ao desempenho e custo Compromisso entre desempenho dos vários componentes EESC USP DEE Largura de faixa de filtros, tempo de chaveamento, cascadability, confiabilidade, integração e extensão para uso em malha Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 6 de 37 Evolução de Nó de Rede Óptica M U X AO D E M U X OEO ADM ADM: add/dropp multiplexing OEO: optical to electronic to optical ROADM ROADM: reconfigurable optical add/dropp multiplexing WSXC WSXC: wavelength-selective cross-connect EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 7 de 37 Chave 2 × 2 Não-reconfigurável (roteador) EESC USP DEE D E M U X 1 M U X 1 D E M U X 2 M U X 2 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 8 de 37 Wavelength Selective Switch (WSS) Chave lm … … lm … l1 M U X 2 … … … D E M U X 2 M U X 1 … lm Chave l1 … l1 D E M U X 1 … … … Wavelength-selective crossconnect (WSXC) EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 9 de 37 OEO versus OOO (1) Problema Cenário gerenciar a largura de faixa disponível em rede WDM Flexibilidade, “escalabilidade”, operação dinâmica, baixo custo, eficiência elevada, geração de receita com base em novos serviços Questões Uso de chaves OEO ou OOO? Uso de chaves OEO e OOO? “Granularidade”: • Comprimento de onda (l) ou sub-l? EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 10 de 37 OEO versus OOO (2) Núcleo Eletrônico OEO (rede opaca) •Comutação e grooming após conversão •Regeneração de sinal •3 R óptico (regeneration, reshaping, retiming) •Agregação de tráfego •Conversão de l •Dependente de protocolo e taxa de bit •Expansão complicada da planta •Footprint extenso •Consumo de potência elevado Ref.: Optical switches: Making optical networks a brilliant reality. Web proforum tutorials. www.iec.org EESC USP DEE Núcleo Óptico OOO (rede transparente) •Domínio totalmente óptico •Não utiliza transponders ou regeneradores 3R para mitigar degradação da qualidade (impairment) do sinal óptico: Dispersão cromática, PMD, PDL, ASE •Não utiliza conversor para resolver conflito de l •Custo relativamente menor que OEO •Menor potência consumida •Footprint reduzido •MEMS, cristal líquido, PLC (planar ligthwave circuit) •Vários ls em uma única porta •Não depende de protocolo ou taxa de bit Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 11 de 37 OEO versus OOO (3): Benefícios de Arquitetura Híbrida Chaveamento de l Custo por bit Chaveamento de sub-l Chaveamento combinado de: l e sub- l “Granularidade” do serviço (bps) Benefícios da multiplexação de vários serviços em um l Benefícios de bypass óptico de um único serviço em um l www.ciena.com EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 12 de 37 Arquitetura de Nó Combinando OEO e OOO OXC l1 Fibra 2 entrada splitter 2 l4 estágio eletrônico EESC USP DEE ... EDFA 1 2 3 4 Fibra Fibra 1 saída 5 6 7 8 Fibra 2 saída 9 ... estágio óptico ... Sinal óptico Adicionado (added) MUX MUX 1 Filtro MUX 2 Splitter Matriz de comutação óptica espacial Fibra 1 entrada EDFA Splitter 1 Fibra 12 ... TXs RXs ... ... XC Digital Sinal óptico Extraído (dropped) Ref.: Gerd Keiser, Optical Fiber Communications, 3a. Ed., McGraw Hill, p. 484 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 13 de 37 Nó com Conversor de l Conversor de l l1 l1 l1 l2 l1 l2 l1 l2 l2 l2 Mux MUX Matriz de comutação óptica wc wc l1 l2 MUX DEMUX DEMUX Demux Dedicado (figura) Compartilhado por nó Compartilhado por enlace WC: wavelength converter EESC USP DEE Ref.: Gerd Keiser, Optical Fiber Communications, 3a. Ed., McGraw Hill, p. 485 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 14 de 37 Tipos de ROADM acoplador Filtro acoplador chave acoplador x F x x DEMUX MUX DEMUX DROP ADD DROP chave 1x1 •tecnologia madura •uso em rede em anel •filtros com base em cristal liquido, MEMS, rede de Bragg •flexibilidade no espaçamento entre canais (mistura de 50 e 100 GHz) •dificuldade de integração e ampliação (custo elevado) EESC USP DEE ADD chave 2x1 •arrayed waveguide grating (AWG) para separar ls •chave com base em MZI controlada termicamente para chavear l para setor “add” ou “drop” •integração reduz custos •nesta configuração não é usado em rede tipo malha Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 15 de 37 ROADM baseados em WSS acoplador acoplador WSS WSS DEMUX mesh in mesh in mesh out MUX WSS WSS DROP DROP mesh out ADD ADD Permite atualização para malha Permite atualização para malha acoplador WSS WSS DEMUX Optical Switch MUX DROP E.B. Basch et. al., IEEE J. Sel. Top. Quant. Elect., vol. 12, no. 4, pp. 615-626, jul/ago. 2006 EESC USP DEE Acoplador ADD Não permite atualização para malha Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 16 de 37 WSS com 4 Portas 2 1 Mesh upgrade 3 4 E.B. Basch et. al., IEEE J. Sel. Top. Quant. Elect., vol. 12, no. 4, pp. 615-626, jul/ago. 2006 EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 17 de 37 MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) terminal de linha óptica Seletor óptico (OXC) add/drop óptico fibras ópticas MEMS www.lucent.com Arranjos com 256 e 1024 espelhos. Capacidade total: ~7 Pbits/s (Lucent) Perda total: ~1,2 dB Arranjos de espelhos alinhados para comutar ls entre fibras ópticas (WaveStar™ LambdaRouter) EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 18 de 37 Cristal Líquido (LC) Funcionalidade LC não absorve Unidades de miliwatts por l vidro cristal líquido l eletrodos Vidro padrão Indium tin oxide (ITO): condutivo e transparente Velocidade de resposta EESC USP DEE Centímetros quadrados Baixo consumo Fabricação fácil para qualquer número de ls Manipulação de alta potência Estado do pixel para l não se altera; não é preciso feedback Custo Baixo Fator de forma pequeno Padrão (pixels) para cada l “Escalabilidade” Bandas C, S e L Atenuação: ~0,1 dB Estabilidade passa Controle individual Estável; não há partes móveis Transparência bloqueia Confiabilidade Chaveamento, filtragem, atenuação, deslocamento de fase Unidades de milissegundos Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 19 de 37 Planar Lightwave Circuit (PLC) AWG (Arrayed Waveguide Grating) tecnologia mais usada: sílica sobre silício perda baixa facilidade de acoplamento não é necessária encapsulação hermética Ming C. Wu, “Currents trends in optical MEMS”, tutorial, OFC 2005 star coupler star coupler DEMUX MUX EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 20 de 37 Mercado: Previsões e Motivação Motivação nos EUA: grandes operadoras instalam infra-estrutura para IPTV e vídeo por encomenda (VoD) e convergência de serviços: fone, TV (HDTV) e Internet Feita Em 2005 WDM: US$ 1,3 bilhão em 2005, 12% de taxa de crescimento ao ano, alcançando US$ 2,8 bilhões em 2011. Crescimento de WSS: flexibilidade, de 2 para n-graus PLC: planar ligthwave circuit WSS: wavelength selective switch Blocker: dispositivo que bloqueia um ou mais ls (dropp) http://www.heavyreading.com http://telephonyonline.com/ EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 21 de 37 Fabricantes de ROADM e Sistemas Fabricantes ADVA Optical Networking Alcatel Ciena Cisco Systems ECI Telecom Ericsson Fujitsu Huawei Technologies Infinera Lambda Optical Systems Lucent Technologies Meriton Nortel Networks Opvista Tellabs Tropic Networks EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César optoplex capella xtellus optium 22 de 37 Solução Optoplex: ROADM-1 WWW.optoplex.com EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 23 de 37 Solução Optoplex: ROADM-2 Parameter Wavelength Tuning Range Wavelength Tuning Resolution Clear Bandwidth Drop Channel Maximum Insertion Loss2,3 2,3 Drop Channel Ripple Drop Channel Adjacent Channel Isolation2,3 Drop Channel PDL2,3 2,3 Express Channel Insertion Loss Express Non-Adjacent Channel Ripple2,3 Express Adjacent Channel Ripple2,3 2,3 Express Channel Isolation (drop in express) 2,3 Express Channel PDL PMD2,3 4 Wavelength Setting Error Wavelength Repeatability4 2 Wavelength Temperature Dependence 2 Return Loss Maximum Input Optical Power Tuning Speed (channel to channel, depending on originating and destination channels) Unit nm THz GHz dB dB dB dB dB dB dB dB dB ps GHz GHz pm/°C dB mW sec Tuning Power Consumption mW Tuning Voltage Electronic Interface Operating Temperature Storage Temperature Dimension (L x W x H)5 V °C °C mm 100 GHz 1528 ~ 1563 Calibrated to ITU grids ITU±10 2.8 0.3 >25 <0.5 <2.3 <0.1 <0.5 >25 <0.5 <0.5 < ±4 ±1 < ±1 (typical) >40 300 5 ~ 10 < 1800 (peak); < 300 (idle) 5 (DC) RS232 0 ~ 65 -40 ~ 85 88 x 62 x 18 Notes: 1. Certain parameter specifications can be varied based on customer needs. 2. Over the stated spectral and operating temperature ranges and all polarization states. 3. Within clear bandwidth. 4. Alignment related at a given temperature. 5. Including collimator sleeve and control PCB. WWW.optoplex.com EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 24 de 37 Solução Capella WavePath 4500 (Metro) WSS com Integrated Optical Channel Monitor (OCM) para aplicações em ROADM e OXC 10 portas (1x9 or 9x1) banda C, 45 canais, Grid 100 GHz Dimensões 1,17” (29.72mm) x 4,75”(121mm) x 8,5”(216mm) WavePath 9600 (Longa distância) 10 portas (1x9 or 9x1) banda C, 96 canais, grid 50 GHz dimensões: 1,96”(50mm) x 4,33”(110mm) x 9,1”(230mm) www.capellainc.com EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 25 de 37 Chave Óptica PLC para ROADM (NTT) Efeito térmico 32 canais Interferômetro MachZehnder assimétrico, diferença entre braços: ½ l Potência total consumida 12 W Dimensões do chip: 24x56 mm Perda por inserção: 1 dB Isolação: 56 dB Crosstalk: 72 dB ativado desativado http://www.phlab.ecl.ntt.co.jp/eng/theme/2005/e2005_12_01.pdf EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 26 de 37 Chave AWG com Tecnologia PLC para Módulo ROADM (NTT) AWG+MZI efeito térmico 32 canais com separação 100 GHz Perdas 12,3 dB estado on 83,6 estado off Largura de faixa de 1 dB: 40 GHz Dimensões: 180×210×15 mm http://www.phlab.ecl.ntt.co.jp/eng/theme/2006/e2006_11_01.pdf EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 27 de 37 Solução Infinera: migração para GMPLS (1) Operation/task Installation, commissioning and turn-up (700 km circuit) 10G/2.5G wavelength turn-up Conversion of pass-through site to add/drop Sub-lambda grooming efficiency All-optical network GMPLS-powered DON 2 weeks 3 days 1 to 3 days < 1 day 3 to 4 days 2 hours low High DON: Digital optical network compatibilizar: controle via software com componentes all-optical sem visibilidade de bit EESC USP DEE WWW.infinera.com Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 28 de 37 Solução Infinera: migração para GMPLS (2) Point and Click Service Provisioning Now that working capacity exists between network nodes, operators can use ESI (Embedded Software Intelligence) to provision services quickly and efficiently. This is a well loved feature from SONET/SDH days that was lost with the advent of the all-optical network. WWW.infinera.com EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 29 de 37 Solução Fujitsu: FLASHWAVE 7500 Architectures • Optical ring • Optical mesh • Linear add/drop • Point-to-point Network Capacity • Up to 40 wavelengths • Up to 24 nodes per ring • Up to 1000 km network size • Span length (for all service types up to 10 Gbps) • 20 km without optical amplifiers • 100 km with optical amplifiers • WSS-based optical switch fabric • ROADM • DOADM – Dynamic drop side assignment • 8-degree optical hubbing • Self-tuning/auto-power balancing • Intelligent control plane • In-line amplifier Interfaces • Network interface optics • Full C-band tunable narrowband optics • Banded tunable narrowband optics • Client interface optics • Small form-factor SONET/SDH • Small form-factor GigE • Small form-factor CWDM • Forward Error Correction (FEC) • • 40 Gbps transponder EESC USP DEE Módulos de Serviços Fast Ethernet ESCON D1/SDI Video Fibre Channel/FICON HDTV OC-3/OC-3c/OC-3 UNI/STM-1 OC-12/OC-12c/OC-12 UNI/STM-4 Gigabit Ethernet OC-48/OC-48c/OC-48 UNI/STM-16 10 Gigabit Ethernet (LAN PHY) 10 Gigabit Ethernet (WAN PHY) OC-192/STM-64 (with FEC) OC-768 (with FEC) Multirate 2.5G transponder (1-port 100 Mbps–2.5 Gbps) 2.5G Flexponder (4-port OC-3/OC-12) GigE muxponder (8-port) 10G Flexponder (8-port) 10G muxponder (4-port OC-48) 2.5G Flexponder (4-port OC-3/OC-12/OC-48) 10G Flexponder (8-port OC-3/OC-12/OC-48 GigE) 10G universal transponder (1-port) 10G LAN PHY transponder (1-port) 40 Gbps muxponder (4-port) 10G universal transponder (1-port) 40 Gbps muxponder (4-port) OC-192/STM-64 (with FEC) OC-768 (with FEC) 40 Gbps transponder 40 Gbps transponder Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César www.fujitsu.com 30 de 37 Frases (1) Contribuem para reduzir custos e ampliar a capacidade dispositivos como os transceptores monolíticos sintonizáveis operando em 40 Gbps e ROADM. • Herwig Kogelnik, Adjunct Photonics Systems, Bell Labs, Alcatel-Lucent, “Perspectives on Optical Communications”, OFC/NFOEC 2008 sessão plenária, 26 de fevereiro de 2008, San Diego, California, EUA A empresa é “agnóstica” em termos de tecnologia. Compramos o que funciona e o que exibe a melhor funcionalidade. Tanto ROADM baseado em bloqueador como em WSS possuem funcionalidade e alto desempenho. • Mark Feuer, AT&T Labs, em Lightwaves (http://lw.pennnet.com/) EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 31 de 37 Frases (2) WSS é e será sempre tecnologia mais cara do que a de bloqueadores. Esta está sempre baixando custos. WSS é mais complexa por causa do alinhamento e montagem das várias partes, que exige mais tempo de montagem e testes. • Thomas Dudley, Xtellus (www.xtellus.com) em em Lightwaves (http://lw.pennnet.com/) Redes totalmente óptica são supostamente mais econômicas porque evitam a conversão O-E-O. Entretanto, estas arquiteturas apresentam dramática perda de funcionalidade. Na Infinera, ao contrário de aceitar as limitações das redes totalmente ópticas, estamos focados em melhorar o custo-benefício da conversão O-E-O, permitindo retorno à digital optical networking. • Infinera, “Embedded Software Intelligence in the Digital Optical Network: Reduce OpEx and increase service velocity” (www.infinera.com) EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 32 de 37 Conclusões (1) Mercado anual ($ bilhão) Redes baseadas em ROADM oferecem exerce papel importante pela flexibilidade e adição de característica dinâmica WXC para redes em malha EESC USP DEE Arquitetura flexível Capacidade de adicionar novos serviços de maneira ágil Balanceamento de potência e monitoração Custo tende a baixar com integração acentuada Laser sintonizável Ethernet: $15; SONET/SDH: $5; WDM: $2,5 (2006) Mesma função do ROADM em rede anel Incorporação de DEMUX e MUX, 4 a 8 portas (típico) com capacidade para 32-40 ls Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 33 de 37 Conclusões (2) Back to OEO? Flexibilidade Agregação de tráfego; uso eficiente da largura de faixa Reset de degradação de sinal (impairments) Custo dos equipamentos tende a cair por força da integração de componentes (laser, modulador, amplificador, mux, demux) Disponibilidade de módulos WDM para 1; 2,5 e 10 Gbps Conversores de l • Atualmente, são essencialmente OEO porque os totalmente ópticos ainda não estão comercialmente disponíveis e/ou ainda há barreiras tecnológicas EESC USP DEE Rotas (lightpaths) ainda são estabelecidas quase estaticamente Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 34 de 37 Conclusões (3) Generalized multiprotocol label switching (GMPLS)/Automated Switched optical network (ASON) Questões EESC USP DEE Evolução sob padrão Permitir ao operador oferecer novas serviços com base em largura de faixa Reduzir custos de operação Promover operação entre equipamentos de vários fabricantes Rede legada Protocolos interdomínios (administrativo ou tecnológico) Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 35 de 37 Conclusões (4) Manejo sub-comprimento de onda OPS (optical packet switching) Limitações tecnológicas • Chave rápida, memória, processamento óptico de cabeçalho • “concorrência” dos sistemas eletrônicos em evolução OBS (optical burst switching) EESC USP DEE Pacotes com duração de milissegundos até segundos Implementação mais fácil do que OPS e mais difícil do que chaveada por circuito Taxa adequada para evolução além do chaveamento eletrônico: 100 Gbps (impairments são problemáticos) Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 36 de 37 Contato Amílcar Careli César [email protected] www.sel.eesc.usp.br/tele/ Fone: 16-3373-8130 Fax: 16-3373-9372 EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 37 de 37 Referências EESC USP DEE E.B. Basch et. al., “Architectural Tradeoffs for Reconfigurable Dense Wavelength-Division Multiplexing Systems”, IEEE J. Sel. Top. Quant. ELECT., vol. 12, no. 4, pp. 615-626, jul/ago 2006. David T. Neilson, Christopher R. Doerr, Dan M. Marom, Roland Ryf e Mark P. Earnshaw, “Wavelength Selective Switching for Optical Bandwidth Management”, Bell Labs Technical Journal, vol. 11, no. 2, pp. 105–128, 2006. R. Ramaswami, “Optical networking technologies: What worked and what didn´t”, IEEE Commun. Mag., pp. 132-139, set. 2006 http://www.optoplex.com/Optical_Add_Drop_Multiplexer.htm http://www.advaoptical.com/ http://www1.alcatellucent.com/gsearch/search.jhtml?_requestid=70873 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 38 de 37 EXTRAS Rede Italiana de Faixa Larga Bolzano Configurações de Rede: 210 140km 210km 140 Localização dos Nós Tipo 2 110km 110 Milano Verona Verona 85km Trieste 85 Network Configuration Node Type 2 (NT2) Locality 85 85km 95km 95 110km 110 Venezia Constraint Grooming (CG) Torino 95 90km 95km 90 95 Bologna, Rome, Napoli, 95km 90 90km 130 Sparse Grooming (SG1) 130km Bologna Genova, Firenze, Pescara Genova 150km 55 150 200km 200 55km Bologna, Rome, Napoli, 120km 120 Firenze Ancona 60 110 110km Sparse Grooming (SG2) Genova, Firenze, Pescara, Pisa 60km Perugia130km Perugia Verona, Pisa, Ancona 180km 180 130 170km Pescara 170 21 nós Full Grooming (FG) All 190 120 120km 36 enlaces bidirecionais 190km 270km 270 Rome 8 comprimentos de onda por enlace 200km 200 210km Bari 210 180km 180 Solicitações de conexão: 400km 100km 100 Napoli Distribuição de Poisson com média 60 s. 400 90 90km Potenza Geração das solicitações (largura de faixa): 310km 310 200 200km 48% of CB1 (2,5 Gbps), Cagliari 350km 350 24% of CB2 (5,0 Gbps), Catanzaro 400 400km 16% of CB3 (7,5 Gbps), Palermo 130km 130 Ref.: M.A.C. Lima e A.C. César, “Simultaneous Effect of Connection Admission Control in Distance and Bandwidth Capacity on WDM Network Performance”, Photon. Net. Comm. EESC USP DEE 12% of CB4 (10 Gbps). Palermo 210 210km Catania Catania Nós que não equipados com NT2 são equipados com nós NT1. SG1: 15 NT1; 6 NT2 SG: 12 NT1; 9 NT2 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 40 de 37 Comparação de desempenho No CAC CAC-BW CAC-DI CAC-BW-DI Overall blocking probability 0.1 0.03 Bolzano 210 140km 210km 140 110km 110 Milano Verona Verona 85km Trieste 85 85 85km 95km 95 110km 110 Venezia Torino 90km 95km 90 95 95 95km 90 90km 130 130km Bologna Genova 150km 55 150 200km 55km 200 120km 120 Firenze Ancona 60 110km 110 60km Pisa Perugia130km Perugia 180km 180 130 170km Pescara 170 190 120km 190km 120 270km 270 Rome 200km 200 210km Bari 210 180km 180 400km 100km 100 Napoli 400 90 90km Potenza 310km 310 200 200km Cagliari 350km 350 Catanzaro 400 400km Palermo Palermo 130km 130 210 210km Catania Catania 0.01 CG SG1 SG2 FG Network Configuration SG: Rede com agregação esparsa: Rede composta por NT1 e poucos NT2 CG: Rede de agregação restrita: Rede composta somente por NT1 FG: Rede com agregação total: Rede composta somente por NT2 CAC: controle automático de admissão; DI: distância; BW: largura de faixa CG (21 NT1); SG1 (15 NT1; 6 NT2); SG2 (12 NT1; 9 NT2); FG (21 NT2) EESC USP DEE Ref.: M.A.C. Lima e A.C. César, “Simultaneous Effect of Connection Admission Control in Distance and Bandwidth Capacity on WDM Network Performance”, Photon. Net. Comm. Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 41 de 37 Waveband (WB) - 1 wavelength switch waveband switch OEO port OOO port wavelength waveband EESC USP DEE Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 42 de 37 Waveband (WB): Custo das Portas WPC 2 N 1) G 48 2 N 1) WBPC 4G 18.4 5 WBPC 0.38 WPC EESC USP DEE links: N=5 waveband granularity: G=4 ls 2 portas (entrada/saída) em cada switch número de switches: N+1 WPC: wavelength path cost WBPC: waveband path cost OOO port cost=(OEO port cost)/5 Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 43 de 37 Protocolos para Multidomínios domínio 3 domínio 2 domínio 4 domínio 1 domínio 6 domínio 5 domínio 7 domínio 9 domínio 8 domínios delimitados por fronteiras administrativas ou tecnológicas EESC USP DEE nó de borda entre domínios Nó intra-domínio Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 44 de 37