Redes Ópticas

Mestrado em Ciência da Computação

Redes Ópticas

Contextualização

Redes Ópticas

Controle de Topologia

Tema 1- Cap 10: seções 10.1 a 10.3

Tema 2- Cap 10: seções 10.4 a 10.5

Protocolos de Roteamento

Tema 3- Cap 11: seções 11.1 a 11.3

Tema 4- Cap 11: seções 11.4 a 11.6

Camada de Transporte e Qualidade de Serviço

Tema 5- Cap 13: seções 13.1 a 13.3

Tema 6- Cap 13: seções 13.4 a 13.6

Suporte a Aplicações Avançadas (segurança, etc…)

Tema 7- Cap 14: seções 14.1 a 14.3

Seminários Redes de Sensores

Datas:

• 22/maio (2 grupos);

• 5/junho (4 grupos);

• 19/junho (1 grupo).

Prova escrita: 03 de julho

Iguatemi E. Fonseca

3Redes Ópticas

Evolução dos sistemas e das redes– Paradoxo da Lei de Moore– Linha do Tempo da Transmissão Óptica– Crescimento do Tráfego

Camadas Clientes– SONET-SDH– IP

Colapso da Camadas

Sumário

Redes Ópticas

Evolução dos Sistemas e das Redes

Iguatemi E. Fonseca

5Redes Ópticas

Paradoxo da Lei de Moore

Nó# ips

#pps

( ips) ( pps) = ( ipp)

90-05

50-80

#ipp#pps#ipsAnos

ips= instruções por segundo

pps= pacotes (ou bits) por segundo

ipp= instruções por pacote (ou por bit)

Iguatemi E. Fonseca

6Redes Ópticas

Paradoxo da Lei de Moore

Transmissão óptica cresce 1000 vezes por década;

Lei de Moore: Velocidade de Processamento cresce

100 vezes por década;

Portanto, provavelmente menos instruções por bit

ou pacote podem ser feitas nos nós das redes atuais

do que a 30 anos atrás!

Iguatemi E. Fonseca

7Redes Ópticas

A Camada Óptica

Arquitura da nova Rede de Transporte

Iguatemi E. Fonseca

8Redes Ópticas

Linha do Tempo da Transmissão Óptica 1/2

Período Gargalo (Bottleneck)

Solução Capacidade Gbps.km

1970-78 Fibra Multimodo

Fibra

Monomodo

.02 to 2 50800 nm 1310 nm

Iguatemi E. Fonseca

9Redes Ópticas

Linha do Tempo da Transmissão Óptica 1/2

Período Gargalo (Bottleneck)

Solução Capacidade Gbps.km

1978-88

- Lasers Multimodo- Dispersão Cromática

- Lasers SM- Fibras DSF 50 1000

1310 nm 1550 nm

Iguatemi E. Fonseca

10Redes Ópticas

Linha do Tempo da Transmissão Óptica 2/2

Período Gargalo (Bottleneck)

Solução Capacidade Tbps.km

1988-95

- Eletrônico (transmissão)

- Perdas, atenuação

-WDM- EDFA’s 1 500

Iguatemi E. Fonseca

11Redes Ópticas

Linha do Tempo da Transmissão Óptica 2/2

Período Gargalo (Bottleneck)

Solução Capacidade Tbps.km

1995 -

Eletrônico (roteamento)

IP / WDM (?) Transparency, Granularity

(Networking)

Iguatemi E. Fonseca

12Redes Ópticas

Networking

Iguatemi E. Fonseca

13Redes Ópticas

Crescimento do Tráfego IP

Tráfego IP domina a demanda gerando transições em:

Negócios Serviços Sistemas Tecnologias Materiais

Iguatemi E. Fonseca

14Redes Ópticas

Crescimento do Tráfego IP

Tráfego IP dobra a cada ano;

A tabela mostra a medida do tráfego na NSFNet USA em dezembro de cada ano;

Ano TB/mês

1990 1,0

1991 2,0

1992 4,4

1993 8,3

1994 16,3

1995 ?

1996 1500

1997 2500 – 4000

1998 5000 – 8000

1999 10000 – 16000

2000 20000 – 35000

Iguatemi E. Fonseca

15Redes Ópticas

Transições nos Negócios

Do monopólio para a competição;

Privatização;

Da universalização dos serviços antigos para a distribuição de novos serviços;

Massificação da informação;

Iguatemi E. Fonseca

16Redes Ópticas

Transições nos Serviços

Desregulamentação;

Novos atributos: mobilidade, interatividade, etc;

Novo suporte: de canal de comunicação para ambiente de comunicação mediado por software

Iguatemi E. Fonseca

17Redes Ópticas

Novos Sistemas

De redes segregadas para rede integradas;

Tráfego heterogêneo;

Plataformas IP, MPLS;

Redes Ópticas: SDH/SONET, DWDM;

Acesso sem fio: WAP, 3G, 4G, ...

Iguatemi E. Fonseca

18Redes Ópticas

Novas Tecnologias

Eletrônica Fotônica/Optoeletrônica;

Redes Transparentes (All-optical Networks);

Processamento Digital de Sinais.

Redes Ópticas

Camadas Clientes

Redes Ópticas

Camadas Clientes

SONET / SDH IP IP / MPLS

Gigabit Ethernet

Redes Ópticas

SDH

SDH SDHATM

ATM

Camadas Clientes

- A rede óptica fornece caminhos ópticos transparentes para múltiplas redes clientes: estáticas ou dinâmicas;

- Os clientes não enxergam a topologia da rede óptica;

- As requisições vindas das redes clientes podem ser bloqueadas (?).

Rede Óptica

Redes Clientes

Iguatemi E. Fonseca

22Redes Ópticas

Camadas Clientes: SDH/SONETSynchronous

Optical

Network

Synchronous

Digital

Hierarchy

SONET SDH TAXA DE BITS (Mb/s)

STS – 1 51,84

STS – 3 STM – 1 155,52

STS – 12 STM – 4 622,08

STS – 24 1244,16

STS – 48 STM – 16 2488,32

STS – 192 STM – 64 9953,28

STS – 768 STM – 256 39814,32

Iguatemi E. Fonseca

23Redes Ópticas

Camadas Clientes: SDH/SONET

Facilidade de DemultiplexagemO fato de não se ter um relógio universal fez com que as redes PDH (Plesiocronous Digital Hierarchy) apresentassem limitações como dificuldade para demultiplexar sinais de taxas básicas;

Proteção e restauração (60 ms);

Gerenciamento (alarmes, configuração manual de caminhos).

Iguatemi E. Fonseca

24Redes Ópticas

Camadas Clientes: SDH/SONET

Gargalo eletrônico;Camadas SDH

Regeneração 3RRegeneration

Retiming

Reshaping

Iguatemi E. Fonseca

25Redes Ópticas

Camadas Clientes: SDH/SONET

Regeneração 3R Regeneration

Retiming

Reshaping

Faz uma cópia fiel do sinal;

Elimina a transparência de: taxa de bits, formato de modulação e protocolo. Portanto atualizações do sistema são caríssimas;

Iguatemi E. Fonseca

26Redes Ópticas

Camadas Clientes: SDH/SONET

Mal uso da capacidade da fibra óptica;

Opacas O – E – O Alto custo; (uso de regeneradores)

Estáticas

Topologias lineares (ex: anel)

Iguatemi E. Fonseca

27Redes Ópticas

Camadas Clientes: SDH/SONETInterfaces Físicas do SDHA ITU define 5 interfaces (G.957, G.691)– Conexões Intraoffice (I): L 2 Km;

– Conexões Interoffice - curta distância (S): L 15 km em 1310 nm e L 40 km em 1550 nm;

– Conexões Interoffice - longa distância (L): L 40 km em 1310 nm e L 80 km em 1550 nm;

– Conexões Interoffice – longíssima distância (V): L 60 km em 1310 nm e L 120 km em 1550 nm;

– Conexões Interoffice – ultra longa distância (U): L 120 km

Iguatemi E. Fonseca

28Redes Ópticas

Camadas Clientes: IP

– Melhor Esforço (best-effort);

– Nenhuma garantia de QoS;

– Nenhum controle de admissão;

– Roteamento pelo destino gerando congestionamento desnecessário.

Redes Ópticas

O Colapso das Camadas

Iguatemi E. Fonseca

30Redes Ópticas

O Colapso das Camadas

SDH

IP

WDM

ATM

SDH

WDM

IP/MPLS

IP/MPLSWDM

IP/ATM/SDH/WDM IP/SDH/WDM IP/WDM

Mercado

QoS

Confiabilidade

Capacidade

Mercado+QoS

Confiabilidade

Capacidade Conf. +Capacidade

Mercado+

QoS

Iguatemi E. Fonseca

31Redes Ópticas

A Camada Óptica

Arquitura da nova Rede de Transporte

Iguatemi E. Fonseca

32Redes Ópticas

Problemáticas para estudo

ATRIBUIÇÃO DE

COMPRIMENTO DE ONDA

RESPOSTA

REQUISIÇÃO

PROVIDÊNCIAS

DI FERENCI AÇÃO

DE QOS

COM CONVERSÃO DE

COMPRIMENTO DE ONDA

ESTÁTI CA

DI NÂMI CA

MATRIZ DE

TRÁFEGO

TRÁFEGO

DINÂMICO

PLANO DE

CONTROLE

CENTRALI ZADO

DI STRIBUÍ DO

CAMINHOS ÓPTICOS

TRANSPARENTE

OPACO ROTEAMENTO

DI NÂMI CO

FI XO

SEM CONVERSÃO DE

COMPRIMENTO DE ONDA

QOS ÓPTICO

REQUISI TOS FUNCIONAI S

QUALI DADE DO

SI NAL ÓPTI CO

CONTROLE DE

ADMI SSÃO DE

CONEXÕES

DEMANDAS

GERADAS PELAS

REDES CLIENTES

TRÁFEGO

INCREMENTAL

BLOQUEI O

PREVENTI VO

BUSCA

EXAUSTI VA

EFEITOS NÃO-LINEARES

EFEITOS LINEARES

ALEATÓRI A

FI RST-FI T

MOST-USED

MAX-SUM, ...