Reti fotoniche optical networks
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Reti Fotoniche (Optical Networks). Gruppo Reti e-mail: [email protected] http://www.tlc-networks.polito.it/. Sito del corso http://www.tlc-networks.polito.it/mellia/corsi/. Politecnico di Torino - Dipartimento di Elettronica. Argomenti del corso. Che cosa sono le reti ottiche?

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Reti Fotoniche (Optical Networks)

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Reti fotoniche optical networks

Reti Fotoniche(Optical Networks)

Gruppo Reti

e-mail: [email protected]

http://www.tlc-networks.polito.it/

Sito del corso

http://www.tlc-networks.polito.it/mellia/corsi/

Politecnico di Torino - Dipartimento di Elettronica


Argomenti del corso

Argomenti del corso

  • Che cosa sono le reti ottiche?

  • Perché le reti ottiche?

  • Tipologie di reti ottiche

  • Reti ottiche di prima generazione:

    • Commutazione di circuito: Sonet/SDH

    • Commutazione di pacchetto: Gigabit Ethernet

    • Storage area networks: Fibre Channel

  • Reti ottiche di seconda generazione:

    • reti broadcast-and-select

    • anelli WDM

    • reti wavelength routing

  • Cenni a reti d’accesso e commutazione ottica di pacchetti

  • Architetture di protocolli per reti ottiche

  • Cenni a gestione e affidabilità


Reti ottiche di prima generazione

Reti ottiche di prima generazione

  • Nelle reti di prima generazione le fibre sostituiscono il rame come mezzo trasmissivo (strato fisico).

  • Esempi:

  • sistemi sottomarini

  • SONET/SDH: evoluzione delle gerarchie TDM plesiocrone (PDH) dei sistemi telefonici. Offre flessibilità nella multiplazione dei flussi e funzionalità di gestione, protezione, interoperabilità, networking

  • ESCON, FibreChannel, HIPPI: standard per interconnettere elaboratori e periferiche ad alta velocità

  • FDDI, Gbit Ethernet e reti locali (LAN) veloci

  • RPR - Resilient Packet Ring (IEEE 802.17)


Reti ottiche di prima generazione1

Reti ottiche di prima generazione

EXC = cross-connect elettronico

ADM = add-drop multiplexer

interfaccia

O/E

  • La topologia è in generale complessa, ma viene sovente gestita come anelli o bus interconnessi.

nodo della rete

nodo della rete

nodo della rete

interfaccia

O/E

EXC o ADM

interfaccia

O/E

collegamenti in fibra

collegamenti in fibra

interfaccia

O/E

interfaccia

O/E

EXC o ADM

interfaccia

O/E

nodo della rete


Sistemi sottomarini

Sistemi sottomarini

  • I sistemi sottomarini trans-oceanici raggiungono attualmente i massimi valori di prodotto banda-distanza, e sono un ottimo esempio delle enormi potenzialità delle comunicazioni ottiche.

    • TAT 12/13: (Transatlantic link) operativo dal 1995, distanza massima 6200 Km, capacità (originale) 5 Gb/s per fibra

    • TPC 5: (Transpacific link) operativo dal 1996, distanza massima 8200 Km, capacità 5 Gb/s per fibra

    • TAT 14: operativo dal dicembre 2000, 16 canali WDM a 2.5 Gb/s

    • TPC 6: in fase di sviluppo, progettato per supportare 640 Gb/s con tecnologia WDM


Sonet sdh

SONET/SDH

  • L’attuale infrastruttura della rete telefonica, su cui vengono sovente veicolati i canali di altre tipologie di reti, è in larga misura basata sulle gerarchie sincrone, evoluzioni delle gerarchie plesiocrone (PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy):

  • SONET - Synchronous Optical NETwork (segnali ottici multipli della velocità base di segnale di 51.84 Mbit/s)

  • SDH - Synchronous Digital Hierarchy (equivalente europeo ed internazionale di SONET)

  • STS - Synchronous Transport Signal (standard corrispondente per i segnali elettrici)

  • La topologia è sovente ad anelli per motivi di affidabilità.


Plesiochronous digital hierarchy

Plesiochronous Digital Hierarchy

  • Prima dell’introduzione di SONET/SDH, Plesiouchonous Digital Hierarchy (PDH) era lo standard per reti telefoniche digitali

    • Espressamente pensata per il trasferimento di canali vocali digitali a 64Kb/s

    • NON si usa Store-and-Forward: occorre una stretta sincronizzazione tra TX e RX. Tale esigenza è soddisfatta con un sistema quasi-sincrono (plesio-synchronous)

    • Standard diversi in USA/Europa/Giappone

      • Complessità di interfacciamento


T 1 carrier system standard americano

T-1 carrier system: standard americano

  • 24- canali vocali sono campionati, quantizzati e codificati in un canale TDM PCM

  • Canale di segnalazione di 1 bit

  • Un carrierT-1 ha quindi una velocità di (24*8+1)*8000=1.544Mb/s

  • Un campione ogni 125sec

  • Una trama ogni 125sec

  • Posso multiplare più trame in canali di velocità superiore

CH1

CH2

.

MUX

CH1

CH2

CH3

. . .

CH22

CH23

CH24

.

.

CH23

frame

CH24

x x x x x x x x

Campione

MSB

LSB


T and ds hierarchy

T- and DS- hierarchy

CH1

CH2

CH3

. . .

CH22

CH23

CH24

E’ difficile identificare un singolo canale dentro uno stream: ogni volta occorre demultiplare tutti i livelli per estrarre/inserire altri canali

64 × 24 = 1.544 Mb/s

T1 Frame trasmessi in un canale DS1

DS1

DS1

DS1

DS1

4 DS1 = 1 DS2

4 × 1.544 = 6.312 Mb/s

DS2

DS2

DS2

DS2

DS2

DS2

DS2

E’ difficile mantenere due canali in perfetta sincronia: si usa un bit stuffing per avere un sistema quasi sincrono

7 DS2 = 1 DS3

7 × 6.312 = 44.736 Mb/s

DS3

DS3

DS3

DS3

DS3

DS3

6 DS3 = 1 DS4

6 × 44.736 = 274.176 Mb/s

DS4


Gerarchie t ed e

Gerarchie T- ed E-


Reti fotoniche optical networks

PDH

  • Sistema di trasmissione digitale (T-carrier, E-carrier) che multipla flussi di velocità più bassa in flussi a velocità maggiore

  • Ogni apparato ha un suo orologio (non c’è sincronizzazione globale)

  • Orologi locali hanno derive che portano a errori di sincronizzazione

  • Problema risolto avendo la possibilità di inserire e rimuovere bit di riempimento (bit-stuffing)


Pdh sincronizzazione

Bit Stuffing

1

2

PDH - Sincronizzazione

Trama

Sorgente

1

2

3

Nodo

Nodo

più veloce

Dest

1

2


Pdh sincronizzazione1

PDH - Sincronizzazione

  • Per risolvere il problema si adotta il meccanismo del PositiveStuffing:

    • I dati vengono scritti in un buffer temporaneo

    • Tale buffer viene letto a velocità superiore per trasmettere sul canale (a bitrate maggiore)

    • Ogni volta che il buffer si sta per svuotare, inibisco la trasmissione di dati, che vengono sostituiti da bit di riempimento

    • Segnalo al ricevitore la presenza di bit di stuffing tramite un canale di segnalazione punto-punto ricavato in TDM.

  • Si usa quindi una trama trasmissiva diversa da quella logica PCM. Complica le funzionalità di mux/demux.


Problematiche di pdh

Problematiche di PDH

  • Mancanza di flessibilità: è impossibile identificare un flusso a velocità più bassa in un aggregato superiore

  • Mancanza di efficienza:

    • Non esistono standard per il monitoring delle prestazioni del canale

    • Non c’è un canale di management

  • Mancanza di “mid-fiber meet”

    • Non esiste standard a livello fisico – ogni produttore ha suo standard (NNI non standard)


Da pdh a sonet sdh

Da PDH a SONET/SDH

  • SONET: Synchronous Optical Network: sistema di trasmissione e multiplazione in America

  • SDH: Synchronous Digital Hierarchy: sistema di trasmissione e multiplazione in Europa e Giappone

  • Standardizzazione di SONET e SDH avvenuta alla fine degli anni 80

  • I gestori di rete realizzarono che

    • Il sistema PDH non era scalabile abbastanza per supportare le aspettative di crescita di traffico

    • Le tecnologie ottiche iniziano a essere appetibili, e incominciano a capirsi le loro potenzialità

    • I sistemi di trasmissione ottica, tutti proprietari, non possono interoperare tra loro


Che cosa sonet sdh

Che cosa è SONET/SDH

  • Insieme di Raccomandazioni ITU-T (le prime sono del 1989) che coprono:

    • la definizione di una gerarchia di multiplazione molto strutturata

    • la definizione di tecniche di gestione di rete e di protezione dai guasti

    • le modalità di interfacciamento verso il mezzo fisico (fibre e componenti ottici)

    • la definizione di interfacce verso altri protocolli che possono lavorare sopra SONET/SDH


Obbiettivi di sonet sdh

Obbiettivi di SONET/SDH

  • I principali obbiettivi degli standard sono:

    • Affidabilità della rete, compatibile con i requisiti di carrier nazionali e internazionali (99.999% - five nines - availability)

    • Interoperabilità tra apparati di diversi costruttori

    • Flessibilità dei formati per supportare diverse architetture di rete e possibili migrazioni

    • Articolate funzioni di controllo e monitoraggio (monitoring) delle prestazioni e del traffico (recupero di guasti singoli in 50 ms)


Gerarchia sonet sdh

Gerarchia SONET/SDH

OC level STS level SDH level Mbit /s

51.84

155.52

622.08

1244.16

2488.32

9953.28

39813.12

159252.48

OC-1

OC-3

OC-12

OC-24

OC-48

OC-192

OC-768

OC-3072

STS-1

STS-3

STS-12

STS-24

STS-48

STS-192

STS-768

STS-3072

STM-1

STM-4

STM-8

STM-16

STM-64

STM-256

STM-1024


Stratificazione sonet sdh

Stratificazione SONET/SDH

  • Path layer (simile al livello 3 - Network - di OSI)

    • Responsabile di connessioni end-to-end

    • Controlla e gestisce lo stato delle connessioni

  • Line Layer

    • Multiplazione di più connessioni di path-layer tra due nodi

    • Protezione e recupero guasti

  • Section Layer

    • Definisce lungo la tratta le operazioni svolte dai rigeneratori e tra i rigeneratori

    • I livelli Line e Section in SONET corrispondono al livello 2 (Data Link) OSI

  • Physical Layer (identico al livello 1 OSI)

    • Definisce come i bit vengono trasmessi sulle fibre


Stratificazione sonet sdh standard itu t g 78x

path

layer

path

layer

connessione

line

layer

line

layer

line

layer

section

layer

section

layer

section

layer

section

layer

physical

layer

physical

layer

physical

layer

physical

layer

terminale

SDH

ADM

SDH

terminale

SDH

rigeneratore

add/drop mux

Stratificazione SONET/SDHstandard ITU-T G.78x


Sonet physical layer

SONET Physical Layer

  • Il livello fisico SONET è completamente di tipo ottico

  • Le più importanti raccomandazioni sono:

    • ITU-T G.957: Optical interfaces for equipments and systems relating to the synchronous digital hierarchy

      • Single span, single channel link without optical amplifiers

    • ITU-T G.691: Optical interfaces for single-channel STM-64, STM-256 and other SDH systems with optical amplifiers

      • Single channel, single or multi span, optically amplified links at 622 Mbit/s, 2.5 Gbit/s, 10 Gbit/s

    • ITU-T G.692: Optical interfaces for multichannel systems with optical amplifiers

      • Multi channel, single or multi span, optically amplified

      • Definition of the ITU frequency grid

  • Le raccomandazioni coprono diversi tipi di canali, da very short-haul interoffice links fino a ultra-long haul, WDM backbone links

    • Tutti i parametri di trasmettitori e ricevitori sono completamente specificati


Framing sonet

Framing SONET

  • SONET/SDH transmettono un sequenza continua di bit ad una certa velocità

  • La multiplazione dei diversi flussi di informazione è ottenuta con un complesso schema a divisione di tempo (TDM)

    • Anche se complessa, l’architettura di multiplazione è stata progettata in modo da consentire efficienti implementazioni VLSI

  • Una trama (frame) SONET è una sequenza organizzata di bit

    • Per un certo livello di multiplazione, ogni flusso tributario di ingresso diventa un Synchronous Payload Envelope (SPE)

    • Un insieme di bit, chiamato Path Overhead, viene aggiunto al SPE, realizzando funzioni di controllo, di monitoring, ecc.

    • SPE + Path Overhead formano un Virtual Tributary (VT)


Struttura delle trama sts 1

SPE

Struttura delle trama STS-1

1 frame = 810 Byte in 125ms

STS-1

OC-1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

rappresentazione in righe e colonne

0 µs

(1st bit)

3 Bytes

87 Bytes

Path Overhead:

resta con il payload finchè non viene demultiplata

SOH

3 rows

9 rows

6 rows

LOH

125 µs

(last bit)

Transport Overhead

Payload


Struttura delle trama sts 11

Struttura delle trama STS-1

3 Bytes

87 Bytes

SPE dalla trama precedente può estendersi attraverso frontiere di trama)

SOH

SPE

SPE

Frame #1

LOH

SOH

SPE

810 Bytes/trama

8 bit/campione

810 campioni/trama

o

9x90 Bytes/trama

8000 trame/secondo

8 bit/Byte

o

51,840 Mb/s

Frame #2

SP

LOH

SOH

SPE

Frame #3

SPE

LOH

SOH

LOH


Multiplazione di ordine superiore

Multiplazione di ordine superiore

STS-1 #1

STS-1 #2

STS-1 #3

9

MUX

Byte interleaver

3x3

3x87

9


Virtual tributary vt

Virtual Tributary (VT)

  • I VT sono posizionati nelle trame con puntatori contenuti nei bit di overhead della trama

    • Un puntatore dice quale è la posizione di inizio di un dato VT all’interno della trama

  • La struttura è ricorsiva: un VT può contenere diversi VT più piccoli

  • Questo approccio consente di multiplare flussi a velocità anche molto differenti in una trama molto ben strutturata

Pointer

Pointer

VT

VT

VT


Gerarchia sonet

Ogni VT group porta un solo tipo di VT e occupa 12 colonne del SPE

x4

DS1 (1.544 Mb/s)

VT1.5

x3

E1 (2.048 Mb/s)

Flussi PDH a velocità inferiore

VT2

x2

VT group

DSIC (3.152 Mb/s)

VT3

Si possono combinare VT group diversi in uno stesso SPE STS-1

x1

DS2 (6.3122 Mb/s)

x7

VT6

DS3 (44.736 Mb/s)

xN

SPE STS-1

STS-1

ATM (48.384 Mb/s)

STS-N

E4 (139.264 Mb/s)

xN/3

SPE STS-3c

STS-3c

ATM (149.760 Mb/s)

Byte interleaved multiplexing

Gerarchia SONET

  • Un esempio di multiplazione SONET

    • SONET è stato sviluppato per essere compatibile con il trasporto di formati diversi, quali ad esempio ATM (Asynchronous Transfer Mode)


Sonet overheads

Digital Crossconnect o Add/Drop Multiplexer

Path Terminating Element

Path Terminating Element

Regenerator

Regenerator

SONET Overheads

Path

  • Differenti tipi di overhead

    • Sezione: usato per la comunicazione tra due apparati adiacenti

    • Linea: per segnalazione di STS-N tra multiplatori

    • Path: end-to-end, aggiunto al flusso SPE quando viene mappato in un VT

  • Funzioni differenti

    • Multiplazione

    • Gestione e mantenimento

    • Allocazione di canali

Line

Line

Section

Section

Section

Section

Section overhead

Line overhead

Path overhead

Transport Overhead


Intestazioni overheads sonet

Intestazioni (overheads) SONET

  • Section Overhead:

    • Usato, elaborato e generato da Section Terminal Equipments (STE)

    • Monitoraggio delle prestazioni sulla trama

    • Canale di comunicazione dati per operation, administration and maintenance (OAM)

    • Framing


Sonet overhead soh

A1 A2

framing bytes—Indicano l’inizio di una trama STS-1. Usati per sincronizzazione.

J0

section trace (J0)/section growth (Z0)—Questi byte, presenti in ogni N STS-1 in un flusso N-STS sono usatii o come section trace byte (nel primo STS–1 del STS–N), o come section growth byte (dal secondo fino all’ultimo STS–1s).

B1

section bit-interleaved parity code (BIP–8) byte—Codice a controllo di parità (even parity), usato per rilevare errori di trasmissione su una sezione. E’ definito su tutti i bit della trama STS-N precedente dopo l’operazione di scrambling e quindi inserito in B1 prima dello scrambling.

E1

section orderwire byte—Fornisce un canale vocale a 64Kbit/s per la comunicazione di operatori.

F1

section user channel byte— Non definito il suo scopo. Può essere letto e scritto da ogni apparato di sezione.

D1, D2, D3

section data communications channel (DCC) bytes—Insieme formano un canale a 192Kbit/s usato per messaggi di OAM&P tra i due apparati di sezione. Il canale è usato per segnali, controllo, monitoraggio, gestione e altri tipi di segnalazione. E’ possibile avere messaggi generati dagli apparati, manualmente, oppure specificati da formato proprietario del costruttore.

SONET overhead - SOH


Overheads sonet

Overheads SONET

  • Line Overhead:

    • Usato, elaborato e generato da Line Terminal Equipment (LTE)

    • Localizzazione dei VT nella trama

    • Multiplexing/instradamento

    • Monitoraggio delle prestazioni

    • Commutazione per protezione

    • Gestione della tratta

  • STS Path Overhead:

    • Usato, elaborato e generato da Path Terminal Equipment (PTE)

    • Monitoraggio end-to-end delle prestazioni dei VT SPE

    • Stato e gestione della connessione


Sonet overhead loh

H1H2

STS payload pointer (H1 and H2)—Questi due byte contengono il puntatore che indica l’offset in byte tra il puntatore stesso e il primo byte dello SPE in questo STS.

H3

pointer action byte (H3)—Questo pointer action byte è usato nelle fasi di risincronizzazione. H3 trasporta il byte extra nel caso di aggiustaementi negativi del puntatore.

B2

line bit-interleaved parity code (BIP–8) byte—Codice di parità usato per identificare errori di trasmissione sulla linea. Usa codice di parità even ed è calcolato su tutti i bit del line ooverhead e del SPE della trama precedente.

K1

K2

automatic protection switching (APS channel) bytes—Questi due byte sono usati per la trasmissione di segnalazione in caso di attivazione di procedure di protezione da malfunzionamenti.

D4 D12

line data communications channel (DCC) bytes—9 byte che formano un canale a 576Kbit/s per trasferimento di segnalazione OAM&P tra entità di livello linea.

S1

synchronization status (S1)— S1 è presente nel primo STS–1 di un STS–N, e i bit da 5 a 8 sono allocati per trasportare elementi di sincronizzazione tra gli apparati di rete a livello STS-N.

Z1

growth (Z1)— Libero, per futuri usi.

M0

STS–1 REI–L (M0)—M0 è definito solo per un STS–1 trasportato in un OC–1. Bit da 5 a 8 sono allocati per funzioni di segnalazione di errore remoto.

M1

STS–N REI–L (M1)— Usato per funzionalità REI–L (restoration)

Z2

growth (Z2)—Libero, per futuri usi.

E2

orderwire byte—Fornisce un canale vocale a 64Kbit/s per la comunicazione di operatori.

SONET overhead - LOH


Puntatori in sonet

Puntatori in SONET

  • Uno dei problemi della multiplazione è gestire flussi tributari a velocità leggermente differenti

    • Si usano puntatori per compensare variazione di frequenza e fase dei clock

    • I puntatori consentono un allineamento di fase dinamico e flessibile

    • Evitano buffer di compensazione per la sincronizzazione

Section overhead

SPE

Separate clocks with almost same timing(plesiochronous)

SPE

H1

H2

Line overhead

Bit Stuffing per la sincronizzazione in PDH:

  • quando la velocità della trama del SPE è lenta rispetto a STS-1, si inserisce un byte extra

  • quando la velocità della trama del SPE è veloce rispetto a STS-1, si rimuove un byte che viene posto nell’overhead

125 µs


Positive stuffing

Positive stuffing

  • Velocità di una SPE più piccola

    • Periodicamente, quando lo SPE è un byte in ritardo, i bit dispari nella parola del puntatore sono invertiti, per segnalare un positive stuffing

    • Un byte aggiuntivo è inserito nel VT, permettendo uno slittamento dell’allineamento del VT stesso

    • Il byte aggiuntivo viene sempre messo a lato del byte H3 (nello SPE stesso)

    • Il puntatore è incrementato di uno nel frame successivo, e i frame seguenti conterranno il nuovo valore.


Negative stuffing

Negative stuffing

  • Velocità di una SPE più alta

    • Periodicamente, quando il frame dello SPE è un byte in anticipo, i bit pari del puntatore sono invertiti, indicando un negative stuffing

    • L’inizio del contenitore virtuale viene anticipato, e il byte “sovrascritto” viene spostato in H3

    • Il puntatore è quindi decrementato di uno nel prossimo frame

    • Devono esserci almeno 3 frame nei quali il puntatore rimane costante prima di poter operare un’altra operazione di stuffing


Trama sdh

Trama SDH

  • SDH usa una terminologia differente, ma i principi sono identici a quelli di SONET

  • Elemento base in SDH è la trama STM-1, con periodo di ripetizione 125 s

  • La trama è costituita da 19440 bit, corrispondenti a una velocità di 155.520 Mbit/s

  • L’informazione è organizzata in byte su 9 righe da 270 byte ciascuna

  • Il virtual container (VC) è la sezione utile al trasporto dati (261 x 9 = 2349 byte)

  • L’administrative unit (AU) è l’insieme di VC e dei relativi puntatori


Trama stm 1 in sdh

administrative unit

270 byte

9 byte261 byte

0 ms

Framing

Puntatori

tempo

125 ms

overhead virtual container

Trama STM-1 in SDH


Sonet network elements

SONET Network Elements

  • Lo standard Sonet definisce diversi apparati di rete, differenziati per le loro funzionalità

    • Multiplexer and demultiplexer

    • Rigeneratori

    • Add-Drop multiplexers

    • Digital cross-connects

  • Sono tutti apparati di rete “elettronici”, nessuna operazione viene realizzata direttamente in ottica


Sonet sdh layering

path

layer

path

layer

connessione

line

layer

line

layer

line

layer

section

layer

section

layer

section

layer

section

layer

physical

layer

physical

layer

physical

layer

physical

layer

terminale

ADM

terminale

rigeneratore

add/drop mux

SONET/SDH layering

  • Riprendiamo la pila di riferimento, indicando espressamente gli apparati


Sonet network elements pte

STS-3c

STS-3

STS-3

DS-1

DS-1

VT

OC-N

OC-N

DS-3

STS-1

DS-3

SONET Network Elements: PTE

  • Multiplexer and demultiplexer: si occupano di aggregare traffico da tributari differenti

    • Il Path Terminating Element (PTE)

      • Versione minima di multiplexer path-terminating terminal

      • Funzionalità di concentratore di DS–1, e di generazione dei segnali del tributario

      • Due terminal multiplexer connessi da una fibra sono il più semplice collegamento SONET (section, line, path sullo stesso link)


Sonet network elements regen

OC-N

OC-N

Tx Rx

Tx Rx

SONET Network Elements: Regen

  • Rigeneratore

    • È il più semplice elemento. Opera una rigenerazione 3R

    • Usato per superare vincoli di distanza

    • Si sincronizza sul segnale in ingresso, e rigenera il section overhead prima di trasmettere il segnale. Non altera il Line e Path overhead (diverso da repeater in ethernet)


Sonet network elements adm

SONET Network Elements: ADM

  • Add-Drop multiplexer: si occupa di multiplexing e instradamento in topologie ad anello

    • Multipla diversi tributari in un segnale OC–N

    • In un nodo add/drop, solo i segnali che devono essere estratti sono processati e estratti/inseriti

    • Il traffico in transito viene trasmesso attraverso l’apparato senza particolari trattamenti. Ha funzionalità di instradamento alternativo in caso di guasti

STS-N BUS

OC-N

OC-N

OC-N

OC-N

STS-N

VT

STS-1

OC-N

DS-1

DS-3

OC-N

DS-1

DS-3


Sonet network elements dcs

Transparent Switch Matrix

(DS1 Switch Matrix)

STS-N

(VT1.5)

STS-1

(DS1)

DS1

(DS1)

DS3

(DS1)

DS1

(DS1)

DS3

(DS3)

STS-N

(STS-N)

STS-1

(DS3)

STS-N

STS-1

ATM

DS1

DS3

SONET Network Elements: DCS

  • Digital cross-connect: si occupa di multiplexing e instradamento in topologie magliate

    • Accetta diverse velocità di linea

    • Accede ai segnali STS-1

    • Commuta tutto a questo livello

    • Usato per interconnettere tanti accessi STS-1

    • Cross-connect a larga banda sono usati per aggregare traffico efficientemente


Sonet network configurations

PTE

PTE

REG

REG

REG

REG

SONET Network Configurations

  • Configurazione punto-punto

    • È la più semplice topologia

    • Il link punto punto parte e termina da un Path Terminal Equipments, che si occupa di multiplazione e demultiplazione dei tributari

    • Non si usa instradamento e demultiplazione lungo il sistema

    • Si usano rigeneratori per superare problemi trasmissivi


Sonet network configurations1

ADM

ADM

PTE

REG

REG

REG

REG

PTE

SONET Network Configurations

  • Configurazione Punto-Multipunto (linear add-drop)

    • Ancora una topologia lineare

    • ADM (e rigeneratori) sono usati lungo la linea

    • Gli ADM inseriscono ed estraggono canali lungo il percorso

    • Gli ADM sono specificatamente pensati per questo scopo, e hanno una struttura significativamente più semplice di un generico cross-connect (non occorre demultiplare per poi rimultiplare)


Sonet network configurations2

Mux

REG

Mux

REG

Mux

Mux

REG

REG

DCS

SONET Network Configurations

  • Configurazione “Hub network”

    • Per concentrare traffico, tipicamente alla centrale operativa principale

    • È una configurazione che fa uso di Digital Cross connect (DCS) a alta velocità

    • DCS sono molto più complessi di un ADM: devono essere in grado di multiplare connessioni arbitarie tra differenti tributari, sia livello SONET che dei singoli tributari


Sonet network configurations3

ADM

ADM

ADM

ADM

SONET Ring Architecture

SONET Network Configurations

  • SONET Rings

    • È la configurazione più usata, che usa due o quattro fibre e un ADM in ogni nodo. Bidirezionale

    • Realizza funzionalità di protezione (sempre due percorsi)


Survivability in sonet

Survivability in SONET


Network survivability fault management

Survivability

Restoration

Protection

Self-healing

Reconfiguration

Mesh Network Architectures

Protection Switching

Linear Architectures

Ring Architectures

Network Survivability/Fault Management

  • Survivability: la possibilità della rete di continuare a fornire un servizio usando capacità in eccesso in caso di guasti

  • È una necessità sulle reti di backbone, il cui malfunzionamento deve essere minimo

Restoration: approccio più complicato, tipico di reti genericamente magliate. Per reagire a guasti, la rete è in grado di auto-riconfigurarsi lentamente.

Protection:

Risposta “immediata” (automatica) della rete dopo un guasto, per instradare il traffico su percordo alternativo


Survivability in sonet1

ADM

ADM

ADM

Survivability in SONET

  • Diverse tecniche sono usate in SONET per Survivability, Protection e Restoration

  • Una degli approcci più comuni è basato su anelli bidirezionali, che sfruttano le loro capacità di protezione

  • La formazione di due loopback nei nodi adiacenti il guasto permette di connettere tutti i nodi

  • La topologia logica dopo la riconfigurazione è un anello monodirezionale, che attraversa ogni nodo due volte

Rottura della fibra


1 1 protection

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

1:1 protection

Funzionante

Funzionante

Backup

Working

Fibra rotta

Due nodi adiacenti al guasto sono responsabili della commutazione

del traffico sull’anello di protezione


1 1 protection1

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

1+1 protection

Funzionante

Funzionante

Working

Idle

Working

Active

Fibra rotta

I segnali dati sono trasmessi su entrambi i percorsi.

Ogni ADM in ogni nodo decide quale segnale è corretto e lo seleziona.


Protection and restoration

Protection and Restoration

  • Il recupero dei guasti in SONET è molto veloce:

    • meno di 50ms

  • Il restoration time

    • Nelle reti PDH è spesso dell’ordine dei minuti

    • Nelle reti IP è dell’ordine dei minuti

    • Nelle reti ethernet è dell’ordine della decina di secondi (60 secondi per riconfigurare lo spanning tree)


Fibre channel

Fibre Channel

  • Tecnologia pensata per l’interconnessione ad alta velocità di periferiche e tra mainframe nei centri di calcolo

  • Velocità fino al Gb/s con codifica di linea 8B/10B su fibre monomodali a 1300 nm

  • Distanze fino a 10 km

  • Mezzi trasmissivi: doppini, cavi coassiali, fibre ottiche

  • Interlavoro con SCSI, Internet Protocol (IP), e altri protocolli

  • Standard ANSI X3.230-1994


Scenario di uso

Scenario di uso


Modello di riferimento fibre channel

133 Mb/s

266 Mb/s

531 Mb/s

1062 Mb/s

Modello di riferimento Fibre Channel

Channels

Networks

ISO/OSI

Transport

IP

ATM

IPI

SCSI

HIPPI

802.2

FC-4

Common Services

FC-3

Data Link

Framing Protocol/Flow Control

FC-2

Encode/Decode

Physical

FC-1

FC-0


Fc 0 layer

FC-0 layer

  • Livello fisico del sistema

    • Mezzi fisici: “Fibre” (errore voluto per dire sia fiber, sia copper)

    • Connettori, potenze, modulazioni. Equivalente OSI-1

  • Richisto BER minore di 10-12


Fc 1 layer

FC-1 layer

  • Definisce la codifica di linea secondo lo schema

  • 8B/10B transmission encoding

    • Importante schema (ereditato in Gigabit Ethernet)

    • Parole di 8 bits sono trasmesse usando 10 bits

      • Error detection (disparity control)

      • Recupero e mantenimento di sincronizzazione

      • 100% D.C. voltage balance

      • Alcune sequenze ammissibili e non corripondenti a parole di codice sono usate per “segnalazione” (delimitazione frame, controllo di sequenza)


Fc 2 layer

FC-2 Layer

  • Livello che si occupa di specificare

    • Formato di trama

    • Gestisce la risequenzializzazione

    • Flow Control

    • Gestisce diverse classi di servizio

    • Login/Logout di apparati

    • Costruzione di topologia

    • Segmentation and Reassembly


Fc 2 layer1

FC-2 Layer

  • Diverse PDU sono identificate a livello 2:

    • Ordered Set: trasmissione di 4 byte a scopo di segnalazione (SOF, EOF, R_RDY,…)

    • Frame: unità dati base, più piccola di 2148 byte (36B+2112B)

    • Sequence: composta da 1 o più frame (equivalente di una frase)

    • Exchange: composta da 1 o più sequenze (equivalente di una conversazione)


Fc 2 formato di trama

4 bytes

Start

of

Frame

24 bytes

Frame

header

2112 bytes Data Field

4 bytes

CRC

Error

Check

4 bytes

End

of

Frame

64 bytes

Optional

header

2048 bytes

Payload

CTL

Source

Address

Destination

Address

Type

Seq_Cnt

Seq_ID

Exchange_ID

FC-2: Formato di trama


Fc 3 and fc 4 layer

FC-3 and FC-4 Layer

  • FC-3: non ben definito. Implementato solo in apparati con più porte (es. gestione multicast)

  • FC-4: specifica come trasportare protocolli di livello superiore

    • Small Computer System Interface (SCSI)

    • Internet Protocol (IP)

    • High Performance Parallel Interface (HIPPI)

    • Asynchronous Transfer Mode - (ATM-AAL5)

    • Intelligent Peripheral Interface - 3 (IPI-3) (disk and tape)


Topologie fibre channel

Topologie Fibre Channel

  • Topologie supportate:

    • Point-to-point

    • Arbitrated loop

    • Fabric

  • Si distinguono diversi tipi di porte:

    • Node port: N_Port

    • Loop port: L_Port

    • Switch port: F_Port

    • … e loro combinazioni (FL_Port, …)


Topologia punto punto

Topologia punto-punto

N_port

N_port

  • Due e solo due N_ports connesse direttamente

    • Bidirezionale

    • Disponibilità di tutta la capacità

  • Richiede comunque una fase di inizializzazione del link prima di essere operativa


Topologia arbitrated loop

Topologia dominante:

semplice

a mezzo trasmissivo condiviso

Fino a 127 porte (che devono tutte essere L_port)

Utilizza uno schema distribuito per regolare l’accesso

Non ci sono limiti su quanto un dispositivo mantiene il controllo del loop

Algoritmi di equità opzionali

Topologia “Arbitrated Loop”

L_port

L_port

L_port

L_port


Schema di arbitraggio

Schema di arbitraggio

  • Ogni dispositivo ottiene un indirizzo dinamico che prende il nome di Arbitrated Loop Physical Address (AL_PA)

  • Quando deve trasmettere dei dati

    • Trasmette un messaggio di prenotazione ARBx (x= AL_PA) lungo l’anello

    • Se riceve il messaggio

      • Ha il diritto di usare l’anello, e può iniziare le procedure di apertura verso un altra L_Port

      • Dopo avere aperto la comunicazione, si ha un canale punto punto.

    • Se più di un dispositivo richiede il possesso del canale

      • Il messaggio a priorità più alta è inoltrato (ARBy si propaga se y<x)

    • Quando il canale è di nuovo libero, x può ritentare


Inizializzazione degli indirizzi dinamici

Inizializzazione degli indirizzi dinamici

All’acccensione (o dopo un evento di guasto)

  • Una primitiva Link Initialization Primitive (LIP) è trasmessa lungo l’anello

  • Questo forza tutti i dispositivi a mandare un LIP

  • In questa fase, l’anello non è usabile

Gli AL_PA sono assegnati dinamicamente


Address initialization 2

Address initialization – 2

Si seleziona un loop master

  • Ogni dispositivo manda un messaggio di Loop Initialization Master Select (LIMS) contenente il proporio Port Number

  • Viene inoltrato solo il LIMS con valore minore

  • Il dispositivo che riceve il proporio LIMS è eletto master

    Ogni dispositivo deve scegliere il proprio AL_PA

  • Il master genera messaggi con una bitmap di 127 bit

  • Ogni dispositivo tenta di riottenere il suo vecchio AL_PA

  • Se già assegnato, chiede un altro AL_PA

    Il master manda un messaggio di CLoSe (CLS) e l’anello è di nuovo operativo


Indirizzamento

Indirizzamento

  • L’indirizzo completo è di 3 byte

  • In configurazione con fabric, viene assegnato dinamicamente durante la fase di login

    • Prima del login di una Fabric, l’N_Port S_ID è non definito (0x000000)

    • La fabric espressamente assegna gli indirizzi

  • In Arbitrated Loop, esistono anche gli indirizzi AL_PA. Dopo la fase di inizializzazione degli AL_PA, ogni N_port tenta un login (F_Login) verso una F_port per ottenere il proprio S_ID, per completare i tre byte dell’indirizzo. Altrimenti, si lascia indefinito (0x0000)

  • Nella configurazione Point-to-Point, le N_Port scelgono gli indirizzi da sole


Topologia con fabric

Topologia con Fabric

N_port

N_port

  • Configurazione commutata

  • I mezzi fisici non sono condivisi (tutti canali point-to-point)

  • Fino a 224 dispositivi

  • Funzionalità avanzate (multicast, QoS)

F_port

F_port

F_port

F_port

N_port

N_port


Controllo di flusso

Controllo di flusso

  • Utilizza un approccio basato su crediti:

    • Prima di scambiarsi dati, i dispositivi devono registrarsi tra di loro per concordare i crediti

    • I crediti si riferiscono al numero di trame che un dispositivo può ricevere

    • Ogni dispositivo sa quante trame gli altri dispositivi a lui collegati possono ricevere

    • Dopo aver inviato un numero di trame tale da esaurire i crediti, la trasmissione deve essere interrotta, a meno che il dispositivo destinazione indichi di aver elaborato una o più trame e di essere pronto a riceverne di nuove


Controllo di flusso1

Controllo di flusso

  • Due tipi di controllo di flusso

    • Buffer-to-buffer

      • da N_Port a N_Port o F_Port

      • Ogni porta sa quanti crediti il ricevitore è disposto a ricevere (BB_Credit)

      • Ogni frame ricevuto incrementa un contatore. Quando si raggiunge il valore BB_Credit, si interrompe la trasmissione

      • Un segnale R_RDY decrementa il contatore (indica che un altro frame può essere inviato)

    • End-to-end

      • Tra N_port solamente

      • Come per la modalità B-to-B si usano crediti

      • Disponibilità di crediti viene comunicata tramite ACK (cumulativi)


Classi di servizio possibili

Classi di servizio possibili

  • Fibre channel ha standardizzato diverse classi di servizio: Class 1,…,6

  • Sono scelte durante la fase di login tra due porte

  • Si differenziano per l’uso di flow control diversi

  • Affinché la comunicazione possa avvenire, due N_Ports devono supportare almeno una classe di servizio in comune


Class of services

Class of services


Hippi escon ficon geoplex

HIPPI, ESCON, FICON, GeoPlex

  • Diversi altri protocolli simili a Fibre Channel sono utilizzati nell’interconnessione tra mainframe, supercalcolatori e periferiche:

    • HIPPI (High Performance Parallel Interface): 800 Mbit/s; parallelo per trasmissione elettrica (25 m), seriale per distanze maggiori (su fibra)

    • ESCON (Enterprise Serial Connection): fu introdotta da IBM; 200 Mbit/s, utilizzando LED e fibre multimodali

    • FICON, GeoPlex, ecc: sono differenti evoluzioni di ESCON


Interconnessioni tra calcolatori

Interconnessioni tra calcolatori

  • E’ interessante notare che diversi costruttori propongono soluzioni dove questi protocolli, originariamente concepiti per l’ambito locale (computer room o LAN), vengono estesi all’ambito geografico (WAN), sfruttando o un trasporto SONET/SDH, o un trasporto proprietario

  • I dati strategici in ambito aziendale sono ancora soventi gestiti su mainframe, utilizzando ESCON o Fibre Channel per trasferire dati tra i dispositivi di memorizzazione.

  • Per backup e disaster recovery, i supporti per i dati ridondati vengono mantenuti in siti lontani


Fddi fiber distributed data interface

FDDI: Fiber Distributed Data Interface

  • E’ un token ring su fibra ottica a 100 Mb/s, con topologia a doppio anello controrotante.

  • Caratteristiche:

    • alta velocità e affidabilità

    • ritardo poco dipendente dalle dimensioni della rete

  • Ampiamente utilizzato negli anni ’90 come backbone di reti LAN in ambito corporate o campus.


Reti fotoniche optical networks

FDDI

  • Velocità di trasmissione

    • 125 Mb/s a livello fisico

    • 100 Mb/s a livello Data Link

  • Numero massimo di stazioni: 500

  • Lunghezza massima della rete: 100 km

  • Distanza massima tra due stazioni

    • 100 m su rame

    • 2 km su fibra multimodale

    • > 20 km su fibra monomodale


Reti fotoniche optical networks

FDDI

  • Topologia Logica: anello monodirezionale

  • Topologia fisica:

    • doppio anello controrotante

    • albero

    • doppio anello di alberi

  • Protocollo d’accesso (MAC) a token temporizzato; è sostanzialmente un’estensione del Token Ring IEEE 802.5

  • Dopo aver acquisito il token una stazione trasmette:

    • traffico sincrono

    • traffico asincrono (se rimane tempo)

  • Per la protezione FDDI adotta la tecnica di ripiegamento di un anello a due fibre utilizzata anche da SONET/SDH


Reti fotoniche optical networks

Tx/Rx

Tx/Rx

Tx/Rx

Tx/Rx

FDDI

La massima distanza tra due stazioni è 2 km per i LED e 40 km per i laser

Tx

Rx

PLL

Medium Access Control

Elastic store

topologia a doppio anello

Local 100 MHz clock

Queue


Reti fotoniche optical networks

FDDI

  • Ogni nodo FDDI lungo l’anello converte il signale dal dominio fotonico a quello elettronico, lo elabora e lo riconverte al dominio fotonico

  • Le specifiche del livello fisico sono pensate per permettere implementazioni di basso costo:

    • trasmettitori con LED a bassa potenza e MMF graded index

    • il bilancio di potenza lascia un ampio margine per perdite di inserzione e splicing


Formato del pacchetto fddi

Formato del pacchetto FDDI

Data Frame

PA

SD

FC

DA

SA

Data

ED

FCS

FS

  • PA (preamble): 16 simboli in codifica 4B/5B per agevolare la sincronizzazione (tale ridondanza richiede 125 Mbit/s al livello fisico)

  • SD/ED (starting/end delimiter): due simboli riservati per delimitare il pacchetto

  • FC (frame control): due simboli che definiscono il tipo di pacchetto

  • DA (destination address)

  • SA (source address)

  • FCS (frame checking sequence): per rilevare gli errori

  • FS (frame status)

Token Frame

PA

SD

FC

ED


Codifica di linea

Codifica di linea

codific.

di linea

(k,n)

decodif.

di linea

(k,n)

canale

  • La codifica di linea per FDDI (e altre simili codifiche di linea) è basata su una tabella di corrispondenza tra blocchi di k bit di ingresso e n bit di uscita, n>k

  • Gli obbiettivi sono:

    • bilanciamento della continua (10% for 4B/5B, introducendo una penalizzazione inferiore a 1 dB)

    • sincronizzazione dei clock (si garantisce un numero sufficiente di transizioni 0-1-0 nei simboli di canale)

    • delimitazione pacchetti (simboli riservati di start e stop)

  • La velocità sulla linea cresce di un fattore n/k rispetto ai bit di utente

k bits

n bits

n bits

k bits


Gigabit ethernet

Gigabit Ethernet

  • Ethernet è un insieme di protocolli che ha dominato il mercato delle LAN

  • La velocità di trasmissione originariamente era 10 Mbit/s su cavo coassiale

  • Ethernet è evoluta su diversi mezzi trasmissivi (coassiale, doppino, fibra) fino a 1 Gbit/s (Gigabit Ethernet), passando da trasmissioni nel dominio elettrico a trasmissioni su fibra

  • E’ in fase di standardizzazione Ethernet a10 Gbit/s

  • Ethernet, alle diverse velocità e per i diversi mezzi trasmissivi, è sempre stata standardizzata per permettere schede di interfaccia a basso costo, pensate per essere utilizzate in un PC


Ethernet a 10 100 1000 mb s

Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s

  • Banda confrontabile con la velocità interna dei terminali

  • Cavo coassiale condiviso

  • Distanza limitata (~ 1 km) da attenuazione e ritardi di propagazione

  • Bassi costi dovuti a semplicità ed economia di scala

  • Hub o switch: banda e cavi condivisi o dedicati ai terminali


Ethernet a 10 100 1000 mb s1

50%

25%

25%

Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s

Collegamento, in cavo metallico o fibra ottica, tra “scatole”.

Se le “scatole” sono switch, aumenta la banda, migliora la gestibilità, ma abbiamo una rete a commutazione di pacchetto non controllata.

Protocollo Spanning Tree per eliminazione cicli e recupero guasti.


Ethernet a 10 100 1000 mb s2

Ethernet a 10, 100, 1000, … Mb/s

  • Le porte dello switch possono operare in half-duplex o full-duplex (un trasmettitore parla sempre con lo stesso ricevitore).

  • Nel caso di full-duplex:

  • non serve un protocollo d’accesso (Ethernet diventa una tecnica di framing e trasmissiva)

  • i limiti di distanza sono puramente di tipo trasmissivo (possiamo raggiungere decine di chilometri)


Evoluzione di ethernet

10 GigabitEthernet

GigabitEthernet

Fast Ethernet

Ethernet

Evoluzione di Ethernet

Capacità [Mb/s]

1 10 100 1,000 10,000

0.1 1 10 100 1000

Distanza [km]


Gigabit ethernet1

Gigabit Ethernet

  • Uso formato di trama 802.3

  • Uso protocollo MAC CSMA-CD (trasmissione punto punto con switch)

  • Operazioni half duplex e full duplex

  • Backward compatibility con mezzi fisici già installati (fibre mono e multimodali, doppino)

  • Aumenta di un fattore 10 dimensione minima di pacchetto con padding di simboli speciali

  • Codifica 8B10B


Gigabit ethernet2

Gigabit Ethernet

  • IEEE 802.3z specifica tre tipi di interfaccie fisiche:

    • 1000Base LX: fibra multimodale

    • 1000Base SX: fibra monomodale

    • 1000Base CX: cavo di rame schermato

    • 1000Base T: cavo STP o UTP (doppino in rame con 4 coppie schermato o non)

  • Utilizza la codifica di livello fisico di Fibre Channel, con le seguenti opzioni:

tipo di

fibra

standard

diametro

BW modale

distanza

(µm)

(MHzkm)

minima (m)

SX significa

short-wavelength (850 nm)

2 to 220

1000BASE

-

SX

MM

62.5

160

2 to 275

(850 nm)

MM

62.5

200

2 to 500

MM

50

400

2 to 550

MM

50

500

2 to 550

1000BASE

-

LX

MM

62.5

500

LX significa

long-wavelength (1300 nm)

2 to 550

(1300 nm)

MM

50

400

2 t

o 550

MM

50

500

2 to 5000

SM

9

NA


Livelli gigabit ethernet

Livelli Gigabit Ethernet

Media Access Control (MAC)

Gigabit Media Independent Interface (GMII) (optional)

MAC Layer

FibreChannel Encoder/Decoder (8B10B)

1000BASE-T

Encoder/decoder

Physical Layer

1000BASE-LX

LWL

Fiber Optic

1000BASE-SX

SWL

Fiber Optic

1000BASE-CX

Shielded

Balanced

Copper

1000BASE-T

UTP

Category 5

Lo standard Gigabit Ethernet specifica anche altri livelli fisici per trasmissioni a corta distanza, come doppini e cavi coassiali

SMF - 5km

50µ MMF - 550m

62.5µ MMF - 500m

50µ MMF - 550m

62.5µ MMF - 220-275m

25 m

100 m

802.3z physical layer

802.3ab physical layer


Modifiche al protocollo

Modifiche al protocollo

  • In modalità half duplex, slot minimo portato da 64 a 512 bytes (se ho pacchetti piccoli le prestazioni sono basse)

  • Collision domain di 200 m

  • Solo topologie a stella

  • Consente la tecnica ”frame bursting” per mantenere il controllo del canale fino ad un massimo di 8192 bytes (l’estensione della lunghezza minima del pacchetto è necessaria solo per il primo pacchetto)


Buffered distributor

“Buffered Distributor”

  • Dispositivo che “remotizza” (rispetto al PC) il sottolivello MAC

  • Opera sempre in full duplex

  • Implementa un controllo di flusso tra il PC e il concentratore e memorizza localmente le trame fino a quando non riesce a trasmetterle

  • Rende la massima distanza delle stazioni indipendente dal protocollo


Tipici 1 gigabit optical xcvrs

Tipici 1 Gigabit Optical XCVRs

1x9

GBIC

Pluggable

SFP

Pin in Hole

SFF


10 gigabit ethernet

10 Gigabit Ethernet

  • Un comitato IEEE 802.3 è attivo nella standardizzazione di 10 Gbit/s Ethernet

  • Solo la modalità full duplex, senza CSMA-CD

  • Soluzioni proposte:

    • Seriale, con framing Ethernet, su distanze da LAN fino a 40 Km

      • 650 m su fibra multimodo (MMF)

      • 300 m su MMF installata

      • 2 km su fibra monomodo (SMF)

      • 10 km su SMF

      • 40 km su SMF

    • Seriale, su SONET, per distanze maggiori di 40 Km

  • Per maggiori informazioni:

    • www.10gea.org

    • www.ieee802-org


Obiettivi ieee p802 3ae

Obiettivi IEEE P802.3ae

  • Mantenere il formato di trama di 802.3 Ethernet

  • Mantenere le dimensioni min/max del frame 802.3

  • Funzionamento solo Full duplex

  • Supportare solo cavi in fibra ottica

  • 10.0 Gbps all’interfaccia MAC-PHY

  • Capacità in ambiente LAN PHY di 10 Gbps

  • Capacità in ambiente WAN PHY di ~9.29 Gbps (compatibile con SONET)


Layer model

Layer Model

Livelli P802.3ae

Higher Layers

Modello di riferimento OSI

LLC

MAC Control

MAC

Reconciliation Sublayer (RS)

Applicazione

Presentazione

XGMII

XGMII

XGMII

64B/66B PCS

Sessione

64B/66B PCS

WIS

8B/10B PCS

Trasporto

PMA

PMA

PMA

Rete

PMD

PMD

PMD

Collecamento

Fisico

MDI

MDI

MDI

MEDIUM

MEDIUM

MEDIUM

MDI = Medium Dependent Interface

XGMII = 10 Gigabit Media Independent Interface

PCS = Physical Coding Sublayer

PMA = Physical Medium Attachment

PMD = Physical Medium Dependent

WIS = WAN Interface Sublayer

10GBASE-R

10GBASE-W

10GBASE-X

10GBASE-R: collegamenti su fibra punto punto

10GBASE-W: compatibile con standard SONET

10GBASE-X: usa WDM, 4 l a 2.5G in parallelo


Primi 10 gigabit optical xcvrs

Primi 10 Gigabit Optical XCVRS

XENPACK

XGXS

FTRX


Rpr ieee 802 17

RPR IEEE 802.17

  • Tecnologia di livello 2 per reti metropolitane di trasporto

  • Basata su anello condiviso con riuso spaziale

  • Offre protezione di livello “carrier class” basata su anelli

  • Servizio con QoS diversa su un unica infrastruttura fisica

  • Ridotto costo di gestione

  • Alta capacità

  • MAC indipendente dal livello fisico: si adatta ai livelli fisici di Ethernet o SONET


Tecnologia convergente

Tecnologia convergente

Mantenere gli standard di RPR semplici e lasciare ai costruttori la possibilità di differenziare i prodotti

Data

TDM

Video

Service Intelligence

(Adaptation, QoS, protocols)

Vendor Specific

Ring Operations

(Forwarding, Topology, Fairness, Protection)

802.17 Specific

Bound Scope

Optical Transmission Choice

(Ethernet, SONET,…new ones)

PHY Specific

Mantenere le operazioni indipendenti

dal livello fisico


Resilient packet ring

Resilient Packet Ring

  • Doppio anello controrotante

  • Entrambi gli anelli sono operativi in condizioni di normale funzionamento

  • Procedure di Topology Discovery consentono ai nodi di conoscere l’identità e la posizione lungo l’anello degli altri nodi

  • Sono previsti tre tipi di pacchetti:

    • Data (di dimensione variabile fino a 9218 byte)

    • Control (per Topology Discovery e Protection)

    • Fairness (per comunicare le richieste di banda tra nodi)


Resilient packet ring1

Resilient Packet Ring

  • Tre classi di servizio:

    • Classe A: servizi garantiti in termini di banda e ritardo

    • Classe B: servizi con garanzia di banda ma vincoli di ritardo meno stringenti

    • Classe C: best-effort

  • Recupero di guasti entro 50 ms (come SDH):

    • Steering: si cambia l’instradamento alla sorgente

    • Wrapping: ripiegamento dell’anello ai bordi del guasto (come 1:1)


Resilient packet ring2

PTQ

TX

logic

RX

STQ

A

B

C

local traffic

Resilient Packet Ring

  • Accesso basato su buffer insertion multiclasse

PTQ: primary transmission queue

STQ: secondary transmission queue


Controllo di equit

Controllo di equità

  • Prenotazione e controllo di accettazione delle richieste per il traffico garantito

  • Priorità nell’accesso e nel transito tra diverse classi di traffico

  • Shaping mediante token bucket

  • Scambio controrotante di messaggi di controllo tra i nodi per notificare la congestione e per concordare un utilizzo equo della banda per il traffico non garantito


Reti fotoniche optical networks

RPR: il meglio dai due mondi

  • Accesso equo alle risorse

  • Alta efficienza sui anelli bidirezionali

  • Latenza e jitter controllati

  • Protezione in 50 millisecondi

  • Ottimizzato per trasporto dati

  • Economicamente valido per trasporto dati

SONET

Ethernet

RPR

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y


Rpr alliance members

RPR Alliance Members


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