Introductie Lambda networking
Erik Radius Manager Netwerkdiensten, SURFnet SNB Master Utrecht, 14 Mei 2004
Inhoud van dit verhaal
• Communicatiemodel voor dummies • Glasvezel techniek • Lambda networking, NetherLight
Inhoud van dit verhaal
• Communicatiemodel voor dummies • Glasvezel techniek • Lambda networking, NetherLight
Communicatiemodel voor dummies
Glasvezel is een transmissie-medium
Inhoud van dit verhaal
• Communicatie model • Glasvezel techniek • Lambda networking, NetherLight
Geschiedenis v.d. glasvezel
• Tot jaren ’50: nuttig in medische optica – microscopie, endoscopie
• Ontwikkelingen in periode ‘50-’70 t.b.v. telecom – Laser, laserdiode – glasvezel met lage demping
• Commerciële toepassing vanaf 1970 – Basis van netwerken wereldwijd
Glasvezel principe
• Geleiding van licht door dunne glazen cilinder – Singlemode fiber: kern + mantel – Lage demping dankzij interne reflectie
Multimode en singlemode
• 2 hoofdsoorten glasvezels – Multimode laat meerdere stralenmodi door (kern: 50 / 62,5 µm) – Singlemode laat slechts 1 stralenmodus door (kern: 9 µm)
Demping vs. frequentie van diverse media
short range
long range
Source: Corning Corp.
High Speed
• Mucho bandbreedte? Grote afstand? Dan glasvezel
Kabel voor ondergronds gebruik
Laserlicht
• LASER is een acroniem: – Light Amplification through Stimulated Emission of Radiation – Laserlicht heeft zuivere kleur / golflengte
• Technisch symbool v. golflengte: λ (lambda) • Diverse lasergolflengten voor fiberoptics gestandaardiseerd – Volgens het ITU-GRID
laser typen voor fiber
Informatie versturen met laserlicht
• Lichtsignaal is de draaggolf • Data wordt op draaggolf gemoduleerd (AM) – Vergelijkbaar met AM radio
• Modulatie: “licht” = “1” / “donker” = “0” • Zender: Laserdiode – Doorgaans met externe modulator voor bitrate >Gb/s
• Ontvanger: fotodiode
Modulatie formaten (1) • Non-return-to-zero (NRZ) modulation – a sequence of 1s is transmitted without the light level falling back to its zero level in between each bit.
• Return-to-zero (RZ) modulation – the light level always falling back to its zero level in between bits, even in a succession of 1s.
Modulatie formaten (2)
• NRZ is simpeler te bouwen en meest wijdverbreid • RZ zeldzaam (ultra-longhaul transport) – Minder vatbaar voor chromatische dispersie en PMD
• Complexer modulatievormen onder studie in labs – Denk dan aan QAM, etc – Hogere spectrale efficiëntie (meer bit/s per Hz) technisch haalbaar, maar anno nu (2004) nog niet opportuun
Multimode versus Singlemode Multimode • Betaalbare connectoren & lasers • Bandbreedte beperkt door mode-dispersie tot 1Gb/s bij max. 1km • Veel gebruikt in LANomgeving, gebouwbekabeling
Singlemode • Dure connectoren en lasers • Bandbreedte bijna onbegrensd (dankzij DWDM techniek: >2Tb/s) • Door hogere kosten vooral in gebruik voor backbone, City-ringen, etc.
DWDM: stapelen van signalen
MUX conversie naar lambda’s + mengen
OA versterkt breed λspectrum
OADM lambda add/drop
DEMUX uiteenrafelen lambda’s + conversie naar ‘neutrale’ kleur
• Meerdere (~ 16 – 160) kanalen in 1 glasvezel mogelijk • Versterking met OA’s: elke 70 – 120 km
Inhoud van dit verhaal
• Communicatie model • Glasvezel techniek • Lambda networking, NetherLight
Optische bandbreedte: ruimte voor groei
fibre visible light spectra
X & γ-rays
infrared waves 300µm
300nm
300pm
microwaves
300mm
Radio/TV
300m
1310 - 1625 nm
1200
Loss too high
Loss too high
Attenuation (dB/km)
50THz Bandwidth (500channelswith 100GHz spacing) EDFA
1300
1400
1500
1600 1600
Wavelength (nm) 4.5 THz 45 lambda channels @ 100GHz
Bron: Gert Nieveld, Global Crossing
Optical transport windows:
1700 1700
1: 850nm short reach 2: 1310nm intermediate reach 3a: 1550nm long reach 1530-1565: C-band 3b: 1600nm 1565-1620: L-band
Groeistuipen tijdens de Internet hype… Morgan Stanley, 2001
• “Optical transmission costs halve every 9 months” (Scientific American, Jan.2001)
• “Bandwidth grows three times faster than computer power” •
(George Gilder, “Telecosm”, 2000) “New DWDM systems under development can carry up to 10 terabits per fiber” (Techtarget.com, 05/03/01)
Lambda networking • ‘Lambda’ – Technische aanduiding van golflengte – Ook: afzonderlijk kleurkanaal in een DWDM transmissiepad – Ook: transparant SONET circuit, end-to-end • Bandbreedte typisch 1Gb/s, 2.5Gb/s of 10Gb/s
• ‘Lightpath’ – Een lambda of een SONET circuit dat zich zo gedraagt • Hele lightpath bevind zich op laag 1 van het OSI model
• Lambda networking – Optische netwerken waarbij flexibel met kleurkanalen kan worden gemanipuleerd – Optisch versterken en schakelen op kleurnivo – Kleurkanalen aan rand van het netwerk ‘termineren’ maar in de backbone zoveel mogelijk ongemoeid laten
NetherLight testbed
• Optical Internet exchange point in Amsterdam • Built and operated by SURFnet • Experiments with light path provisioning in a multi domain environment: GLIF • www.netherlight.net
Global Lambda Integrated Facility (2Q2004) 10 Gbit/s 2.5 Gbit/s
New York MANLAN
Stockholm NorthernLight
2x10 Gbit/s
IEEAF 10 Gbit/s 10 Gbit/s 2.5 Gbit/s
10 Gbit/s
Tokyo WIDE
IEEAF 10 Gbit/s
Seattle
2x10 Gbit/s
Chicago
SURFne t Amsterdam 10 Gbit/s
10 Gbit/s 10 Gbit/s
Sydney AARnet
10 Gbit/s
2.5 Gbit/s
Tokyo APAN
DWDM SURFnet
NSF 10 Gbit/s
Los Angeles
10 Gbit/s
London UKLight
Dwingeloo ASTRON/JIVE
10 Gbit/s SURFnet 10 Gbit/s
Geneva CERN
2.5 Gbit/s
Prague CzechLight
Vragen?
Leesvoer op het web
•
Geschiedenis en beknopte chronologie van glasvezel optica – http://www.sff.net/people/Jeff.Hecht/history.html – http://www.sff.net/people/Jeff.Hecht/chron.html
•
Brainspin Fiberoptics, educatieve website van AT&T – http://www.att.com/technology/forstudents/brainspin/fiberoptics/
•
Korte tutorials over optical networking te vinden op o.a. – http://www.lightreading.com – http://www.telebyteusa.com/foprimer/fofull.htm
•
En vergeet de NetherLight / GLIF websites niet! – http://www.netherlight.net/ – http://glif.is/
Dank voor jullie aandacht
Erik Radius Manager Netwerkdiensten, SURFnet
[email protected]
