Hálózati architektúrák és rendszerek. Optikai hálózatok Wavelength routed optical networks

Hálózati architektúrák és rendszerek Optikai hálózatok Wavelength routed optical networks

1

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

„

PSTN, ISDN, 2. generációs cellás mobil-rendszerek

„ „ „

SDH – Synchronous Digital Hierarchy ATM – Asynchronous Transfer Mode MPLS – Multi-Protocol Label Switching

„ „

Alapok Wavelength routing és csomagkapcsolás

Áramkörkapcsolt hálózatok

Kapcsolat-orientált hálózatok

3. generációs mobil rendszerek Optikai kommunikáció

2

A tárgy felépítése (2) †

†

† † †

Hozzáférési hálózatok: „ „ „

xDSL FTTx, xPON CATV

„ „ „ „

Áttekintés PAN, Bluetooth WiFi WiMAX

„ „

A távközlési megközelítés NGN a mobil világban: 4G vagy B3G (Beyond-3G)

Szélesávú vezetéknélküli hozzáférés (BWA – Broadband Wireless Access)

Újgenerációs hálózatok (NGN – Next Generation Networks) Tervezési kérdések Összefoglalás, tartalék

3

A „wavelength-routed” hálózat † OXC-k, amelyek WDM-üvegszálakkal vannak összekötve

…

…

Output WDM fibers

…

…

Input WDM fibers

Switch fabric

…

…

„ Minden szálon W hullámhossz

DCS

... 4

Az OXC † Optikailag kapcsolja valamennyi bejövő szál valamennyi hullámhosszát a kimeneti szálak hullámhosszaira „ Pl.: a k-adik bejövő szál λi hulámhosszát az medik kimenő szál λi hullámhosszára

† Ha konvertereket is tartalmaz, akkor a kadik bementi szál λi hullámhosszát képes az m-edik kimeneti szál λk hullámhosszára is kapcsolni „ Erre pl. akkor lehet szükség, ha az m-edik szálon a λi foglalt 5

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

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

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

Fényutak Router A OXC 1

OXC 2

λ1,..,λW

λ1,..,λW

OXC 3

λ1,..,λW

Router B

λ1,..,λW

Három node-ból álló wavelength routing hálózat Router A λ1

OXC 1 λ1

Router B

OXC 3

OXC 2 λ1

λ1

Lightpath az A és a B router között

9

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

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

Példa különböző fényutakra Router D λ2

Router A E O

λ1

λ1 OXC 1 OXC 3 λ1 λ1 O E Router B

λ1

E O Lightpath-ok A -> C: λ1 B -> D: λ1 C -> D: λ3 és λ2

λ3 OXC 2

λ3 λ1

Router C O E

Az 1. és 2. OXC: nem tartalmaz konvertert A 3. OXC-nek vannak konverterei

12

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

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

Példa traffic grooming-ra OXC 2 OXC 1

λ1

OXC 3

λ1

OXC 4 λ2 λ2

†

Fényutak: „ „

† †

OXC 6

OXC 5

OXC 1 és OXC 3 között OXC 3 és OXC 4 között

Kapacitás: 2.488 Gbit/s (OC-48/STM-16) hullámhosszanként 16 aláosztott egység, egyenként 155 Mbit/s (OC3/STM-1) 15

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 2.488 Gbit/s-ot

16

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

Védelmi konstrukciók † A távközlési szolgáltatók az optikai hálózatoktól szolgáltatói szintű (carrier grade) megbízhatóságot várnak el „ 99.999%-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

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

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

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

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