Introductie Lambda networking

Introductie Lambda networking
Erik Radius
Manager Netwerkdiensten, SURFnet
SNB Master
Utrecht, 14 Mei 2004
Inhoud van dit verhaal
• Communicatiemodel voor dummies
• Glasvezel techniek
• Lambda networking, NetherLight
Inhoud van dit verhaal
• Communicatiemodel voor dummies
• Glasvezel techniek
• Lambda networking, NetherLight
Communicatiemodel voor dummies
Glasvezel is een transmissie-medium
Inhoud van dit verhaal
• Communicatie model
• Glasvezel techniek
• Lambda networking, NetherLight
Geschiedenis v.d. glasvezel
• Tot jaren ’50: nuttig in medische optica
– microscopie, endoscopie
• Ontwikkelingen in periode ‘50-’70 t.b.v. telecom
– Laser, laserdiode
– glasvezel met lage demping
• Commerciële toepassing vanaf 1970
– Basis van netwerken wereldwijd
Glasvezel principe
• Geleiding van licht door dunne glazen cilinder
– Singlemode fiber: kern + mantel
– Lage demping dankzij interne reflectie
Multimode en singlemode
• 2 hoofdsoorten glasvezels
– Multimode laat meerdere stralenmodi door (kern: 50 / 62,5 µm)
– Singlemode laat slechts 1 stralenmodus door (kern: 9 µm)
Demping vs. frequentie van diverse media
short range
long range
Source: Corning Corp.
High Speed
• Mucho bandbreedte? Grote afstand? Dan glasvezel
Kabel voor ondergronds gebruik
Laserlicht
• LASER is een acroniem:
– Light Amplification through
Stimulated Emission of Radiation
– Laserlicht heeft zuivere kleur /
golflengte
• Technisch symbool v. golflengte:
λ (lambda)
• Diverse lasergolflengten voor
fiberoptics gestandaardiseerd
– Volgens het ITU-GRID
laser typen voor fiber
Informatie versturen met laserlicht
• Lichtsignaal is de draaggolf
• Data wordt op draaggolf gemoduleerd (AM)
– Vergelijkbaar met AM radio
• Modulatie: “licht” = “1” / “donker” = “0”
• Zender: Laserdiode
– Doorgaans met externe modulator voor bitrate >Gb/s
• Ontvanger: fotodiode
Modulatie formaten (1)
• Non-return-to-zero (NRZ) modulation
– a sequence of 1s is transmitted without the light level
falling back to its zero level in between each bit.
• Return-to-zero (RZ) modulation
– the light level always falling back to its zero level in
between bits, even in a succession of 1s.
Modulatie formaten (2)
• NRZ is simpeler te bouwen en meest wijdverbreid
• RZ zeldzaam (ultra-longhaul transport)
– Minder vatbaar voor chromatische dispersie en PMD
• Complexer modulatievormen onder studie in labs
– Denk dan aan QAM, etc
– Hogere spectrale efficiëntie (meer bit/s per Hz) technisch
haalbaar, maar anno nu (2004) nog niet opportuun
Multimode versus Singlemode
Multimode
• Betaalbare connectoren &
lasers
• Bandbreedte beperkt door
mode-dispersie tot 1Gb/s
bij max. 1km
• Veel gebruikt in LANomgeving, gebouwbekabeling
Singlemode
• Dure connectoren en lasers
• Bandbreedte bijna
onbegrensd (dankzij DWDM
techniek: >2Tb/s)
• Door hogere kosten vooral
in gebruik voor backbone,
City-ringen, etc.
DWDM: stapelen van signalen
MUX
conversie
naar lambda’s
+ mengen
OA
versterkt
breed λspectrum
OADM
lambda
add/drop
DEMUX
uiteenrafelen
lambda’s +
conversie naar
‘neutrale’ kleur
• Meerdere (~ 16 – 160) kanalen in 1 glasvezel mogelijk
• Versterking met OA’s: elke 70 – 120 km
Inhoud van dit verhaal
• Communicatie model
• Glasvezel techniek
• Lambda networking, NetherLight
Optische bandbreedte: ruimte voor groei
fibre
visible light spectra
X & γ-rays
infrared
waves
300µm
300nm
300pm
microwaves
300mm
Radio/TV
300m
1310 - 1625 nm
1200
Loss too high
Loss too high
Attenuation (dB/km)
50THz Bandwidth
(500channelswith 100GHz spacing)
EDFA
1300
1400
1500
1600
1600
Wavelength (nm)
4.5 THz
45 lambda channels @ 100GHz
Bron: Gert Nieveld, Global Crossing
Optical transport windows:
1700
1700
1: 850nm
short reach
2: 1310nm
intermediate
reach
3a: 1550nm long reach
1530-1565: C-band
3b: 1600nm 1565-1620: L-band
Groeistuipen tijdens de Internet hype…
Morgan Stanley, 2001
• “Optical transmission costs halve every 9 months”
(Scientific American, Jan.2001)
• “Bandwidth grows three times faster than computer power”
•
(George Gilder, “Telecosm”, 2000)
“New DWDM systems under development can carry up to 10 terabits per fiber”
(Techtarget.com, 05/03/01)
Lambda networking
• ‘Lambda’
– Technische aanduiding van golflengte
– Ook: afzonderlijk kleurkanaal in een DWDM transmissiepad
– Ook: transparant SONET circuit, end-to-end
• Bandbreedte typisch 1Gb/s, 2.5Gb/s of 10Gb/s
• ‘Lightpath’
– Een lambda of een SONET circuit dat zich zo gedraagt
• Hele lightpath bevind zich op laag 1 van het OSI model
• Lambda networking
– Optische netwerken waarbij flexibel met kleurkanalen kan worden
gemanipuleerd
– Optisch versterken en schakelen op kleurnivo
– Kleurkanalen aan rand van het netwerk ‘termineren’ maar in de
backbone zoveel mogelijk ongemoeid laten
NetherLight testbed
• Optical Internet exchange point in Amsterdam
• Built and operated by SURFnet
• Experiments with light path provisioning in a
multi domain environment: GLIF
• www.netherlight.net
Global Lambda Integrated Facility (2Q2004)
10 Gbit/s
2.5 Gbit/s
New York
MANLAN
Stockholm
NorthernLight
2x10
Gbit/s
IEEAF
10 Gbit/s
10 Gbit/s
2.5 Gbit/s
10 Gbit/s
Tokyo
WIDE
IEEAF
10 Gbit/s
Seattle
2x10
Gbit/s
Chicago
SURFne
t
Amsterdam
10 Gbit/s
10
Gbit/s
10 Gbit/s
Sydney
AARnet
10 Gbit/s
2.5 Gbit/s
Tokyo
APAN
DWDM
SURFnet
NSF
10
Gbit/s
Los Angeles
10 Gbit/s
London
UKLight
Dwingeloo
ASTRON/JIVE
10
Gbit/s
SURFnet
10 Gbit/s
Geneva
CERN
2.5 Gbit/s
Prague
CzechLight
Vragen?
Leesvoer op het web
•
Geschiedenis en beknopte chronologie van glasvezel optica
– http://www.sff.net/people/Jeff.Hecht/history.html
– http://www.sff.net/people/Jeff.Hecht/chron.html
•
Brainspin Fiberoptics, educatieve website van AT&T
– http://www.att.com/technology/forstudents/brainspin/fiberoptics/
•
Korte tutorials over optical networking te vinden op o.a.
– http://www.lightreading.com
– http://www.telebyteusa.com/foprimer/fofull.htm
•
En vergeet de NetherLight / GLIF websites niet!
– http://www.netherlight.net/
– http://glif.is/
Dank voor jullie aandacht
Erik Radius
Manager Netwerkdiensten, SURFnet
[email protected]