Tecnologías de agregación y núcleo de red

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Francisco Fernández Correa
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1 Tecnologías de agregación y núcleo de red 0

2 Situación actual del plano de datos Las tecnologías más comunes son IP/MPLS, Ethernet y NG- SDH, pero aún hay una importante presencia de tecnologías como FR o ATM para servicios de datos a empresas Agregación: Ethernet; IP/MPLS, PDH, SDH, Fiber Channel... NG-SDH, ATM CWDM NG-SDH, ATM DWDM IP/MPLS OTN # SDH L3 L2 L1 L0 Red Metropolitana Red Troncal 1

servicios de datos a empresas Agregación: Ethernet; IP/MPLS, PDH, SDH, Fiber Channel.

3 Conceptos básicos de SDH El origen de la tecnología SDH (Synchronous Digital Hierarchy) se encuentra en la redes de telefonía conmutada Se trata de una tecnología de conmutación de circuitos electrónicos que permite la agregación de circuitos mediante multiplexación en el tiempo (TDM) y la extracción flexible de circuitos tributarios Las principales novedades de SDH frente a los sistemas anteriores fueron: 1. Define interfaces de fibra óptica 2. La capacidad llega a 40 Gb/s 3. Dispone de herramientas de gestión y tolerancia a fallos (recupera averías en 50 ms) 4. Utiliza punteros; permite el multiplexado entre niveles no contiguos 2

de circuitos tributarios Las principales novedades de SDH frente a los sistemas anteriores fueron: 1. Define interfaces de fibra óptica 2.

4 Velocidades de SDH (ITU-T) La velocidad base de SONET no acoplaba bien con el PDH de la ITU-T, por lo que ésta desarrolló otro sistema parecido denominado SDH (Synchronous Digital Hierarchy), con una velocidad base de 155,52 (igual que STS-3): Señal eléctrica u óptica Equivalencia SONET Caudal (Mb/s) STM-1 STM-2 STM-3 STS-3, OC-3 STS-6, OC-6 STS-9, OC-9 155,52 311,04 466,56 Puede transportar un E4 (139,264 Mb/s) STM-4 STS-12, OC , STM-16 STS-48, OC , STM: Synchronous Transfer Module 3

eléctrica u óptica Equivalencia SONET Caudal (Mb/s) STM-1 STM-2 STM-3 STS-3, OC-3 STS-6, OC-6 STS-9, OC-9 155,52 311,04 466,56

5 Multiplexación SDH 2 Mbps E1 E1.. E1 155 Mbpsc STM Mbps STM-4 Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico E1 E1 E1 STM-1 STM-1 STM-1 Multiplexor 4:1 STM-4 STM-4 STM-4 Multiplexor 4:1 STM-16 2,5 Gbps OC-48c Tramas PDH (ITU) Tramas SDH 4

6 Enlaces en una red SONET/SDH Sección: unión directa entre dos equipos cualesquiera Línea: unión entre dos ADMs contiguos Ruta: unión entre dos equipos finales (principio-fin de un circuito) Multiplexor Origen Repetidor Multiplexor Intermedio Repetidor Multiplexor Destino A B C D ADM REP ADM REP ADM A B C E D E Sección Sección Sección Sección Línea Línea Ruta (A, B y C) Ruta (D) Ruta (E) ADM: Add-Drop Multiplexor 5

Origen Repetidor Multiplexor Intermedio Repetidor Multiplexor Destino A B C D ADM REP ADM REP ADM A B C

7 Asignación de recursos clásica en SDH Cada interfaz se mapea sobre un canal SDH (STM-1, 4, 16, 64 ) independientemente de la tasa de ocupación 10G/2,5G PoS Phy 20% 50% Transport Resources filling Rate SDH desperdicia mucho ancho de banda cuando transporta tráfico asíncrono con tasa de ocupación variable 6

PoS Phy 20% 50% Transport Resources filling Rate SDH desperdicia mucho ancho

8 Next Generation SDH (NG-SDH) NG-SDH es una actualización de SDH para mejorar su eficiencia en el transporte de tráfico asíncrono (e.g Ethernet o paquetes IP) NG-SDH se basa en las siguientes tecnologías: Concatenación virtual: consiste en la agrupación en un único trayecto, denotado VC-N-Xv, de X VC-Ns miembros con idéntico origen y destino pero por lo demás independientes. Permite la asignación flexible de ancho de banda, con granularidad dependiente de la capa concreta (VC-12, VC-3 o VC-4) utilizada. GFP (Generic Framing Procedure): técnica estándar de mapeado de tramas Ethernet sobre trayectos SDH. LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme): permite la modificación dinámica del ancho de banda, mediante el añadido y supresión de VCs en una concatenación virtual sin impacto sobre el tráfico. Permite asimismo mejorar el comportamiento frente a cortes de un subconjunto de VC-Ns miembro de una concatenación virtual. En ausencia de LCAS, un único corte supondrá el corte de todo el VC-N-Xv. Con LCAS, el resultado será una reducción del ancho de banda disponible. 7

origen y destino pero por lo demás independientes. Permite la asignación flexible de ancho de banda, con granularidad dependiente de la capa concreta (VC-12, VC-3 o VC-4) utilizada.

9 Asignación de recursos en NG-SDH Cada interfaz Ethernet se mapea en un cojunto de VC-4s concatenados para optimizar los recursos La granularidad es de 150 Mbps 10GE/1GBE Phy VC4-nv IP offloadin g Transport Resources filling Rate 70% VC4- nv 8

recursos La granularidad es de 150 Mbps 10GE/1GBE Phy VC4-nv

10 Inconvenientes de SONET/SDH SONET/SDH se diseñó pensando en telefonía, donde la fiabilidad del circuito era fundamental. Para datos SONET/SDH presenta varios inconvenientes: La comunicación no siempre va por el camino más corto Hay un reparto estático de la capacidad entre circuitos La fibra de reserva no se utiliza, pero ha de estar preparada con todo su equipamiento por si falla la otra En IP el nivel de red ya incorpora fiabilidad (OSPF), por lo que las funciones de SONET/SDH son innecesarias Solución: prescindir del equipamiento SONET/SDH. 9

capacidad entre circuitos La fibra de reserva no se utiliza, pero ha de estar preparada con todo su equipamiento por si falla la otra En

11 Conexión directa de routers (sin SONET) Cada router dispone de un enlace f. d. con sus vecinos OSPF B Se suprime el equipamiento SDH (menor costo) pero se mantiene la estructura de trama OSPF A El tráfico discurre por el camino más corto (OSPF) Los enlaces OC-3c se podrían sustituir por OC-12c o Gigabit Ethernet OSPF D OSPF C OSPF consigue redundancia (recupera en 6-10 segundos) La capacidad disponible se reparte dinámicamente en toda la red OC-3c 10

12 IP sin SONET/SDH La fiabilidad la da el protocolo de routing (OSPF por ejemplo). No hay recursos de reserva sin utilizar. El protocolo de routing elige siempre el camino más corto Se tiene mayor rendimiento (OC-12c) y menor costo (se suprime el equipamiento SONET/SDH) Aunque no hay ADMs se sigue utilizando la estructura de trama SONET/SDH También se puede utilizar Gigabit Ethernet (o 10 Gb Ethernet). Ofrece mayor velocidad y resulta aún más barato Problema: no se puede usar la red para otro tráfico (telefonía, por ejemplo) 11

equipamiento SONET/SDH) Aunque no hay ADMs se sigue utilizando la estructura de trama SONET/SDH También se puede utilizar Gigabit

13 Multi-Protocol-Label-Switching (MPLS) MPLS surgió como alternativa para dotar a la red IP de mecanismos de protección e ingeniería de tráfico similares a los de SDH MPLS es combinación de distintos protocolos: Protocolos de encaminamiento de Internet (OPSPF/ ISIS) Algoritmo CSPF (Constrained Shortest-Path-First) para determinar caminos sujetos a determinados requisitos: económicos, QoS, protección, etc. Protocolos de señalización IP (CR-LDP, RSVP-TE) Protocolos de protección (Fast ReRoute) 12

Internet (OPSPF/ ISIS) Algoritmo CSPF (Constrained Shortest-Path-First) para determinar caminos sujetos a determinados

14 Establecimiento de un camino en MPLS Al camino establecido se le denomina LSP. Los LSPs pueden agruparse jerárquicamente 13

15 Ingeniería de tráfico sobre MPLS Las capacidades de control ofrecidas por los protocolos IGP existentes no son adecuadas para la ingeniería de tráfico. MPLS puede implementar mecanismos de ingeniería de tráfico y protección ya que: Define una serie de atributos de los flujos de tráfico y de los recursos disponibles Ancho de banda disponible Clases de recursos Tráfico Prioridad Afinidades a clases de recursos... Utiliza protocolos de encaminamiento basados en restricciones Mediante RSVP-TE se pueden establecer caminos asociados a cada flujo 14

MPLS puede implementar mecanismos de ingeniería de tráfico y protección ya que: Define una serie de atributos de los flujos de tráfico y

16 Situación actual: Plano de control Actualmente existe un plano de control distribuido en la red IP/MPLS y en la malla nacional GMPLS (NG-SDH) Plano de Control IP/MPLS Ethernet GMPLS NG- SDH Los protocolos utilizados en ambas redes son totalmente independientes. La petición y liberación de conexiones a través de la malla GMPLS la realiza el sistema de gestión centralizado 15

SDH Los protocolos utilizados en ambas redes son totalmente independientes.

17 Sistema de Gestión Tradicionalmente los sistemas de transmisión han estado controlados por mecanismos de gestión centralizados que proporcionaban conexiones estáticas Centro de Operación FAX Centro de Operación FAX Centro de Operación Router Origen NMS Interconexión entre sistemas de gestión NMS NMS Interconexión entre sistemas de gestión NMS NMS Router Destino Las conexiones son controladas por diferentes sistemas de gestión de red (NMS) a lo largo del camino Red Metropolitana (Suministrador A) Red troncal (Suministrador B) Red Metropolitana (Suministrador C) Actualmente la red de Telefónica dispone un único sistema de gestión (GEISER) que interactúa con el plano de control GMPLS 16

gestión NMS NMS Router Destino Las conexiones son controladas por diferentes sistemas de gestión de red (NMS) a lo largo del camino Red Metropolitana (Suministrador A) Red

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