Introducción, Organigrama y Planificación Red CARISMA Visión Global del Proyecto Desarrollos Hardware Desarrollos Software Conclusiones

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1 Conexión y Acceso a Red IriS 2 mediante anillo óptico MulticanAl Prof. Gabriel Junyent Responsable del Grupo de Comunicaciones Ópticas (GCO) de la UPC Director del Centro de Comunicaciones Avanzadas de Banda Ancha (CCABA) junyent@tsc.upc.es Noviembre 2002 Índice Introducción, Organigrama y Planificación Red CARISMA Visión Global del Proyecto Desarrollos Hardware Desarrollos Software Conclusiones 2

2 Introducción Replanteamiento y actualización del proyecto CARISMA Implementación de nuevos avances tecnológicos Red óptica con conmutación dinámica de canales ópticos Prueba de campo de una red ASON (Automatically Switched Optical Network) de la ITU Plano de transporte con tecnología DWDM Plano de control con tecnología GMPLS y Traffic Engineering Ancho de banda flexible, escalable y bajo demanda (BoD) just in time con calidad de servicio (QoS) Alternativa IP/GbE/WDM a IP/ATM/SDH/WDM Gestión simple mediante un sistema NMS (Network Management System) 3 Organigrama UPC Gabriel Junyent Staff UPC GCO (Grupo de Comunicaciones Ópticas. Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones) TV3 TECSIDEL DAC (Departamento de Arquitectura Computadores) ENTEL (Departamento de Ingeniería Telemática) Coordinador Campus Terrassa Campus de Terrassa UPV GCO (Grupo de Comunicaciones Ópticas) GIT (Gupos de Investigación del campus de Terrassa) MME (Escuela Multimedia) 4

3 Tareas realizadas hasta Noviembre de 2002 UPC y Staff: Diseño de los Planos de Transporte, Control y Gestión: Funcionalidades y prestaciones generales de la red Despliegue de la red física de fibra Caracterización de lasers sintonizables Integración de componentes/equipos de la red (OADMs, OXC, Routers, etc) Establecimiento del camino óptico Desarrollo de agentes MIBs(Management Information Base) Desarrollo del interfaz entre los elementos de red gestionados y la red de control y gestión TVC: Diseño de los equipos DRAC: TXs y RXs TECSIDEL: Interfase de gestión, Network Node Management. Diseño e implementación de la GUI del Plano de Gestión con SNMP y HP Openview UPV: Diseño, implementación y ensamblaje de OADMs. Evaluación de las tecnologías AWG y FBG Campus de Terrassa: Despliegue de la red cliente del campus 5 Planificación I ID Nombre de tarea Equipo Duration Start Finish 1 CARISMA 1365 days Tue 01/01/02 Mon 26/03/07 2 Fase inicial de análisis del nuevo producto 154 days Tue 01/01/02 Fri 02/08/02 3 Identificar acciones a modificar del CARISMA UPC 154 days Tue 01/01/02 Fri 02/08/02 4 Explicar y redactar la idea del nuevo producto UPC 154 days Tue 01/01/02 Fri 02/08/02 5 Reunir la información necesaria de los grupos y trabajo UPC 154 days Tue 01/01/02 Fri 02/08/02 6 Realizar presentación del proyecto a los demás grupos UPC 154 days Tue 01/01/02 Fri 02/08/02 7 Assignación y Realización de Actividades 1365 days Tue 01/01/02 Mon 26/03/07 8 Actividad 0: Coordinación General del Proyecto UPC 720 days Tue 01/01/02 Mon 04/10/04 9 Actividad 1: Red CARISMA con transmisores WDM a landas fijas 688 days Tue 01/01/02 Thu 19/08/04 26 Actividad 2: Red CARISMA con transmisores WDM a landas sintonizable 588 days Mon 01/04/02 Wed 30/06/04 27 Tarea 2-1 : Ensamblaje, medidas y caracterización en laboratorio de los UPV 131 days Mon 01/04/02 Mon 30/09/02 28 Tarea 2-2: : Ensamblaje, medidas y caracterización en laboratorio de los UPC 120 days Tue 16/04/02 Mon 30/09/02 29 Tarea 2-3: : Integración de los 3 OADM dinámicos basados en AWG en UPV 132 days Mon 01/07/02 Tue 31/12/02 30 Tarea 2-4: Integración en el Nodo 1 de los 2 EDFA s,( Figura 10). Prueb UPC 130 days Tue 01/10/02 Mon 31/03/03 31 Tarea 2-5: Integración del OADM basado en Demux-Mux en la estructu UPC 130 days Tue 01/10/02 Mon 31/03/03 32 Tarea 2-6: Construcción de los interfaces (Receptor óptico + Láser sinto UPC 130 days Tue 01/10/02 Mon 31/03/03 33 Tarea 2-7: Construcción del láser de backup para el Nodo 1 (utilizando UPC 108 days Wed 01/10/03 Fri 27/02/04 34 Tarea 2-8: Pruebas de configuración y restauración en el anillo. UPC 108 days Wed 01/10/03 Fri 27/02/04 35 Tarea 2-9: Integración del Nodo 1 a la red I2CAT (routers JUNIPER M20 DAC 284 days Tue 01/10/02 Fri 31/10/03 36 Tarea 2-10: Integración del Nodo 2 a la infraestructura de las Figuras 12 DAC 109 days Fri 01/08/03 Wed 31/12/03 37 Tarea 2-11: Integración de 3 moduladores externos para 10 Gbit/s (STM UPV 196 days Wed 01/10/03 Wed 30/06/04 38 Actividad 3: Red CARISMA con OXC 435 days Thu 31/10/02 Wed 30/06/04 39 Tarea 3-1 : Realización del Cross-connect entre dos anillos ópticos basa UPV 130 days Thu 31/10/02 Wed 30/04/03 40 Tarea 3-2 : Medidas y caracterización en laboratorio del Cross-connect. UPV 133 days Wed 30/04/03 Fri 31/10/03 41 Tarea 3-3: : Integración y pruebas del Cross-connect óptico en los dos a UPC 174 days Fri 31/10/03 Wed 30/06/04 42 Actividad 4: Fabricación DRAC days Tue 01/01/02 Wed 31/12/03 44 Actividad 5: Fabricación DRAC days Tue 01/01/02 Wed 31/12/03 46 Actividad 6: Aulas Virtuales 500 days Thu 31/01/02 Wed 31/12/03 48 Actividad 7: de Librería Digital 630 days Thu 31/01/02 Wed 30/06/04 52 Actividad 8: Gestión de la Red CARISMA days Tue 01/01/02 Mon 26/03/07 56 Actividad 9: Interfaces Usuario-Red 433 days Tue 01/01/02 Thu 28/08/03 58 Actividad 10: Integración y Evaluación de la tecnología SDH sobre WDM 652 days Tue 01/01/02 Wed 30/06/04 60 Actividad 11: Integración y Evaluación de la tecnología IP sobre WDM 652 days Tue 01/01/02 Wed 30/06/04 62 Actividad 12: Conmutación y encaminamiento con OADM y OXC. 368 days Mon 03/02/03 Wed 30/06/04 64 Actividad 13: Mapear la QoS de Ip sobre la red óptica 393 days Tue 01/04/03 Thu 30/09/04 6

4 Planificación II 7 Organigrama UPC Gabriel Junyent Staff GCO UPC TV3 TECSIDEL DAC ENTEL Coordinador Campus Terrassa Campus de Terrassa UPV GCO 8

5 Introducción: Fibra Óptica 9 Introducción: Bandas Espectrales 10

6 Introducción: DWDM 198.5±1.4 THz (1510±10 nm) THz nm THz nm THz nm THz nm THz nm 100 GHz 100 GHz Canal de Supervisión 50 GHz Frecuencias equiespaciadas Separaciónes: 200 GHz, 100 GHz, 50 GHz, 25 GHz Frecuencia central (Krypton line)193.1 THz ( nm) Tolerancia en frecuencia: espaciado de canales / 5 11 Introducción: Evolución OTN 12

7 OXC OXC OXC OXC OXC OXC OXC OXC OXC OXC OXC OXC OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OLT OLT OLT OLT OADM OADM OADM OA OA OA OA OA OA OA OA OA REG REG REG Introducción: OTN 13 Introducción: OTN Futura 14

8 Introducción: Evolución Capas OTN Multiplexación, Protección y Administración en cada capa IP ATM IP/ MPLS IP/ GMPLS SONET/SDH SONET/SDH Thin SONET/SDH IP/GMPLS DWDM DWDM DWDM Conmutación óptica DWDM Conmutación óptica Menor coste de equipamiento y operacional 15 Introducción: OTN con ASON Red de transporte óptica (OTN) con conmutación automática de canales ópticos (ASON) Red Cliente Camino End-to-End. Canal Óptico 16

9 Introducción: OXC Optical Cross-Connect (OXC) λ G Port 1 Port 4 Port 2 Port 5 Port 3 Port 6 λ R Tabla de conexiones Entrada Salida Operación (port, label) (port, label) Label (1,B) (4,G) Swap (1,G) (6,R) Swap (2,R) (4,Y) Swap (3,Y) (5,R) Swap (3,G) (6,G) Swap (3,B) (6,Y) Swap OXCs + MPλS suministran caminos ópticos estableciendo relaciones entre <puerto de entrada, canal óptico de entrada> y <puerto de salida, canal óptico de salida> 17 Introducción: ASON ASON (Automatical Switching Optical Network) Señalización Usuario OCC OCC DCN OCC NMI-A Network Management Systems UNI I-NNI E-NNI CCI NMI-T Clientes Optical Switch Optical Switch Optical Switch Clientes Transport plane CCI: Connection Control Interface NMI-A: Network Management Interface for ASON Control Plane NMI-T: Network Management Interface for the Transport Netwok DCN: Data Comunication Network UNI: User to Network Interface. NNI: Network to Network Interface 18

10 Introducción: DCN PC Agent router Ethernet Element Manager NODO 1 V.35 NODO 2 OSC card OSC card NODO 3 PC Agent V.35 router OSC card OSC card OSC card OSC card V.35 router PC Agent Ethernet Data Communication Network Ethernet 19 Red CARISMA NMS (Network Management System) DCN NMI-A OCC UNI Control and Management Plane NNI OCC NNI CCI OCC UNI NMI-T CCI GigabitEth. Switch/Router Gigabit Links CCI UNI DWDM Link Campus Terrassa Transport and Data Plane Optical Node Electric and optical links Campus Nord UPC (BCN) 20

11 Arquitectura Lógica de la red CARISMA Plano de Transporte : Formado por una red óptica de transporte que proporciona canales ópticos entre usuarios y monitoriza el estado de la conexión Anillo DWDM con tres nodos ópticos que permiten la extracción e inserción de canales ópticos de forma totalmente óptica mediante OADMs dinámicos Cada fibra transporta 12 lambdas con una separación de 100 GHz Cada OADM puede insertar y extraer 4 lambdas por fibra Plano de Control: Establecimiento y eliminación de conexiones ópticas en tiempo real mediante protocolos de señalización y enrutamiento GMPLS Descubrimiento de vecinos y recursos locales Descubrimiento/Diseminación de la topología de la red Protocolo de enrutamiento OSPF Protocolo de señalización RSVP para el establecimiento, modificación y eliminación de canales ópticos en tiempo real Extensiones de Traffic Engineering (TE) Plano de Gestión: Funciones de gestión: monitorización, estadísticas, averías, configuración, facturación y seguridad 21 Fases del Proyecto CARISMA Fase 1: El Agente de red (NMS) será el responsable del aprovisionamiento de los canales ópticos. Se realizará un enrutamiento estático. El NMS será el encargado de configurar los distintos nodos óptico mediante el interfaz NMI (Network Managment Interface) basado en SNMP. También realizará funciones de monitorización, averías, configuración, contabilidad y seguridad de los planos de transporte y control. Fase 2: Se proporcionará un aprovisionamiento de canales soft-permanent mediante la tecnología GMPLS con los protocolos RSVP-TE y OSPF-TE, para la señalización y el descubrimiento de la red. Fase 3: Mediante el interfa,se UNI (User Network Interface) los propios clientes podrán realizar el aprovisionamiento de canales, conexiones switched. 22

12 Fase I: Conexiones Permanentes LightPath Set-up Trigger NMS OCC NMI NMI NMI OCC Datos Datos Cliente NNI NNI Cliente OCC 23 Fase II: Conexiones Soft-Permanent NMS NMI LightPath Set-up Trigger OCC OCC Datos Datos Cliente NNI NNI Cliente OCC 24

13 Fase III: Conexiones Switched OCC OCC Señal Cliente Cliente NNI NNI Señal Cliente Cliente Traffic Engineering Server Traffic Monitoring & Lightpath set-up trigger OCC Traffic Engineering Server Traffic Monitoring & Lightpath set-up trigger 25 Plano de Transporte UPC Gabriel Junyent Staff GCO UPC TV3 TECSIDEL DAC ENTEL Coordinador Campus Terrassa UPV GCO (Grupo de Comunicaciones Ópticas) Campus de Terrassa 26

14 Plano de Transporte: Nodo Óptico F.O. AWG (OADM) F.O. Nodo óptico GEth. 1000Base-LX DRAC (Equipos de WDM) LD s Sintonitzables GEth. (RJ-45 y Fibra) GEth. 1000Base-LX Port RS232 o Ethernet (módulos PIC s) Electrónica de Control de los LD s RJ Plano de Transporte I DCN NMI-A NMS (Network Management System) UNI Control and Management Plane NNI NNI CCI UNI CCI GigabitEth. Switch/Router Gigabi t Links Transport and Data Plane I-NNI I-NNI CCI UNI DWDM Link I-NNI Electric and optical links Optical Node Campus Nord UPC (BCN) Campus Terrassa Add Drop Fibra de trabajo anillo UPSR Nº1 Nodo OADM Nº 3 Add Drop Nodo OADM Nº 1 Fibra de protección anillo UPSR Nº1 Anillo UPSR Nº1 con protección 1:1 Add Drop Nodo OADM-OXC Tareas realizadas: Implementación y ensamblaje de los OADMs Nodo OADM Nº 2 Add Drop Evaluación tecnologías AWG y FBG 28

15 Plano de Transporte II Implementación de OADMs Opción 1: FBG (estático) Opción 2: AWG (dinámico) realizada durante 2002: Diseño del OADM Caracterización de componentes Tarjetas y software de control Ensamblaje del prototipo 29 Plano de Transporte III AWG NxN A B C AWG H F C D F G C A I G H I J A B D B J 30

16 Plano de Transporte IV Uno de los objetivos de CARISMA es el diseño e implementación de un prototipo de nodo óptico OADM. Para ello se han adquirido y caracterizado espectralmente los filtros mux/demux ópticos AWG ( Array Waveguide Grating ) 1x40 (Alcatel Optronics). Después del estudio realizado se propuso el siguiente esquema para el prototipo de OADM basado en AWG 1x40 y switches espaciales. Entrada Canales ópticos de Inserción (Add) AWG 1 x 40 λ 1 λ 2 λ K 1 λ K λ K +1 λ K +1 λ 40 λ Κ+1 λ Κ λ Κ λ Κ+1 Modulo Add/Drop Canales ópticos de extracción (Drop) AWG 1 x 40 Salida 31 Plano de Transporte V OADM con AWG ,72 nm 1553,33 nm 1547,72 nm 1553,33 nm AWG 9x9 2x2 switch 2x2 switch 2x2 switch 2x2 switch 2x2 switch 2x2 switch 2x2 switch 2x2 switch 32

17 Plano de Transporte VI Caracterización de Componentes: 6 AWGs y Switches 2x2 electromecánicos AWG 3A db Medida de la respuesta de uno de los AWG 1x λ [nm] 33 Plano de Transporte VII Tarjetas y Software de Control Para realizar las funciones de Protección y de Add/Drop en los nodos ópticos OADM de la red óptica DWDM propuesta, es necesario el empleo de de conmutadores ópticos. Se disponen de unos conmutadores ópticos electromecánicos 2x2 de la marca DICOM Desarrollo de unos drivers electrónicos de control para dichos conmutadores ópticos mediante PC Requisitos del diseño: modulable y escalable Fases de realización : 1. Diseño de una tarjeta en la que se configura la dirección concreta para el conmutador óptico ( desde la 1 a la 128 ) mediante un microinterruptor DIP8, así como su estado ( paso o cruce ) 2. Integración en un módulo compacto que permite controlar de forma independiente 6 conmutadores ópticos 2x2. Para cada conmutador tenemos : 1 terminal DIN de 4 pines que se conecta a los pines de control del conmutador óptico a controlar y 2 leds que nos indican el estado su estado de conmutación 34

18 Plano de Transporte VIII Tarjetas y Software de Control 3. Diseño del software que gestione el módulo hardware de control de los conmutadores ópticos DICOM 2x2 a través del puerto paralelo del PC y mediante el entorno de programación HP-VEE. 4. Comprobación experimental para el caso de emplear un conmutador óptico 2x2 aislado y para el caso de que éste se encuentre integrado en el nodo óptico OADM 35 Plano de Transporte VII Ensamblaje del prototipo Prototipo del OADM implementado en el laboratorio AWG 1x40 Puertos de entrada de la señal DWDM Puertos Drop Puertos de salida de la señal DWDM Puertos Add Puertos eléctricos para control y gestión del OADM Switch 2x2 36

19 Plano de Transporte VIII Selección del número de conmutadores activos de entre los SEIS disponibles inicialmente Control manual de cada conmutador óptico Botón de ejecución (configura los estados de los conmutadores previamente seleccionados ) Bloque que permite ejecutar a través de un fichero una secuencia de estados en cada conmutador, así como el tiempo en que cada conmutador va ha estar en ese estado 37 Organigrama UPC Gabriel Junyent Staff GCO UPC TV3 TECSIDEL DAC ENTEL Coordinador Campus Terrassa UPV GCO Campus de Terrassa 38

20 Equipos DWDM: TXs y RXs Actualmente TVC ya dispone del diseño y trabaja en la integración final de los DRACs Componentes de los DRACs: 39 Prototipo del DRAC. Foto I 40

21 Prototipo del DRAC. Foto II 41 Prototipo del DRAC. Foto III 42

22 Prototipo del DRAC. Foto IV 43 Laboratorio de I+D de TVC 44

23 UPC Gabriel Junyent Staff UPC GCO (Grupo de Comunicaciones Ópticas) TV3 TECSIDEL DAC ENTEL Coordinador Campus Terrassa UPV GCO Campus de Terrassa 45 Caracterización del laser sintonizable I 46

24 Caracterización del laser II DIAGRAMA DE BLOQUES BUS HPIB BUS HPIB CONTROLADOR DE TEMPERATURA ANALIZADOR DE ESPECTROS FUENTES DE CORRIENTE LASER SINTONIZABLE MEDIDOR DE LONGITUD DE ONDA 47 Esquema de Caracterización I Fuentes de corriente y control de temperatura Medidor de longitud de onda Analizador de espectros óptico laser caracterizado 48

25 Esquema de Caracterización II 49 Esquema de Caracterización III TEKTRONIC PRO-8000 Fuentes de Corriente Control de Temperatura 50

26 Esquema de Caracterización IV Láser 4 secciones Soporte de conexión 51 láser sintonizable multisección I 52

27 láser sintonizable multisección II 53 láser sintonizable multisección III 54

28 láser sintonizable multisección IV 55 Caracterización del láser de 4 Secciones I Criterios para la selección de la λ Potencia > -3dBm SMSR > 35 db Máxima separación respecto del centro del canal normalizado ±0,05nm E E E E E-06 Potencia (dbm) 1.561E E-06 Precisión de las corrientes 0.0 I ACTIVA ± 0,3 ma I COUPLER ± 0,3 ma I REFLECTOR ± 0,2 ma I PHASE ± 0,2 ma Potencia (dbm) E E E E E E E-06 56

29 1 Caracterización de láser de 4 Secciones II 1563, , , , , , , , , , , , LAMBDA (nm) Índice de la tabla de corrientes Cada índice corresponde a una configuración de 4 corrientes Un barrido entre todos los índices posibles da un rango de sintonía entre 1530 nm y 1564 nm 57 Caracterización de láser de 4 Secciones III Estabilización del Láser en TEMPERATURA Inyectar 100mA en la zona ACTIVA del Láser Inyectar 1mA en la zona de ACOPLADOR Inyectar 1mA en la zona de REFLECTOR Inyectar 1mA en la zona de FASE Lectura de la Potencia de pico con Analizador de Espectros Lectura de la Lambda con el medidor de longitud de onda Buscar el 2º pico de Potencia y leer la SNR con Analizador de Espectros Guardar en un fichero: las corrientes medidas para cada zona del láser, la Lambda, la Potencia y la SNR I PHASE = I PHASE + 0,3 ma IPH > 9 ma NO SI IREF > 35 ma NO I REFLECTOR = I REFLECTOR + 0,2 ma SI I COUPLER = I COUPLER + 0,2 ma NO ICOUP > 35 ma SI FIN 58

30 Caracterización de láser de 4 Secciones IV LAMBDA (nm) 1545, ,35 LAMBDA CORRIENTE DE REFLECTOR 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 Corriente de reflector (A) 1541, ÍNDICE relativo a las corrientes de sintonía 0 Cada λ tiene diferentes posibles configuraciones Hay configuraciones inestables que se deben evitar En las zonas más estables se selecciona la configuración para una determinada λ 59 Caracterización de laser de 4 Secciones V LAMBDA (nm) 1542, , ,35 LAMBDA CORRIENTE DE FASE 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 Corriente de fase (A) ÍNDICE relativo a las corrientes de sintonía A partir de una ampliación de la gráfica se puede determinar el índice exacto que garantiza una sintonización de la λ con una precisión de ± 0,05 nm dentro del canal correspondiente. Se puede seleccionar el punto de sintonía preciso que permite trabajar con una pendiente adecuada para posibles modulaciones en frecuencia. 60

31 Diseño del Amplificador Óptico I Bloques del EDFA Entrada Acoplador WDM Filtro Salida Aislador Laser de bombeo Fibra óptica dopada Bombeo residual Aislador 61 Diseño del amplificador Óptico II 62

32 Diseño del Amplificador Óptico III En el desarrollo de este EDFA se ha utilizado un láser de bombeo a 980 nm con una potencia de hasta 250 mw y 17 metros de fibra dopada. 63 Simulaciones I 64

33 Simulaciones II 65 Simulaciones III Situación antes de la ruptura del enlace entre los nodos 1 y 2 66

34 Simulaciones IV Situación durante de la ruptura del enlace entre los nodos 1 y 2 67 Simulaciones V Situación después de la ruptura del enlace entre los nodos 1 y 2 68

35 Simulaciones VI 69 Simulaciones VII Diagrama de bloques para la implementación del Optical Cross-Connect (OXC) Diagrama de bloques realizado para la implementación del nodo óptico 70

36 Simulaciones VIII Situación previa al enrutamiento del canal 1 del anillo 2 hacia el anillo 1 71 Simulaciones IX Situación posterior al enrutamiento del canal 1 del anillo 2 hacia el anillo 1 72

37 Laboratorio de I+D del GCO 73 Sistema de Gestión UPC Gabriel Junyent Staff UPC GCO (Grupo de Comunicaciones Ópticas) TV3 TECSIDEL DAC ENTEL Coordinador Campus Terrassa UPV GCO Campus de Terrassa 74

38 CCABA: Nodo de Gestión Equipos DWDM OPteraMetro 5200 de Nortel de i2cat Equipos clientes de la red CARISMA Cisco y Juniper M20 75 CCABA: Enlace CCABA-Terrassa-TVC Punto de entrada de la fibra al CCABA Patch Panel con fibra hacia TVC y el Campus de Terrassa Equipos DWDM 76

39 Medidas realizadas: OTDR Tram CCABA - Terrassa Tramo CCABA - TERRASSA db Distancia 77 Demostraciones realizadas I Enlace existente desde el nodo receptor en Terrassa hacia el Cine Catalunya, para retransmitir en directo una Opera desde el Liceo de Barcelona (proyecto I2cat) Esta demostración ha permitido validar la fiabilidad del enlace RJ/45 Fast Ethernet Tv Terrassa (sala maquillaje) E/O AyuntamientoTerrassa O/E RJ/45 Fast Ethernet Switch Fibra MM Tv Terrassa MT-RJ SC/PC Fibra SM Gigabit Ethernet Cine Catalunya PC con tarjeta decodificadora MPEG2 78

40 Demostraciones realizadas II Montaje global del Proyecto de la Opera Abierta que enlazaba con la red CARISMA LICEO CINESA Diagonal HDSDI HDSDI (1,5Gbps ) SDI Media Gateway MPEG2 (10 Mbps ) i2cat IP Multicast Cine Catalunya de Terrassa UNIVERSIDADES (UPC, UdG, UdL) 79 NMS de la red Carisma NMS (Network Management System): Sistema donde se centraliza la gestión y supervisión de la red. Índice Arquitectura general del sistema de gestión Arquitectura interna del NMS Funcionalidades NMS 80

41 Sistema de Gestión I Elementos que intervienen en la Arquitectura general del sistema de gestión DCN NMI-A NMS (Network Management System) UNI Control and Management Plane NNI NNI CCI UNI CCI GigabitEth. Switch/Router Gigabit Links CCI UNI DWDM Link Campus Terrassa Transport and Data Plane I-NNI I-NNI I-NNI Optical Node Electric and optical links Campus Nord UPC (BCN) 81 Sistema de Gestión II Arquitectura general del Sistema de Gestión User interface core NMS (Agente de red) gestor SNMP DCN Agente de nodo I agente SNMP core Plano control red Carisma agente SNMP core Agente de nodo II controlador controlador Plano transporte Nodo óptico Nodo óptico 82

42 Sistema de Gestión III Arquitectura interna NMS 83 Sistema de Gestión IV Introducción e interpretación de parámetros de gestión NMS Manager SNMP Peticiones de establecimiento o eliminación de canales ópticos NMI Respuesta a peticiones Notificaciones y alarmas Agente SNMP Datos de configuración (clientes, mapeo puertos...) Parámetros de estado (funciones, averías...) Vecindario (OCCs y routers activos...) Canales ópticos activos OCC 84

43 Sistema de Gestión V FUNCIONALIDADES: HP OpenView NNM Descubrimiento de la red gestionada Visualización de la topología a varios niveles Base de datos con inventario y estado de la red Integración con aplicaciones externas Comunicación con los agentes de nodo Obtención las respuestas de los agentes de nodo Asignación de valores a los agentes de nodo Gestión de eventos asíncronos de los agentes (traps) Alarm browser 85 Sistema de Gestión VI HP OpenView NNM - GUI Ejemplo del interface de usuario de NNM con integración de aplicaciones externas 86

44 Sistema de Gestión VII Funcionalidades NMS (I) El sistema gestor NMS ha de permitir: Consulta de estado de red, nodos, enlaces, etc. Recepción y presentación de alarmas. Configuración de la red (path setup, tear-down, etc) Obtención de medidas para tarificación a clientes Realización de estadísticas 87 Sistema de Gestión VIII Funcionalidades NMS (II) Equivalencia a los Niveles de gestión Telecommunications Management Network (TMN): BML SML NML EML NEL BML Business Management Layer SML Service Management Layer NML, Network Management Layer EML, Element Management Layer NEL, Network Element Layer El NMS para la red Carisma dará soporte para los niveles: SML, NML, EML. 88

45 Sistema de Gestión IX Funcionalidades EML (nivel de gestión de elemento) Consulta de parámetros de nodo Configuración de nodos Recepción de alarmas relativas al funcionamiento de cada nodo 89 Sistema de Gestión X Funcionalidades NML (nivel de gestión de red) Descubrimiento de la red y presentación de la topología Consulta de parámetros de los enlaces Cálculo de una nueva ruta Establecimiento de una nueva ruta (path setup) Eliminación de una ruta establecida (path tear-down) 90

46 Sistema de Gestión XI Funcionalidades SML (nivel de gestión de Servicio) Consulta de clientes conectados Consulta de parámetros de rutas establecidas Provisioning (creación de las rutas necesarias) Tarificación al cliente final (medidas de tráfico, QoS,..) 91 Implementación del Plano de Gestión I Red del laboratorio global CCABA Internet Red CCABA 10/100Base-T x / 24 NMS Network Management System DCN Agente Nodo 1 Agente Nodo 2 Agente Nodo 3 Red Privada CARISMA 100Base-T x / 24 92

47 Implementación del Plano de Gestión II Red privada CARISMA Network Management System (NMS) OS: Windows 2000 Professional IP: Agente de Nodo 3 OS: Linux RedHat 7.3 IP: CARISMA 100Base-T x / 24 Agente de Nodo 1 OS: Linux RedHat 7.3 IP: Switch Agente de Nodo 2 OS: Linux RedHat 7.3 IP: SNMP: Introducción I SNMP: Simple Network Managment Protocol Protocolo para la gestión de dispositivos de red Elementos: Agente: Proceso que recoge datos del dispositivo local Manager: Proceso que consulta los diferentes agentes los datos que estos han ido obteniendo MIB: Estructura de datos en forma de árbol donde se define el conjunto de objetos a ser consultados Utiliza UDP (User Datagram Protocol) como protocolo de transporte 94

48 SNMP: Introducción II MIB: Management Information Base Base de datos de estados RFC 1213 Estructura de datos en forma de árbol Define los datos mantenidos por un dispositivo de red Se está creando una MIB propietaria El identificador asignado por IANA a nuestra MIB es: SNMP: Implementación I Creación de una MIB propietaria ccitt(0) iso(1) itu(2) joint-iso-ccitt(3) org(3) dod(6) internet(1) private(4) enterprises(1) mgmt(2) mib-2(2) ccaba(15289) system(1) interfaces(2) at(3) ip(4) icmp(5) tcp(6)... 96

49 SNMP: implementación II SNMP: Agentes de nodo Gestión de los distintos parámetros de los dispositivos ópticos: Responden a las consultas del NMS Actualizan los valores a petición del NMS Notifican asincronamente al NMS distintos eventos Implementación del Agente: Sistema Operativo: Linux RedHat 7.3 Software: net-snmp version SNMP: Interacción Agentes - NMS Agente Nodo 3 Agente Nodo 2 NMS (Network Management System) SNMP SET / GET SNMP RESPONSE Agente Nodo 1 Dispositivos Ópticos y eléctricos MIB 98

50 Esquema básico del Plano de Control EL plano de control a diseñar en los agentes de nodo sigue una arquitectura en línea con la recomendación G.8080 de la ITU-T Routing Controller (RC) Link Resource Management (LRM) Call Controller Connection Controller (CC) Protocol Controller (PC) UNI NNI NMI CCI Ethernet Ports RS-232 Port 99 Esquema de direccionamiento OCC OCC OCC OADM 2 F3 B2 B1 F1 OADM 1 F3 B1 B2 F1 OADM 3 F4 F2 F4 F2 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Esquema de direccionamiento basado en Unnumbered Links y Bundled Links. CLIENT EQUIPMENT Gigabit Ethernet Switch Local Link Resource Table PORT_ID CH_ID RNODE_ID RPORT_ID RCH_ID SRLG ISC RES_BW ENC OP_STAT LPT DIR F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 RX F F LSC 0x4D9450C x02 TX F F LSC 0x4D9450C x02 TX F F LSC 0x4D9450C x02 TX F F LSC 0x4D9450C x02 TX 100

51 CC (GMPLS daemon) Interfaces Ethernet entrada GMPLS Daemon main Std input (teclado) Std output (pantalla) GRAPI sockets Llamada función Agente SNMP (GRTAP) Preproc UPCALLS Procesado Común pkt Proc. específico PATH, PATH-TEAR PATH/RESV-ERR RESV, RESV-TEAR PSB RSB Envio paquetes interfaz NNI Envio paquetes interfaz CCI Interfaces Ethernet salida Interfaz RS-232 salida RC LRM 101 Experimentos realizados Se ha implementado el protocolo de señalización RSVP de la interfaz NNI mediante la introducción de los siguientes objetos: LSP_TUNNEL_IPv4_SESSION LSP_TUNNEL_IPv4_FILETER_SPEC LSP_TUNNEL_IPv4_SENDER_TEMPLATE IPv4_IF_ID_RSVP_HOP GENERALIZED LABEL REQUEST GENERALIZED LABEL LABEL_SET UPSTREAM LABEL EXPLICIT_ROUTE 102

52 Establecimiento de un camino óptico I In Out In Out In (1,V) Out (2,B) Petición (1,B) (2,R) Petición In Out Local (2,V) Petición (1,R) Local Petición UNI Reserva B Client Reserva V Reserva R Client Respuesta UNI Respuesta UNI 103 Establecimiento de un camino óptico I I OCC OCC OCC C1 F1 F7 F3 F8 C8 C2 F2 F2 F4 F5 C9 Gigabit Ethernet Switch Gigabit Ethernet Switch Setup soft-permanent LSP Source: Node ID=OCC1, PortID=C1 Destination: Node ID=OCC2, PortID=C8 Payload type: Gigabit Ethernet Management system 104

53 Establecimiento de un camino óptico III Gigabit Ethernet Switch OADM 3 OADM 1 OADM 2 Gigabit Ethernet Switch RT 2 Control Plane 3 LRM CallC CC UNI NNI 4 PC NMI CCI 1 Ethernet Ports RS232 port 105 Establecimiento de un camino óptico IV OCC OCC OCC C1 F1 F7 F3 F8 C8 Management system Gigabit Ethernet Switch C2 F2 F2 IP Header - Source address: Destination address: Router alert: disable LSP_TUNNEL_IPv4_SESSION [LSP RSVP-TE] - IPv4 tunn End point add: (OOC2) - Tunnel ID: TID1 - Extended tunn ID: 0 ó (OCC1) IPv4 IF_ID RSVP_HOP [GMPLS RSVP-TE] - IPv4 Next/Previous Hop Address: [RFC 2205] - Logical Interface Handle: 1 [RFC 2205] - COMPONENT_IF_DOWNSTREAM [GMPLS] (Type 4) IP Address: , Interface ID: B4 - COMPONENT_IF_UPSTREAM [GMPLS] (Type 5) IP Address: , Interface ID: B4 TIME_VALUE [RFC 2205] - Refresh period GENERALIZED LABEL REQUEST [GMPLS RSPV-TE] - LSP enc type: 8 (Lambda Photonic) - Switching type: Lambda Switch Capable (LSC) - GPID: 33 (Ethernet) LSP_TUNNEL_IPv4_SENDER_TEMPLATE [RSVP-TE] - IPv4 Tunnel Sender addr: LSP ID: lsp1 SENDER_TSPEC [RFC 2205] - (NOT USED) - Peak data rate: 0x04CEE6B28 GbEth UPSTREAM_LABEL [GMPLS RSVP-TE] - Label 1 EXPLICIT ROUTE [GMPLS & RSVP-TE] - UNNUMBERED INTERFACE ID (Type 4) IP Address: , Interface ID (32bits): XXX - UNNUMBERED INTERFACE ID (Type 4) IP Address: , Interface ID (32bits): XXX LABEL SET - Label 1 - Label 7 F4 F5 C9 Gigabit Ethernet Switch 106