G.MPLS / MλPLSM. Contenido. Ana Yun. Temas Avanzados de Redes de Ordenadores. MPLS Evolución hacia redes ópticas. Conclusiones

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1 G.MPLS MλPLS Ana Yun Temas Avanzados de Redes de Ordenadores Departamento de Ingeniería de Sistemas Telemáticos Contenido MPLS Evolución hacia redes ópticas G.MPLS / MλPLSM DWDM OXC Tecnología G.MPLS Jerarquía LSPs Señalización y Conmutación OXC e Ingeniería de Tráfico Conclusiones 2 1

2 MPLS MultiProtocol Label Switching 3 Multi Protocol Label Switching MPLS Solución a problemas de Ancho de Banda y eficiencia en la conmutación: encaminamiento en base a etiquetas Separación de componentes de reenvío y de control Ingeniería de tráfico (rutas explícitas) Ancho de banda garantizado Reducción de la congestión de la red Soporte de QOS: Class of Service (CoS) Voz, video, datos Simplifica integración de ATM e IP Conmutación orientada a la conexión sobre protocolos IP de encaminamiento y señalización Asignación dinámica de ancho de banda LSP Label Switched Path 4 2

3 Arquitectura MPLS Transporte a través de LSP basado en el reenvío por etiquetas y no por la dirección IP destino del paquete 5 Integración de niveles de transporte 6 3

4 MPLS: conclusiones Mejora del encaminamiento clásico IP + Ingeniería de Tráfico Establecimiento de rutas a través de múltiples protocolos de transporte mediante un único protocolo de señalización Eficiencia de la conmutación superada por Gbit routers QOS basada en COS (Clase de servicio) MPLS VPNs Tendencia actual: MPLS sobre redes ópticas basadas en DWDM (MλPL) 7 G.MPLS DWDMDWDM OXCOXC Evolución hacia G.MPLS Tecnología G.MPLS Jerarquía LSPs Señalización y Conmutación OXC OXC e Ingeniería de Tráfico OIF OIF UNI 8 4

5 DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing 9 DWDM Combina/separa longitudes de onda en una sola fibra Mux/Demux de múltiples canales ATM/SONET son los componentes claves de la red óptica: una única fibra = múltiples fibras virtuales 10 5

6 DWDM Tendencias Incremento de velocidad Incremento del número de canales DWDM mediante disminución del interespaciado entre canales (<25Ghz) Operando en diferentes bandas (bandas( L y S) 11 OXC (Optical( Cross Connect) Componentes: Conmutadores ópticos Conversores ópticos Tipos de conmutación: fibras ópticas lambdas (longitudes de onda) dentro de una misma fibra waveband: : agrupaciones de longitudes de onda TDM: slots de tiempo, sublongitudes de onda via SONET/SDH TDM Propiedades: Transparencia en el formato de datos Provisión dinámica de ancho de banda en forma de lambdas 12 6

7 OXC Tipos de conmutación Subwavelength via SONET/SDH TFM Wavelength via Diff Freq Converters Waveband via Diff Freq Converters Fiber Switching via mirrors 13 OXC en la red backbone Aprovisionamiento dinámico de canales ópticos entre dos extremos de red Nivel óptico con funcionalidad de niveles 1-31 Señalización Fuera de banda: separación planos de datos y de control 14 7

8 Backbone de Malla óptica: Internet óptica OXC permite mallas ópticas en el backbone Backbone actual: estructura en anillo SONET/SDH no puede atender la demanda anticipada de ancho de banda Recuperación frente a fallos en un malla es más eficiente que en el anillo Interfaces ópticos permiten conexión directa a lambdas 15 Evolución n hacia redes ópticas: IP sobre DWDM 16 8

9 Evolución a redes ópticas Demanda de mayores tráficos al menor coste Red actual de 4 niveles: IP: aplicaciones y servicios ATM: ingeniería de tráfico SONET/SDH: transporte DWDM: capacidad de ancho de banda OXC: conmutadores ópticos de multigigabits y terabits IP sobre DWDM es la solución 17 GMPLS - OIF UNI Generalized MultiProtocol Label Switching: : extensión de MPLS con una etiqueta cuyo valor dependerá del medio Slots de tiempo para SONET Lambdas (longitudes de onda) para DWDM Optical Internetworking Forum (OIF) User to Network Interface (UNI) Extensiones de MPLS y LMP para permitir al usuario de una red óptica un camino óptico a través de un router 18 9

10 Nueva arquitectura óptica Modelo OIF UNI overlay Dominios óptico y de paquetes independientes Planos de control e interfaces Interfaces UNI-C, UNI-N Subredes independientes Interoperabilidad Modelo peer Un único plano de control GMPLS para caminos extremo a extremo LMP entre XC Modelo Híbrido 19 G.MPLS MλPLS 20 10

11 MλPLS MλPLS combina: Plano de control de MPLS TE Tecnología de OXC Resultado: plano de control OXC para aprovisionamiento en tiempo real de canales ópticos MλPLS extiende la base de MPLS TE con nuevas funcionalidades 21 GMPLS Evolución de IP a partir de MPLS y MλPLS: M soporta todo tipo de tráficos (TDM, λ y fibra óptica, paquetes) Protocolos RSVP (TE) & CR-LDP: señalización OSPF, IS-IS IS: : encaminamiento y descubrimiento de la topología de la red LMP, Link Management Protocols entre nodos para el control de enlaces TE en redes ópticas Peer OXC e Ids del puerto Velocidad y tipo del enlace Estado del puerto y del canal 22 11

12 G.MPLS (II) Optimización de costes en data multiplexing & data switching Agregación de tráficos Maximiza el uso del ancho de banda disponible Semántica uniforme de gestión de red y operaciones de control en redes híbridas consistente en LSRs (Label Switching Routers) ) y OXCs Re-uso de la tecnología MPLS: rápido desarrollo y mantenimiento Minimiza time to market Red robusta 23 Cabecera G.MPLS Similar a MPLS No requiere campo adicional para diferencias Lamda, espacial,... Cada nodo debe conocer el tipo de LSP establecido por los atributos de solicitud de etiqueta (label( label) Etiqueta de ámbito local cada interfaz (como en MPLS) Valor de la etiqueta: Lambda, Puerto, VCC, slot de tiempo,

13 Jerarquía de etiquetas Etiquetas GMPLS maximizan el ancho de banda de la red (encaminadores más rápidos) Label stacking similar a MPLS Truncks ópticos bidireccionales LSPs bidireccionales 25 Nested LSPs LSPs entre equipos del mismo tipo 26 13

14 G.MPLS - Señalización Señalización y establecimiento de caminos ópticos dentro de la red óptica de transporte RSVP-TE: Resource Reservation with Traffic Engineering CR-LDP: Contraint Based Routing Label Distribution Protocol Nuevas funcionalidades: LSPs bidireccionales/unidireccionales Petición y comunicación de la etiqueta generalizada Notificación de fallos al nodo de entrada de tráfico Encaminamiento explícito Optimización de tráfico: recomendaciones de etiquetas 27 LMP Link Managment Protocol Canal de control entre dos nodos valida enlace entre nodos adyacentes y localiza fallos funciones: Gestión y control del canales IP entre nodos LMP Verificación del enlace Propiedades del enlace Gestión de fallos Autenticación 28 14

15 G.MPLS - Encaminamiento Protocolos de Estado de enlace Coordinación dinámica de todos los nodos de la red imagen coherente y actualizada de la red, incluyendo los atributos de cada enlace Base de datos de los enlaces si cambia un enlace resincronización y actualización en todos los routers de las tablas de encaminamiento según la información de la base de datos de enlaces Interior Gateway routing Protocols (IGPs): control de la disponibilidad de recursos ópticos de la red, atributos de red y limitaciones IS-IS IS: Intermediate system-intermediate System OSPF: Open Shortest Path First 29 Protección y Recuperación frente a fallos Gestión de fallos: Detección: nivel físico / óptico LOL, OSNR, VER, dispersión, atenuación Localización: Comunicación entre nodos LOL en el flujo de bajada LMP incluye localización de fallos en el plano de control entre nodos: channel fail message Notificación Mitigación Protección: prerreserva de recursos (1+1) SONET + APS (Automatic( Protection Switch): tiempo de resputa < 50 ms Recuperación: reserva dinámica de recursos Mayor tiempo de respueta y coste computacional Técnicas de protección y restauración Path switching: path protection / path restoration Link switching: span protection / link restoration 30 15

16 G.MPLS versus MPLS GMPLS extensión y evolución de MPLS: generalización de etiquetas y LSPs Consolidación de diferentes tipos de tráficos a través de GMPLS: simplificación de las redes e incremento de escalabilidad LSPs bidireccionales Requisito para la mayoría de suministradores de servicios basados s en redes ópticas MPLS LSPs sólo son unidireccionales G.MPLS LSPs pueden ser bidireccionales Inter-working MPLS establece LSPs entre diferentes equipos ATM FR IP sobre ATM... GMPLS sólo establece LSP entre equipos de igual tecnología TDM TDM Lambda Lambda Puerto a puerto Espacial- espacial 31 G.MPLS Redes de nueva generación Redes tipo overlay, peer, híbridas Bridges entre niveles ópticos e IP PSS (Photonic( Service Switch): nuevo elemento de inteligencia de red para el manejo de diferentes tipos de tráfico: paquetes, TDM y lambdas Soporte de equipos no sólo de conmutación de paquetes: lambda, tiempo y espacio Jerarquía LSP: flexibilidad Conmutación óptica de GMPLS: solución que permite grandes volúmenes de tráfico en base a un coste eficiente para suministradores del servicio LMP facilita el control de los enlaces 32 16

17 Posibles cuellos de botella Tiempo de establecimiento de LSP Uso de la etiqueta recomendada para disminuir el tiempo de establecmiento de LSPs Rápido re-enrrutamiento enrrutamiento/recuperación frente a fallos Medida de parámetros: LOL, OSNR, VER óptico, dispersión, atenuación... Gestión de fallos: Detección Localización Notificación Mitigación ROLEX (Robust( Optical Layer End-to to-end X-connection): método para recuperación rápida frente a fallos y re-enrrutamiento enrrutamiento. 33 Estructura de Red 34 17

18 MPLS Traffic Engineering Control + Optical Crossconnects 35 Ingeniería de Tráfico MPLS + OXCs OXC: elemento encaminador dentro de una red óptica de transporte que establece rutas para canales ópticos OXC plano de control + extensiones IGP (Internal( Gateway Protocol) ) para Ingeniería de Tráfico de MPLS: Distribución de la información sobre el estado de la red óptica de tranporte,, incluyendo el estado de la topología Información de estado útil para el cálculo de rutas punto a punto para los canales ópticos OXC utiliza los protocolos MPLS de señalización para el establecimiento de canales ópticos punto a punto 36 18

19 Ingeniería de Tráfico MPLS + OXCs Ventajas: Gestión del ancho de banda óptico en tiempo real Uso de los avances de MPLS en el plano de control Reutilización del software desarrollado para la ingeniería de tráfico de MPLS Semántica uniforme para la gestión y control de la red para ambos dominios de datos y ópticos Facilita la introducción de las capacidades de multiplexación DWDM en routers IP Marco preliminar de Internet óptica Ventajas: 37 LSR OXC versus LSRs Label swapping: : <input< input/output label, input/output port> Funciones: descubrimiento, distribución, mantenimiento estado de la red MPLS Creación y mantenimiento de LSPs según las reglas y política de Ing. de tráfico de MPLS LSP = camino entre uno o varios LSRs seguido por FEC (Forwarding Equivalence Class) OXC Matriz de conmutaciñon para conectar el camino OCh <input/output port, input/output optical channel> Funciones: Descubrimiento, distribución y mantenimiento de la información relativa al estado de OTN (Optical( Transport Network) Establecimiento y mantenimiento de caminos OCh según la reglas y política de ingeniería de tráfico óptica Camino OChl = conexión óptica punto a punto entre dos puntos de acceso 38 19

20 Ingeniería de tráfico MPLS: plano de control para OXCs Funciones del plano de control de Ingeniería de tráfico de MPLS: Descubrimiento de recursos Distribución de la información del estado de la red Selección de rutas a partir de las rutas explícitas de la red MPLS Gestión de rutas: establecimiento, mantenimiento y eliminación de d LSPs dentro del contexto de MPLS Protocolos de señalización: RSVP, CR-LDP Requisitos del plano de control de OXC Capacidad de soportar funciones de ingeniería de tráfico Capacidad de soportar esquemas de protección y restauración frente a fallos. 39 Conclusiones GMPLS: nueva generación de redes de datos y óptica Redes overlay, peer (pares), híbrida Proporciona el soporte de IP sobre los niveles ópticos: evolución de las redes IP interoperable y escalable Extensión de los protocolos de MPLS: control de paquetes, TDM, lambdas, fibras ópticas. Plano de control consolidado y extensión de la topología de red y ancho de banda: redes más eficientes y menos costosas Ingeniería de tráfico MPLS+OXC: : semántica uniforme para la gestión y control de la red para ambos dominios de datos y ópticos 40 20

21 Bibliografía The evolution towards photonics networking: from SDH/ATM/IP to MPLS/G.MPLS, NETTEST Technical Documentation, Alcatel Seminary Internet Protocol (IP) Internetworking Transport, Web Proforum Tutorials, Optical Switching networks: from circuits to packets, A.Hill,, F. Neri, IEEE Communications Magazine, March 2001 Multiprotocol Lambda Switching Combining MPLS Traffic Engineering Control with Optical Crossconnects, IEEE Communications Magazine, March 2001 Generalized Multiprotocol Label Switching: An Overview of Routing and Managment Enhancements, IEEE Communications Magazine, Jan 2001 Generalized Multiprotocol Label Switching: An Overview of Signaling Enhancements and Recovery Techniques, IEEE Communications Magazine, July