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
λ1, λ2,..., λN
λ1
λ
2
λN
Nadajniki
Odbiorniki
Rzeczywiste topologie:
• gwiazda
• magistrala
• drzewo
© Sergiusz Patela 1997-2001
Światłowodowe sieci LAN
2
Topologie rzeczywiste
Tx
Rx
Tx
Star
coupler
Tx
Rx
Tx
Rx
Rx
szyna (magistrala)
gwiazda
Tx
Tx
Tx
Tx
Rx
Rx
Rx
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:
• FTiTTj - RFiTRj
• CC - FTiTTj - FRmTRn
• 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
© Sergiusz Patela 1997-2001
t+1
t+2
0
(1, 2)
(1, 3)
(2, 1)
1
(2, 3)
(3, 1)
(3, 2)
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 - FRM
• 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
Węzeł 1
TX
λ1 ...N
λ1
WDM
DEMUX
RX1
RX2
Star Coupler
Węzeł N
TX
© Sergiusz Patela 1997-2001
λ1
λ1 ...N
Światłowodowe sieci LAN
Węzeł N
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
STARNET
Nazwa sieci: STARNET
Typ sieci:, FT - FR
Zastosowanie: WDM LAN
Uwagi: Zawiera dwie wirtualne podsieci
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
© Sergiusz Patela 1997-2001
t+1
t+2
0
(1, 2)
(1, 3)
(2, 1)
1
(2, 3)
(3, 1)
(3, 2)
Światłowodowe sieci LAN
14
Klasyfikacja sieci jednostopniowych
Światłowodowe sieci WDM
Jednostopniowe
Wielostopniowe
Topologia dowolna
Bez sygnalizacji
kontrolnej
Systemy wykonane
LAMBDANET
Z sygnalizacją
kontrolną
Propozycje
...
...
RAINBOW
...
...
FOX
...
...
HYPASS,
BHYPASS, STARTRACK, PLL i inne
...
...
...
...
...
© Sergiusz Patela 1997-2001
Światłowodowe sieci LAN
Topologia liniowa
(próbuj i wstrzymuj)
AMTRAC (TTFR)
Multichannel
Probabilistic
Scheduling
(TT-FR)
15
Klasyfikacja sieci jednostopniowych (rozwinięcie)
Systemy wykonane
Propozycje
LAMBDANET (linijka
detektorów: FT-FRM)
Ustalony przydział
(TT-TR)
RAINBOW (kanałowe
przepytywanie
detektorów: FT-TR)
Częściowo
ustalony przydział
(TT-TR)
FOX (TT-FR)
Protokoły dostępu
przypadkowego I
(TT-FR)
HYPASS, BHYPASS,
STAR-TRACK, PLL i
inne
Protokoły dostępu
przypadkowego I
(TT-FRx)
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-TTFRTR)
© Sergiusz Patela 1997-2001
Światłowodowe sieci LAN
16
Klasyfikacja sieci jednostopniowych (rozwinięcie), wersja angielska
Systemy wykonane
Propozycje
LAMBDANET (linijka
detektorów: FT-FRM)
Fixed Assignment
(TT-TR)
RAINBOW (in-band
rceiver polling: FT-TR)
Partial Fixed
Assignment (TTTR)
FOX (TT-FR)
HYPASS, BHYPASS,
STAR-TRACK, PLL i
inne
Random Access
Protocols I (TT-FR)
Random Access
Protocols II (TTFRx)
Sieci PAC (TT-FR)
Sieci z sygnalizacją kontrolną
Partial Random Access (CCTT-TR)
Improved Random Access
(CC-TT-TR)
Przepustowość dwumianowa,
niemono-toniczne opóżnienia
Extended Slotted ALOHA and
Reservation ALOHA (CC-TTTR)
(RCA) Receiver Collision
Avoidance Protocol (CC-TTTR)
Dynamic Time-Wavelength
Division Multiple Access
(DTWDMA) (CC-FT2-FRTR)
TDMA/N-Server (CC-TTFRTR)
© Sergiusz Patela 1997-2001
Światłowodowe sieci LAN
17