Redes ruteadas en longitud de onda (WRON) Nicolas Gorriño Castañeda

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1 Nicolas Gorriño Castañeda En los últimos 20 años, gran aumento en la demanda de las redes de telecomunicaciones ha hecho que la fibra óptica sea el medio preferido para transmitir los datos, esto sin duda debido al gran ancho de banda que presenta este tipo de tecnología. La capacidad de la red(internet)) se duplica cada meses. REDES OPTICAS. Las redes actuales no tienen la capacidad necesaria para soportar el gran aumento en la demanda del trafico. Gracias a la utilización de la tecnología WDM, las redes ópticas se han convertido en redes totalmente transparentes, es decir, las señales conservan su naturaleza óptica a lo largo de todo el trayecto, sin necesidad de reconversiones opto-electrónicas.

2 REDES OPTICAS La característica más importante que poseen las WRON, es la capacidad que tienen para poder encaminar la formación que es enviada de un nodo a otro en función de una longitud de onda asignada para la ruta establecida entre esos nodos(lightpaths ). REDES OPTICAS. Lo anterior proporciona transparencia a los formatos de modulación y a los protocolos utilizados y evitando el cuello de botella debido a las limitaciones en la velocidad de la electrónica asociada a la conmutación

3 Principales elementos que conforman una WRON. Optical cross-connects (oxc): Forman una topología de malla arbitraria, conectando un conjunto de enlaces de fibra óptica. La información transmitida en un lightpath no sufre ninguna conversión opto electrónica dentro de la red. Los OXCs proveen funciones de ruteamiento y conmutación Optical cross-connects (OXC)

4 La figura muestra un esquema de un OXC trabajando junto con un MUX/DEMUX. Cada una de las longitudes de onda de las entradas pueden ser redirigidas a hacia un puerto de entrada de un MUX diferente, permitiendo, físicamente hablando, cambiar de fibra óptica la información.

5 Conversores de Longitud de Onda Un conversor de longitud de onda es un dispositivo capaz de conmutar datos desde un puerto de entrada en una longitud de onda (λ1) a un puerto de salida en otra longitud de onda (λ2). Ayudan a reducir la probabilidad de bloqueo de la red. Conversores de Longitud de Onda Las técnicas de conversión de longitud de onda se pueden clasificar en 2 grupos: a) Conversión opto electrónica de la longitud de onda b) Conversión de longitud de onda completamente óptica

6 Conversión de la longitud de onda usando efectos coherentes Método basado en la mezcla de ondas, efecto no lineal que da lugar a la generación de otra onda que es proporcional al producto de las amplitudes de las ondas que están interactuando. La mezcla de ondas mantiene la información de amplitud y fase, lo que permite la transparencia. Conversión de la longitud de onda usando efectos coherentes Una de las técnicas usadas es la mezcla de 4 ondas (FWM), el cual hace que tres ondas ópticas de frecuencias fa, fb y fc (a b, c) interactúen en un sistema WDM de varios canales para generar una cuarta onda de una frecuencia dada por: fabc = fa + fb fc

7 Espectro óptico a la salida de un conversor FWM Amplificadores ópticos. Son utilizados para disminuir los efectos de la atenuación Tienen la ventaja de ser transparentes para el lightpath establecido, sobre los regeneradores. Algunos tipos son: Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) Semiconductor Optical Amplifier (SOA) Praseodymium-Doped Fiber Amplifier (PrEDFA)

8 Multiplexores Add/drop (OADM) Los OADM extraen la información que llega en su longitud de onda de trabajo y transmiten una nueva señal en el mismo canal, eliminando la necesidad de reconvertir al dominio eléctrico todos los canales para extraer la información de uno de ellos. OADM

9 Ruteo y Asignación de Longitudes de Onda (RWA) Una característica única que poseen las redes WDM es la estrecha relación entre el ruteo y la selección de longitudes de onda. Un lightpath es implementado al seleccionar un camino de enlaces físicos entre los nodos de origen y los de destino, y reservando una longitud de onda en particular para cada uno de esos enlaces Lightpath

10 Ruteo y Asignación de Longitudes de Onda (RWA) Así, al establecer una conexión óptica debemos encargarnos de tanto el ruteo (seleccionar una ruta conveniente) como de la asignación de longitudes de onda (encontrar una longitud de onda disponible para la conexión). - Condición de continuidad de longitud de onda -Condición de longitudes de onda distintas La condición de continuidad de longitud de onda puede ser flexibilizada si es que los OXCs están equipados con conversores de longitud de onda Conversores de longitud de onda Debido a que los dispositivos conversores incrementan el costo de la red, un posible punto medio es la conversión escasa, esto significa que se emplean conversores en algunos de los OXCs de la red, no en todos. Se ha demostrado que implementando conversión completa en una pequeña cantidad de OXCs en una red es suficiente para alcanzar casi todos los beneficios de la conversión.

11 Ruteo y Asignación de Longitudes de Onda (RWA) Los algoritmos de enrutamiento que recorre uno o todos los nodos de la red, necesitan cierta información de la misma para poder tomar sus decisiones. Esta información corresponde a la topología física de la red, estado de los diversos nodos, tiempos medios de respuesta a una solicitud de enlace, demanda entre nodos, longitudes de onda mas y menos usadas en los enlaces Ruteo y Asignación de Longitudes de Onda (RWA) Es necesario entonces crear algoritmos eficientes que alcancen el mejor desempeño posible. El problema RWA puede ocurrir de varias maneras, sin embargo, las variantes del problema pueden clasificarse bajo una de dos grandes versiones: el RWA estático, en donde los requerimientos de tráfico son conocidos con anterioridad, y el RWA dinámico, en la que la secuencia de peticiones de lightpaths llegan de forma aleatoria

12 Enrutamiento Dinámico. El Enrutamiento Dinámico tiene como objetivo realizar un enrutamiento en forma rápida entre nodos. Debido a la naturaleza de tiempo real del problema, los algoritmos de RWA en un ambiente de tráfico dinámico deben ser muy simples Enrutamiento Dinámico La mayoría de los algoritmos de RWA dinámicos para las redes ruteadas por longitud de onda consisten en los siguientes pasos : 1. Computar un número de rutas físicas candidatas para cada par de nodos origen/destino y arreglarlas en una lista de rutas.

13 Enrutamiento Dinámico. 2. Ordenar todas las longitudes de onda en una lista de longitudes de onda. 3. Comenzando con la ruta y longitud de onda que esta en el tope de la lista correspondiente, buscar una ruta y longitud de onda factible para el lightpath solicitado. Enrutamiento Estático. Si los patrones de tráfico de la red son razonablemente bien conocidos de antemano y si no ocurren variaciones de tráfico muy seguido, la técnica más efectiva para establecer conexiones ópticas entre las subredes clientes es formulando y resolviendo un problema RWA estático.

14 Enrutamiento Estático. Una solución para el problema de RWA estático consiste en un conjunto de lightpaths de larga vida los cuales crean una topología virtual o lógica entre los nodos extremos. Esta topología virtual está superpuesta sobre la topología física de los enlaces de fibra y de los OXCs. Enrutamiento Estático. podemos descomponer el enrutamiento estático en 4 subproblemas: 1- Subproblema de la topología: Determina la topología lógica que se impondrá ante la topología física (lightpath nodos de origen y destino)

15 2-Subproblema del ruteo del lightpath: Determina los enlaces físicos en que cada lightpath está presente, es decir, encamina los lightpaths sobre la topología física. 3-Subproblema de la asignación de la longitud de onda: asigna una longitud de onda a cada lightpath en la topología lógica para obedecer restricciones de longitud de onda para cada enlace físico. Subproblema del ruteo de tráfico: Encamina el tráfico del paquete entre el nodo de origen y de destino sobre la topología lógica obtenida.

16 State of the art Tecnologías innovadoras en el desarrollo de las redes ópticas, permiten ver el futuro de las redes con un potencial casi ilimitado. Actualmente el DWDM soporta mas de 16 longitudes de onda. Los sistemas OC- 48 pueden soportar 160 longitudes de onda Bell labs esta trabajando en un sistema con tecnología Chirped- pulse WDM con Conclusiones La disponibilidad de la tecnología WDM asi como el avance de los distintos elementos que componen la red (EDFA, OXC, OADM), han permitido posicionar a las redes ópticas en el primer lugar para la transmisión de datos a gran escala. La creación de los lightpaths, permite tener redes transparentes, disminuyendo los embotellamientos por conversión OEO y evitando problemas de incompatibilidad de protocolos.

17 Bibliografía Informe 2ª mesa redonda, Vicente Camps, PUCV

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