Redes Ópticas Inteligentes

Transcripción

1 Redes Ópticas Inteligentes Conferencia Dr. RenéYañez de la Rivera Departamento de Telemática ISPJAE Asesor de Tecnología GKT s.a.

2 SUMARIO La Convergencia en las redes de Telecomunicaciones. Las Redes de Próxima Generación (NGN) Definición de la UIT-T y direcciones de desarrollo según suministradores lideres. Red de Transporte de Próxima Generación: Aportes Suministradores Tendencias de desarrollo Recuento de los modelos Normativas Ventajas Servicio Fases de implementación Conclusiones

3 Referencias Yañez R: Consideraciones y tendencias en la evolución hacia NGN. Evento CITMATEL Wei Leping: Consideration andpracticeofngn. Huawei Technologies. April2005. Issue16. Ministerio de Desarrollo de la Economía. Nueva Zelandia: Technology and market trends in Telecommunications over the next 3 to 5 years. Julio de GKT S.A: Reportes mensuales sobre Tendencias de las Telecomunicaciones. Marzo a agosto de Jesús Felipe Lobo Poyo, Wsewolod Warzanskyj García.: Redes de transmisión todo ópticas: independencia frente a las redes de transporte. Telefónica Investigación y Desarrollo. España Laguna SanchezM, Ochoa Peña E: Redes ópticas de conmutación automática como alternativa de aplicación en Cuba. Diploma. ISPJAE Ropón Ulises: Evolución de la red óptica: Perspectivas y aplicaciones en el escenario cubano. Tesis de Maestría. ISPJAE Marcelo de la Fuente: Evolución tecnológica del coreóptico. Nortel. Noviembre PeterChristian Schmutzer : Next Generation OpticalNetworks: TheConvergenceof IP Intelligenceand OpticalTechnologies. PrenticeHall

4 Convergencia El futuro inmediato del sector de las telecomunicaciones se caracteriza por varias tendencias interrelacionadas hacia la convergencia Fija y movil Telecom y IT Voz y Dato Dispositivo Telecom y Media Convergencia de la tecnología de acceso (fija, inalámbrica, móvil) Convergencia de la red IP/IT (Red de Próxima Generación) Convergencia de voz y dato (VoIP, voz como una aplicación) Convergencia de dispositivo (electrónica de consumo convergiendo con la telecomunicación tradicional) Convergencia de las telecomunicaciones, la radiodifusión y los servicios de contenidos

5 Redes de Próxima Generación o NGN El surgimiento de las redes de próxima generación (NGN), con inteligencia incorporada, es parte del fenómeno de convergencia. Existe un debate internacional al respecto y se trabaja en nuevas inversiones, resolviendo las dificultades aun presentes. A 10 años vistas debe estar totalmente implementada al nivel mundial. La emergencia de NGN esta impulsando un cambio de paradigma en las telecomunicaciones. Aunque no existe una definición única de NGN se identifican varios rasgos esenciales. Todo IP o redes basadas en paquetes. (Migración de la PSTN basada en circuitos a NGN basada en paquetes) Separación de los servicios de aplicación de la red de transporte Redes Abiertas (Open significa basada en estándares independientes del fabricante) Convergencia o redes integradas de banda ancha Red omnipresente (Ubiquitous) Inteligencia distribuida en la red.

6 NGN PSTN/ISDN MAN IN NGN ISP/ICP Intranet /Extranet X.25 PORTAL ADSL LAN E-Phone Video Conference CENTREX Voice Access Data Access Image Access Multimedia access

7 Modelo de capas en NGN

8 Definición de NGN según la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) En primer lugar, es una red de conmutación de paquetes. Ofrece todos los servicios, utilizando tecnologías de banda ancha y con garantía de Calidad (QoS). La tecnología de transporte esta separada de los servicios, de modo que el usuario final puede acceder a diferentes Servidores de Aplicaciones. La NGN soporta movilidad universal y provee servicios uniformes y siempre en línea (always-on). NGN es verdaderamente una sombrilla que cubre casi todos los aspectos de las redes como son el nivel dorsal, la red metropolitana, acceso y predios del usuario. En el Servicio, NGN significa la red de servicios de Próxima Generación. En el Acceso significa toda clase de acceso de banda ancha. De cara a la red de Transporte. NGN significa la nueva generación de Transporte Óptico Inteligente.

9 Cinco Direcciones de Evolución Huawei Evolución hacia una red de acceso multiservicio de banda ancha. Evolución hacia los Softswitch de próxima generación. (Se refiere al transito del conmutador tradicional TDM al Softswitch ) Evolución hacia la próxima generación del protocolo de Internet IPv6. Evolución hacia la próxima generación de móvil celular representada por 3G. Evolución hacia una red de Transporte de próxima generación.

10 Evolución hacia una red de Transporte de próxima generación. La tecnología de Multiplexacionpor Longitud de Onda (WDM) se ha desarrollado en los últimos años alcanzando velocidades de hasta 1.6 Tbps. En la medida en que el tráfico se concentre más y más en servicios IP dinámicos, es indispensable contar con una infraestructura flexiblede la Red Óptica. La tendencia es hacia la introducción de soluciones de conmutación y otras funciones al nivel de longitud de onda, con un mínimo de transformaciones al nivel eléctrico. En este contexto surge el concepto de Red Óptica de Conmutación Automática (ASON, según siglas en ingles) para transformar la red estática en una red de conmutación automática. Se reportan ventajas en cuanto a que permite la asignación dinámica de los recursos a las rutas, instalación de los servicios en menos tiempo, costos bajos de operación y mantenimiento, recuperación rápida por fallas, entre otras. Para lograr la operación de redes ópticas aun quedan por resolver diversos problemas de hardware, software y estandarización. Tiene, no obstante, amplias perspectivas y la red óptica inteligente constituye un objetivo importante de desarrollo y mercado para las comunicaciones en los próximos años.

11 Que aportan? Asignar de forma dinámica los recursos a los routers. Suministrar y desarrollar servicios de forma rápida. Bajos costos de mantenimiento, gestión y operación. Rápida recuperación de los servicios ópticos, reducción de errores manuales. Facilidades para introducir nuevos servicios de longitudes de ondas, como ancho de banda bajo demanda, longitudes de onda arrendada, servicios de banda ancha por jerarquía, redes ópticas virtuales, entre otros.

12 Suministradores Empresas líderes en el mercado: Nortel : Puso a punto la tecnología y contribuyo a su estandarización. Huawei Tecnologías: En el mercado una serie completa de productos NG-SDH, conocida como OptiXOSN.

13 Evolución y tendencia de la red de transporte óptica. En el nuevo modelo de red, la capa de transporte incluye las funcionalidades de transmisión, conmutación y enrutamiento de paquetes en la red. En ella se distinguen tres subcapas: acceso, transporte y red de cliente. Actualmente se estádando un gran crecimiento del tráfico de datos, impulsado fundamentalmente por el auge del uso de Internet. La demanda de ancho de banda crece, y continuará creciendo, motivada sobre todo por el aumento de los servicios IP y esto debe corresponderse con un crecimiento en la capacidad de las redes.

14 Arquitectura tradicional de cuatro capas ATM se encarga de brindar calidad de servicios. SDH se ocupa de la protección del tráfico y la restauración rápida de la red ante fallas. DWDM permite incrementar la capacidad de los enlaces para un mayor aprovechamiento del ancho de banda. Todo esto utilizando las bondades de los servicios IP

15 Inconvenientes de la arquitectura de cuatros capas A pesar de que los sistemas WDM incrementan la capacidad de transporte los nodos continúan utilizando conmutación electrónica y no óptica. La matriz SDH presenta problemas a la hora de realizar la escalabilidad a altas velocidades (10 y 40 Gbit/s). Las matrices de conmutación tienen un límite de puertos por lo que se deben concatenar varias matrices, lo que implica más complejidad operacional. Gran costo operacional de las 4 capas, cada una con su plano de gestión y control independiente. Ineficiente uso del ancho de banda debido a las cabeceras ATM y SDH.

16 Eliminación de la capa ATM ATM fue un protocolo inicialmente diseñado para dar soporte a redes multiservicios, puesto que puede integrar el tráfico procedente de diversas aplicaciones de una manera muy flexible. Sus características se resumen a continuación: Calidad de servicio: Permite establecer distintos controles de tráfico, para garantizar a los flujos una determinada calidad de servicio en términos de perdida de información, retardo y variación de la demora (jitter). Con ATM Forum se introducen las capas de adaptación a diferentes servicios (AAL, ATM AdaptationLayer) soportando servicios isócronos y garantizándoles calidad de servicio. Redes Privadas Virtuales: ATM facilita la configuración de VPNsde una manera más sencilla y económica que la solución basada en líneas arrendadas. Gestión: Su orientación a conexión permite un desarrollo sencillo de la Ingeniería de Tráfico que permite a los operadores gestionar de manera flexible el tráfico.

17 Eliminación de la capa ATM.. Sin embargo, la especificación de ATM es anterior al crecimiento de tráfico IP, por lo que presenta varios inconvenientes importantes para acomodar este tráfico. Por lo tanto, últimamente se están diluyendo las ventajas de ATM, mientas que persisten sus inconvenientes, de forma que su eliminación parece inevitable. Se esta trabajando en el desarrollo de mecanismos de provisión de calidad de servicio que operan directamente en un entorno IP, como son MPLS y DiffServ, los cuales eliminan parte de la complejidad implícita en la solución basada en ATM.

18 Eliminación de la capa ATM y empleo de MPLS En el envío de paquetes IP tradicional, el enrutamiento de cada paquete se analiza salto por salto, chequeando su cabecera de capa 3 y tomando una decisión de envío según la información extraída de algoritmos de enrutamiento de la capa de red. En MPLS (Multi Protocol Label Switching), al ser una arquitectura orientada a conexión, la transmisión de los datos ocurre en las trayectorias establecidas por el intercambio de etiquetas denominadas LSP (Label Switch Path).

19 MPLS Para la distribución de etiquetas en la red se emplea el Protocolo de Distribución de Etiquetas LDP (LabelDistributionProtocol) o el Protocolo de Reservación de Recursos (RSVP, Resource ReservationProtocol). Cada paquete encapsula y transporta las etiquetas durante su transporte dentro de la red. El empleo de MPLS aporta una serie de ventajas que complementan al protocolo IP: Agregación de flujos: Permite que varios flujos distintos sean transmitidos a través de un camino común identificados por una etiqueta y tratados como uno solo. Esto alivia los problemas de escalabilidad característicos de ATM. Ingeniería de tráfico: El enrutamiento actual de Internet se basa en la selección de la ruta óptima y no se emplean los caminos alternativos, concentrando todo el tráfico en determinados puntos de la red y produciendo una utilización de los recursos poco uniforme. MPLS permite el uso de la Ingeniería de Tráfico para determinar los caminos alternativos que podrían utilizarse en caso de congestión, eliminándose la sobrecarga de tráfico y cuellos de botella en algunos enlaces mientras que otros se encuentren subutilizados. Redes Privadas Virtuales (VPN): MPLS provee una solución para implementar VPNs basada en el uso de túneles LSP para encapsular los datos.

20 Ruteo y asignación de etiquetas LSPs (Trayectos Conmutados de Etiqueta, Label Switched Paths) preconfigurados Ubicación de la etiqueta MPLS en el nivel de enlace Etiqueta: Etiqueta con significado local que identifica a un FEC. Exp: Bits para uso experimental. S: Vale 1 para la primera entrada de la pila (la más antigua) y cero para las demás. TTL: Contador del número de saltos. Reemplaza al TTL de la cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS.

21 Eliminación de la capa SDH Un segundo paso busca la supresión de la capa SDH, pero simultáneamente esta tecnología evoluciona también hacia una alternativa que mejora las prestaciones en redes de datos y se mantiene en la competencia. La mayoría de los equipos de transmisión actuales utilizan tramas SDH y SONET, las cuales están optimizadas para el tráfico de servicios de voz a 64 Kbit/s. Algunas características de SONET y SDH han justificado su empleo en las redes de fibra óptica durante los últimos tiempos. La más importante es que permite restaurar las conexiones punto a punto en caso de fallas en los enlaces o equipos intermedios, encontrando caminos alternativos para la transmisión. Se desarrollan alternativas para la sustitución total de SDH

22 SDH de próxima generación Actualmente se siguen desarrollando extensiones al protocolo para solucionar algunos de sus inconvenientes para el transporte de datos como por ejemplo: GFP (GenericFraming Protocol), UIT-T G.7041 que es un protocolo que estandariza el empaquetado de datos en tramas SDH/SONET. Es superior a POS (Packet over Sonet). LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme), G.7042,un mecanismo que permite multiplexar varios flujos de datos sobre una trama SONET/SDH de velocidad superior. VCAT (Virtual Concatenation), es una extensión de G.707 para la concatenación de contenedores virtuales (VC) de bajo y alto nivel (VC-12, VC-3, VC-4). La combinación LCAS y VCAT es una herramienta para el ajuste del ancho de banda en demanda. Especificación de la interfaz STM-256 (40 Gbit/s).

23 GMPLS MPLS generalizado: Desarrollo de extensiones de los protocolos tradicionales de MPLS para posibilitar el trabajo con etiquetas generalizadas. Las etiquetas representan: Paquetes IP Celdas ATM Ranuras de tiempo de Multiplexado Longitud de onda (Individual o bandas) Espacio

24 Especificaciones de GMPLS para diferentes tipos de tráfico. Dominiode Conmutación Tipode Tráfico Esquema de reenvío Ejemplode dispositivos Paquete, Celda IP, ATM Etiqueta en la cabecera, Conexión de Canal Virtual (VCC) Router IP, Conmutador ATM Tiempo TDM/SONET Ranura temporal en ciclos repetitivos Digital Cross-Conect System (DCS), Add-Drop Multiplexer (ADM) Longitudde onda Transparente Lambda DWDM Espaciofísico Transparente Fibraóptica, línea OXC

25 Hardware Óptico

26 Recuento de los modelos A. Modelo ideal o final con arquitectura IP/GMPLS/OTN (usando DWDM). Este modelo es el objetivo final y se basa en GMPLS que no es más que la extensión de MPLS enfocada a redes ópticas. En esta red el enrutamiento y conmutación se realizan a nivel de longitudes de onda y utilizan componentes como los OXC fotónicos o eléctricos.

27 B. Modelo intermedio con arquitectura IP/GMPLS/SDH. Este modelo se basa en la evolución antes mencionada de la tecnología SDH. Aquí la conmutación y enrutamiento son a nivel eléctrico y óptico, o sea, utilizando los protocolos tradicionales. La red cumple las características de ASON en cuanto a protecciones, descubrimiento de la red y facilidad de gestión, mejorando el uso del ancho de banda al no usar ATM y sobre todo por la nueva filosofía implícita en las soluciones de protección.

28 C. Modelo mixto que combina IP/GMPLS/SDH/WDM. En este modelo WDM es una capa puramente física para aumentar la capacidad. Los modelos B y C son los que defiende y utiliza el proveedor Huawei Tecnologías, el cual responde a la serie de equipos OSN (Optical Switch Network) y en el cual se basan algunas propuestas de desarrollo futuro de la red cubana.

29 Qué es exactamente ASON, GMPLS y OIF? ASON (Automatic Switched Optical Network) es un tipo de arquitectura de red definida por la ITU-T en la recomendación G Esta recomendación define diferentes interfaces: I-NNI (internal network interface), E-NNI (connections between networks), UNI (User to Network interface), NMI (Management Network interface) y CCI (conexiones entre el plano de Control y los Elementos Opticos) GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) es un standart del IETF (International Ethernet Task Forum) el cual define diferentes protocolos: para Ruteo, Auto descubrimiento de topología y señalización. Ambos standarts son usados para generar acuerdos de implementación bajo otro organismo paraguas llamado OIF (Optical Interworking Forum).

30 Normativas ASTN (Red de Transporte de Conmutación Automática, Automatic Switched Transport Network) ASON (Red Óptica de Conmutación Automática, Automatic Switched Optical Network)

31 Normativas Fecha Enero2001 Oct Abril2002 Enero2003 Oct Abril2004 Nov Abril2005 Recomendación G.807 G.8080 G.7712 G.7713 G.7714 G.7715 G G G G G.8080 G G.7713 G.7718 G.8080 G.7714 Descripción Requerimientos de ASTN Arquitectura de ASON Arquitectura y especificaciones de DCN Administración de conexiones distribuidas Técnicas de descubrimiento automático generalizado Arquitectura y requerimientos del ruteo DCN basadoen PNNI DCN basado en RSVP-TE DCN basado en CR-LDP Descubrimiento automático para SDH y OTN Primerarectificación Arquitectura de ruteo y requerimientos para los protocolos de estado de enlaces Primerarectificación Trama para administración de ASON Segundarectificación Segundaedición

32 Arquitectura de la red ASON de Nortel Con la consolidaciónde servicios sobre el backbone óptico de transporte es posible equilibrar las demandas de servicios, sin necesidad de tener que sobre invertir para hacer frente al crecimiento de ancho de banda. Una vez desplegado el plano de control es posible reorganizar las asignaciones de tráfico en forma flexible

33 Ventajas que aporta ASON Descubrimiento automático de los recursos. Cada nodo puede encontrar a su vecino en la red de forma automática. Cada nodo puede construir la topología de la red por si mismo.

34 Ventajas que aporta ASON Configuración de servicios extremo a extremo. (Selección del destino y la fuente, Bw, QoS, restricciones y establecimiento del servicio.) Realización rápida y automática de rutas en cada nodo. Operación a través de las rutas y señalización entre la red. Adición de restricciones con el propósito de establecer el trayecto optimo.

35 Ventajas que aporta ASON Protección de red mallada La topología de la red en malla hace que la red sea más fiable.

36 Ejemplos de aplicación de ASON Asignación de caminos por demanda UNI o NMI Con esta facilidad actualmente en estado Beta pueden definirse caminos por demanda. La selección del camino se basa en reglas de implementación generales, determinadas por el operador en base: al tipo de servicio, QoS que se pretenda brindar, costo de los enlaces, cantidad de saltos, retardo, etc. Hasta un 50% de ahorro de BW debido a la reconfiguración de caminos y balance de carga

37 Servicios a destacar Servicio de Ancho de Banda en Demanda»(BODS) y «Redes Privadas Virtuales Ópticas»OVPN. El BODS es implementado básicamente por las conexiones conmutadas, y está dirigido a usuarios con gran demanda de capacidad y que necesitan nuevas conexiones o reconexiones por períodos cortos. ASON puede proveer nuevas conexiones en segundos, en lugar de los días u horas que tardaban las peticiones vía TMN. El servicio de OVPN debe cumplir con los requerimientos de los operadores IP, en el sentido de permitirle al usuario tener visibilidad y un control más o menos limitado sobre los recursos de la red reservados para estefin. Se le puede dar un control limitado a los usuarios, obviamente el Operador de ASON mantiene total control sobre todos los otros recursos.

38 Niveles de servicio de ASON. Nivel de Servicio Política de Protección Tiempo de Conmutación Ocupación del BW Clientes Ingresos Diamante Oro Plata Cobre Hierro SNCP y restauración <50mS Anillos MSP y restauración Protección < 50ms Restauración<2 s Restauración automática Sin protección Sin protección <2 s - - Alta Media Media / Baja Baja Baja Líneas arrendadas por Bancos, Empresas, Aerolíneas y el Gobierno Servicios de voz PSTN, GSM Usuarios Residenciales, Internet, líneas arrendadas de baja prioridad Servicios temporales, ráfagas. Servicios temporales de bajo costo

39 Estado Original Fases de implementacion de ASON Tipos de servicios/ Tecnología Redes separadas DATA IP/MPLS TDM SDH No tradicional Fibra oscura PRIMER Paso Implementación SDH NG Comienza consolidación DATA IP/MPLS DSLAM Aggregation Mesh implementación TDM SDH NG-MESH OM5000/SDH NG Sinergia No tradicional DWDM Metro SEGUNDO Paso Total de servicios sobre el core óptico DATA IP/MPLS Backbone óptico unificado TDM SDH NG-MESH No tradicional DWDM - SDH NG TERCER Paso Implementación de ASON BW on demand DATA IP/MPLS ASON On demand SDH NG-MESH No tradicional DWDM - SDH NG

40 Conclusiones NGN es verdaderamente una sombrilla que cubre casi todos los aspectos de las redes como son el nivel dorsal, la red metropolitana, acceso y predios del usuario. De cara a la red de Transporte. NGN significa la nueva generación de Transporte Óptico Inteligente. La Inteligencia permite: Gestión del Ancho de banda. Suministrar y desarrollar servicios de forma rápida. Bajos costos de mantenimiento, gestión y operación. Rápida recuperación de los servicios ópticos, reducción de errores manuales. Facilidades para introducir nuevos servicios de longitudes de ondas, como ancho de banda bajo demanda, longitudes de onda arrendada, servicios de banda ancha por jerarquía, redes ópticas virtuales, entre otros.