Soluciones de actualidad para las MAN y WAN: Ethernet y RPR

Transcripción

1 Soluciones de actualidad para las MAN y WAN: Ethernet y RPR Carmen Moliner Peña Departamento Telemática CUJAE, Habana Raúl Gutiérrez García Serviplast, MINIL 1

2 Conclusiones de la NSF en informe del 2003 La única oportunidad de lograr los necesarios desarrollos de la sociedad y potenciar los avances de la ciencia y la tecnología Ł creación de una ciberinfraestructura 2

3 Base de la Ciberinfraestructura 3

4 Papel de las redes de Banda Ancha Constituyen en soporte o base del desarrollo de cualquier ciberinfraestructura. Sin redes de alta velocidad no hay progreso ni liderazgo en la ciencia y la técnica. Carrera por crear redes con estas posibilidades. 4

5 Desarrollo de las redes siglo XX LAN Numerosos estándares con predominio de Ethernet. WAN X.25 Frame Relay ATM SDH NGN Predominio de IP tanto en LAN como en WAN. 5

6 Evolución de Ethernet Mbps Medio compartido primero y conmutado después 6

7 Ethernet: Escalable y de alto desempeño Desde 10 Mbps Ł 10 Gbps. Duplex, simétrico, conmutado (vs compartido). Compatibles entre sí. Válidas todas las aplicaciones y sistemas de gestión. Largas distancias con medios apropiados, 150 km. 7

8 Claves de 10GbE Preserva formato de trama Ethernet. Sólo soportado hasta el momento sobre FO. Sólo operación duplex. (No requiere detección de colisiones) Dos opciones de la capa física LAN PHY con 10Gbps WAN PHY (9.29 Gbps) operando con velocidades compatibles con un STM-64 8

9 Las necesidades de hoy... LAN LAN LAN LAN LAN WAN LAN LAN LAN 90% del tráfico se inicia y termina en una LAN. Las LANs son Ethernet. Grandes ventajas si las WANs o MANs son también Ethernet. 9

10 Nueva Opción para WAN 10

11 Arquitectura de 10GbE 11

12 WAN PHY Incorpora WIS (WAN Interface Sublayer). WIS brinda funcionalidades simplificadas de SDH. La salida de WIS es una trama SDH de funcionalidades limitadas (localización de fallos). Lista para la puerta de acceso de un dispositivo SDH. Ej. Un trasladador de long. de onda. WAN Ethernet no requiere transformación de protocolos con ATM ni FR, etc. Es E-E usando fibras o λ oscuras. 12

13 El Mercado de Hoy... Amplia popularidad de las redes Ethernet convertidas en estándar de universal empleo en LAN. Más de 60 millones de puertos Ethernet. Bajos costos de la tecnología Ethernet. 13

14 El Mercado de Hoy... Soluciones Ethernet de velocidad creciente que se aplican al escenario MAN y con 10 GbE penetran en el ambiente WAN. Soluciones para corporaciones dispersas con tecnologías locales Ethernet. Recursos humanos muy bien preparados en tecnología Ethernet. 14

15 Como resultado Ethernet ofrece... Ventajas en dos componentes de costos: Costos de capital en inversiones por las características de la tecnología. Costos por recursos humanos al estar más disponibles los profesionales preparados en Ethernet. 15

16 Comparación de costos de transporte STM-64 STM-16 SDH 16

17 Ventajas de soluciones 10GbE Distancias más largas con estándares Ethernet. Óptima utilización del enlace en aplicaciones de altas velocidades. Baja latencia para aplicaciones sensibles a la demora. Soporte para facilidades ya establecidas en Ethernet (QOS, seguridad, multicast, etc). Soporte de 802.1p y 802.1q disponibles en redes Ethernet. 17

18 Aplicaciones de 10 GbE Interconexiónde LAN distantes Hasta 40 KM 18

19 Escenario típico de MAN/WAN tradicional 19

20 Escenario Típico MAN 10GbE En fibra oscura 20

21 10GbE Usando Infraestructura SDH (STM-64) y WDM Punto de Presencia Del del SP Oficina Central del Operador Punto de Presencia Oficina Central del SP del Operador Red Óptica núcleo DWDM Backbone Nacional Distancias < 300m. Sw 10gBE y Trasladador de DWDM del SP 21

22 10GbE sobre DWDM 22

23 Bt brindado por la operadora WAN Ethernet: Una vez disponible la infraestructura física, incrementos de Bt son ágiles por herramientas de soft. en horas. Incrementos de Bt son desde 1Mbps hasta 1 Gbps. Puede necesitarse ahora 16 Mbps y 24 horas después 32 Mbps todo OK. 23

24 Resumen Los SW y Routers sólo requieren interfaces Ethernet. Complejidad de gestionar la red semejante a la de una LAN. Bt disponible cuando se necesita. Bt. Disponible en la cantidad que se necesita. Algunos denominan a esto Bt Líquido. No se requieren puertos caros SDH. 24

25 Red de Acceso Ethernet Ethernet en la Primera/Última Milla (EFM) Conexión del usuario al Centro de comunicaciones. ETTB, ETTH, ETTx. Estandarizado por 802.3ah de IEEE. Estándares de las capas 1 y 2 para estas soluciones. 1000Base-LX, 100Base-FX, etc. EFMF o P2P (punto a punto). EFMP o P2MP (EPON). EFMCu o EoVDSL. 25

26 Conclusiones de 10 GbE 10GbE con interfaces de WAN permite MAN y WAN. Uso de infraestructura SDH (STM64) y DWDM instalada. Red de Acceso 802.3ah IEEE. Es una nueva opción, con operadores que demuestran su eficacia y la aplican exitosamente en UK, EEUU. Etc. 26

27 NeosNet National Network, operador Ethernet E2E en UK 27

28 Yipes NET en EEUU 28

29 No obstante lo anterior: Limitaciones de Ethernet (1) Optimizada para trabajar en enlaces punto a punto y topologías tipo malla. No implementa mecanismos para la autorecuperación de forma inherente. Usa protocolo de árbol extendido para crear caminos alternativos y recuperarse ante fallos. Para uso de Ethernet en MAN y WAN conveniencia de usar estructura de anillos ópticos de SDH. 29

30 No obstante lo anterior: Limitaciones de Ethernet (2) En topologías de anillos el protocolo de árbol extendido no es eficiente: Emplea más de 500ms en la recuperación. (SDH lo lo logra en 50ms). No permite distribución justa del Bt. No obtiene ventajas de la configuración en anillo. 30

31 Para Ethernet en anillos Necesidad de anillo compartido como medio de transporte entre redes Ethernet. Se requiere NUEVA capa MAC para el manejo del acceso al anillo. Cisco creó la DPT (Dynamic Packet Technology) despues RPR para la IEEE. Esto permite prescindir de la SDH. 31

32 Inconvenientes de SDH SDH proporciona circuitos fijos punto a punto entre dos nodos del anillo. A cada circuito se le asigna un ancho de banda fijo. Naturaleza aleatoria de los datos, estos se producen en ráfagas y constituye una limitación importante la asignación de anchos de bandas fijos y rígidos. Una alternativa sería pagar por un ancho de banda mayor que tenga en cuenta estos picos aun cuando normalmente no se ocuparía esta capacidad. 32

33 SDH: Desperdicio de Ancho de banda en topologías lógicas tipo malla Ejemplo: Para comunicación completa entre todos: Crear 10 circuitos. Dividir el ancho de banda del anillo entre 10. Complicado de implementar. Uso extremadamente ineficiente del ancho de banda global del anillo. 33

34 Tráfico Multidifusión en SDH Necesario establecer un circuito por cada comunicación. Transmitir innecesariamente varias copias del paquete. Ocupación de un ancho de banda superior al necesario. 34

35 Desaprovechamiento del ancho de banda de protección La tolerancia a fallos característica de vital importancia para MAN y WAN. SONET/SDH recuperación ante fallos en menos de 50ms. Normalmente reserva el 50% de la capacidad del anillo como respaldo. Condiciones normales prácticamente el 50% del ancho de banda global no se utiliza. 35

36 Solución para crecimiento del tráfico Agotamiento de las capacidades de transporte. Desplegar más Fibra? Instalación y Equipamiento $$$$$. WDM??? También cara aún. Solución Tecnologías orientadas a paquetes con transporte más eficiente de datos. Mayor aprovechamiento del ancho de banda. Ofertando inclusive una capacidad superior a la que físicamente posee. 36

37 RPR, el próximo paso en el transporte basado en paquetes Transportede Datos Conmutaciónde Circuitos: Conmutaciónde Paquetes: SONET/SDH Topologías punto a puntomallas MedioCompartido Anillos ATM sobre SONET/SDH Ethernet ATM sobre Celdas nativas RPR 37

38 RPR (Resilient Packet Ring) Julio del 2004, IEEE aprueba estándar de RPR (Resilient Packet Ring). RPR es estándar de Método de acceso a anillo de FO compartido y especificaciones de medio físico. Alternativa con ventajas sobre SDH para el transporte. 38

39 Objetivos de RPR (1) Servicios Ethernet. Optimizado para entrega de servicios Ethernet. Soporte para punto a punto y multipunto. Servicios para multidifusión. Servicios para emulación de circuitos. Capaz de transportar TDM. 39

40 El anillo en RPR Soporta diámetros de 100 y hasta 1000 Km de diámetro. Preserva la carga útil en la trama RPR. Soporte para un conjunto de categorías de servicio. QoS por subscriptor. Asignación justa del ancho de banda del anillo. 40

41 RPR Tecnología de la capa 2. Permite la transmisión eficiente de datos, video paquetizado, y servicios de voz. Usa topologías existentes de SDH. Brinda tolerancias a fallos con restablecimientos en t menores que 50ms para todo tipo de tráfico. Ofrece a Ethernet lo mejor de SDH, su categoría de transportador por FO. Ofrece a la FO la efectividad y atributos de la conmutación de paquetes de E. 41

42 Operación del anillo RPR Trayectoria activa Trayectoria inactiva Datos desde el anillo al nodo RPR Datos desde el nodo RPR al anillo Cola de tránsito 42

43 Operación del nodo RPR, (medio compartido) 43

44 Clases de Servicio en RPR Clase A para aplicaciones de tráfico crítico como voz, video y emulación de circuitos. (Tráfico garantizado). Clase B para aplicaciones con menos exigencias como negocios empresariales. (CIR garantizado). Clase C para transportar tráfico haciendo el mejor esfuerzo. Al tráfico de clase C se le asigna una parte del ancho de banda global del anillo (mecanismo de justicia) 44

45 RPR: Control del uso del Bt Algoritmo de Justicia, (RPR-fa). Permite que cada nodo tenga derecho a una asignación distinta en % del ancho de banda disponible para ser compartido. Garantiza justa distribución del ancho de banda del anillo disponibles entre tráficos de menos prioridad (clase C y clase B que excede el CIR). Favorece el reuso del espacio. Logrado mediante intercambio de mensajes de control entre los nodos. 45

46 Algoritmo de justicia RPR-fa 46

47 Acciones del mecanismo de justicia para control de congestión. Congestión: mensaje enviado upstream Datos en espera de envío, congestión Cola de tránsito Llena, congestión 47

48 RPR: Tolerancia a fallos Protección de los nodos y de los tramos del anillo. Intercambio de paquetes de control entre nodos Detección de falla o restablecimiento. Funcionamiento correcto. Dos mecanismos de recuperación. Puente (Wrap)(Opcional) Reencaminado (Steer)(Por defecto) Protección en menos de 50 ms. 48

49 RPR: Mecanismo de Puente (opcional). Fallo en Nodo 3 49

50 RPR: Mecanismo de reencaminado (por defecto). 50

51 OAM en RPR Administración de configuración. Administración de fallas. Administración de rendimiento. A partir de una MIB (Base de Información de gestión) 51

52 RPR: Interfaces Físicas Definidas SDH Similar a HDLC con carga útil SDH. Protocolo de Entramado genérico. Ethernet GbE 10 GbE LAN PHY. 10 GbE WAN PHY. 52

53 Alternativas de aplicación de RPR FO oscura. WDM con OADM. Con ADM SDH. 53

54 Conclusiones RPR RPR es un nuevo estándar de MAC aplicable en MAN y WAN, transporte simple y eficiente. Usa infraestructura de FO ya existente de SDH. RPR puede enlazar redes de acceso EFM permitiendo acceso extremo a extremo con SW/2. Puede implementar líneas virtuales en el anillo. Permite prioridades en el tráfico, clases de servicios y por lo tanto QoS. Es tolerante a fallos con restablecimientos <50ms. 54

55 Integración Ethernet, RPR y MPLS Ethernet RPR transporte para datos con MUY ALTA eficiencia. MPLS le aporta: Seguridad. Tolerancia a fallos. Ingeniería de Tráfico. Servicios LAN Transparentes (TLS). Línea Dedicada Virtual (VLL). VPN. Otros 55

56 Mercado de RPR Importantes firmas han sacado productos pre-estándares desde Nortel, Corrigent, Cisco System, Luminous Network y otras. 56

57 Operadoras con empleo de RPR AT&T, MCI, Bell Canda, China Netcom ykddi Japan con productos pre-estándares y con la salida del estándar deben incrementarse la penetración de esta solución. 57

58 Interoperabilidad Ethernet - RPR - MPLS Dorsal LAN Transparente Línea dedicada virtual 58

59 Futuro??, Quieren más?? En Pioneer Consulting ofrecen ( : The Evolution to 10-Gigabit Ethernet: A Fresh Assessment of Worldwide Opportunities in Access, LAN, MAN and WAN Markets (Pronóstico hasta el 2008) Date: February pages Price: $3,500 - Single User PDF (includes single user license) $5,500 - Multi User PDF (includes multi user license) 59

60 Bibliografía IEEE RPR standard approved Raúl Gutiérrez García, Soluciones para el empleo de redes Ethernet en escenarios MAN y WAN, Tesis de Maestría, Julio Raúl Gutiérrez García, RPR, estándar emergente para redes metropolitanas, Revista Telem@tica, Septiembre O. Alvarez y C. Moliner, Ethernet + RPR+ MPLS: Una opción estratégica para la convergencia en redes metropolitanas Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática CISCI

61 Muchas Gracias 61