ARTEMIS: 40-gb/s all-optical self-routing node and network architecture employing asynchronous bit and packet-level optical signal processing

Abstract

Abstract-A 40-Gb/s asynchronous self-routing network and node architecture that exploits bit and packet level optical signal processing to perform synchronization, forwarding, and switching in the optical domain is presented. Optical packets are self-routed on a hop-by-hop basis through the network by using stacked optical tags, each representing a specific optical node. Each tag contains necessary control signals for configuring the node-switching matrix and forwarding each packet to the appropriate outgoing link and onto the next hop. In order to investigate the feasibility of their approach physical-layer simulations are performed, modeling each optical subsystem of the node showing acceptable signal quality and end-to-end bit error rates. In the All-optical selfRouTer EMploying bIt and packet-level procesSing (ARTEMIS) control plane, a timed/delayed resource reservation-based signaling scheme is employed combined with a load-balancing feedbackbased contention-avoidance mechanism that can guarantee a high performance in terms of blocking probability and end-toend delay.Index Terms-All-optical logic gate, all-optical signal processing, asynchronous traffic, feedback-based protocols, optical-burst switching (OBS), optical packet switching, self-routing, semiconductor optical amplifier (SOA), timed/delayed reservation.

Estructuras de generación, reescritura y detección de paquetes ópticos con tecnología de multiplexación por subportadora de etiqueta basadas en moduladores electro-ópticos y redes de difracción de Bragg

“…Para el cálculo del factor de calidad QF de la señal de carga se va a hacer uso de la expresión deducida en el anexo A.2 6 . En el caso de un paquete SCML, el factor de calidad de la señal de carga detectada del paquete SCML recibido se puede obtener a través de la siguiente expresión:…”

“…En este caso, la etiqueta se combina con la carga (paquete IP) en tiempo [5], [6], dejando un tiempo de guarda entre ambas. Este tiempo de guarda se emplea para poder extraer/insertar fácilmente la etiqueta del paqueteóptico en los nodos enrutadores, así como la carga en el nodo detector.…”

Flip-flops ópticos basados en interferómetros Mach-Zehnder activos con realimentación

“…Para la toma de decisiones de encaminamiento resulta necesario el almacenamiento temporal de cierta información [Ram05,Keh06a,Her07,Tak06a], en especial durante el tiempo que el paquete transita a través del nodo, para lo cual se necesitan memorias o dispositivos alternativos de almacenamiento. En la actualidad todavía no existe en fotónica el equivalente a la memoria RAM (Random Access Memory) electrónica, por lo que para el almacenamiento de estados en el dominio óptico se ha propuesto en los últimos años el uso de flipflops ópticos, los cuales tienen una funcionalidad muy similar a sus equivalentes en el dominio electrónico.…”

“…Incluso se han planteado configuraciones en las que la longitud de onda de salida del flip-flop decide si un paquete se encamina directamente o es almacenado [Dor03]. Otro escenario en el que se ha propuesto utilizar un flip-flop óptico es para ensanchar un pulso óptico indefinidamente y así generar la señal de control de un conmutador óptico [Sta05,Vyr05,Keh06a]. La demultiplexación es otra aplicación potencial [Non95a,Non97], pero a altas velocidades (>160 Gbit/s), con los tiempos de respuesta que se han demostrado (∼20 ps) no es factible.…”

“…En un escenario de red con auto-encaminamiento [Vyr05,Keh06a], los nodos reenvían los paquetes de entrada al puerto de salida apropiado en función de la información de encaminamiento impresa en cada cabecera o etiqueta de paquete, al igual que ocurre en los nodos AOLS. La diferencia radica en la estrategia empleada para el procesado de la etiqueta.…”