Sieć doskonałości BONE Sieć doskonałości BONE bazuje na

Sieć doskonałości BONE Sieć doskonałości BONE bazuje na

Sieć doskonałości BONE
Sieć doskonałości BONE bazuje na wcześniejszym projekcie e-Photon/ONe realizowanym w ramach poprzedniego
programu ramowego. Sieć doskonałości e-Photon/ONe pozwoliła z powodzeniem połączyć różne badania naukowe w
Europie realizowane w zakresie sieci optycznych. Projekt BONE skupia 49 ośrodków badawczych i ma za zadanie
zdyskontować wysiłek e-Photon/ONe przez stymulowanie bardziej intensywnej współpracy, wymiany kadr naukowych
oraz przez budowanie Wirtualnych Centrów Doskonałości (ang. Virtual Centres of Excellence – VCE). Mają one na
celu służyć przede wszystkim sektorowi przemysłowemu wiedzą i nauczaniem, dostarczać narzędzi i laboratoriów
testowych oraz torować drogę do nowych technologii i systemów.
Głównym przedmiotem zainteresowania projektu BONE jest „Sieć Przyszłości” (ang. Network of the Future). Jest
ona rozumiana jako narzędzie komunikacji między coraz większą liczbą komunikujących się aplikacji uruchamianych
na coraz bardziej różnorodnych urządzeniach końcowych przy stałym wzroście liczby danych i prędkości ich transmisji.
W tym kontekście, toczą się prace badawcze nad możliwością konwergencji różnych obecnych technik
komunikacyjnych takich jak sieci mobilne i sieci stałe a także rozważane są zagadnienia dotyczące optymalnego
dostępu do sieci szerokopasmowych z wykorzystaniem takich rozwiązań jak DSL, sieci kablowe, WiMAX, WiFi, PLC
itp.
Projekt BONE sięga dalej w swoich rozważaniach skupiając się na „Sieci Przyszłości”. Ma to być sieć (zarówno
dostępowa jak i szkieletowa) o określonych cechach.
− Sieć będzie miała bardzo dużą przepustowość, będzie elastycznie rekonfigurowalna z możliwością samoreakcji na
zdarzenia niepożądane w sieci, z możliwością przekazywania ogromnej liczby informacji;
− Sieć będzie używała rozwiązań „światłowód do x” FTTx (ang. Fiber to the x), gdzie x oznacza jak najbliższe okolice
domu, lub nawet wnętrze domu. Od tego punktu użytkownik będzie mógł korzystać ze specyficznych rozwiązań
dostępowych jak połączenie bezprzewodowe do telefonu bezprzewodowego, światłowód do kina domowego,
połączenie bezprzewodowe do komputera, połączenie przewodowe do komputera itp.
W projekcie BONE istniejące technologie są dobrze rozpoznane i istnieje świadomość tego, że użytkownicy
korzystają i będą także korzystać z dostępu bezprzewodowego, ale będzie ono realizowane tylko do punktu
dostępowego, a od tego miejsca pożądane będzie połączenie stałe, które w ostateczności będzie łączem optycznym.
Struktura projektu
Sieć BONE scala prace wcześniejszego projektu e-Photon/ONe realizowane w wybranych obszarach zagadnień i
wprowadza VCE, które skupiają swoje prace w ograniczonych obszarach badawczych. Ustanowiono następujące
Centra VCE:
− technologii i inżynierii,
− usług i aplikacji,
− sieci dostępowych,
− systemów komutacji optycznej,
− technik transmisyjnych,
− sieci wewnątrz budynków.
Centra Doskonałości organizują aktywność grup roboczych i przedstawiają spójne rozwiązania i usługi zarówno
partnerom wewnętrznym jak i zewnętrznym projektu.
Niektóre zagadnienia muszą być rozważane przez badaczy z różnych obszarów zainteresowań. W projekcie BONE
wyszczególniono tak zwane Istotne Projekty (ang. Topical Projects – TP), które łączą obszary badań powiązane z
różnymi zagadnieniami rozważanymi w różnych VCE. Wyróżniono następujące TP:
− architektury sieci optycznych zorientowanych usługowo,
− MPLS, GMPLS i routing,
− optyczne sieci komunikacyjne wspierające użytkowników mobilnych i sieci przemieszczające się,
− adaptacja węzłów hybrydowych sieci dostępowych i szkieletowych,
− budowa łącznic optycznych,
− alternatywy dla sieci wielowarstowych z optymizacją międzywarstwową,
− routing bazujący na ograniczeniach fizycznych w sieciach z komutacją pakietów.
Dodatkowo w projekcie BONE realizowane są zadania centralne, wspólne dla wszystkich działań badawczych.
Należą do nich zadania związane z nauczaniem, ogłaszaniem rezultatów badań i działań BONE oraz wspomaganie
elektronicznej wymiany informacji. Upowszechnianie wyników badań realizowanych przez grupy robocze biorące
udział w projekcie BONE będzie polegało na ich publikacji w czasopismach i materiałach konferencyjnych, organizacji
warsztatów w trakcie trwania największych konferencji telekomunikacyjnych, organizacji szkół letnich oraz na
upowszechnianiu wiedzy wśród osób niezwiązanych z obszarem badań naukowych. Projekt BONE wprowadza
specjalny system punktowy, którego zadaniem jest ocena udziału poszczególnych partnerów w rozpowszechnianiu
wyników badań.
Cele projektu
Głównym zadaniem projektu jest wzmocnienie europejskiego sektora badawczego oraz przemysłowego w zakresie
optycznych siei komunikacyjnych. Proces zapoczątkowany w trakcie trwania 6 Programu Ramowego powinien być
wzmocniony w obecnym PR zwłaszcza wobec rosnącej w siłę konkurencji nie tylko ze strony USA ale także krajów
Dalekiego Wschodu, a w szczególności Chin.
Podstawowe cele Sieci Doskonałości BONE to:
− Ustanowienie VCE, które mają na celu służyć przede wszystkim sektorowi przemysłowemu wiedzą i nauczaniem,
dostarczać narzędzi i laboratoriów testowych oraz torować drogę do nowych technologii i systemów.
− Inicjowanie i łączenie się z zadaniami badawczymi w programach narodowych lub programach spoza Europy.
− Stymulowanie intensywnej współpracy i wymiany badaczy między grupami badawczymi zaangażowanymi i
aktywnymi w projekcie.
− Upowszechnianie wiedzy i know-how przez grupy badawcze wśród szerokiego grona odbiorców zarówno tych
związanych z sektorem badań jak i wśród przemysłowców i kadry decyzyjnej.
Te cele zostaną osiągnięte przez:
− Wzmocnienie europejskich badań na temat sieci optycznych przez integrację i współpracę różnych grup
badawczych zaangażowanych w Wirtualnych Centrach Doskonałości.
− Definiowanie specyficznych celów technicznych dla każdego VCE.
− Ustanowienie powiązań i kontaktów z programami narodowymi i projektami spoza 7 Programu Ramowego w celu
wymiany informacji, doświadczeń i wspólnej pracy nad zdefiniowaniem rozwiązań dla kluczowych zagadnień w
obrębie sieci optycznych.
− Organizację szkoleń i warsztatów w szczególności upowszechniających rozwiązania z projektu BONE wśród
uczestników niezwiązanych z obszarem badań i rozwoju takich jak przedstawicieli przemysłu i kadry decyzyjnej.
Na warsztatach będą przedstawiane zarówno rozwiązania powstające wewnątrz poszczególnych VCE jak również w
ramach TP.
Wymiernymi efektami pracy w ramach sieci BONE będą:
− Ustanowienie interaktywnej witryny w sieci Internet, która będzie służyła wymianie rezultatów uzyskanych w
ramach sieci BONE oraz prezentowanie ich na zewnątrz tego projektu. Witryna ta powstanie na bazie witryny sieci
e-Photon/ONe ale będzie bardziej zorientowana na upowszechnianie informacji oraz ustanowienie połączeń z
partnerami spoza BONE.
− Wspólne publikacje i prezentacje wytworzone przez partnerów w sieci BONE opublikowane w czasopismach
naukowych i w materiałach konferencji międzynarodowych. Liczba publikacji będzie podstawą do punktowania
udziału poszczególnych partnerów w projekcie.
− Zwiększenie liczby wymiany personalnej wewnątrz i między VCE w szczególności w porównaniu do sieci ePhoton/ONe.
− Organizacja corocznych warsztatów przeznaczonych dla przemysłu i kadry decyzyjnej na temat osiągnięć
uzyskanych w ramach sieci BONE.
− Uczestniczenie w głównych wydarzeniach w zakresie sieci optycznych takich jak konferencje ECOC, OFC, NOC
itp. przez prezentacje, publikacje artykułów naukowych w czasopismach podlegających recenzjom naukowym oraz
uczestniczenie w innych wydarzeniach ogólnych dotyczących Sieci Przyszłości (np. BBEurope).
Czas realizacji projektu:
01/01/2008 - 31/12/2010
Opis działań Zespołu Katedry Sieci Telekomunikacyjnych iKomputerowych w ramach sieci BONE
Zespół badawczy pod kierunkiem prof. Wojciecha Kabacińskiego z Politechniki Poznańskiej będzie zaangażowany w
realizację zadań w ramach wspólnych projektów, które będą wykonywane bądź to wewnątrz VCE bądź w ramach TP.
Dodatkowo będzie on realizował także zadania centralne takie jak upowszechnianie rezultatów czy organizacja szkoleń.
Upowszechnianie wyników
− Zespół będzie wykonywał zadania mające na celu upowszechnianie informacji o wiedzy, badaniach i działaniach
integracyjnych realizowanych w ramach Sieci Doskonałości wśród badaczy Politechniki Poznańskiej.
− Członkowie zespołu będą rozpowszechniali wiedzę na temat Sieci Doskonałości wśród młodych naukowców
(doktorantów) oraz studentów w szczególności zrzeszonych w Studenckim Kole Naukowym Fotoniki ‘PhotonClub’
i będą zwracali uwagę na wyzwania jakie niesie ze sobą budowa sieci optycznych.
− Zespół będzie działał na rzecz umocnienia integracji silnego przymierza instytucji badawczych w celu umożliwienia
skutecznej współpracy grup badawczych nad kluczowymi zagadnieniami.
− Zespół badawczy będzie uczestniczył w tworzeniu nowej, rozszerzonej w stosunku do rezultatów uzyskanych w
ramach sieci e-Photon/ONe, mapy drogowej wskazującej kierunki rozwoju sieci optycznych w Europie dla
zastosowań zarówno telekomunikacyjnych jak i nietelekomunikacyjnych.
− Wyniki prac grupy badawczej z Politechniki Poznańskiej będą publikowane w czasopismach naukowych.
− Członkowie zespołu badawczego będą brali udział w panelach dyskusyjnych kształtujących kierunki rozwoju
optycznych sieci telekomunikacyjnych organizowanych przy okazji spotkań dotyczących polityki ICT Unii
Europejskiej na przykład w ramach projektów COST itp.
Nauczanie
Zespół pod kierunkiem prof. Kabacińskiego będzie uczestniczył w przygotowaniu materiałów szkoleniowych i
wykładów z zakresu komutacji optycznej. Dodatkowo zespół zaproponował aby jedna ze szkół letnich sieci BONE
odbyła się w Politechnice Poznańskiej.
W ramach działania Nauczanie członkowie zespołu będą uczestniczyli w następujących zadaniach:
− przygotowanie kursu Master dla studentów szkół letnich w ramach sieci BONE,
− przygotowanie materiałów szkoleniowych, z zakresu sieci optycznych, takich jak slajdy, lekcje wideo itp.
dostępnych na stronie projektu,
− określenie możliwości oferowania studiów Master dla studentów instytucji biorących udział w projekcie,
− wymiana materiałów szkoleniowych, lekcji wideo, wykładowców i studentów,
− przygotowanie do nowoczesnych metod nauczania jak wideolekcje czy telenauczanie.
Program Master w zakresie Sieci i Komunikacji Optycznej będzie się składał z kilku kursów, z których każdy będzie
przygotowany przez grupy partnerów z sieci BONE. Początkowo będzie się on składał z 8 kursów przygotowanych w
ramach sieci e-Photon/ONe i będzie dalej rozszerzany. Za podstawę przebudowania kursów będą brane doświadczenia
zdobywane podczas szkół letnich. Kursy będą uzupełniane także w takt identyfikowanych zmian w technikach i
technologiach stosowanych w sieciach optycznych. Docelowo materiały programu Master powinny znaleźć się w
otwartej i ogólnodostępnej części witryny sieci BONE.
VCE systemów komutacji optycznej (VCE-S)
W ramach tego VCE określona będzie pozycja komutacji optycznej w przyszłych sieciach optycznych. Działania
dotyczące badań i rozwoju muszą odpowiadać obecnym technologiom i przyszłym oczekiwaniom użytkowników sieci
Internet. Komutacja optyczna stanowi oddzielną usługę sieciową, która musi być realizowana, chroniona oraz
przywracana do ponownej pracy jeżeli zaistnieje taka potrzeba.
Komutacja optyczna powinna dostarczać następujących technik i technologii:
− służyć budowaniu inteligentnej i zorientowanej na realizację usług płaszczyzny przesyłu danych z zapewnianiem
funkcji komutacyjnych obsługujących różnorodne atrybuty i wymagania stawiane przez usługi;
− służyć łączeniu różnorodnych technik sieciowych;
− łączyć bezprzewodowe sieci szerokopasmowe eliminując przeszkody w dostępie szerokopasmowym i gwarantując
dużą prędkość transmisji od końca do końca;
− służyć budowaniu ogromnych, o pojemności Tb, ale energooszczędnych pól komutacyjnych uwzględniających
obecną technologię wytwarzania elementów optycznych;
− zapewniać optymalne sterowanie, elastyczne i zapewniające samoorganizację i dynamiczne przydzielanie pasma w
odpowiedzi na wymagania użytkownika końcowego.
Komutacja optyczna zapewnia realizację przedstawionych zadań co pozwala na obejście ograniczeń obecnej sieci
Internet, i doprowadzenie do rozwiązania gdzie będzie możliwe wprowadzenie powszechnej mobilności, dynamicznego
przydziału zasobów oraz skalowalności zarówno z punktu widzenia projektowania sieci jak i projektowania usług.
Wymaga to ewolucji od dzisiejszych rozwiązań bazujących na przestarzałej infrastrukturze do nowych rozwiązań ale z
zachowaniem wstecznej zgodności przy jednoczesnym wprowadzaniu nowych funkcji komutacji optycznej.
W ramach VCE realizowane będą zadania zmierzające w dwóch kierunkach:
− aspekty sieciowe i systemowe komutacji optycznej uwzględniające: nowe paradygmaty dotyczące komutacji i nowe
architektury sieci, węzły komutacyjne GMPLS, niezawodność, ocenę i analizę kosztu pól komutacyjnych i sieci,
pola komutacyjne dużej przepustowości i bufory optyczne;
− aspekty technologiczne i dotyczące ewolucji technologii: przegląd i ocena obecnie dostępnych technologii, łączenie
zastosowań i funkcji komutacyjnych jak komutacja sygnałów radiowych w światłowodach czy rozgłaszanie w
sieciach optycznych, nowe układy optyczne jak QD-SOA, eksperymenty i nowe stanowiska testowe dla komutacji
dużej skali, komutacyjne układy optyczne dla komutacji między układami scalonymi, między pakietami i między
stojakami.
W ramach VCE ma być zapewniony ułatwiony dostęp do stanowisk testowych w celu wspólnego zatwierdzania
prowadzonych prac. Pozwoli to kumulować wysiłki w celu walidacji wyników prac badawczych nad układami
komutacyjnymi dużych pojemności. Dodatkowo integracja i mobilność studentów i naukowców realizowana pod
auspicjami BONE ma ułatwiać realizację badań i testów.
Członkowie zespołu są obecnie zaangażowani w trzy wspólne projekty (JA), gdzie prof. Kabaciński pełni
równocześnie rolę osoby odpowiedzialnej za projekt. Pierwszy JA realizowany we współpracy z Research Academic
Computer Technology Institute (RACTI) z Patras, Grecja ma na celu wybranie nowej architektury w pełni optycznego
węzła do komutacji pakietów z buforami optycznymi. Wspólna praca w poprzednim Programie Ramowym w ramach
projektu e-photon/ONe+ zaowocowała określeniem architektury buforów optycznych. Obecny projekt ma za zadanie
fizyczne zbudowanie buforów optycznych z wykorzystaniem sprzętu optycznego, którym dysponuje RACTI i
doświadczalne sprawdzenie wcześniejszych założeń.
Drugim JA, w który zaangażowani są członkowie Zespołu dotyczy wielopłaszczyznowych pól komutacyjnych typu
banyan. Polami takimi zajmują się zarówno członkowie Zespołu z Politechniki Poznańskiej jak i z Politechniki w
Milanie. W JA siły obu Zespołów zostaną połączone w celu znalezienia algorytmu przestrojeń i przepakowań we
wspomnianych polach. Pola przestrajalne i przepakowywane wymagają zazwyczaj mniej sprzętu niż pola nieblokowane
w wąskim i szerokim sensie a mogą zapewnić pożądane własności ruchowe. W wyniku wykonania prac badawczych
przedstawione zostaną algorytmy sterujące pozwalające na nieprzerwaną pracę i omijanie przedników sygnałów.
Trzeci projekt JA realizowany wspólnie z Uniwersytetem w Cambridge i Politechniką w Eindhoven dotyczy wyboru
nowych, skalowalnych architektur elektrooptycznych pól komutacyjnych. Zadaniem Zespołu będzie wybór architektur
minimalizujących pobór energii i użycie aktywnych elementów optycznych co przyczyni się do lepszej fizycznej
implementacji tego typu pól. Stanowisko testowe do sprawdzenia implementacji znajduje się u partnera w Cambridge.
Wieloletnie doświadczenie w teorii komutacji Zespołu z Politechniki Poznańskiej będzie z kolei wykorzystane jako
baza teoretyczna dla proponowanych rozwiązań.
VCE technik transmisyjnych (VCE-T)
Bardzo szybka transmisja optyczna stanowi fundament sieci optycznych. Stanowi ona podstawę przyszłych sieci
szerokopasmowych i wpływa także na komutację, architekturę sieci a nawet na ewolucję protokołów.
VCE-T będzie stymulowało, promowało i koordynowało wysiłki badawcze partnerów zebranych w tym Centrum i
zajmujących się głównie transmisją optyczną.
W celu osiągnięcia zamierzonego celu VCE-T będzie:
− wypracowywało zgodne cele badawcze w zakresie transmisji w Sieci Przyszłości,
− promowało ustanowienie współpracy naukowej między partnerami w VCE-T.
Spośród wielu tematów VCE-T wyróżnia trzy główne zagadnienia jako najważniejsze dla Sieci Przyszłości. Są to:
− transmisja o bardzo wysokiej przepływności: transmisja powyżej ≥ 100Gb/s; technologia ultra gęstego
zwielokrotnienia falowego (UDWDM); odbiór koherentny, również w systemach FSO; zachowanie
kompatybilności wstecz z istniejącą infrastrukturą.
− zabezpieczenie: zabezpieczenie przed degradacją sygnału w nadajnikach, linii i/lub odbiornikach przez
zaawansowaną obróbkę sygnałów, całkowicie optyczne przetwarzanie, obróbkę elektronicznych oraz przez techniki
kodowania w obszarze nadajnika, odbiornika oraz linii transmisyjnej,
− monitorowanie: rozproszone monitorowanie działania sieci i nadzór nad warstwą transmisyjną.
W ramach VCE-T zespół Politechniki Poznańskiej skoncentruje się na pierwszym z zagadnień ze szczególnym
uwzględnieniem rozwoju technologii UDWDM. W miarę rozwoju współpracy planujemy udział w badaniach
dotyczących całkowicie optycznych systemów FSO, również z wykorzystaniem detekcji koherentnej.
TP na temat łącznic optycznych (TP-OI)
Projekt kluczowy na temat łącznic optycznych jest ukierunkowany na studia nad zasadami projektowania optycznych
tylnych płyt interfejsów w wielousługowych węzłach optycznych.
Wielousługowe systemy komutacyjne, które pracują w kilku warstwach i które łączą różne typy styków na różnych
poziomach szczegółowości, stanowią najbardziej pożądaną linię produktów wśród ich producentów ponieważ
umożliwiają uproszczenie architektury sieciowej a także ułatwiają wprowadzenie zaawansowanych technik dla
płaszczyzny sterowania.
Połączenia elektryczne między modułami takich komutatorów o dużej pojemności stanowią ograniczenia w
skuteczności ich działania. Połączenia optyczne wydają się być obiecującym i efektywnym rozwiązaniem dla połączeń
między podzespołami węzła komutacyjnego.
Optyczna technologia połączeniowa zmieniała się bardzo szybko w ostatnim czasie. Wprowadzono nowe układy i
techniki transmisyjne. Spowodowało to wzrost zainteresowania producentów optycznym łączeniem podzespołów węzła
komutacyjnego.
W ramach projektu będą badane nowe architektury łącznic w węzłach komutacyjnych. Będzie to zadanie strategiczne.
Zastosowanie połączeń optycznych w tylnym panelu styków jest zagadnieniem nowym i nierozpoznanym. W
pierwszej kolejności będą rozpoznawane proste możliwości zastąpienia stałych połączeń przewodowych na panelu
tylnym. Docelowo jednak rozpoznawane będą możliwości wprowadzenia optycznych połączeń komutowanych, które
spowodują powstanie nowej architektury tylnego panelu interfejsów. Jest to zagadnienie wymagające intensywnego
zbadania.
Zadania w ramach TP mają na celu określić zasady łączenia optycznego wewnątrz urządzeń węzłów sieci optycznej.
Wyniki badań powinny wskazać jak projektować i jak optymalizować optyczny panel interfejsów oraz jaką technologię
i jaką architekturę takich połączeń należy wybrać aby najlepiej odpowiadały one wymaganiom. Pośrednie kroki
realizowane w ramach TP obejmą projektowanie warstwy fizycznej, studia nad architekturą, symulacje sieciowe i
charakterystyki ruchowe.
Głównym wynikiem projektu będzie jeden lub więcej projektów optycznego panelu tylnego. Jednak w trakcie trwania
projektów dodatkowo będzie uzyskanych kilka rezultatów cząstkowych, takich jak na przykład system transmisji
optycznej na bardzo małe odległości z bardzo dużą prędkością (100Gbit/s lub większą).
W projekcie będzie wykorzystana wiedza z wielu dziedzin takich jak: technologia wytwarzania elementów
optycznych, transmisja optyczna, sieci optyczne, systemy komutacji optycznej czy teoria komutacji. Rozwiązania znane
z sieci optycznych dla sieci lokalnych i rozległych będą przystosowywane do skali „mikro” odpowiedniej dla rozważań
w pojedynczym węźle.