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REDES ÓPTICAS REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS RECONFIGURÁVEIS Prof. Dr. Amílcar Careli César UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO—USP ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS—EESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA—SEL Workshop CPqD Futuro das Comunicações Ópticas 18 de outubro de 2007

REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

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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. ROADM. DEMUX. SPLITTER. LONGA DISTÂNCIA. X. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

REDES ÓPTICAS REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEISRECONFIGURÁVEIS

Prof. Dr. Amílcar Careli César

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO—USP ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS—EESCDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA—SEL

Workshop CPqD Futuro das Comunicações Ópticas

18 de outubro de 2007

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EESCUSPDEE

Reconfigurabilidade: Motivação

Demanda por largura de faixa 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

XX

X

METRO ACESSO

LONGADISTÂNCIA

FTTx

OXC

ROADM DEMUX

SPLITTER

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

ROADM: reconfirable optical add/drop multiplexingDEMUX: DemultiplexOXC: optical crossconnectFTTx: fiber to the...(home, curb, cabinet, building)

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EESCUSPDEE

Topologias Física e Virtual

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 em todos os enlaces de uma rota

topologia física topologia virtual (lógica)

A

BC

DE 3

21

4

A

BC

DE

3

2

1

4

X NóFibra óptica

X NóFibra óptica

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EESCUSPDEE

Topologia, Reconfigurabilidade e Custo de Reconfiguração

Características 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 a topologia virtual Alterar s 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

A

BC

DE 3

21

4

A

BC

DE 3

21

4

A

BC

DE 3

21

4

A

BC

DE 3

21

4

Estado 1 Estado 2

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EESCUSPDEE

Chaves: Não-reconfigurável e Reconfigurável

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 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

OEO ADM

DEMUX

MUX

ROADM

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 6 de 37

EESCUSPDEE

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 componentesLargura de faixa de filtros, tempo de

chaveamento, cascadability, confiabilidade, integração e extensão para uso em malha

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 7 de 37

EESCUSPDEE

Evolução de Nó de Rede Óptica

MUX

AO

OEO ADM

DEMUX

ADM: add/dropp multiplexingOEO: optical to electronic to optical

ROADM

ROADM: reconfigurable opticaladd/dropp multiplexing

WSXC

WSXC: wavelength-selective cross-connect

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EESCUSPDEE

Chave 2 × 2 Não-reconfigurável (roteador)

DEMUX1

DEMUX2

MUX1

MUX2

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EESCUSPDEE

Wavelength Selective Switch (WSS)

Chave1

Chavem

……

……

… … …

1

1 m

m

Wavelength-selective crossconnect (WSXC)

DEMUX1

MUX1

DEMUX2

MUX2

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 10 de 37

EESCUSPDEE

OEO versus OOO (1) Problema

gerenciar a largura de faixa disponível em rede WDM

CenárioFlexibilidade, “escalabilidade”, operação

dinâmica, baixo custo, eficiência elevada, geração de receita com base em novos serviços

QuestõesUso de chaves OEO ou OOO?Uso de chaves OEO e OOO?“Granularidade”:

• Comprimento de onda ( ou sub-?

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 11 de 37

EESCUSPDEE

OEO versus OOO (2)

Ref.: Optical switches: Making optical networks a brilliant reality. Web proforum tutorials. www.iec.org

NúcleoÓptico

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 •Custo relativamente menor que OEO

•Menor potência consumida•Footprint reduzido

•MEMS, cristal líquido, PLC (planar ligthwave circuit)•Vários s em uma única porta•Não depende de protocolo ou taxa de bit

NúcleoEletrônico

OEO (rede opaca)•Comutação e grooming após conversão•Regeneração de sinal

•3 R óptico (regeneration, reshaping, retiming)

•Agregação de tráfego•Conversão de •Dependente de protocolo e taxa de bit•Expansão complicada da planta•Footprint extenso•Consumo de potência elevado

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EESCUSPDEE

OEO versus OOO (3): Benefícios de Arquitetura Híbrida

www.ciena.com

“Granularidade” do serviço (bps)

Custoporbit

Benefícios da multiplexaçãode vários serviços em um

Benefícios de bypass ópticode um único serviço em um

Chaveamento de

Chaveamento de sub-

Chaveamento combinado de:

e sub-

“Granularidade” do serviço (bps)

Custoporbit

Benefícios da multiplexaçãode vários serviços em um

Benefícios de bypass ópticode um único serviço em um

Chaveamento de

Chaveamento de sub-

Chaveamento combinado de:

e sub-

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EESCUSPDEE

Arquitetura de Nó Combinando OEO e OOO

Mat

riz d

e co

mut

ação

ópt

ica

espa

cial

XC Digital

RXsTXs

... ...

MU

X 1

MU

X 1

MU

X 2

MU

X 2

... ...

... ...

Spl

itter

1S

plitt

er 1

split

ter

2sp

litte

r 2

1

4

1

23

4

5

67

8

12

9

Fibra 2entrada

Fibra 1entrada

Fibra 2saída

Fibra 1saída

estágio eletrônico

estágio óptico

EDFA EDFASplitter Filtro OXC MUXFibra Fibra

Ref.: Gerd Keiser, Optical Fiber Communications, 3a. Ed., McGraw Hill, p. 484

Sinal ópticoAdicionado (added)

Sinal ópticoExtraído (dropped)

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 14 de 37

EESCUSPDEE

Nó com Conversor de

DE

MU

XD

EM

UX

DE

MU

XD

EM

UX

MU

XM

UX

MU

XM

UX

wc

wc

1 1 1

1

1 1

2

2

2

2

2 2

Matriz de comutação ópticaDemux MuxConversor de

Ref.: Gerd Keiser, Optical Fiber Communications, 3a. Ed., McGraw Hill, p. 485WC: wavelength converter

Dedicado (figura)Compartilhado por nóCompartilhado por enlace

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 15 de 37

EESCUSPDEE

Tipos de ROADM

DEMUX MUX

F

acoplador acopladorFiltro

DROP ADD

chave 1x1

DEMUX

acoplador

DROP

x

x

x

ADD

chave

chave 2x1

•tecnologia madura•uso em rede em anel•filtros com base em cristal liquido, MEMS,rede de Bragg•flexibilidade no espaçamento entrecanais (mistura de 50 e 100 GHz)•dificuldade de integração e ampliação (custo elevado)

•arrayed waveguide grating (AWG) para separar s•chave com base em MZI controlada termicamente para chavear para setor “add” ou “drop”•integração reduz custos•nesta configuração não é usado em rede tipo malha

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 16 de 37

EESCUSPDEE

ROADM baseados em WSS

DEMUX MUX

acoplador

DROP ADD

WSS

meshin

meshout

acoplador

DROP ADD

WSS

meshin

meshout

WSS WSS

acoplador

DROP ADD

WSS

AcopladorAcoplador

Permite atualização para malha

Permite atualização para malha

Não permite atualização para malhaE.B. Basch et. al., IEEE J. Sel. Top. Quant. Elect.,vol. 12, no. 4, pp. 615-626, jul/ago. 2006

OpticalSwitch

DEMUX MUXWSS

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EESCUSPDEE

WSS com 4 Portas

1

2

3

4

E.B. Basch et. al., IEEE J. Sel. Top. Quant. Elect., vol. 12, no. 4, pp. 615-626, jul/ago. 2006

Mesh upgrade

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 18 de 37

EESCUSPDEE

MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems)

Arranjos de espelhos alinhados para comutar s entre fibras ópticas (WaveStar™ LambdaRouter)

fibrasópticas

MEMS

Seletor óptico(OXC)

terminal de linha óptica

add/dropóptico

Arranjos com 256 e 1024 espelhos.Capacidade total: ~7 Pbits/s (Lucent)Perda total: ~1,2 dBwww.lucent.com

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EESCUSPDEE

Cristal Líquido (LC) Funcionalidade

Chaveamento, filtragem, atenuação, deslocamento de fase

Confiabilidade Estável; não há partes móveis

Transparência Bandas C, S e L Atenuação: ~0,1 dB

Controle individual Padrão (pixels) para cada

Estabilidade Estado do pixel para não se altera;

não é preciso feedback “Escalabilidade”

Fabricação fácil para qualquer número de s

Custo Baixo Fator de forma pequeno

Centímetros quadrados Manipulação de alta potência

LC não absorve Baixo consumo

Unidades de miliwatts por Velocidade de resposta

Unidades de milissegundos

eletrodos Vidro padrão Indium tin oxide (ITO):condutivo e transparente

vidro

cristal líquido

passa

bloqueia

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EESCUSPDEE

Planar Lightwave Circuit (PLC)

Ming C. Wu, “Currents trends in optical MEMS”, tutorial, OFC 2005

starcoupler

star coupler

DEMUX

MUX

AWG (Arrayed Waveguide Grating)tecnologia mais usada: sílica sobre silícioperda baixafacilidade de acoplamentonão é necessária encapsulação hermética

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EESCUSPDEE

Mercado: Previsões e Motivação

Feita Em

2005

Motivação nos EUA: grandes operadoras instalam infra-estrutura para IPTV e vídeo por encomenda (VoD)e convergência de serviços: fone, TV (HDTV) e Internet WDM: US$ 1,3 bilhão em 2005, 12% de taxade crescimento ao ano, alcançando US$ 2,8 bilhõesem 2011.

Crescimento de WSS: flexibilidade, de 2 para n-graus

PLC: planar ligthwave circuitWSS: wavelength selective switchBlocker: dispositivo que bloqueia um ou mais s (dropp) http://www.heavyreading.comhttp://telephonyonline.com/

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EESCUSPDEE

Fabricantes de ROADM e SistemasFabricantes

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

optoplex

capella

xtellus

optium

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EESCUSPDEE

Solução Optoplex: ROADM-1

WWW.optoplex.com

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 24 de 37

EESCUSPDEE

Solução Optoplex: ROADM-2 Parameter Unit 100 GHz Wavelength Tuning Range nm 1528 ~ 1563 Wavelength Tuning Resolution THz Calibrated to ITU grids Clear Bandwidth GHz ITU±10 Drop Channel Maximum Insertion Loss2,3 dB 2.8 Drop Channel Ripple2,3 dB 0.3 Drop Channel Adjacent Channel Isolation2,3 dB >25 Drop Channel PDL2,3 dB <0.5 Express Channel Insertion Loss2,3 dB <2.3 Express Non-Adjacent Channel Ripple2,3 dB <0.1 Express Adjacent Channel Ripple2,3 dB <0.5 Express Channel Isolation (drop in express)2,3 dB >25 Express Channel PDL2,3 dB <0.5 PMD2,3 ps <0.5 Wavelength Setting Error4 GHz < ±4 Wavelength Repeatability4 GHz ±1 Wavelength Temperature Dependence2 pm/°C < ±1 (typical) Return Loss2 dB >40 Maximum Input Optical Power mW 300 Tuning Speed (channel to channel, depending on originating and destination channels)

sec 5 ~ 10

Tuning Power Consumption mW < 1800 (peak); < 300 (idle)

Tuning Voltage V 5 (DC) Electronic Interface - RS232 Operating Temperature °C 0 ~ 65 Storage Temperature °C -40 ~ 85 Dimension (L x W x H)5 mm 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

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EESCUSPDEE

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

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EESCUSPDEE

Chave Óptica PLC para ROADM (NTT) Efeito térmico 32 canais Interferômetro Mach-

Zehnder assimétrico, diferença entre braços: ½

Potência total consumida 12 W

Dimensões do chip: 24x56 mm

Perda por inserção: 1 dB Isolação: 56 dB Crosstalk: 72 dB

http://www.phlab.ecl.ntt.co.jp/eng/theme/2005/e2005_12_01.pdf

ativadodesativado

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EESCUSPDEE

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

Page 28: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 28 de 37

EESCUSPDEE

Solução Infinera: migração para GMPLS (1)

WWW.infinera.com

Operation/task All-optical network GMPLS-powered DON

Installation, commissioning and turn-up (700 km circuit)

2 weeks 3 days

10G/2.5G wavelength turn-up 1 to 3 days < 1 day Conversion of pass-through

site to add/drop 3 to 4 days 2 hours

Sub-lambda grooming efficiency

low High

DON: Digital optical network

compatibilizar: controle via software com componentes all-optical sem visibilidade de bit

Page 29: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 29 de 37

EESCUSPDEE

Solução Infinera: migração para GMPLS (2)

Point and Click Service ProvisioningNow 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

Page 30: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 30 de 37

EESCUSPDEE

Solução Fujitsu: FLASHWAVE 7500

Fast Ethernet ESCON D1/SDI Video Fibre Channel/FICON HDTV

Multirate 2.5G transponder (1-port 100 Mbps–2.5 Gbps)

OC-3/OC-3c/OC-3 UNI/STM-1 OC-12/OC-12c/OC-12 UNI/STM-4 2.5G Flexponder (4-port OC-3/OC-12)

Gigabit Ethernet GigE muxponder (8-port) 10G Flexponder (8-port)

OC-48/OC-48c/OC-48 UNI/STM-16

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)

10 Gigabit Ethernet (LAN PHY)

10G universal transponder (1-port) 10G LAN PHY transponder (1-port) 40 Gbps muxponder (4-port)

10 Gigabit Ethernet (WAN PHY) 10G universal transponder

OC-192/STM-64 (with FEC)

(1-port) 40 Gbps muxponder (4-port) OC-192/STM-64 (with FEC) OC-768 (with FEC) 40 Gbps transponder

OC-768 (with FEC) 40 Gbps transponder

Architectures• Optical ring• Optical mesh• Linear add/drop• Point-to-pointNetwork 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 amplifierInterfaces• 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 www.fujitsu.com

Módulos de Serviços

Page 31: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 31 de 37

EESCUSPDEE

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/)

Page 32: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 32 de 37

EESCUSPDEE

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)

Page 33: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 33 de 37

EESCUSPDEE

Conclusões (1) Mercado anual ($ bilhão)

Ethernet: $15; SONET/SDH: $5; WDM: $2,5 (2006) Redes baseadas em ROADM oferecem

Arquitetura flexível Capacidade de adicionar novos serviços de maneira

ágil Balanceamento de potência e monitoração Custo tende a baixar com integração acentuada

Laser sintonizável exerce papel importante pela flexibilidade e adição de

característica dinâmica WXC para redes em malha

Mesma função do ROADM em rede anel Incorporação de DEMUX e MUX, 4 a 8 portas (típico)

com capacidade para 32-40 s

Page 34: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 34 de 37

EESCUSPDEE

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

• Atualmente, são essencialmente OEO porque os totalmente ópticos ainda não estão comercialmente disponíveis e/ou ainda há barreiras tecnológicas

Rotas (lightpaths) ainda são estabelecidas quase estaticamente

Page 35: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 35 de 37

EESCUSPDEE

Conclusões (3) Generalized multiprotocol label switching

(GMPLS)/Automated Switched optical network (ASON) 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 Questões

Rede legada Protocolos interdomínios (administrativo ou

tecnológico)

Page 36: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 36 de 37

EESCUSPDEE

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)

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)

Page 37: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 37 de 37

EESCUSPDEE

Contato Amílcar Careli César

[email protected]/tele/Fone: 16-3373-8130Fax: 16-3373-9372

Page 38: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 38 de 37

EESCUSPDEE

Referências 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.alcatel-lucent.com/gsearch/search.jhtml?

_requestid=70873

Page 39: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

EXTRAS

Page 40: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 40 de 37

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Rede Italiana de Faixa LargaBolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210km

95km

110km

90km

200km

100km

200km

400km

130km 210km

200km270km

130km

170km

120km

85km

190km 120km

90km

400km210km

110km140km

95km

90km 95km

130km

55km150km

60km180km

180km

310km

350km

85km

110km

Bolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210

95110

90

200

100

200

400

130210

200270

130170

120

85

190 120

90400

210

110140

95

90 95130

55150

60

180

180

310

350

85

110

Bolzano

Venezia

Milano

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Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

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Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210km

95km

110km

90km

200km

100km

200km

400km

130km 210km

200km270km

130km

170km

120km

85km

190km 120km

90km

400km210km

110km140km

95km

90km 95km

130km

55km150km

60km180km

180km

310km

350km

85km

110km

Bolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210

95110

90

200

100

200

400

130210

200270

130170

120

85

190 120

90400

210

110140

95

90 95130

55150

60

180

180

310

350

85

110

21 nós36 enlaces bidirecionais8 comprimentos de onda por enlace

Network Configuration Node Type 2 (NT2) Locality Constraint Grooming (CG) -

Sparse Grooming (SG1) Bologna, Rome, Napoli, Genova, Firenze, Pescara

Sparse Grooming (SG2) Bologna, Rome, Napoli, Genova, Firenze, Pescara, Verona, Pisa, Ancona

Full Grooming (FG) All

Nós que não equipados com NT2 são equipados com nós NT1. SG1: 15 NT1; 6 NT2 SG: 12 NT1; 9 NT2

Configurações de Rede: Localização dos Nós Tipo 2

Solicitações de conexão:Distribuição de Poisson com média 60 s.Geração das solicitações (largura de faixa):48% of CB1 (2,5 Gbps), 24% of CB2 (5,0 Gbps), 16% of CB3 (7,5 Gbps),12% of CB4 (10 Gbps).

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.

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 41 de 37

EESCUSPDEE

Comparação de desempenho

CG SG1 SG2 FG0.01

0.03

0.1

No CAC CAC-BW CAC-DI CAC-BW-DI

O

vera

ll b

lock

ing

pro

ba

bili

ty

Network Configuration

SG: Rede com agregação esparsa: Rede composta por NT1 e poucos NT2CG: Rede de agregação restrita: Rede composta somente por NT1FG: Rede com agregação total: Rede composta somente por NT2CAC: controle automático de admissão; DI: distância; BW: largura de faixaCG (21 NT1); SG1 (15 NT1; 6 NT2); SG2 (12 NT1; 9 NT2); FG (21 NT2)

Bolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210km

95km

110km

90km

200km

100km

200km

400km

130km 210km

200km270km

130km

170km

120km

85km

190km 120km

90km

400km210km

110km140km

95km

90km 95km

130km

55km150km

60km180km

180km

310km

350km

85km

110km

Bolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210

95110

90

200

100

200

400

130210

200270

130170

120

85

190 120

90400

210

110140

95

90 95130

55150

60

180

180

310

350

85

110

Bolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210km

95km

110km

90km

200km

100km

200km

400km

130km 210km

200km270km

130km

170km

120km

85km

190km 120km

90km

400km210km

110km140km

95km

90km 95km

130km

55km150km

60km180km

180km

310km

350km

85km

110km

Bolzano

Venezia

Milano

Torino

Bologna

Bari

Potenza

CatanzaroCagliari

Palermo

Catania

Rome

Pescara

Ancona

Perugia

Verona

Genova

Trieste

PisaFirenze

Napoli

210

95110

90

200

100

200

400

130210

200270

130170

120

85

190 120

90400

210

110140

95

90 95130

55150

60

180

180

310

350

85

110

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.

Page 42: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 42 de 37

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Waveband (WB) - 1

wavelength switch waveband switch OEO port OOO port wavelength waveband

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Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 43 de 37

EESCUSPDEE

Waveband (WB): Custo das Portas

links: N=5waveband granularity: G=4 s2 portas (entrada/saída) em cada switchnúmero de switches: N+1WPC: wavelength path costWBPC: waveband path costOOO port cost=(OEO port cost)/5

2 1 48WPC N G

2 14 18.4

5

NWBPC G

0.38WBPC

WPC

Page 44: REDES ÓPTICAS RECONFIGURÁVEIS

Workshop CPqD: Futuro das Comunicações Ópticas: Redes Ópticas Reconfiguráveis. Amílcar Careli César 44 de 37

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Protocolos para Multidomínios

nó de borda entre domíniosNó intra-domínio

domínio 1

domínio 2 domínio 3

domínio 4

domínio 5

domínio 6

domínio 7

domínio 8domínio 9

domínios delimitados por fronteiras administrativas ou tecnológicas