Fondazione Ugo Bordoni

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1 La Reti Ottiche nella Fondazione Ugo Bordoni Francesco Matera Responsabile Area Tecnologie per Reti NGN Fondazione Ugo Bordoni Fondazione Ugo Bordoni Tecnologie fotoniche per le comunicazioni e le applicazioni del futuro

2 I temi attuali della Fotonica in FUB: Le reti ultrabroadband Reti ottiche per accesso: Analisi costi infrastrutture; Sperimentazione di tecniche per gestire QoS in reti PON; Tecniche per WDM PON; Integrazione con accessi radio Reti metro e core Verso il processing a livello 2 (Carrier Ethernet) Ripristino, disaster recovery Trasmissioni ultraveloci (nx100 Gb/s) Il risparmio energetico TV over Optics

3 Gli strumenti Sperimentazione nel test bed ISCTI Simulazione di reti con codice OPNET Simulazioni con NS3 Simulazione sistemi di trasmissione ottica con codice MATLAB Finalità Supporto al Ministero dello Sviluppo Economico Supporto all AGCOM Progetti Europei (FP7 BONE)

4 Il percorso verso le NGN Bassa penetrazione larga banda 2 Mb/s (garantiti) per tutti, 20 Mb/s per 96% pop. Piano Romani FTTB/FTTH ( Mb/s) Oggi Larga banda a tutti NGN Costi 1,4 Mld Euro 15 Mld Euro 300k utenze IPTV Web TV buona qualità per tutti Tanti canali HD e 3D

5 Photonics Evolution Optical Packet switching L1 FTTH Optical burst switching VDSL2 VDSL/2 FTTH FTTB ADSL2+ WDM FTTP Conversione lunghezza d onda Provider backbone transpoort OTN T-MPLS GbE VPLS MPLS SDH 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km 1000 Km Distanze L2 L3

6 Il test bed di rete NGN ISCTI Roma Pomezia Anello Ottico 50 Km single mode 1550 nm Optical link 50 m multi mode 850 nm EPON UP 1310 nm DOWN 1480 nm Video Server C1 NAS 3640 Switch ATM ATM DSLAM Line Simulator xdsl Access (ADSL) Fast Ethernet Doppino telefonico J1 J2 ATM DSLAM Line Simulator Juniper M10 e M10i Cisco 3845 Alcatel ESS 7450 Cisco 3640 Alcatel ESS 7450 J4 Anello ottico sperimentale Roma - Pomezia, distanze variabili tra 50 e 350 Km J3 C2 C3 IP DSLAM xdsl Access (SHDSL) Line Simulator FiberHome OLT e ONU ALCATEL IPDSLAM 7324 ASAM 1000 e 7300 OLT ONU2 xdsl Access (VDSL) IP DSLAM ONU1 ONU4 Line Simulator ONU3 FTTx Access (EPON) xdsl Access (ADSL2+) 6

7 Gestione e controllo della QoS nel test bed Tecniche per gestire QoS: creazione di circuiti virtuali (es. MPLS, Virtual Private LAN Service (VPLS)) Tecniche per gestire banda (MPLS, VPLS, multilunghezza d onda) Limitazione dei processi di instradamento (dal livello IP o L3 a livello 2 o Ethernet): Verso il carrier Ethernet (PBT-TE, MPLS-TP) Controllo della QoS e SLA La FUB per conto dell AGCOM, in base alla delibera 244/08 controlla la QoS per le connessioni con postazione fissa

8 Attività su reti PON (1) a) Central office Costi scavi: 70 keuro/km scavo travizionale 35 Keuro/km minitricea e No Dig 300 keuro costo medio nazionale per rilegare una centrale al backhauling in fibra ottica 60 keuro per rilegare una centrale al backhauling con tecnologia wireless b) Central office Curb switch c) Central office Splitter ottico PON d) Altre architetture ad esempio basate su anelli

9 Attività su reti PON (2) banda garantita end-to-end Unbundling di livello 2: Garanzia di QoS e banda in tutta le rete fino alla ONU grazie al VPLS&VLAN TAG IEEE/OSA Journal of Optical Networking and Communication, 2009, Vol. 1, p. 170 Electronics Letters 2009, Vol. 45, p. 992

10 Attività su reti PON (3) conversione di lunghezza d onda per WDM-PON Utilizzata la conversione tutta ottica in reti PON basata su Amplificatori a semiconduttori (SOA) per passare a WDM-PON Proc. of Photonics Switching, Pisa September 2009 IEEE/OSA Journal of Optical Networking and Communication, July 2009, Vol. 1, p P=21 dbm

11 Integrazione con sistemi radio gestione QoS end-to-end in reti WIMAX Simulazione OPNET rete completa con accesso WiMAX Fotonica 2010, Pisa, Maggio 2010 To be presented at ICTON 2010 (Monaco July 2010) Gestione del traffico con MPLS, per dare end-to-end QoS a specifiche classi anche in presenza di congestioni

12 Optical process in GbE network: introduction of wavelenght conversion HD IPTV test IEEE Photonics Technology Letters, december 2008 Roma, 10 giugno

13 Simulazione rete nazionale Caso di disaster recovery Simulazione rete nazionale con OPNET: studi su ripristino con tecniche MPLS Fotonica 2010, Pisa, 5-27 Maggio 2010 To be presented at ICTON 2010 (Monaco July 2010) Re-instradamento del traffico in seguito ai guasti

14 Amplitude [AU] Amplitude [AU] Simulazione sistemi ottici a 100 Gb/s 0.1 parte reale del segnale 3 x 10-3 Eye diagram N 1 at 80 Gbit/s Fotonica 2010, Pisa, Maggio parte immaginaria del segnale -2 Data Time [ps] I (t) i I -π/4 Precoder Canale π/2 i Q (t) Q π/4 3 x 10-3 Eye diagram N 1 at 80 Gbit/s Modulazione in fase e quadratura Doppio ricevitore bilanciato -2 Studi su ottimizzazione della compensazione della Time [ps] dispersione cromatica per DPSK e DQPSK a ECOC

15 Verso le green networks: risparmi energetici ottimizzando il traffico Il consumo energetico è un tema oggi fondamentale in ogni campo. Telecom Italia è il secondo cliente di energia, con un valore stimato pari a 3TWh/anno (dato 2005) Ridurre il numero degli apparati per diminuire i consumi Una rete di accesso basata su reti PON riduce i consumi energetici Noi proponiamo per la riduzione dei consumi nella rete del trasporto: Sfruttare le proprietà trasmissive per ridurre gli apparati di rigenerazione 3R; Spegnere i collegamenti più scarichi quando il traffico è basso Studi numerici fatti sulla rete Europea basata su nx40 Gb/s e su rete italiana. 15

16 Ottimizzazione del traffico per risparmio energetico Quando il traffico si riduce (ad esempio di notte) alcuni collegamenti possono essere spenti. Il traffico sui collegamenti spenti viene inviato sugli altri collegamenti attivi, continuando ad assicurare un percorso di protezione per ogni working path Per una riduzione che porta il traffico al 20% di quello totale, è possibile un risparmio di 300 kw. Caso italiano ICTON 2009, Portugal JuneJuly 2009 In press on Elsevier Optical Switching Fotonica 2010, Pisa, Maggio 2010

17 TV over OPTICS (2): Realizzazione di una architettura per TV basata su CDN con gestione della QoS VLAN 600 (VPLS QoS) VLAN 300 (no QoS) Roma Pomezia Anello Ottico 50 Km single mode 1550 nm Optical link 50 m multi mode 850 nm EPON UP 1310 nm DOWN 1490 nm Fast Ethernet Doppino telefonico Juniper M10 e M10i Cisco 3845 PE1 CE1 Video: 20 Mbit/s (h264-mpg2) Trasferimento FTP (vlan 300) Congestione: 1 Gbit/s Gestione QoS tramite VPLS ALCATEL ASAM 7300 PE2 FiberHome OLT e ONU CE3 CE2 PE3 ON U1 FTTx Access (EPON) xdsl Access (ADSL 2+)

18 Conclusioni Grazie a tutti [email protected] Approfondimenti a