“Introducción a las Redes Ópticas...

“Introducción a las

Redes Ópticas WDM”

Dr. (C) Ariel Leiva López

14 de Octubre, 2009.

Grupo de Telemática

Departamento de Ingeniería Electrónica

Universidad Técnica Federico Santa María

Valparaíso, Chile

Segundo Congreso

“Nuevas Tecnologías en Ingeniería Eléctrica y Electrónica”

Introducción Sistemas WDM Investigación en Redes

WDM

Conclusiones

El crecimiento de tráfico IP mundial se ha comportado de manera exponencial*.

Crecimiento y proyección del tráfico de ruta Atlántica*

Tasa de utilización

de backbones es

del orden de 50%.*

* “Capacity Demand and Technology Challenges for Lightwave Systems in the Next Two Decades”, Desurvire, JOURNAL OF LIGHTWAVE

TECHNOLOGY, VOL. 24, NO. 12, DECEMBER 2006.

El crecimiento de tráfico IP mundial se ha comportado de manera exponencial*.

¿Cómo satisfacer esta

demanda de tráfico?

Tipo de Cable Tasa de Transmisión

Coaxial 10 Mb/s

Par trenzado Cat.1 Voz (cable telefónico)

Par trenzado Cat. 2 < 4Mb/s

Par trenzado Cat. 3 < 10 Mb/s



Fibra óptica (WDM) < 25 Tb/sRedes Ópticas

WDM


WDM

Conclusiones

Cable coaxial Par trenzado

¿Qué es la Fibra óptica?

CORE

CLADDING

COATING

n2

n2

n1 vidrio

vidrio

vidrio

vidrio o plástico

vidrio o plástico


WDM

Conclusiones

"No existe hoy un mejor medio físico conocido que la fibra óptica,

y ninguna señal fuente mejor que la luz

para atender los nuevos y emergentes requerimientos de

transmisión“

(Editorial IEEE Comm. Mag., Vol 38, Nº 3, marzo 2000)

Señal de entrada Señal de salida

EmisorReceptor

Fibra Óptica

Señal óptica digital.

Enlace de fibra óptica monocanal

Comercialmente, un enlace monocanal

puede tener una capacidad de hasta 40 Gbps


WDM

Conclusiones

Atenuación Pérdida de potencia óptica.

Solución: AMPLIFICADORES ÓPTICOS

Coeficiente de atenuación “α” (cte en el tiempo)

tiempo

po

ten

cia

tiempo

po

ten

cia


WDM

Conclusiones

Dispersión Variación de la velocidad de grupo de las

componentes de la señal.

Produce

ensanchamiento

de los pulsos.

ISI y aumento de BER.

Dispersiones en SMF:

Cromática.

PMD.

Excepción:

Sistemas con

Pre-Chirp

Cromática 2º orden.

0α 1 0 1

1 ¿0? 1tiempo

po

ten

cia


WDM

Conclusiones

M

U

X

M

U

X

T

T

T

T

Dominio

Frecuencia

Dominio

Tiempo

Dominio

Tiempo

Dominio

FrecuenciaTDM y WDM

TDM

WDM

¿Por qué WDM?


WDM

Conclusiones

Señal es de

entrada

Señales de

salidaEmisores Receptores

Fibra Óptica


WDM

Conclusiones

Hasta 25 Tbps!

Pero aparecen nuevos fenómenos físicos!

¿Por qué WDM?

TX

10 Gbps REG

10 Gbps

REG

10 Gbps

RX

10 Gbps

TX

2,5 Gbps REG

2,5 Gbps

RX

2,5 GbpsTX

2,5 Gbps REG

2,5 Gbps

RX

2,5 Gbps TX

2,5 Gbps REG

2,5 Gbps

RX

2,5 Gbps TX

2,5 Gbps REG

2,5 Gbps

RX

2,5 Gbps

AMP

OPT

WDMWDM

2,5 Gbps

2,5 Gbps

2,5 Gbps

2,5 Gbps

2,5 Gbps

2,5 Gbps

2,5 Gbps

2,5 Gbps

¿Por qué WDM?


WDM

Conclusiones

OA

M

U

X

OA OA

D

E

M

U

X

PREAMPLIFICADOR (bajo ruido)

OA

AMPLIFICADOR DE LÍNEA (ganancia, bajo ruido)

BOOSTER O POSTAMPLIFICADOR (alta potencia)

Configuración Básica


WDM

Conclusiones


WDM

Conclusiones

Fibras Ópticas

G.650, G.651, G.652,

G.653, G.654, G.655

Interfaces Ópticas

G.692 (Multicanal)

G.957 (Monocanal)

Amplificadores Ópticos

G.661, G.662, G.663

Características Funcionales

de Sistemas WDM

G.681

Normas ITU-T

Tx

Tx

Tx

Tx

Red

completamente

óptica

Rx

Rx

Rx

Rx

λ1

λ2

λN-1

λN

λ1

λ2

λN-1

λN

Atenuación.

Ruido ASE.

Dispersión cromática.

PMD (Dispersión por Modo de Polarización).

Efectos no lineales (FWM, XPM, SPM, SBS,

SRS).

Crosstalk en Mux, Demux, OXC, etc.

Ruido en el receptor

Señales se degradan por:

Aumentan

los errores

en la

recepción

(BER).


WDM

Conclusiones

Mapas de redes WDM submarinas


WDM

Conclusiones

GlobalCrossing,

Anillo

Sudamericano

Mapas de redes WDM submarinas


WDM

Conclusiones

Chile-ArgentinaChile, Zona Sur

(Telefónica)

Chile, Zona Centro-Norte

(Telefónica)

(ww

w.s

egec

om

sa.c

om

)

(ww

w.s

egec

om

sa.c

om

)

Mapas de redes WDM en Chile


WDM

Conclusiones

Extremo Sur

(conexión 2008)

Mapas de redes WDM en Chile


WDM

Conclusiones

Transmisión Dispositivos Redesamplificador

óptico

conmutador

óptico

Capa óptica

Capa electrónica


WDM

Conclusiones

Áreas de Investigación

Alejandra Beghelli, Coloquio Modelamiento de Redes de Comunicaciones 2 Septiembre 2009, UAI Peñalolén

Redes WDM Estáticas: WRON*

WDM link

Edge routers WRONOXC (OADM)-WRON

Nuevas conexiones se realizan a través de

“órdenes de trabajo”.

Disponible comercialmente.

Lightpaths permanentes.

Actualmente….

* = S. Baroni and P. Bayvel, IEEE Journal of Lightwave Technology, 15 (2), 242–251, February 1997.


WDM

Conclusiones


WDM

Conclusiones

Tiempo

1

2

3

4

5

6

7 1

2

3

4

5

6

7

Redes WDM Estáticas: WRON*

Operación estática Operación dinámica

Potencial ineficiencia

en el uso de la

capacidad de las

longitudes de onda.

Potencial mejor uso

de la capacidad.Misma demanda de

tráfico con menos

recursos*

λ1

λ2

Source 1

Source 2

time

time

Source 1

Source 2

λ1time

* = “Wavelength routed optical networks: linear formulation, resource budgeting tradeoofs, and reconfiguration study”, IEEE/ACM Transactions

on Networking, 2000.

Pero…


WDM

Conclusiones

WDM link

Edge routers OXC

Redes WDM dinámicas

Input traffic

Bu

f 1

Bu

f N-1

Bu

f 2

tunable lasers

OPS, OCS, OBS, WR-OBS.

One or two way reservation .

Connections lasts from a few mili-seconds

to minutes.

Electronic to Optical data units conversion in

in “edge router”


WDM

Conclusiones


WDM

Conclusiones

Tiempo

1

2

3

4

5

6

7 1

2

3

4

5

6

7

Redes WDM dinámicas

Paradigmas de

Conmutación

Asignación de

Recursos

Redes

Estáticas

Redes

Dinámicas

Diseño Evaluación

Test- beds

(Japón,

USA,

Europa)

Matemática

(sim, análisis)

´sconversores

monitores

regeneradores

Punto a punto/multipunto

Con/sin consideraciones físicas

Con/sin tolerancia a fallas

Diseño Evaluación

Optimización

Heurísticas

Meta-heurísticas

Simulación

Markov

Análisis algs.


WDM

Conclusiones

Alejandra Beghelli, Coloquio Modelamiento de Redes de Comunicaciones 2 Septiembre 2009, UAI Peñalolén

2

1

7

0

8

9

6

10

5

3

4

Tasa de fallas: 0.0027 (cut / (year * km)) (*)

(*) Telcordia Statistics, from J. Zhang and B. Mukherjee, “A review of fault management in WDM mesh networks: Basic concepts and research challenges”, IEEE Network, vol. 18 (2), pp. 41–48, 2004.

Pr(1 falla de cable)~ 10-2

Pr(2 o más fallas de cable)~ 10-3

Una red continental(~ 25000 km de largo): 1 corte c/5 días!

Temas actuales del grupo de Telemática-UTFSM

Determinar la capacidad de redes WDM para proveer tolerancia a fallas.


WDM

Conclusiones

Asignación dinámica de lightpaths

Tráfico variante en el tiempo

- Caracterización tráfico variante en el tiempo (multi-hora)

- Asignación óptima de recursos para tráfico multi-hora



WDM

Conclusiones


Redes WDM estáticas vs Dinámicas: Consumo Energético

(Proyecto CEAL-UAM, España)


WDM

Conclusiones


WDM

Conclusiones

Temas actuales del grupo de Telecomunicaciones-PUCV

RWA con QoT en Redes WDM Dinámicas

Estimación del nº de Tx/Rx en Redes WDM Dinámicas


WDM

Conclusiones

Conclusiones y preguntas.

“Introducción a las Redes Ópticas...

Documents

Transcript of “Introducción a las Redes Ópticas...