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
Les réseaux optiques 3Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
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.
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TransmissionTransmission optique: synth optique: synthèèsese
AtténuationDispersion
Non linéarité
Waveform after 1000 kmTransmitted data waveform
Reflectance
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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
Les réseaux optiques 7Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Lasers, transpondeursLasers, transpondeurs……
sour
ce a
lcat
el A
TR
1/2
002
Les réseaux optiques 8Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
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
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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
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Principes du WDMPrincipes du WDM
WDM(Wavelength Division Multiplexing).
>1nm
DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing).
< 0,1 nm
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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)
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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
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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
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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
Les réseaux optiques 15Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
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
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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.
Les réseaux optiques 17Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
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
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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
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1
R
1
N
1
N
CONTROLEUR
CONVERTISSEURS LIGNES A RETARD CONVERTISSEURS
1
N
ETAGE 2ETAGE 1
Ex: le commutateur WRSEx: le commutateur WRS
Les réseaux optiques 21Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
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
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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
Les réseaux optiques 23Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
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)
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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
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