Lokalne sieci optyczne

Lokalne sieci optyczne Lokalne sieci pasywne wykorzystujące technologię WDM Prezentacja zawiera kopie folii omawianych na wykładzie. Niniejsze opracowanie chronione jest prawem autorskim. Wykorzystanie niekomercyjne dozwolone pod warunkiem podania źródła. Sergiusz Patela 1998-2001

Schemat pasywnej sieci WDM λ 1 λ 1, λ 2,, λ N λ 2 λ N Nadajniki Odbiorniki Rzeczywiste topologie: gwiazda magistrala drzewo Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 2

Topologie rzeczywiste Tx Rx Star coupler Tx Rx gwiazda Tx Tx Rx Rx szyna (magistrala) Tx Rx Tx Rx Tx Rx Tx Rx drzewo Z punktu widzenia protokołu wszystkie te topologie są równoważne topologii gwiazda pasywna Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 3

Klasyfikacja jednostopniowych (single hop) systemów sieci światłowodowych wg. budowy interfejsu sieciowego FT - FR, stały nadajnik - stały odbiornik (prosta budowa, niskie koszty) TT - FR, strojony nadajnik - stały odbiornik FT - TR, stały nadajnik - stały odbiornik TT - TR, strojony nadajnik, strojony odbiornik (najbardziej uniwersalna, ale występuje overhead związany z zarządzaniem długościami fali) Przykładowy opis węzła sieci: FT i TT j -RF i TR j CC - FT i TT j -FR m TR n Indeks dużą literą M oznacza liczbę węzłów sieci (jeżeli jest ustalona) {F - fixed T - tunable, T - transmitter R - receiver} CC - control-channel, informowanie o planowanym połączeniu i - indeks wskazuje na liczbę nadajników/odbiorników w węźle Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 4

Przydzielanie kanałów/transmisji (bez kanału kontrolnego) 3 stacje 2 kanały Czas dzielimy na 3 sloty (przedziały) powtarzające się cyklicznie Nr. kanału t t+1 t+2 0 (1, 2) (1, 3) (2, 1) 1 (2, 3) (3, 1) (3, 2) Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 5

Zestawienie systemów światłowodowych i protokołów sieci LAN (1) 1. LAMBDANET - M. S. Goodman i in., The LAMBDANET multiwavelength network: Architecture, applications, and demonstrations IEEE Journ. on Selected Areas in Communicatrions, vol. 8, pp. 995-1004, 1990 2. Rainbow - N. R. Dono i in. A wavelength division multiple access network for computer communication IEEE Journ. on Selected Areas in Communications, vol. 8, pp. 983-993 3. Fiber-Optic Crossconnect (FOX) - E. Arthurs i in. Multiwavelength optical crossconnect for parallel-processing computers Electronic Letters, vol. 24, pp. 119-120, 1986 4. STARNET - T. K. Chiang i in. Implementation of STARNET: A WDM computer connumications network, IEEE Journ. on Selected Areas in Communications, vol. 14, pp. 824-839, 1996 5. HYPASS - E. Arthurs i in. Hypass: An optoelectronic hybrid packet-switching system IEEE Journ. on Selected Areas in Communications, vo. 6, pp. 1500-1510, Dec. 1988 Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 6

Zestawienie systemów światłowodowych i protokołów sieci LAN (2) 6. Assignment protocols - I. Chlamtac i in. Channel allocation protocols in frequencytime controlled high speed networks, IEEE Transactions on Communications, vol. 36, pp. 430-440, 1988 7. Two slotted ALOHA protocol - P. W. Dowd Random access protocols for high speed interprocessor communication based on and optical passive star topology, IEEE/OSA Journ. of Lightwave Technology, vol 9, pp. 799-808 8. Partial Random Access Protocol - I. M. I. Habbab i in Protocols for very high speed optical fiber local area networks using a passive star topology IEEE/OSA Journ. of Lightwave Technol., vol. LT-5, pp. 1782-1794, 1987 9. AMTRAC - I. Chlamtac i in. Towards alternative high speed network concepts: the swift architecture IEEE transactions on Communications, vo. 38, pp. 431-439, 1990 Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 7

LAMBDANET Nazwa sieci: LAMBDANET Firma: Bellcore Typ sieci: FT - FR M Każda stacja wyposażona jest w jeden laser o zdefiniowanej długości fali, i w M odbiorników. Sygnał lasera jest rozprowadzany za pomocą gwiazdy pasywnej do całej sieci (broadcast) Interfejs sieciowy wyposażony jest w M detektorów, siatkowy demultiplekser rozdziela i filtruje długości fali. Parametry zrealizowanej sieci: liczba węzłów - 18 szybkość transmisji - 2 Gb/s zasięg - 57,5 km Zalety - prostota Wady - w każdym węźle M nadajników (odpowiednie układy optoelektroniki zintegrowanej mogą rozwiązać ten problem) M. S. Goodman i in., The LAMBDANET multiwavelength network: Architecture, applications, and demonstrations IEEE Journ. on Selected Areas in Communicatrions, vol. 8, pp. 995-1004, 1990 Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 8

Lambdanet - schemat sieci Węzeł 1 TX λ 1 λ 1 N Węzeł 1 WDM DEMUX RX1 RX2 Star Coupler Węzeł N TX λ 1 λ 1 N Węzeł N Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 9

Rainbow Nazwa sieci: Rainbow I (1990), Rainbow II (1996) Firma: IBM Typ sieci: FT - TR Przeznaczenie: sieci MAN Każda stacja wyposażona jest w jeden laser o zdefiniowanej długości fali, i M odbiorników. Parametry zrealizowanej sieci: liczba węzłów - 32 IBM PS/2 szybkość transmisji - 200 Mb/s zasięg - 10-20 km Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 10

FOX Nazwa sieci: FOX (Fiber Optic Crossconnect), 1986 Typ sieci: TT - FR Przeznaczenie: komputery z równoległym przetwarzaniem danych Siec wykorzystuje szybko przestrajane lasery jako źródła (szybkość strojenia poniżej kilkudziesięciu nanosekund) Konfiguracja: dwie gwiazdy pasywne, jedna dla sygnałów przesyłanych od procesora do bloków pamięci, druga dla danych płynących w kierunku przeciwnym. Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 11

Nazwa sieci: STARNET Typ sieci:, FT - FR Zastosowanie: WDM LAN Uwagi: Zawiera dwie wirtualne podsieci STARNET W każdym z węzłów znajduje się jeden nadajnik i dwa detektory (pracujące na tej samej długości fali, ale z różnymi szybkościami) Sieć STARNET zawiera dwie wirtualne podsieci: szybka (2,5 GB/s) sieć transmisji danych z przełączaniem pakietów Wolniejsza pakietowa podsieć kontrolna ( 125 MB/s kompatybilna z FDDI) Każdy z węzłów wyposażony jest w nadajnik, który jednocześnie generuje dane dla obu sieci. Wolny detektor w węźle jest dostrojony do nadajnika w poprzednim węźle - w ten sposób tworzy się logiczna struktura pierścienia (typu FDDI) Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 12

Inne (zrealizowane) sieci WDM Thunder and Lighting -sieć ATM 30 GB/s. Komutacja realizowana elektronicznie przy pomocy elektroniki GaAs HBT (7,5 GHz) HYPASS (rozszerzenie sieci FOX) do TT-TR co znacząco poprawia przepustowość BHPASS STAR-TRACK PLL (passive phonics loop) broadcast video distribution Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 13

Klasyfikacja sieci jednostopniowych (single-hop) wg protokołu transmisji Pretransmision coordination networks przydzielanie kanału (długości fali) przed zestawieniem połączenia wszystkie przykłady powyżej No-pretransmision cooordination networks sieć pracuje bez konieczności wstępnego ustalania kanału łączności - np. Nr. kanału t t+1 t+2 0 (1, 2) (1, 3) (2, 1) 1 (2, 3) (3, 1) (3, 2) Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 14

Klasyfikacja sieci jednostopniowych Światłowodowe sieci WDM Jednostopniowe Wielostopniowe Topologia dowolna Bez sygnalizacji kontrolnej Z sygnalizacją kontrolną Topologia liniowa (próbuj i wstrzymuj) Systemy wykonane LAMBDANET RAINBOW FOX HYPASS, BHYPASS, STAR- TRACK, PLL i inne Propozycje AMTRAC (TT- FR) Multichannel Probabilistic Scheduling (TT-FR) Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 15

Klasyfikacja sieci jednostopniowych (rozwinięcie) Systemy wykonane LAMBDANET (linijka detektorów: FT-FR M ) RAINBOW (kanałowe przepytywanie detektorów: FT-TR) FOX (TT-FR) HYPASS, BHYPASS, STAR-TRACK, PLL i inne Propozycje Ustalony przydział (TT-TR) Częściowo ustalony przydział (TT-TR) Protokoły dostępu przypadkowego I (TT-FR) Protokoły dostępu przypadkowego I (TT-FR x ) Sieci PAC (TT-FR) Sieci z sygnalizacją kontrolną Częściowy dostęp przypadkowy (CC-TT-TR) Poprawiony dostęp przypadkowy (CC-TT-TR) Przepustowość dwumianowa, niemono-toniczne opóżnienia Rozszerzone ramkowane ALOHA i ALOHA z rezerwacją (CC-TT-TR) RCA Protokół Unikania kolizji detektorów (CC-TT-TR) WDMA z czasem dymanicznym (DTWDMA) (CC-FT2-FRTR) TDMA/N-Server (CC-TT- FRTR) Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 16

Klasyfikacja sieci jednostopniowych (rozwinięcie), wersja angielska Systemy wykonane LAMBDANET (linijka detektorów: FT-FR M ) RAINBOW (in-band rceiver polling: FT-TR) FOX (TT-FR) HYPASS, BHYPASS, STAR-TRACK, PLL i inne Propozycje Fixed Assignment (TT-TR) Partial Fixed Assignment (TT- TR) Random Access Protocols I (TT-FR) Random Access Protocols II (TT- FR x ) Sieci PAC (TT-FR) Sieci z sygnalizacją kontrolną Partial Random Access (CC- TT-TR) Improved Random Access (CC-TT-TR) Przepustowość dwumianowa, niemono-toniczne opóżnienia Extended Slotted ALOHA and Reservation ALOHA (CC-TT- TR) (RCA) Receiver Collision Avoidance Protocol (CC-TT- TR) Dynamic Time-Wavelength Division Multiple Access (DTWDMA) (CC-FT2-FRTR) TDMA/N-Server (CC-TT- FRTR) Sergiusz Patela 1997-2001 Światłowodowe sieci LAN 17