Lokalne sieci optyczne
Lokalne sieci pasywne
wykorzystujÄ…ce technologiÄ™ WDM
Prezentacja zawiera kopie folii omawianych na wykładzie. Niniejsze
opracowanie chronione jest prawem autorskim. Wykorzystanie
niekomercyjne dozwolone pod warunkiem podania z
ródła.
© Sergiusz Patela 1998-2001
Schemat pasywnej sieci WDM
1, 2,..., N
1

2
N
Nadajniki Odbiorniki
Rzeczywiste topologie:
" gwiazda
" magistrala
" drzewo
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
2
Topologie rzeczywiste
Tx Tx
Star
coupler
gwiazda
Rx Rx
Tx
Tx
Rx
Rx
Tx Tx
Tx Tx
szyna (magistrala)
Rx Rx
Rx Rx
drzewo
Z punktu widzenia protokołu
wszystkie te topologie są równoważne
topologii  gwiazda pasywna
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 węz
le
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 t+1 t+2
0 (1, 2) (1, 3) (2, 1)
1 (2, 3) (3, 1) (3, 2)
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
6
Zestawienie systemów światłowodowych
i protokołów sieci LAN (2)
6. Assignment protocols - I. Chlamtac i in.  Channel allocation protocols in frequency-
time 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 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 węz
le 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 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
8
Lambdanet - schemat sieci
Węzeł 1
Węzeł 1
RX1
TX WDM
1 ...N
1
DEMUX
RX2
Star Coupler
Węzeł N
1
TX
1 ...N Węzeł N
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
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 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 z
ródła
(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 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 węz
le jest dostrojony do nadajnika w
 poprzednim węz
le - w ten sposób tworzy się logiczna struktura pierścienia
(typu FDDI)
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 znaczÄ…co poprawia
przepustowość
" BHPASS
" STAR-TRACK
" PLL (passive phonics loop)
" broadcast video distribution
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe 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 t+1 t+2
0 (1, 2) (1, 3) (2, 1)
1 (2, 3) (3, 1) (3, 2)
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
14
Klasyfikacja sieci jednostopniowych
Światłowodowe sieci WDM
Jednostopniowe
Wielostopniowe
Topologia dowolna
Bez sygnalizacji Z sygnalizacjÄ… Topologia liniowa
kontrolnej kontrolną (próbuj i wstrzymuj)
Systemy wykonane
Propozycje
AMTRAC (TT-
...
FR)
LAMBDANET
...
...
Multichannel
RAINBOW
...
Probabilistic
...
FOX
Scheduling
...
...
(TT-FR)
HYPASS,
...
...
BHYPASS, STAR-
...
TRACK, PLL i inne
...
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
15
Klasyfikacja sieci jednostopniowych (rozwinięcie)
Systemy wykonane Propozycje
Sieci z sygnalizacjÄ… kontrolnÄ…
Częściowy dostęp
LAMBDANET (linijka Ustalony przydział
przypadkowy (CC-TT-TR)
detektorów: FT-FRM) (TT-TR)
Poprawiony dostęp
RAINBOW (kanałowe Częściowo
przypadkowy (CC-TT-TR)
przepytywanie ustalony przydział
Przepustowość dwumianowa,
detektorów: FT-TR) (TT-TR)
niemono-toniczne opóżnienia
FOX (TT-FR) Protokoły dostępu
Rozszerzone ramkowane
przypadkowego I
ALOHA i ALOHA z
HYPASS, BHYPASS,
(TT-FR)
rezerwacjÄ… (CC-TT-TR)
STAR-TRACK, PLL i
RCA Protokół Unikania kolizji
inne Protokoły dostępu
detektorów (CC-TT-TR)
przypadkowego I
(TT-FRx)
WDMA z czasem
dymanicznym (DTWDMA)
Sieci PAC (TT-FR)
(CC-FT2-FRTR)
TDMA/N-Server (CC-TT-
FRTR)
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
16
Klasyfikacja sieci jednostopniowych (rozwinięcie), wersja angielska
Systemy wykonane Propozycje
Sieci z sygnalizacjÄ… kontrolnÄ…
Partial Random Access (CC-
LAMBDANET (linijka Fixed Assignment
TT-TR)
detektorów: FT-FRM) (TT-TR)
Improved Random Access
RAINBOW (in-band Partial Fixed
(CC-TT-TR)
rceiver polling: FT-TR) Assignment (TT-
Przepustowość dwumianowa,
TR)
FOX (TT-FR) niemono-toniczne opóżnienia
Random Access
Extended Slotted ALOHA and
HYPASS, BHYPASS,
Protocols I (TT-FR)
Reservation ALOHA (CC-TT-
STAR-TRACK, PLL i
TR)
inne Random Access
(RCA) Receiver Collision
Protocols II (TT-
Avoidance Protocol (CC-TT-
FRx)
TR)
Sieci PAC (TT-FR)
Dynamic Time-Wavelength
Division Multiple Access
(DTWDMA) (CC-FT2-FRTR)
TDMA/N-Server (CC-TT-
FRTR)
© Sergiusz Patela 1997-2001 ÅšwiatÅ‚owodowe sieci LAN
17