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Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 1
i. Tecnologías TDM. Jerarquías PDH y SDH.ii. Tecnologías WDM. Transmisión óptica.iii. Tecnologías de conmutación de paquetes
Tema III: Redes de transporte
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 2
Tecnologías de transporte por multiplexaciónen el tiempo
• Aplicable a transmisión digital: Redes ISDN (RDSI).• Casi síncrono: Jitter entre tramas (en el “timing” exacto de los bits).• Muliplexación a nivel de bit: Costosa para grandes volúmenes• Estándar incompatible USA-Europa:
PDH: Plesiochronous Digital Hierarchy (JPD)
• Cada nivel multiplexa 1:4
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 3
• La referencia a distintas señales de reloj (una en cada entrada) provoca la falta de sincronismo total y ésta la necesidad de ajustar las tramas con bits de relleno.
• A su vez, esto implica la necesidad de demultiplexar y volver a multiplexar, en cada nodo, cuando se quiere extraer información (canales) de las tramas.
• Se tiene así:
Capacidadnominal (Mb/s)
2
34
140
No se transporta
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 4
• El muestreo aplicado en cada canal básico es de 8 KHz (125 µs cada trama) con un entrelazado de 8 bits de cada canal por trama en el primer nivel (E1).
• El nivel primario (2 Mbps) consta de tramas de 32 slots: 30 para canales tributarios y 2 de servicio (el “0” y el “16”). Éste es verdaderamente síncrono.
• 30 canales telefónicos de 64 Kb/s
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 5
• Diseñado para enlaces p2p: Mux/Demux en cada nodo. • Ideado para transmisión sobre coaxial.•Para mayores niveles de multiplexación (>140 Mbps) se debe pasar a SDH (JSD): Transmisión por FO (fibra óptica).
Inserción/extracción de tramas E1 en E4
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 6
SDH: Synchronous Digital Hierarchy(JSD)
Surge (estándares ITU publicados en 1992: ITU-T G.707, 708 y 709) para
• Unificar valores (estándar) de transmisión (USA-Europa).• Comprender medios ópticos de transmisión (superar el límite de 140 Mbps)• Implementar mecanismos MUX completamente síncronos que permitan
insertar/extraer canales sin necesidad de demultiplexar tramas completas.
Se consigue mediante
• Entrelazado byte a byte (no bit a bit).• Sincronización completa por punteros a las cargas útiles• Adopción del esquema (jerarquía) SONET
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 7
Desde los inicios de los 90 se han venido desplegando de forma generalizada las redes JDS (SDH)
DMUX4/1
64 64
6464
64
DMUX4/4
DMUX4/4
DMUX4/4
DMUX4/4
DMUX4/4
1616
1616
6464
6464
DMUX4/1
4
4
1
111 41
1 4
DMUX4/1
DMUX4/1
4
RPVRPVTransporte IP
Transporte IPGestión de Red
Gestión de Red
• Cada sistema ocupa un par de F.O.
• Sistemas de hasta 10 Gbit/s: larga distancia y metropolitano
• Paradigma de fiabilidad y seguridad
Circuito
s alquilados
Circuito
s alquilados
Servicios de voz
Servicios de voz
Redes para Clientes
Redes para Clientes
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 8
Los sistemas JDS aportaron un cambio significativo respecto a los sistemas PDH precedentes
• Seguridad: – Distintos mecanismos de protección (paradigma de los 50 mseg)
• Modularidad y escalabilidad:– VCn hasta 155 Mbit/s– Concatenación de capacidades
• Gestionabilidad e inteligencia: – El SW, hasta entonces exclusivo de los sistemas de conmutación, se
incorpora a las redes de transmisión
• Aparece el concepto de “redes de transporte” como evolución del concepto “redes de transmisión”
• Aparece el concepto de “redes de transporte” como evolución del concepto “redes de transmisión”
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 9
Evolución del mercado de equipos de transmisión:
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 10
Jerarquía (y nomenclatura) SONET/SDH:
• SONET.- Synchronous Optical Network (1985) Realmente sólo se• STM.- Synchronous Transport Module transmite STM-1, • STS.- Synchronous Transport Signal STM-4, STM-16 y • OC.- Optical Carrier STM- 64 en Europa
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 11
E3
E1..E1
E3
Conversor electro-óptico
Codificador (scrambler)
Multiplexor 4:1
Multiplexor 4:1
OC-48cSTM-16STM-4STM-1
STM-1
STM-4
STM-4
STM-4
Multiplexación SDH
Tramas PDH (ITU)
Tramas SDH
E3
E3
STM-1STM-1
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 12
Tara (overhead) de transmisión: De regeneraciónDe multiplexación
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 13
Esquema de las tramas SDH:
125 μs
N=1, 4, 16, 64
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 14
Las tramas STM-4 (622,080 Mbps) se forman entrelazando bytes de cuatro tramas STM-1. De igual forma, la trama de un múltiplex STM-16 (2448,320
Mbps, o 2,5 Gbps) se forma entrelazando bytes procedentes de 16 tramas STM-1 o de 4 STM-4.
En estas etapas de multiplexación, se trata con tramas síncronas. La información JPD debe quedar previamente empaquetada dentro de tramas
STM-1.
La sincronización del sistema completo se consigue con un mecanismo maestro-esclavo jerárquico: Se impone la señal de reloj de un nodo a toda la
red
Al entrelazar octetos procedentes de los tributarios, los punteros se recalculan, porque las señales pueden tener desplazada la posición de
referencia (no se entrelazan simplemente).
Multiplexación JSD (SDH):
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 15
Contenedores virtuales (CVN):
La información transportada por SDH no tiene que acomodarse rígidamente a los contenedores (carga útil) de las tramas.
• Puede viajar de manera inconexa en diferentes tramas.• Para controlar el proceso de recuperación de la información, se “puntean” los
trozos que la componen (contenedores virtuales).• La capacidad de un CV4 es igual a la carga útil de una trama STM-1 (150 Mb)• Un CV3 tiene capacidad para albergar tramas PDH de nivel E3 (34 Mb). Cada
STM-1 puede transportar tres CV3• Las tramas E1 (2 Mb) se mapean en CV12. • Un STM-1, puede componerse a partir de tramas PDH: 1 E4 ó 3 E3 pero se
formará una trama SDH intrínsecamente asíncrona.• Si se quiere formar un STM-1 verdaderamente síncrono a partir de tramas
PDH, debe hacerse con 63 tramas E1.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 16
• C-n: contenedor de nivel n. Carga útil a transportar sobre JDS• VC-n: contenedor virtual de nivel n. Es la tara más la carga útil de un trayecto extremo
a extremo– LOVC (Lower Order Virtual Container): VC-11, VC-12, VC-2 y VC-3 ETSI– HOVC (Higher Order Virtual Container): VC-3 ANSI, VC-4 y VC-4-Xc
• TU-n: unidad tributaria (afluente) de orden n (n=1, 2, 3). Conjunto de contenedor virtual y puntero hacia su octeto de comienzo
• AU-n: unidad administrativa de nivel n (n=3, 4, 4-Xc). Conjunto de contenedor virtual y puntero hacia su octeto de comienzo
• TUG-n/AUG-n: grupo de unidades tributarias o administrativas• STM-N: trama JDS transmitida
– Tara más carga útil– Sección de multiplexación y sección de regeneración
Nomenclatura:
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 17
Multiplexación de canales a partir de JDP:
Mapeado de tramas y contenedores virtuales SDH:
• Un VC4 puede transportar 1 E4 (en 1 Unidad Administrativa)• Ó 3 UAF-3 (3 VC-3 más sus punteros)• Ó 21 GUAF-2 (formados cada uno por 3 UAF-12)
• Cada UAF-3 puede transportar 1 E3• Cada UAF-12 puede transportar 1 E1
• UAD.- Unidad Administrativa• UAF.- Unidad de Afluente• GUAF.- Grupo de unidades afluente
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 18
• La utilización de punteros permite mantener la sincronización y mantener a lo largo de las etapas MUX la identificación de todos los canales transportados.
•Al tiempo, el mecanismo es flexible ya que los CVs no tiene por qué comenzar y terminar al principio y fin de los espacios de “carga útil” de las tramas.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 19
• Puede transportar – Un C-4 (señales JDP E4 a 139.264 Kbit/s u otras)– Tres TUG-3 (compuestas a su vez por VC-3s o VC-12s)– 1 C-4 3 VC-3s– 2 VC-3s, 21 VC-12s 1 VC-3, 42 VC-12s– 63 VC-12s
• Se transportan directamente sobre STM-N
TUG-3VC-4 x3
C-4
AU-4AUG-1x1
STM-1x1
AUG-4STM-4
x4
x1x4
AU-4-4cx1
Alternativas de uso de VC-4:
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 20
Equipos SDH:
TL (TM).- Terminal de línea
ADM.- Add Drop Multiplexer
DCC.- Digital Cross Connect
Agregados
Tributarios (afluentes)
Fácil composición de
enlaces p2panillosmallas
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 21
Extracción/inserción de canales en JDS:
• Sin necesidad de descomponer toda la trama multiplexada, los equipos ADM son capaces de localizar la información de un determinado canal (SDH) y sacarlo o insertar nuevos canales al tiempo que los multiplexa en el esquema SDH de las tramas.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 22
Funcionamiento de un anillo SONET/SDH usando solo una fibra
B
STM-1 (155,52 Mb/s)
A
A
Con una sola fibra en el anillo se tiene comunicación full dúplex
C
C
Ocupación: 3 * STM-1 = 466,56 Mb/sSobran 155,52 Mb/s (un STM-1)
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
B
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 23
Recuperación de averías en anillos SDH
Tráficode usuario
Tráfico de usuario
Funcionamiento normal Avería
Corte enla fibra
Los ADMs realizan un bucle y cierran el anillo
en 50 ms
AD
MA
DM
ADMADM
ADMADMADM
ADM
AD
MA
DM
ADMADM
Tráfico de usuario
Reserva
ADMADM ADM
ADM
AD
MA
DM
AD
MA
DM
ADMADMADM
ADM
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 24
Uso de Digital Cross Connect
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM Digital Cross-Connect
A
A
B
B
C
DC
D
E
E
F
F
A y B ocupan capacidad en ambos anillos. Los dos anillos están saturados
A, B, C, D A, B, E, F
STM-1 (155,52 Mb/s)STM-4 /622,08 Mb/s)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 25
DXC
4/1
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADMPtP leased lines
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
S TM-1 S TM-1
PtP leased lines
S TM-1ADM
S TM-4
S TM-16
S TM-4
S TM-16
S TM-64
ADM
ADM
Ejemplo: Nodo de red troncal metropolitano
Anillo(s) de red troncal
Anillo(s) de red de acceso
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 26
NG-SDH
La tecnología SDH es más flexible y barata que la PDH
No sólo sirve para transportar canales de voz sino que ha ido incorporando capacidades de transporte de tráfico ATM, IP y Ethernet (GFP*)
Sin embargo, la demanda de ancho de banda y competencia de otrastecnologías de transporte (Ethernet y WDM), han llevado a proponer nuevos estándares que aprovechan mejor las capacidades de transporte IP sobre SDH
Éstos se refieren a dos técnicas:
• Concatenación virtual: Constituye una capacidad de transporte mediante la concatenación de varios VC de menor capacidad que pueden ser enrutados por caminos distintos.
• Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS): Gestión dinámica del ancho de banda de un VC.
*GFP.- Generic Framing Procedure
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 27
Generic Framing Procedure (GFP)
• Especificado en G.7041 (2001)
• Mecanismo genérico para la encapsulación de señales cliente– Ethernet– Fibre Channel, Escon, Ficon– DVB, RPR, IP*, ...
• Soporta multiplexación de tributarios
• Se perfila como la opción dominante para transportar Ethernet sobre JDS
* DVB: Digital Video Broadcasting
RPR: Resilient Packet Ring
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 28
Ethernet transportado sobre SDH:
La conexión de puentes (switches) remotos mediante enlaces SDH se consigue con:
•Técnicas NG-SDH: Mapeado Ethernet-SDH y concatenación de tráfico: Trayectos dedicado o compartidos•VLANs (segregación de tráfico por redes privadas virtuales).•Tunelado MPLS
(MS-TTP)
Puertos Tributarios
Puerto Agregado
STM -4
AU4-CTP
VC4-TTP
Ethernet-10M bps
(M S-TTP)
...
TU3-CTP
TU12-CTP(21x)
HO-SNC
LO-SNC
VC12-3v-TTP
LO-SNC
Puerto Agregado
AU4-CTP
(MS-TTP)
HO-SNC
LO-SNC
TU3-CTP
Ethernet-10M bps
LO-SNC
VC4-TTP
VC12-3v-TTP
...
TU12-CTP(63x)
(MS-TTP)
Puertos Tributarios
Puerto Agregado
STM-4
AU4-CTP
VC4-TTP
Ethernet-10Mbps
(MS-TTP)
...
TU3-CTP
TU12-CTP(21x)
HO-SNC
LO-SNC
LO-SNC
Puerto Agregado
AU4-CTP
(MS-TTP)
HO-SNC
LO-SNC
TU3-CTP
Ethernet-10Mbps
LO-SNC
VC4-TTP
VC12-3v-TTP
...
TU12-CTP(63x)
Ethernet-10Mbps
Conmutación Ethernet
Conmutación Ethernet VC12-3v-TTP
Esquema de trayecto dedicado extremo a extremo Esquema de trayecto compartido extremo a extremo
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 29
Concatenación virtual
• Incorporado a G.707 en 2000• Agrupación de múltiples VCs
– Enrutados independientes (fibras distintas, nodos distintos...)– Sólo requiere procesamiento en los puntos de terminación– Válido para VC-12, VC-3 y VC-4– Equalización de diferencia de retardo de hasta 256 ms– Notación: VC-N-Xv
• Beneficios– Flexibilidad de ancho de banda– Uso más eficiente de recursos
• Ajuste de capacidad a necesidades de tráfico• No exige disponibilidad de recursos contiguos
– Transparente a equipos intermedios antiguos– Mejor comportamiento frente a cortes (con VC-Ns diversificados)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 30
JDSJDSADM
ADM
EtherEther
EtherEther
400 Mbs
150 150 150 Mbs
400 Mbs
Resincronizacióndel flujo de cliente
Mecanismo de Concatenación Virtual
GFP + Concatenación Virtual10 Mbs 34M VC3 28% 5x2M 5 VC12 100%5 Mbs 34M VC3 14% 3x2M 3 VC12 83%
100 Mbs 155M VC4 64% 3x34M 3 VC3 98%50 Mbs 155M VC4 32% 2x34M 2 VC3 73%
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 31
Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS)
• Especificado en G.7042 (2001) y extensiones de G.707 y G.783
• Permite la modificación dinámica del ancho de banda– Añadido y supresión de VCs de una concatenación virtual en función de las
necesidades de la aplicación que soporta (tráfico real)– Sin impacto sobre el tráfico. Se realiza por señalización entre los nodos de
inserción y de terminación (salida de la red SDH) del tráfico (aplicación)– Permite reducir el ancho de banda sin perder totalmente la conexión en caso
de fallo parcial de enlaces (SDH) utilizados.
• Beneficios– Puede controlarse también desde un sistema de gestión– Facilita crecer la capacidad con el tráfico– Adapta SDH (orientado a circuitos) a tráfico orientado a paquetes (bursty)– En conjunción con GMPLS => capacidad bajo demanda
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 32
JDSJDSADM
EtherEther
EtherEther
400 Mbs
150 150 150 Mbs
400 Mbs300 Mbs
300 Mbs
ADM
• El flujo Ethernet se ajusta a los recursos disponibles: Si se cae un enlace JDS, se reduce la capacidad (de 400 a 300 Mb/S) de la conexión pero no se pierde TODO el servicio.
• Los mecanismos de protección JDS no aportan tanto valor.
Mecanismo LCAS
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 33
• WDM (Wavelength Division Multiplexing, multiplexación por división en longitudes de onda) consiste en:Enviar varias señales a diferentes longitudes de onda (diferentes λ) por una misma fibra (luz de varios ‘colores’)
• WDM puede ser:– Densa (DWDM, ‘Dense’ WDM): se utilizan 16 o más λ– Ligera (CWDM ‘Coarse’ WDM): se utilizan 2 ó 4 λ
Multiplexación en longitud de onda (WDM)
Las interfaces EO permiten que cada λ transporte 10 ó 40 Gbps
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 34
Transmisión óptica: ventanas en fibra óptica
Primera ventana 0,85 μm
Segunda ventana 1,30 μm
Tercera ventana 1,55 μm
Los picos corresponden a absorción producida por el ión hidroxilo, OH-
↓
↓
↓
OH-
OH-
OH-
Luz visible Longitud de onda (μm)
Ate
nuac
ión
(dB
/Km
)
2,0
1,81,6
0,6
0,8
1,4
1,2
1,0
0,4
0,2
0 1,00,90,8 1,41,31,21,1 1,71,61,5 1,8
Luz infrarroja
Cuarta ventana 1,62 μm
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 35
Capacidades de transmisión en cada ventana:
• La fibra óptica no es igualmente transparente a todas las λ (longitudes de onda); hay cuatro ‘ventanas’ en las que es más transparente:
Ventana λ (nm) Atenuac.(dB/Km)
Alcance (Km)
Costo opto-electrónica
Usos
1ª 850 2,3 2
40
160
4ª (banda L) 1625 Muy elevado DWDM
Bajo LAN (GE)
2ª (banda S) 1310 0,5 Medio LAN (GE, 10GE), WAN (SONET)
3ª (banda C) 1550 0,25 Elevado LAN (GE, 10GE), WAN (SONET,WDM)
GE: Gigabit Ethernet10GE: 10 Gigabit Ethernet
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 36
Posibilidades WDM en cada ventana
Generación Ventana Número de λ
Denominación Años
2ª y 3ª WidebandWDM
Narrowband o Coarse WDM
Dense WDM
Dense WDM
3ª
Finales de los 80
Principios de los 90
Mediados de los 90
3ª
3ª Finales de los 90
Separación
1ª (WDM) 2 240 nm
2ª (WDM) 2-8 400 GHz(3,2 nm)
3ª (DWDM) 16-40 100-200 GHz(0,8-1,6 nm)
4ª (DWDM) 64-160 25-50 GHz(0,2-0,4 nm)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 37
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
Cap
acid
adC
apac
idad
de
de u
nauna
sola
sola
fibra
fibra
(Gbp
s)(G
bps)
OC-768 (40 Gbps)16 Canales = 640 Gbps40 Canales = 1600 Gbps
OC-192 (10 Gbps)16 Canales = 160 Gbps40 Canales = 400 Gbps80 Canales = 800 Gbps
128 Canales = 1280 Gbps
OC-48 (2.4 Gbps)40 Canales = 100 Gbps96 Canales = 240 Gbps
Capacidad total de una fibra con DWDM
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 38
Evolución de la capacidad de transmisión óptica:• Conforme evoluciona la tecnología de multiplexación• Conforme mejora la capacidad por canal:
• Al aumentar la calidad los interfaces EO• Al mejorar la propia calidad de las fibras y elementos del
sistema (amplificadores, ROADMs, etc.)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 39
Enlaces p2p*
4 Gb/s1000BASE-SX 1000BASE-SX
Aumento de capacidad:
Soporte de múltiples servicios:
1000BASE-SX
OC-3cmultimodo
*Las cifras de capacidad son orientativas y dependen del nivel de multiplexación y capacidad de canal
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 40
Esquema funcional de una conexión WDM p2p
1310 nm
Com
bina
dorÓ
ptic
o
01234567
15321536154015441548155215561560
Filtr
o D
WD
M
Amplificadores
Rx
Mod
ulad
orEx
tern
o
Láser 3ª vent.
15xx nmRx Tx
AmplificaDa forma
Sincroniza
15xx nm 1310 nm
01234567
TransponderTransponder
EléctricoF.O. 3ª vent.F.O. 2ª vent.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 41
Equipos constitutivos de un sistema DWDM p2p
• Optimiza el uso de F.O.: 80 λ de 10 Gbit/s sobre un par de F.O.• Las Redes JDS/IP son tributarios para el sistema DWDM• Oferta de “Servicio λ” a clientes
TPTN
MO AO´
AO´
TPR1
TPR
TPT
AO
OADMOLAOLTTransmisión
AO DO
OLTRecepción
TPT2
TPT3
TPR2
TPR3
TPRN
TPT1JDS JDS
PA
SO
PASO
PA
SO
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 42
La WDM permite, además, emular a las redes de transporte SDH mediante equipos add/drop de canales ópticos: OADM
Esquema de un Optical Add Drop Multiplexer
• Los OADM Deben poderse configurar para extraer un número máximo de canales.• La selección de canales a extraer debe poderse realizar por el usuario mediante controlremoto, incluyendo los transpondedores sin afectar a los que ya operan.
• No se debe forzar al usuario a realizar una planificación de antemano de los canales que quiere extraer en un nodo
• Deben mantener pérdidas constante independientemente del número de canales que sedesee extraer.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 43
pueden introducirse, Los equipos OADM
anillo o mallas:
como conmutadores, en topologías p2p,
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 44
Access node #2
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
STM - N
Accessnode #1
Accessnode #3
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
Metro node
STM -4N
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
TDMupgrade
fibre upgrade
Metro node
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
STM - N
STM - N
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
Metro node
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
STM - N
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADMOADM
OADMOADM
OADM
Introduction of OADM ( WDM )
Access node #2
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
STM - N
Accessnode #1
Accessnode #3
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
Metro node
STM -4N
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
ADMADM
ADMADM
ADMADMADMADM
Metro node
STM -
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
Metro node
-
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
Metro node
-4N
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
TDMupgrade
fibre upgrade
Metro node
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
STM -
STM -
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADM
Metro node
Accessnode #1
Access node #2
Accessnode #3
STM -
STM - N
ADMADM
ADMADM
ADMADM
ADMADMOADM
OADMOADM
OADM
Introduction of OADM ( WDM )
Migración a WDM por necesidad de ancho de banda (anillos)
El incremento de tráfico del nodo #2 puede resolverse
a) Vía TDM actualizando todos los equipos ADMdel anillo. (costoso)
b) Añadiendo una nueva fibra exclusiva para ese nodo (viable).
c) Mediante WDM, cambiando los ADMspor OADMs. Proceso inicialmente caro pero escalable y de fácil gestión.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 45
Tipos de OXCs
Los OXC cumplen la misma función que los digital cross connect de SDH. También se conocen como reencaminadores en longitud de onda (λ router)Su misión es dirigir la información hacia la salida dependiendo de la longitud de onda de la la señal de entrada.
Un OXC se compone de demultiplexores,conmutador espacial y multiplexores
Otros elementos de redes ópticas son:Amplificadores ópticosCompensadores de dispersiónEcualizadores
conmutador espacial
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 46
Circuito OC-48 (2,5 Gb/s)
Enrutamiento por conmutación de λ* (redes malladas)
Wavelength Router(OADM o OxC)
32 λ1 λ
λ4
λ17
λ11
1310 nm
1310 nm
* En el futuro es previsible que se desarrolle conmutación de ráfagas y de paquetes ópticos (OBS y OPS respectivamente)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 47
Evolución hacia una red de transporte fotónica con afluentesdiversos (SDH, Ethernet, IP)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 48
Visión de una red de transporte sobre transmisión óptica e2e
Los avances en prestaciones de las comunicaciones ópticas hacen previsible una creciente transparencia de las redes de comunicación
Se barajan diversas posibilidades: Desarrollo de conmutación óptica de granularidad inferior a λ
Transporte de paquetes IP directamente sobre la red fotónica
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 49
DW
DM
DW
DM
OXCConmutador
Optico
OXCConmutador
Optico DW
DM
DW
DMnλ nλ
DW
DM
DW
DM
OXCConmutador
Optico
OXCConmutador
Optico DW
DM
DW
DMnλ nλ
DW
DM
DW
DM
XCConmutador
Eléctrico
XCConmutador
Eléctrico
DW
DM
DW
DMnλ nλ
λ1... λn
JDS
JDS JD
SJD
SSTMn STMn
DW
DM
DW
DM
XCConmutador
Eléctrico
XCConmutador
Eléctrico
DW
DM
DW
DMnλ nλ
λ1... λn
JDS
JDS JD
SJD
SSTMn STMn
El desarrollo de transparencia en las redes de trasporte significa apostar por la conmutación óptica (OCS).La presión del mercado ha frenado el desarrollo de redes óptica e2e.
• Los clientes demandan servicios muy flexibles y volátiles• Las redes de transporte deben incorporar capacidades
adicionales que permitan reducir grados de rigidez•A corto plazo, no se considera oportuno invertir en conmutación óptica.
• Se ve la oportunidad de los conmutadores SDH-OTN(red óptica) con matriz eléctrica:
•Los conmutadores híbridos de doble matriz: (eléctrica y matriz óptica) tendrán su oportunidad en la migración de los sistemas hacia la red fotónica
• Una red óptico-eléctrica (WDM-JDS) dotada de plano de control GMPLS para el uso dinámico de los recursos:
• VC en la red SDH• ODU en el segmento óptico• Funciones avanzadas (autoprovisión, autodescubrimiento,
autoprotección)
DW
DM
DW
DM D
WD
MD
WD
Mnλ nλ
λ1.. λn
XCConmutador
Eléctrico
XCConmutador
Eléctrico
GMPLS
OXCConmutador
Optico
OXCConmutador
Optico
DW
DM
DW
DM D
WD
MD
WD
Mnλ nλ
λ1.. λn
XCConmutador
Eléctrico
XCConmutador
Eléctrico
GMPLSGMPLS
OXCConmutador
Optico
OXCConmutador
Optico
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 50
(LAN)(LAN)Transporte
JDSTransporte
JDSADM ADM
Gestión
InterconexiónInterconexión
PTT/OTNPTT/OTNMAN
EthernetMAN
Ethernet
CustomerNetwork
CustomerNetwork
CustomerNetwork
CustomerNetwork
MANEthernetMAN
Ethernet
Ethe
rnet
GEthernet
TIC
ED
CE
DC
Acceso
Acceso
Agregación
Agregación
TransporteTransporte
Redes de transporte sobre tecnologías de conmutación de paquetes (PTT)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 51
Tecnologías de transporte por conmutación de paquetes (PTT)
En redes de acceso, hace tiempo que se agregan líneas legacy (de cliente) Ethernet.No establecen circuitos sino que transmite paquetes (o tramas) de diversos emisoresLa demanda de flexibilidad y reducción de costes de infraestructuras puede encontrar respuesta en la utilización de PTT:
• Mejor adaptadas a las aplicaciones cliente (sobre Eth o IP)• Más económicas por aprovechar la multeplexación estadística
Las PTT pueden desarrollarse para• Redes metropolitanas de topología mallada• Redes troncales de nuevos operadores• Redes específicas (de móviles, servicios corporativos, etc)• Redes de trasporte sustitutivas de las SDH con nuevas capacidades
(distribución de video, soporte a FMC, GRID, etc)
Actualmente se está en pleno proceso de estandarización de PTT con dos enfoques:• PBT, como extensión natural de Ethernet a la categoría carrier class• T-MPLS, como adaptación de los sistemas IP/MPLS a simples
nodos de transporte sin cualidades específicas de servicio
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 52
Revisión de Ethernet
Tecnología inicialmente (1980) concebida para interconectar equipos próximos (LAN) mediante cable coaxial: IEEE 802.x → ANSI, ISO (1990).No establece circuitos sino que transmite paquetes (tramas) de diversos emisores que comparten el medio físico (en principio, es half duplex).Lleva tiempo como tecnología de acceso económica con sucesivas modificaciones que le amplían sus prestaciones (incluso sobre FO).
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 53
•Una LAN Ethernet es una red de paquetes con las siguientes características:• Los recursos de red son compartidos por todos los usuarios.• No se establecen, mantienen, ni liberan conexiones (“connectionless”).• La entidad de información tratada en Ethernet se llama “trama” (el paquete sin preámbulo),
que incluye una cabecera con las direcciones de origen/destino del paquete.• La dirección Ethernet es de 48 bits y corresponde con la identidad de la interfaz hardware.• Además del direccionamiento Unicast (a máquina específica), se puede enviar paquetes con
dirección destino Multicast y Broadcast:• La dirección multicast identifica a un grupo de terminales llamado. El primer bit está
fijado a “1” y el resto de bits identifica el grupo multicast.• La dirección broadcast identifica a todos los terminales conectados a la red. Todos los
bits de dirección van a “1”.• La dirección unicast identifica a un terminal en concreto y es irrepetible a nivel mundial.
Normalmente, está grabada en una ROM de la NIC (Network Interface Card) del terminal. Los 23 primeros bits (comenzando por el segundo, ya que el primero está fijado a “0”) son definidos por el IEEE y asignados a cada fabricante de NICs, y los 24 últimos son definidos por el fabricante y asignados a cada NIC individual. De esta forma, se logra que la dirección unicast de un terminal sea única e irrepetible.
Punto de partida: LAN sobre Ethernet
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 54
Protocolo IEEE 802.3 para resolución de colisiones en un medio compartido por varios emisores/receptores
IEEE 802.3 define una LAN Ethernet a 10 Mbps implementada con un único cable coaxial (ETHER-NET: “Red en el Éter”)
• El medio físico es compartido por todos los terminales (“Shared Media”).• En un momento dado, sólo un terminal puede estar transmitiendo un paquete,
recibiéndolo todos los demás. • La transmisión se realiza bit a bit (serie)• Por esta razón, el ancho de banda utilizado en el medio físico (10 Mbps)
también es compartido (“Shared LANs”).• El proceso de recepción de paquetes lo realiza el propio terminal, ya que sólo
debe aceptar paquetes con una dirección destino igual a su dirección unicast, igual a su grupo multicast o broadcast.
• El mecanismo que soluciona la posibilidad de acceso simultáneo al medio físico de varios terminales es de CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).
• La comunicación es “Half-Duplex”, ya que los terminales no pueden transmitir y recibir información en el mismo instante.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 55
Con objeto de aumentar el número de terminales de una LAN 10Base-T, pueden conectarse varios HUBs en serie. El número máximo de HUBs está limitado porque el valor de la longitud mínima del datagrama (64 bytes) condiciona la longitud máxima de la LAN.Para segmentar la LAN en varios dominios de colisión, pueden utilizarse tambiénbridges y switches.La topología típica de una LAN es bus o en estrella:
•La comunicación entre los terminales es punto a punto entre cada terminal y un dispositivo externo llamado “repeater HUB” o simplemente HUB.•Todos los HUBs pueden estar ubicados en una única localización física (“wiring closet”), facilitando así las reparaciones y pruebas de la LAN.•Si existe una preinstalación de cables desde el “wiring closet” hacia todos los usuarios potenciales y se utilizan repartidores para su conexión a los HUBs, la adición, desplazamiento y eliminación de usuarios, se puederealizar sin la necesidad de recablear a nivel de planta o edificio.•Fallos producidos en un terminal o en su conexión al HUB, son aislados por el propio HUB, no afectando al resto de la LAN.
Características de Ethernet nativo
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 56
Los repetidores no segmentan la red pues trabajan a nivel físico:
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 57
Los puentes sí segmentan la red pues trabajan a nivel de enlace (MAC):
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 58
Los puentes implementan las funciones de filtering, learning y forwarding de paquetes.
Mediante el algoritmo STA (de árbol abarcante), establecen las rutas óptimas para llegar a todos los nodos a su alcance.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 59
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 60
Ethernet ha sido siempre barata, multivendor y concebida para funcionar de modo simple, sin mecanismos de control, gestión o monitorización del tráfico.
• No dispone de un “gestor de congestión”• Por no constituir circuitos, carece de mecanismos de señalización e2e
• No puede detectar, por sí mismo, fallos de enlace ni retardos, etc.• Carece de mecanismos para solventar errores como la pérdida de tramas.
•Por su diseño original, para entornos sin operador, Ethernet carece de funcionalidad OAM (operación, administración, mantenimiento):
• Una red de transporte Ethernet no puede ofrecer QoS ni control de admisión de forma nativa.
• En aplicaciones de acceso a Internet (agregación) o interconexión de redes corporativas (VPLS), esto no es inconveniente.
•Mejoras de los protocolos Ethernet, técnicas de RPV, encapsulado MPLS o mediante GMPLS, en una red con plano de control distribuido son alternativas aestas carencias.
*OAM: Operation, Administration & Maintenance
Limitaciones de Ethernet nativo
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 61
La evolución de Ethernet, en cuanto a capacidad de tráfico, ha sido exponencial al acceder directamente a FO: 10 Mb/s a 10 Gb/s. Se conocen tres generaciones:
Evolución de Ethernet nativo
10 BASE
FastEthernet
Giga BitEthernet
LAN, topología bus, sobre cable coaxial (Thick, Thin) y PT (apantallado o sin apantallamiento)10 Mb/sTopología en estrella
Switched100 Mb/s aunque compatible con 10 BASE por AUTONEGOCIACIÓNFull Duplex si medio dedicadoTopología malladaVLAN Tagging (tramas preparadas para RPV)
1 Gb/s Superswitches o routers
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 62
• Mecanismo de control de flujo en Ethernet: Trama PAUSE
• Cuando la cola de recepción del terminal o Switch está llena (o parcialmente llena), “LLC” indica a “MAC Control” que transmita hacia “MAC” una trama “PAUSE”. La trama “PAUSE” incluye un campo que especifica el tiempo durante el cual el terminal emisor debe parar la transmisión de más tramas de datos.
• Cuando “MAC Control” recibe una trama “PAUSE”, indica a “LLC” que interrumpa la transmisión de tramas de datos hacia “MAC” por el periodo de tiempo determinado.
• Mecanismos de formación de RPV• Con ayuda de los bytes de VLAN Taggin,
los switches pueden dirigir los paquetes sólo a sus puertos asociados (marcados para la RPV)
Mejoras o extensiones de los protocolos 802.x
• Full duplex• Se presta con switched Ethernet entre elementos con medio dedicado: Switch <-> Switch, Switch <->
Servidor y Switch <-> Terminal lejano
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 63
Esquema de red Ethernet full/half duplex, 10/100 Mb/s:
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 64
Ethernet es una solución flexible y escalable para interconexión de sedes de empresas: Desde 10 Mbps hasta 10 Gbps• Prácticamente funciona en modo “plug and play”• Soporta (de modo nativo) servicios multicast y broadcast.Mediante puentes switches, se puede construir redes de topologías complejas con esquemas jerárquicos de agregación de tráfico (véase ejemplo de diseño de red mediante switches de nueva generación)
Redtelefónica
Internet
Servido
r proxy
Anillo Gigabit
Ethernet
HFC
HFC
HFCCabeceraregional Cabeceras
locales
Routers con VoIP
OSPF
OSPF
OSPF
OSPF
Anillo Malla
Las redes malladas pueden soportar mecanismos de restauración más baratos que los de protección 1+1 (de los anillos SDH).
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 65
El paradigma Gigabit Ethernet: Constitución de redes avanzadas sobre conmutación de paquetes
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 66
• Implementación de redes troncales mediante GbE posibilita un elevado valor de la relación capacidad/costo. Actualmente se observa una rápida evolución tecnológica de los GigaSwitchRouters: Con una capacidad de conmutación interna del orden de 6 Terab/s ( TSR : Terabit Switch Router ).
• Tráfico dirigido hacia el servidor de la WEB corporativa: Cada día es más habitual implementar los servicios administrativos de la empresa al estilo “WEB-style.
• Desde siempre, ETHERNET se ha empleado únicamente para aplicaciones de datos, pero cada día que pasa es más posible, gracias a GBE, soportar aplicaciones en tiempo real como voz y vídeo con una QoS garantizada. Esto es debido a tres aspectos fundamentales :
– La enorme capacidad de conmutación interna de los gigaswitches.– La baja latencia que sufren las tramas en el proceso de conmutación en dichos dispositivos. – La creación de nuevos standards, como IEEE 802.1p, que permiten identificar las tramas asociadas
con aplicaciones de tiempo real, de forma que puedan ser conmutadas con algoritmos de prioridad en los gigaswitches.
• Las áreas de aplicación más evidentes de GBE están en el “Enterprise Level” y en el “Campus Level”, pero nuevos servicios como VoIP y videoconferencia corporativa pueden aumentar el tráfico “peer to peer” y hacer rentable su curso mediante Ethernet
Aplicaciones de Gigabit Ethernet
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 67
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 68
Pero los desarrollos (y estandarizaciones) de los últimas dos décadas permiten establecer redes más complejas con calidad, escalables y prestaciones OAM que pueden extenderse sobre redes troncales WDM mediante enlaces p2p
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 69
Redes corporativas sobre GbEth
MANMADRID
AGGREGATION NODESRS38000
ACCESS NODESRS8600
Gigabit Ethernet
IP/MPLS coreRUMBA
Telefónica Data
MANBARCELONA
ACCESS AND AGGREGATIONRS38000
CPE (any vendor). L2 or L3
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 70
Además, Ethernet se está convirtiendo en el gran estándar de facto de las redes de acceso de banda ancha (véase los estudios del Ethernet in the First Mile Alliance)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 71
• La EFMA (Ethernet First Mile Alliance) y el IEEE han desarrollado el estándar 802.3ah. que ofrece la alternativa al esquema actualmente desplegado de acceso a Internet mediante ADSL/ATM:
Esta solución de acceso rápido a Internet elimina la complejidad de traducción de protocolos. Con ello, se reduce CAPEX y OPEX ya que el número de capas de esta solución es muy pequeño: Desaparece la gestión compleja ATM y se aligera las infraestructuras hacia una red convergente.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 72
• Ethernet, en el segmento de acceso (véase tema 4)
Sobre fibra: EPONSobre cobre: xDSL/Ethernet:
ATM
Red IPdel
Operador
Cu
RAS BA
DSLAM
SDHF.O F.O
ARQUITECTURA ACTUAL
F.O
Eth
DSLAM IP
Ethernet
NUEVA ARQUITECTURAETHERNET
Cu
Centrales con nodos agregadores
Centrales con nodos de servicios
Backbone IP multiservicio
Ethernet
INTER
NET
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 73
Core IP/MPLS
BRAS
Redes locales
Agregación
Edge node
First mile
QoSe2e
Control de admisión
Optimización de flujos
Tiempo de recuperación
Monitorización y pruebas de
servicio
AlarmasNúmero
limitado de VLANs
Replicación de paquetes
Explosión de MACs
QoRSegregación del tráfico
AAA
No obstante, Ethernet nativo, aun con las mejora señaladas, no acaba de cumplir los requisitos de una PTT para soportar redes públicas (carrier class):
En definitiva, una solución PTT debe soportar funcionalidades degestión, control y operación
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 74
Scalability
Hard QoS
Manageability
Reliability
Availability
Requisitos para PTTDisponibilidad:
Control de flujos que garantice bajas pérdidas de paquetes y latenciaHardware robusto y/o redundante
Fiabilidad:Equipos con tiempos de reacción para reestablecer conexiones en menos de 100 msSistemas de recuperación de fallos por protección 1+1. Si la topología de red es mallada, también sería deseable contar con protección compartida M:N y/ restauración automática de enlaces
Prestaciones OAM:Sistemas gestionables para provisión y configuración de enlacesDetección de alarmas y diagnóstico semiautomáticoGestión de clientes (facturación/control de acceso y uso de red) y gestión de RPV
Eficiencia:Sistemas simples y escalables al crecer el tráfico
Inteligencia al agregar tráfico en túneles de transporteSeparación de “red de cliente” y “red de transporte”Soporte a aplicaciones de comunicaciones móviles Soporte a conexiones p2mp
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 75
3
Estructura jerárquica del sistema telefónico de AT&T
1
8910
543
2
6
7
676665321
2301 228 2291
2 3
1300129912981 2 3
1 2 3 4 5
200 millones de teléfonos
19.000 centrales finales
1.300 centrales de facturación
230 centrales primarias
67 centrales seccionales
10 centrales regionales(completamenteinterconectadas)
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 1
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 29
T/2 T/2 T/2
1678MCC 1678MCC
T.Switch T.Switch
T.Switch
T.Switch
T.Switch
T.Switch
T.Switch
T.Switch
RedT-MPLS
T/2
Tránsito 1 Madrid
Tránsito 2 Madrid
T
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 1
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 29
Working IP link
T/2 T/2 T/2
1678MCC1678MCC 1678MCC1678MCC
T.SwitchT.Switch T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
PTT network
T/2
Tránsito 1 Madrid
Tránsito 2 Madrid
T
When a transit node fails, the traffic received from access
nodes is carried by other transit nodes with automatic
restoration mechanisms
Groomed traffic from access nodes linked in
dual homing
Transit network is designed as a PTT-based meshed network provided with
a distributed CP
Back up IP link
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 1
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 29
T/2 T/2 T/2
1678MCC1678MCC 1678MCC1678MCC
T.SwitchT.Switch T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
RedT-MPLS
T/2
Tránsito 1 Madrid
Tránsito 2 Madrid
T
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 1
Accesos 1 Madrid
Accesos 2 Madrid
Centro Acceso 29
Working IP link
T/2 T/2 T/2
1678MCC1678MCC 1678MCC1678MCC
T.SwitchT.Switch T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
PTT network
T/2
Tránsito 1 Madrid
Tránsito 2 Madrid
T
When a transit node fails, the traffic received from access
nodes is carried by other transit nodes with automatic
restoration mechanisms
Groomed traffic from access nodes linked in
dual homing
Transit network is designed as a PTT-based meshed network provided with
a distributed CP
Back up IP link
Red jerárquica de agregación: • Nodos de tránsito con prestaciones
inutilizadas• Configuración estática de enlaces.
Red mallada de transporte: • Nodos de tránsito sin prestaciones
específicas de servicio para cliente• Configuración adaptable al tráfico
real con soporte de seguridad.
Se trata, no sólo de utilizar tecnologías más baratas y adaptadas al tráfico cliente (IP) sino de modificar la estructura de las redes derivadas de la tecnología SDH hacia el concepto de red única multiservicio sobre comunicaciones ópticas.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 76
Solución PTT por adaptación directa de protocolos Ethernet: Provider Backbone Transport (PBT)
PBT Provides… …At Ethernet Costs
• Connection oriented features
• Traffic engineering• Resiliency• QoS• Comprehensive OAM• New standards in IEEE
and ITU• Seamless interworking
to an MPLS WAN• Solutions to QinQ
shortcomings• MAC explosions,
Service scalability etc…
• Reuse existing (deployed) Ethernet technology
• Eliminate flooding and spanning tree
• Fraction of the cost of MPLS enabled switches (CAPEX)
• No learning curve for your Metro operators (OPEX)
PBT Provides… …At Ethernet Costs
• Connection oriented features
• Traffic engineering• Resiliency• QoS• Comprehensive OAM• New standards in IEEE
and ITU• Seamless interworking
to an MPLS WAN• Solutions to QinQ
shortcomings• MAC explosions,
Service scalability etc…
• Connection oriented features
• Traffic engineering• Resiliency• QoS• Comprehensive OAM• New standards in IEEE
and ITU• Seamless interworking
to an MPLS WAN• Solutions to QinQ
shortcomings• MAC explosions,
Service scalability etc…
• Reuse existing (deployed) Ethernet technology
• Eliminate flooding and spanning tree
• Fraction of the cost of MPLS enabled switches (CAPEX)
• No learning curve for your Metro operators (OPEX)
• Connection oriented features • Traffic engineering• Resiliency• QoS• Comprehensive OAM• New standards in IEEE and
ITU• Seamless interworking to an
MPLS WAN• Solutions to QinQ
shortcomings• MAC explosions, Service
scalability etc…
• Aprovecha las prestaciones Ethernet para formar túneles (802.1qay) sin recurrir al modo broadcast• Reutiliza (reinterpreta) la cabecera Ethernet para dirigir tráfico orientado a conexión: MAC in MAC
o Se puede seguir un modo de reevío (forwarding) tipo pseudowire (camino predeterminado)o Se puede utilizar la capacidad de tunelado (como para RPV) para guiar los paquetes: PBB-TE*
* PBB-TE o Provider Backbone Bridges – Traffic Engineering será referido, en lo sucesivo, como sinónimo tecnológico de PBT
A C
DB-VID 100B-VID 200
A C
DB-VID 100B-VID 200
El valor 100 de B-VID da conectividad, tipo LAN a los nodos de borde A, B, C y D
El valor 200 de B-VID sólo forma un túnel entre C y A
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 77
Ethernet quedará con una doble cara al añadirle (sin crear interferencias y con total interoperabilidad) funcionalidad PTT
Ethernet as a Service
• Offered and sold as connectivity• Aimed at Business Market Services
– Ethernet VPNs• Ethernet Private Line• Ethernet Virtual Private Line• Ethernet Virtual Private LAN
Ethernet as an Infrastructure • Support of Residential and Business Services
– Triple Play: Voice/Video/Data– Internet Access– Storage
• Metro Aggregation– DSL Aggregation– Wireless Backhaul– Internet Access and IP VPNs
Service Provider Voice
ASP
Data
Video
CE
CE
Point-to-Point EVC
UNI
UNI
E-Line Service type
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 78
Solución PTT por restricción de operativa MPLS: T-MPLS (o Transport-MPLS (ver capítulo 5)
Forwarding:Label Swapping
Control:IP Router Software
Control:
IP Router Software
Forwarding:Longest-match Lookup
Control:
ATM Forum Software
Forwarding:Label Swapping
IP Router MPLS ATM SwitchMPLS es una tecnología de conmutación de paquetes orientada a circuitos (combina
enrutado y señalización)El enrutamiento se hace en los extremos
(LER), y el núcleo de red (LSR) solamente realiza conmutación por señalización
Esto equivale a establecer (proveer) un circuito previo al envío de paquetes
MPLS combina las ventajas de ATM e IPPermite llevar circuitos de ATM, FR y encapsular Eth (nivel OSI 2,5) sobre redes IP El mecanismo de señalización crea túneles.Con él, es fácil establecer RPV (de nivel 3 ó 2)Además, es posible apilar etiquetas, lo que revierte en escalabilidad en la provisión de túneles. Las rutas de red puede albergar varias conexiones etiquetadas.
IP
MPLS
LER
LER
LSR
LSR
LSR
LSP
IP
MPLS
LERLER
LERLER
LSRLSR
LSRLSR
LSRLSR
LSPLSP
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 79
ACELERAR PARA
SER MÁS LÍDERES
VSI
VSI
PE-1
VSI
PE-3
VSIVSI
PE-2
VSI
PE-4
T-MPLS utiliza la capacidad de MPLS para establecer túneles
T-MPLS hereda de MPLS el aprovechamientode enlaces: Varios túneles pueden ser
instanciados en el mismo nodo (equipos del proveedor de red) tal y como ocurre en
VPLS (Virtual Private LAN Service): Uniones mp2mp entre equipos de cliente (CEs)
mediante equipos del operador (PE) estableciéndose una red troncal virtual (RPV )
Sin embargo, los nodos troncales, que sólo manejan tráfico de tránsito, no necesitan realizar estas labores de instanciación de túneles y etiquetado.
La red se descompone en dos subniveles:
• Transport Service Layer” (TSL), que soporta los servicios de cliente y capacidades OAM (equipos de borde o interfaz con clientes)
•Transport Trunk Layer” (TTL), restringida a la agregación de tráfico y su trasporte (red troncal)
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 80
Puntos pendientes de las PTT
Estandarización incompletaTanto T-MPLS como PBT se hayan en pleno proceso de definición de estándares para definir
o Conexiones p2mp (multicast)o Soporte de señales de sincronismo
(para soporte de tráfico de redes móviles)
Ausencia de plano de controlAunque no es un requisito básico, se considera que sería conveniente para soportar, con seguridad, redes troncales de gran envergadura.
Working
Protecction
T.Switch
T.Switch
T.Switch
T.SwitchT.Switch
T.Switch
T.Switch
T.Switch
First Failure
Second failure
New Path
Working
Protecction
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.SwitchT.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
T.SwitchT.Switch
First FailureFirst Failure
Second failureSecond failure
New Path
Defect Network layer trailtermination point
Connectiontermination point
Protected domain
Permanentbridge Selector
Working connection
Protection connection
Source Sink
Definición de mecanismos de restauraciónEn redes malladas, sería interesante disponer de un mecanismo (automático) para descubrir nuevas rutas y restaurar así las conectividades perdidas.La alternativa de protección (1+1 ó 1:1) no da suficiente calidad en caso de fallo múltiple ni sirve tampoco para conexiones p2mp.Sin embargo, la separación entre capas (IP/PTT/OTN), permite implementar mecanismos de resilience complementarios e independientes.
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 81
OTN
OTN
Protocol Complexity ($$$)Service Management/Service QoSDeep-Touch Service RichnessScalability challengesService Network
Transport Network
OSI layers, Cost
Bandwidth Efficiency ($)Bandwidth Management/Transport QoSCarrier Class ResilienceRobust OAMTransparency (Service) and FlexibilityInherent focus on scalability
Geographic Reach
Different roles, features (and costs):
Fiber
User/Application
1
2
3
4
5
6
7
IP
Protocol Complexity ($$$)Service Management/Service QoSDeep-Touch Service RichnessScalability challengesService Network
Transport Network
OSI layers, Cost
Bandwidth Efficiency ($)Bandwidth Management/Transport QoSCarrier Class ResilienceRobust OAMTransparency (Service) and FlexibilityInherent focus on scalability
Geographic Reach
Different roles, features (and costs):
Fiber
User/Application
1
2
3
4
5
6
7
IPIP
Visión de futuro de las redes con integración de una capa PTT
La estrategia de desdoblar la capa 2 OSI y sólo consumir inteligencia
(servicios IP y plano de control) donde es necesaria (acceso e
interconexión) ahorrando recursos en la red de transporte, transparente y especializada en la
gestión y recuperación automática de la conectividad
concuerda con la estratificación servicios/transporte del modelo NGN y de inversión allí donde se
prevé rentabilidad
Al margen de las ventajas operativas derivadas de la introducción de la capa 2, por
granularidad y facilidades de operación, se calcula también un ahorro del 40% de los requerimientos de capacidad en la capa
fotónica por la agregación de tráfico en los nodos de tránsito: Por un mismo interfaz se lleva el tráfico hacia diferentes routers de
acceso
Tema III. Sistemas de telecomunicación UAM 82
Multiservice aggregation: Packet Transport TechnologiesMultiservice aggregation: Packet Transport Technologies
Multiservice Backbone: IP edge nodes connected by Packet Transport Technologies and OTNMultiservice Backbone: IP edge nodes connected by Packet Transport Technologies and OTN
FRFR EthernetEthernet ATMATM EthernetEthernet PSTN/RDSIPSTN/RDSI GSMGSM GPRSGPRS UMTSUMTS
Frame Relay IP/MPLS/Ethernet ATM IP PSTN 2G Voice 2G/3G Data
FIXED MOBILEBusiness applications Residential applications
Multiservice aggregation: Packet Transport TechnologiesMultiservice aggregation: Packet Transport Technologies
Multiservice Backbone: IP edge nodes connected by Packet Transport Technologies and OTNMultiservice Backbone: IP edge nodes connected by Packet Transport Technologies and OTN
FRFR EthernetEthernet ATMATM EthernetEthernet PSTN/RDSIPSTN/RDSI GSMGSM GPRSGPRS UMTSUMTS
Frame Relay IP/MPLS/Ethernet ATM IP PSTN 2G Voice 2G/3G Data
FIXED MOBILEBusiness applications Residential applications
La inserción de la capa 2 de transporte (PTT) se vislumbra pues como un paso en la migración de las arquitecturas presentes hacia la red única de agregación-transporte incluyendo la convergencia de redes fijo-móvil, líneas dedicadas, POTS, etc.