Un pas vers les réseaux optiques -...

Un pas vers les rUn pas vers les rééseaux optiquesseaux optiques

C. Pham

RESO-LIP/INRIA

Université Lyon 1

http://bat710.univ-lyon1.fr/~cpham

Les réseaux optiques 2Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1

Bref historiqueBref historique

n 1958: Découverte du lasern Mid-60s: Démonstration des guides optiquesn 1970: Production de fibre à faible taux d'erreurs

– Rend possible la transmission optique longue distance!

n 1970: invention de la diode laser semiconducteur– Rend possible l'intégration de composants optiques!

n 70s-80s: Usage de la fibre en téléphonie: SONETn Mid-80s: LANs/MANs: broadcast-and-select

architecturesn 1988: Pose de la première fibre optique trans-atlanticn Late-80s: EDFA (amplificateur optique ) developpé

– Réduit considérablement les problèmes liés à la distance!

n Mid/late-90s: Explosion des systèmes DWDMn Late-90s: Intelligent Optical networks


Fibres optiques (1)Fibres optiques (1)

n Fibre optique– de moins en moins coûteuse, plus légères, en silice le plus

souvent, rarement en verre (atténuation). Le plastique est possible.

– environ 30km sans répéteurs.

– très haut-débit (50000 Gbits/s théorique) et très bonne fiabilité.


TransmissionTransmission optique: synth optique: synthèèsese

AtténuationDispersion

Non linéarité

Waveform after 1000 kmTransmitted data waveform

Reflectance


Multimode et monomodeMultimode et monomode

n Fibres optiques

– multi-mode

– à gradient d ’indice

– mono-mode

Fibre à gradient d'indice

Fibre monomode

fibre multimode (obsolete)

125m

125m

5 à 9m

50 ou 62,5 9m

50 ou 62,5 9m


Fibres optiquesFibres optiques


Lasers, transpondeursLasers, transpondeurs……

sour

ce a

lcat

el A

TR

1/2

002


0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

1980 1985 1990 1995 2000 2005Year

Sin

gle

fiber

cap

acity

(G

b/s)

2x per year

Source: Lucent

DDéébit maximum par fibrebit maximum par fibre


Le multiplexage sur fibre optiqueLe multiplexage sur fibre optique

n Wave-length Division Multiplexing– mettre sur une même fibre plusieurs canaux de données, en

utilisant différentes longueurs d’onde (couleurs).

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

2

1

1.5

0.5Longueur d ’onde en nm

Atté

nuat

ion

en d

b/km

lasers moins coûteux


Principes du WDMPrincipes du WDM

WDM(Wavelength Division Multiplexing).

>1nm

DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing).

< 0,1 nm


Un pas vers les rUn pas vers les rééseaux optiquesseaux optiques

n Amplificateur optiquedopé à l’erbium (EDFA)– début des années 1980

– plus longue distance, évite decoûteux répéteurs

– permet en outre d'amplifier tousles canaux WDM (alors que lesrépéteurs nécessitent derepasser en électrique)


FiltrFiltrees, s, MultiplexeMultiplexeuurs, Routers, Routeuursrs

n Les filtressélectionnent unelongueur d'ondeet rejettent lesautres

n Les multiplexeurscombinentdifférenteslongueurs d'onde

n Les routeurséchangent leslongueurs d'onded'une entrée versune sortie


Les rLes rééseaux tout optiqueseaux tout optique

n Réseaux à diffusion (Broadcast)– Mono-saut: toutes les stations peuvent communiquer directement

entre elles,

– Multi-saut: communication directe avec un nombre restreint demachine.

n Réseaux à commutation en longueur d’onde– Similaire aux principes de la commutation de circuit


Emetteur Récepteur

1

2 2

1

n n

l1 l1,l2,...,ln

ln

l2

l1,l2,...,ln

l1,l2,...,ln

RRééseaux mono-saut en seaux mono-saut en éétoile passivetoile passive


1 3 n4 52

RRééseaux mono-saut en bus repliseaux mono-saut en bus repliéé actif actif

n On peut avoir quatre catégories de réseaux mono-saut:– FT-FR : émetteurs et récepteurs fixes

– TT-FR : émetteurs accordables et récepteurs fixes

– FT-TR : émetteurs fixes et récepteurs accordables

– TT-TR : émetteurs et récepteurs accordables


A

D

C

B

1

E

3

5 4

2l1

l2

l1

Commutation en longueurs dCommutation en longueurs d’’ondeonde

n Chaque connexion est une longueur d’onde,réutilisation des longueurs d’onde pour A et C.


l2

l1

l1 l2l1 l2

l1 l2

l1 l2 l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1

l2

l2

l1

l1

l2

Commutation en longueur dCommutation en longueur d’’ondeonde

n Les brasseurs passifsfixe

n Les brasseurs passifs

dynamiques

l2

l1

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2

l1 l2 Les brasseurs actifs(reconfiguration lente)

convertisseursdynamiques


Données

entê

te

Temps de garde

D

100Mbs-1 700Mbs-1

Les commutateurs optiquesLes commutateurs optiques

n Format du paquet optique

n Résolution de la contention– la déflexion

– les mémoires optiquesprojet KEOPS ‡Wavelength Routing Switch & Broacast and SelectSwitch


1

R

1

N

1

N

CONTROLEUR

CONVERTISSEURS LIGNES A RETARD CONVERTISSEURS

1

N

ETAGE 2ETAGE 1

Ex: le commutateur WRSEx: le commutateur WRS

LL’é’évolution de lvolution de l’’architecturearchitectureIP sur SONET/SDHIP sur SONET/SDH


Packet over SONET (POS)Packet over SONET (POS)

n Transport d'IP au dessus de SONET/SDH

n Disponible: OC-192 (10 Gb/s)

n Prochaine évolution: OC-768 (40 Gb/s)– (controversé car cher)

Data

IP

SONET

Fibre optique

VoixVidéo


Wavelengthlaser

transponders

DemuxMux

Widebandreceivers

Gigabit IP Router

IP/PPP/HDLC packetmappings to SONETframes (OC-48, OC-192)

Gigabit IP Router

SO

NE

T

SO

NE

T

Point-to-pointDWDM links

(linear or ringSONET

topologies)

IP routingprotocols (OSPF,

BGP)

IP-SONET-WDM using POSIP-SONET-WDM using POS


Removing the transport layers

Optical Optical Optical Optical

SONET ATM SONET

ATM

IP

IP IP

IP

Lower Cost, Complexity, & Overhead

Traditional

IP Over ATM POS

IP-OG

Today

Tomorrow

Demain: Demain: IP over Optical Networks (IPO)IP over Optical Networks (IPO)


Protection for IP over DWDMProtection for IP over DWDM

n Optical protection is not sufficient– Only protects transmission infrastructure

n Layer 3 must provide path restoration– Opportunity for differentiation at the service level

Optical Cloud

Source CISCO

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