Redes Ópticas de Conmutación Automática. Propuesta de ...

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones

TRABAJO DE DIPLOMA

Redes Ópticas de Conmutación Automática. Propuesta de aplicación en Villa Clara.

Autor: Roberto Lázaro Medina Rodríguez.

Tutores: Ing. Marcos Antonio Alfonso Sánchez. Ing. Raúl Adrián González García.

Santa Clara

2008 "Año 50 de la Revolución"

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica

TRABAJO DE DIPLOMA

Redes Ópticas de Conmutación Automática. Propuesta de aplicación en Villa Clara.

Autor: Roberto Lázaro Medina Rodríguez.

e-mail: [email protected]

Tutores: Ing. Marcos Antonio Alfonso Sánchez. e-mail: [email protected] Jefe de Unidad A. Planta interior.

C.T. Santa Clara. ETECSA

Ing. Raúl Adrián González García. e-mail: [email protected]

Especialista en Transmisión. CSGT Santa Clara. ETECSA

Santa Clara 2008 "Año 50 de la Revolución”

Hago constar que el presente trabajo fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas como parte de la culminación de los estudios de la especialidad de Telecomunicaciones y Electrónica autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.

________________ Firma del Autor

Los abajo firmantes, certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada. ________________ _______________________ Firma del Tutor Firma del Jefe de Dpto. Donde se defiende el trabajo

____________________ Firma del Responsable de

Información Científico-Técnica

Pensamiento

La risa de los dioses hace naufragar a quién intente proclamarse juez en el campo de la verdad y el conocimiento.

Albert Einstein

Dedicatoria

A mis padres, por su amor, dedicación y empeño.

A mi hermana por su apoyo.

A mis compañeros de grupo con los que en varios años de la vida he

convivido, aprendido y compartido tantas cosas buenas.

Agradecimientos

A mis padres, que me han enseñado a valorar la vida, el estudio, y a esforzarme cada día más.

A mis tutores Marcos Antonio Alfonso Sánchez y Raúl Adrián González

García por sus enseñanzas, dedicación y guía durante este período.

A mis familiares y amigos, a los de cerca y a los de lejos, que siempre me han tenido presente y yo a ellos.

Al profesor Pedro Arcos Ríos por su asesoramiento.

A Norma García Puerto por su ayuda con el inglés.

A todos mis profesores que durante estos cinco años de carrera no solo han sido nuestros formadores sino también nuestros amigos y consejeros.

A los compañeros de ETECSA especialmente a los del CMT de Santa Clara que me han brindado todos sus conocimientos.

A José Monteagudo Rodríguez y a Roberto Pérez Morales por su ayuda en la

realización e este trabajo.

A todos Gracias.A todos Gracias.A todos Gracias.A todos Gracias.

Tarea Técnica La tarea se realiza con los métodos y técnicas siguientes:

� Revisión bibliográfica para conocer el estado del arte de las redes ópticas de

transporte en el mundo.

� Estudiar el estándar GMPLS para definir su papel en la eficiencia del ruteo ASON.

� Estudiar la arquitectura de ASON, enfatizando en su Plano de Control.

� Realizar un análisis de los problemas que presenta el anillo Superior de la red SDH,

particularmente en la región en donde se encuentra el nodo de Santa Clara.

� Proponer una solución basada en una malla ASON para mejorar las prestaciones del

anillo en el cual se encuentra situado el nodo Santa Clara.

� Confección del informe.

__________________ _______________________ Firma del Autor Firma del Tutor

RESUMEN La tecnología de las Redes Ópticas de Conmutación Automática (ASON) constituye una

solución eficaz al problema actual de la convergencia de los servicios de datos y voz en una

sola red, haciendo un uso más eficiente del ancho de banda y de los recursos disponibles.

En el presente trabajo de diploma se analizan las tendencias actuales de las

telecomunicaciones a nivel mundial. Se realiza un estudio de la evolución que han sufrido

las redes ópticas de transporte hasta llegar a la concepción de Redes Ópticas de

Conmutación Automática (ASON).

ASON representa una red de transporte óptico capaz de suministrar y desarrollar servicios

de forma rápida, bajos costos de mantenimiento, gestión y operación, todo esto gracias a un

plano de control óptico basado en el paradigma GMPLS que facilita las funciones de

señalización y enrutamiento.

Se pretende realizar una propuesta de aplicación de la tecnología ASON, con el objetivo de

mejorar las prestaciones del anillo Superior. Para esto se emplearán equipos OptiX OSN

7500 del proveedor Huawei que se enlazarán conformando una red mallada en la región

central del país.

Índice

Índice INTRODUCCIÓN...................................................................................................................... 1 CAPÍTULO 1: EVOLICIÓN DE LA RED ÓPTICA E INTRODUCCIÓN AL ESTÁNADAR GMPLS.............................................................................................................. 4 1.1. Situación actual de las redes de telecomunicaciones......................................................... 4 1.2. Evolución y tendencia de la red de transporte óptica ........................................................ 5 1.4. Tendencias del modelo de la capa de transporte.................................................................. 7 1.5. Introducción al estándar GMPLS ........................................................................................ 9 1.6. Protocolo GMPLS................................................................................................................ 9

1.6.1. Nuevo protocolo LMP ............................................................................................ 10 1.6.1.1. Gestión del canal de control............................................................................. 10 1.6.1.2. Gestión de fallos .............................................................................................. 11 1.6.1.3. Verificación del enlace .................................................................................... 11 1.6.1.4. Correlación de la propiedad del enlace............................................................ 11

1.6.2. Mejoras en los protocolos de enrutamiento ............................................................ 12 1.6.2.1. Enlaces agrupados............................................................................................ 12 1.6.2.2. LSPs Jerárquicos.............................................................................................. 13

1.6.3. Mejoras en los protocolos de señalización ............................................................. 13 1.6.3.1. Mejoramiento de etiquetas............................................................................... 13

1.6.3.1.1. Etiquetas generalizadas............................................................................. 14 1.6.3.1.2. Solicitud de etiquetas generalizadas ......................................................... 15 1.6.3.1.3. Conjunto de etiquetas................................................................................ 15 1.6.3.1.4. Control explicito de etiquetas ................................................................... 16

1.6.3.2. Separación de los canales de datos y control ................................................... 16 1.6.3.3. Señalización fuera de banda ............................................................................ 17

1.7. Conclusiones parciales....................................................................................................... 17 CAPÍTULO 2: FUNCIONALIDADES DE LAS REDES ÓPTICAS DE CONMUTACIÓN AUTOMÁTICA........................................................................................................................ 19 2.1. Características de las Redes Ópticas de Conmutación Automática (ASON) .................... 19 2.2. Situación de la estandarización de las redes ópticas inteligentes ...................................... 22 2.3. Planos de ASON ................................................................................................................ 26

2.3.1 Plano de Transporte ................................................................................................. 28 2.3.2. Plano de Control ..................................................................................................... 29

2.3.2.1. Tipos de Conexión ........................................................................................... 31 2.3.2.2. Interfaces del Plano de Control (Puntos de Referencia) .................................. 34

2.3.2.2.1. Interfaz UNI.............................................................................................. 34 2.3.2.2.2. Interfaz O-UNI.......................................................................................... 35 2.3.2.2.3. Interfaz I-NNI ........................................................................................... 35 2.3.2.2.4. Interfaz E-NNI .......................................................................................... 36 2.3.2.2.5. Interfaz CCI .............................................................................................. 37

2.3.2.3. Enrutamiento en Redes Ópticas....................................................................... 37 2.3.2.4. Señalización en Redes Ópticas ........................................................................ 38

2.3.3. Plano de gestión ...................................................................................................... 40 2.4. Niveles de Servicio ............................................................................................................ 41 2.5. Ejemplo de la arquitectura ASON ..................................................................................... 43

Índice

2.6. Conclusiones parciales....................................................................................................... 44 CAPÍTULO 3: PROPUESTA DE APLICACIÓN DE ASON EN LA REGIÓN CENTRAL DEL PAÍS. ................................................................................................................................ 45 3.1. Situación actual de la red en el escenario escogido ........................................................... 45 3.2. Elección del fabricante....................................................................................................... 47 3.3. Sistema OptiX OSN 7500.................................................................................................. 48 3.4. Análisis comparativo entre los equipos OptiX 10G y OptiX OSN 7500 .......................... 51 3.5. Propuesta de migración de tecnología en el anillo superior (Fase 1) ................................ 52 3.6. Propuesta de migración de tecnología en el anillo superior (Fase 2) ................................ 55 3.7. Conclusiones parciales....................................................................................................... 59 CONCLUSIONES.................................................................................................................... 60 RECOMENDACIONES........................................................................................................... 62 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 63 GLOSARIO DE TÉRMINOS .................................................................................................. 66 Anexo A: Características del estándar MPLS........................................................................... 69 Anexo B: Arquitecturas ópticas e ingeniería de tráfico en redes GMPLS. ............................. 77 Anexo C: Protecciones empleadas en SDH.............................................................................. 80

Introducción

1

INTRODUCCIÓN

No hay duda que las redes de telecomunicaciones han evolucionado al compás de las

aplicaciones de datos, las cuales necesitadas de ancho de banda han exigido de la capa de

transporte SDH mayor capacidad de enlace en un espacio cada vez más reducido. En el

mundo no son comunes las empresas que soporten todos sus servicios de voz, datos,

Internet, video, etc. sobre una única plataforma de red, quizás algunas combinen recursos

para prestar solo un par de servicios.

Con base a estas necesidades nacen las Redes de Nueva Generación (NGN), estas se basan

en estándares capaces de soportar un gran número de aplicaciones y servicios con

transparencia hacia la red, con la escalabilidad necesaria para afrontar las futuras demandas

del tráfico IP y con la flexibilidad adecuada para responder rápidamente a las exigencias del

mercado.

En este escenario y desarrolladas por la UIT-T, surgen las redes ASON (Automatic

Switched Optical Network) cuyo objetivo es desarrollar una definición completa de redes

de transporte que proporcionen conmutación automática integrando los planos de datos,

gestión y control.

Estas redes permiten asignar de forma dinámica los recursos a los router, suministrar y

desarrollar servicios de forma rápida, bajos costos de mantenimiento, gestión y operación,

rápida recuperación de los servicios ópticos y reducción de errores manuales. Proporciona

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

privadas virtuales ópticas, etc.

Actualmente, una de las empresas líderes en el mercado de las redes ópticas y en particular,

de las redes SDH de nueva generación, es Huawei Tecnologías, la cual ha lanzado

recientemente al mercado una serie completa de productos NG-SDH conocida como OptiX

OSN.

En Cuba, ante la necesidad de ETECSA de evolucionar la Red Nacional de Transmisión

por Fibra Óptica hacia la tecnología NG – SDH, se decide implementar una estructura con

dos capas, una capa correspondiente al Core y la restante al nivel de Acceso.

Introducción

2

La capa Core será la encargada de la interconexión a altas velocidades de los nodos de las

diferentes redes utilizando tecnologías ASON y los nodos IP de las redes IP/GMPLS. La

capa de acceso será la encargada de la conexión de los servicios a los clientes.

Para la implementación de la capa Core de Cuba con arquitectura ASON se prevé la

instalación de equipos OptiX OSN 7500 del proveedor Huawei. Esto proporcionará un

aumento considerable de la seguridad y eficiencia de la Red al pasar de las bondades

características de la red SDH a las que ofrecen las redes con arquitectura ASON.

Teniendo en cuenta lo anterior se plantean las siguientes interrogantes científicas:

¿Cuál es el estado actual de las redes ópticas a nivel mundial y en Cuba?

¿Cuáles son los protocolos en los que se basan las redes ópticas?

¿Qué características y ventajas exhiben las Redes Ópticas de Conmutación Automática?

¿Cómo optimizar el ancho de banda en la red de telecomunicaciones de la región central

del país?

Para dar respuesta a estas interrogantes el objetivo general de trabajo reside en la

realización de un estudio de las Redes Ópticas de Conmutación Automática y de los

protocolos sobre los cuales esta se soporta para realizar posteriormente, una propuesta de

aplicación de esta tecnología en la región central del país. De este objetivo general se

derivan los siguientes objetivos específicos:

� Investigar el estado del arte de las redes de transporte y su evolución hacia la

denominada red de transporte óptico inteligente.

� Conocer los protocolos GMPLS y las características de este estándar como

proveedor de un plano de control descentralizado para redes ASON.

� Analizar la arquitectura ASON y las principales características, prestaciones,

soluciones de protección, así como los servicios que puede brindar este tipo de

red.

� Identificar los principales suministradores, destacando la línea de Huawei

Tecnologías y su equipamiento SDH de nueva generación.

Introducción

3

� Elaborar una propuesta para introducir ASON en la red nacional mediante la

instalación de un equipo OptiX OSN 7500 en la ciudad de Santa Clara.

Para dar cumplimiento a estos objetivos se establecen las siguientes tareas:

� Revisión bibliográfica para conocer el estado del arte de las redes ópticas de

transporte en el mundo.

� Estudiar el estándar GMPLS para definir su papel en la eficiencia del ruteo ASON.

� Estudiar la arquitectura de ASON, enfatizando en su Plano de Control.

� Analizar los problemas que presenta el anillo Superior de la red SDH,

particularmente en la región en donde se encuentra el nodo de Santa Clara.

� Proponer una solución basada en una malla ASON para mejorar las prestaciones del

anillo en el cual se encuentra situado el nodo Santa Clara.

El trabajo consta de Introducción, tres Capítulos, Conclusiones, Recomendaciones,

Glosario de Términos, Referencias Bibliográficas y Anexos. A continuación se describe

brevemente el contenido de los diferentes capítulos.

Capítulo 1: Evolución de la red óptica e introducción al estándar GMPLS.

En este se analiza la situación actual de las telecomunicaciones en el mundo, prestando

especial atención a la convergencia de las redes de voz y datos. Se realiza un estudio del

estándar GMPLS como soporte para redes ópticas de nueva generación con el objetivo de

introducir el tema de Red Óptica de Conmutación Automática (ASON).

Capítulo 2: Funcionalidades de las Redes Ópticas de Conmutación Automática.

Este capítulo se dedica al estudio de la arquitectura ASON, haciendo énfasis en su

estructura de tres planos. Se describen además algunas características generales de las

redes ópticas desde la perspectiva ASON.

Capítulo 3: Propuesta de aplicación de ASON en la región central del país.

En el tercer capítulo se analizan los problemas que presenta el anillo Superior y se propone una

solución a estas deficiencias empleando el equipamiento ASON de Huawei. Para este estudio se

toma como punto de referencia el nodo de Santa Clara por su importancia en la Red Nacional de

Transmisión por Fibra Óptica.


4

CAPÍTULO 1: EVOLICIÓN DE LA RED ÓPTICA E INTRODUCCI ÓN

AL ESTÁNADAR GMPLS.

En este capítulo se analiza el estado del arte de la tecnología usada en las redes ópticas a

nivel mundial, se muestra un panorama general del estado actual de las redes de

telecomunicaciones así como su evolución hacia una arquitectura de transporte óptica

inteligente. Se realizará un análisis de las principales características del protocolo GMPLS

(Generalized Multi-Protocol Label Switching) que hacen de este una pieza fundamental en

las redes ópticas y de datos de próxima generación.

El objetivo fundamental es dar a conocer el estado del arte de una tecnología que

evoluciona a una velocidad vertiginosa de modo tal que se obtengan algunos conocimientos

básicos para introducir el tema de las redes ASON y posteriormente realizar una propuesta

de aplicación de esta tecnología en nuestro país.

1.1. Situación actual de las redes de telecomunicaciones

La demanda de servicios de telecomunicaciones crece y se diversifica. El gran crecimiento

y expansión de Internet en los últimos años, con el consecuente incremento de usuarios y

tráfico, ha hecho que aumente la necesidad de ancho de banda en las redes de

telecomunicaciones actuales. Esta demanda se debe en gran medida a la popularización de

Internet y a la explosión de nuevos servicios que de ello se deriva y que exigen a la red

mayor eficiencia en términos de optimización de recursos y prestaciones. Es de esperar que

en un futuro inmediato esta tendencia continúe, sobre todo a la vista del fuerte incremento

del tráfico de datos frente al tráfico de voz.

Inicialmente, estas necesidades fueron solucionadas integrando la tecnología WDM

(Wavelenght Division Multiplexing) a las actuales arquitecturas multicapas sin la necesidad

de reemplazar las funcionalidades redundantes e ineficaces de esta arquitectura. Aun así,

surgieron algunos inconvenientes ya que estas arquitecturas están construidas siguiendo un

modelo centralizado, según el cual la inteligencia asociada a la red se sitúa en los

conmutadores, mientras que los terminales y equipos de usuario son simples. Este modelo


5

complica las tareas de gestión y de introducción de nuevos servicios, dado el gran número

de elementos implicados.

Por las razones antes mencionadas, el desafío de la futura generación de redes de

telecomunicaciones apunta a pasar de la simple transmisión de señales ópticas de gran

capacidad a una conmutación y gestión eficaz de esta cantidad de datos en el dominio

óptico.

Por otro lado, se espera que las futuras redes transporten servicios heterogéneos que

incluyen tanto la transferencia de datos como la transmisión de aplicaciones multimedia e

interactivas. Cada servicio por lo tanto necesita un requerimiento y tratamiento particular.

En este entorno, proporcionar calidad de servicio (Quality of Service, QoS) pasa a jugar un

papel fundamental.

Las redes ópticas con soporte a la QoS son el principal objetivo de la próxima generación

de redes de telecomunicaciones. La primera etapa de esta migración prevé pasar de los

actuales sistemas punto a punto hacia interconexiones basadas en redes ópticas de

conmutación automática (ASON). Esta solución es capaz de proporcionar conexiones

ópticas bajo demanda de manera rápida y flexible a través de un plano de control basado en

el paradigma GMPLS.

1.2. Evolución y tendencia de la red de transporte óptica

Con la creciente demanda de ancho de banda, debida en gran medida tanto al incremento de

usuarios como a los requisitos de transmisión solicitados por estos, se han hecho visibles

algunos inconvenientes de la arquitectura tradicional de cuatro capas como son:

� 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, implicando más complejidad operacional.


6

� 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.

Estas deficiencias hacen necesario que los operadores emigren a sistemas que utilicen el

protocolo IP como sustrato para el intercambio de información y doten de cierta

inteligencia a la red de transporte. Así, tal y como se muestra en la Fig. 1.1 el modelo de

red ha evolucionado y está evolucionando hacia una futura red de transporte óptica

inteligente, en la cual la capa de transporte incluye las funcionalidades de transmisión,

conmutación y enrutamiento de paquetes en la red.

Fig. 1.1: Evolución de la red hacia una red óptica. [1]

A fin de lograr esta evolución, el protocolo GMPLS ha sido definido como una extensión

del ya conocido Multiprotocol Label Switching (MPLS) para realizar no tan sólo

conmutación rápida de paquetes sino también conmutación espacial de circuitos, Time

Division Multiplexing (TDM) o Wavelength Division Multiplexing (WDM). Así pues, el

entorno de trabajo será una red óptica de conmutación automática de canales ópticos

(ASON) formada por una serie de nodos ópticos, conocidos como Optical Cross-Connects

(OXC), con capacidad para encaminar longitudes de onda dinámicamente. Estos nodos

además de realizar puramente tareas de conmutación de longitudes de onda deben realizar


7

tareas de descubrimiento de vecinos ópticos, de la topología y recursos de la red óptica

mediante protocolos de encaminamiento y señalización para establecer, eliminar o

modificar canales ópticos de forma dinámica y en tiempo real. Dichas funciones serán

realizadas por un plano de control que podría estar basado en IP o ATM, pero la IETF

(Internet Engineering Task Force) ha propuesto al protocolo GMPLS como firme candidato

simplemente extendiendo o modificando los actuales protocolos IP a las características de

las redes ópticas. [1]

1.4. Tendencias del modelo de la capa de transporte

El modelo al cual tiende la capa de transporte es simple, está formado solo por dos capas

que garantizan los requerimientos de las Redes Ópticas de Conmutación Automática

(ASON) y de esta manera dar respuesta a las exigencias que demandan los nuevos

servicios.

Actualmente coexisten varios modelos de redes de transporte óptica que se consideran

ASON. Los modelos son los siguientes:

a) Modelo ideal o final con arquitectura IP/GMPLS/OTN (usando DWDM).

Este modelo es el objetivo final y se basa en GMPLS. En esta red el enrutamiento y

conmutación se realizan a nivel de longitudes de onda y utilizan componentes como los

OXC fotónicos o eléctricos. [2]

Fig. 1.2: Esquema de red óptica independiente. [3]


8

En la Figura 1.2 se distinguen elementos de red óptica como conmutadores, filtros

sintonizables, ecualizadores, etc. Además muestra elementos terminales de red de

transporte como routers, cross-connects, ADM (Add-Drop Multiplexer; Multiplexores de

Inserción-Extracción) o conmutadores ATM. La red de transmisión proporciona

conectividad con re-encaminamiento a nivel óptico y granularidad de portadora a las

diferentes redes de transporte y es independiente de todas ellas.

Además de contemplar cualquier tipo de elemento óptico, la principal característica que

diferencia a esta opción es la independencia con respecto a las redes de transporte, la cual

se basa en tres aspectos: [3]

Independencia de formatos de modulación: La transmisión óptica es independiente del

sistema de multiplexación eléctrico, incluso en las capas más bajas (1 y 2).

Independencia de sistemas de gestión: Esto permite al operador adquirir los sistemas de

gestión de diferentes suministradores y actualizar la gestión de su planta óptica sin verse

forzado a adquirir una nueva versión de sistema de gestión de red de transporte más cara.

La simplicidad de la gestión de la capa óptica merece una aclaración. El operador puede

manipular muy poco a una portadora; hasta ahora el haz luminoso solo se ha logrado

modular en amplitud o sea variar su intensidad, reencaminarlo o filtrarlo, mientras que los

elementos de las jerarquías de multiplexación eléctricas acceden al contenido de la señal

digital y se pueden realizar un conjunto de acciones sobre esta.

Independencia de sistemas de protección: es una consecuencia directa de la

independencia de la transmisión óptica frente a los formatos de modulación. Si los

enlaces soportan cualquier tipo de jerarquía de multiplexación, los mecanismos de

protección óptica deben ser válidos para todas ellas.

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.


9

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.

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 debe basar

la propuesta de desarrollo futuro de la red cubana.

1.5. Introducción al estándar GMPLS

En el escenario de desarrollo de las redes IP y de transporte óptico, la calidad de servicio

ofrecida por la tecnología MPLS unida a la extraordinaria capacidad soportada por las redes

ópticas basadas en DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), se muestran como

la combinación ideal para afrontar el reto de las futuras redes de telecomunicaciones,

precisamente de la fusión de estas tecnologías surge lo que se ha dado a conocer como

GMPLS. [4]

GMPLS es una evolución del plano de control multipropósito de MPLS que tiene el

objetivo de ser utilizado no sólo por dispositivos de conmutación de paquetes, sino también

por dispositivos que lleven a cabo la conmutación en los dominios del tiempo, longitud de

onda y espacio. [5]

1.6. Protocolo GMPLS

GMPLS puede verse como un integrador de las arquitecturas ópticas y de datos, su

desarrollo necesita de mejoras de la señalización y de los protocolos de encaminamiento IP

actualmente existentes para extenderlos al entorno óptico. Los trabajos más recientes en

este sentido intentan adaptar el plano de control MPLS y especialmente sus protocolos de

señalización y encaminamiento, de manera que no solo sea utilizado por los routers y

conmutadores ATM, sino también por los cross-conectores ópticos y switches fotónicos.


10

A continuación se muestran algunas modificaciones y adiciones en los protocolos de

señalización y encaminamiento MPLS que fueron necesarias para adaptarlo a las

peculiaridades de los switches fotónicos.

1.6.1. Nuevo protocolo LMP

El Protocolo de Administración de Enlace (LMP, Link Management Protocol) está

diseñado para abordar temas relacionados con el estado de los enlaces de las redes ópticas

utilizando conmutadores fotónicos. Por ejemplo en las redes GMPLS, un par de nodos,

dígase OXCs, se pueden conectar por decenas de fibras y cada fibra se puede usar para

transmitir centenares de longitudes de onda si se usa DWDM. Múltiples fibras y/o

múltiples longitudes de onda también se pueden combinar en uno o más enlaces agrupados

con fines de enrutamiento.

Para permitir la comunicación entre nodos se debe establecer mecanismos de enrutamiento,

señalización y además la gestión del enlace que consiste en un conjunto de procedimientos

útiles entre nodos adyacentes que proveen servicios locales. A continuación se muestra la

descripción de algunos de estos servicios.

1.6.1.1. Gestión del canal de control

La gestión del canal de control por el protocolo LMP se usa para establecer y mantener los

canales de control entre dos nodos. Los canales de control existen independientemente de

los enlaces de ingeniería de tráfico (TE) y se pueden usar para intercambiar la información

del plano de control del GMPLS como por ejemplo la información de señalización, de

enrutamiento y de gestión del enlace.

Cada canal de control negocia individualmente sus parámetros y mantiene la conectividad

usando un protocolo rápido llamado Hello. [6]

El protocolo Hello de LMP es un mecanismo ligero que reacciona rápidamente a los fallos

del canal de control de forma que los Hellos no se pierdan y las adyacencias asociadas del

estado de enlace se borren innecesariamente. [7]

Este protocolo consta de dos fases: una fase de negociación y una fase de “keep-alive”.La

fase de negociación permite el establecimiento de algunos parámetros básicos del protocolo


11

Hello, como la frecuencia Hello. La fase “keep-alive” consta de un intercambio rápido,

ligero y bidireccional de mensajes Hello. [6] [7]

1.6.1.2. Gestión de fallos

La gestión de fallos incluye la detección, localización y notificación del fallo. La

localización del fallo que se maneja aquí puede usarse para soportar algunos mecanismos

específicos y locales de protección y restauración.

En las nuevas tecnologías tales como la conmutación óptica, muchos conmutadores ópticos

son transparentes en el sentido de que propagan la señal de la luz sin ninguna interferencia.

Estos pueden conmutar datos por fibra, longitud de onda o ranura de tiempo sin necesidad

de examinar en absoluto la señal actual. Consecuentemente, si la señal desaparece debido a

un fallo de algún sitio ascendente, el conmutador puede simplemente no enterarse.

El protocolo LMP provee un procedimiento de localización de fallo que se puede usar para

localizar rápidamente los fallos de enlace mediante la notificación del fallo al nodo

ascendente de este fallo. De esta forma, un vecino descendente del protocolo LMP que

detecta fallos del enlace de datos enviará un mensaje LMP al vecino ascendente

notificándole el fallo. Cuando el nodo ascendente recibe la notificación del fallo, puede

relacionar el fallo con los puertos de entrada correspondientes para determinar si el fallo

está entre dos nodos. Una vez localizado el fallo, se pueden usar los protocolos de

señalización para iniciar los procedimientos de protección/restauración del enlace o

camino.

1.6.1.3. Verificación del enlace

La verificación de la conectividad del enlace es un procedimiento opcional que se puede

usar para verificar la conectividad física de los enlaces de datos así como intercambiar los

identificadores del enlace que se usan en la señalización GMPLS.

1.6.1.4. Correlación de la propiedad del enlace

El principal propósito de esta función es descubrir y acordar entre dos nodos LMP

adyacentes los mapeos de los identificadores (IDs) de interfaces y además define el

intercambio de correlación de propiedad del enlace. Este intercambio se usa para agregar


12

múltiples enlaces de datos en un enlace agrupado e intercambiar, correlacionar o cambiar

los parámetros de ingeniería de tráfico del enlace.

1.6.2. Mejoras en los protocolos de enrutamiento

Los protocolos de encaminamiento OSPF (Open Shortest Path First) e IS-IS (Intermediate

System to Intermediate System), han de ser modificados para anunciar la disponibilidad de

los recursos ópticos de la red.

IS-IS-TE y OSPF-TE explican como asociar propiedades de ingeniería de tráfico (TE)

(Ver anexo A) a los enlaces regulares (conmutados por paquetes). Además GMPLS

extiende el conjunto de propiedades de TE para explicar como asociar dichas propiedades a

enlaces que no son conmutados por paquetes, como son los enlaces entre OXCs.

Un enlace GMPLS TE tiene propiedades especiales que pueden ser configuradas u

obtenidas por medio de los protocolos de enrutamiento. En el contexto de MPLS, el enlace

entre dos nodos adyacentes A y B forman una adyacencia de enrutamiento usando un

protocolo de enrutamiento, como por ejemplo OSPF, sin embargo en GMPLS, el enlace

atraviesa múltiples nodos y no se establece necesariamente una adyacencia de

enrutamiento.

1.6.2.1. Enlaces agrupados

El concepto de enlace agrupado es esencial en redes que emplean el plano de control de

GMPLS. Un típico ejemplo es una red mallada óptica donde los OXC adyacentes están

conectados por varios centenares de longitudes de onda paralelas. En esta red,

consideramos la aplicación de los protocolos de enrutamiento del estado de enlace como

OSPF o IS-IS, con extensiones adecuadas para el descubrimiento del recurso y la

conmutación dinámica de ruta. Cada longitud de onda debe ser enunciada separadamente

con el fin de ser utilizada, excepto si se utiliza el enlace agrupado.

Cuando un par de LSR (Label Switched Router) están conectados por múltiples enlaces, es

posible anunciar varios (o todos) de estos enlaces como un solo enlace en OSPF o IS-IS.

Este proceso se llama enlace agrupado o agrupación. El enlace lógico resultante se llama

enlace agrupado y a sus enlaces físicos, enlaces de componente. El propósito del enlace


13

agrupado es mejorar la escalabilidad del enrutamiento reduciendo la cantidad de

información que tiene que ser manejada por el OSPF o IS-IS.

1.6.2.2. LSPs Jerárquicos

Los LSPs Jerárquicos mejorarán la escalabilidad de la Ingeniería de Tráfico en GMPLS ya

que puede ser útil agregar múltiples LSPs TE dentro de un LSP TE mayor, de esta manera,

los nodos intermedios ven solo el camino LSP externo y ellos no tienen que mantener los

estados de envío de cada camino LSP interno. Además necesitan ser intercambiados menos

mensajes de señalización y el camino externo LSP puede ser de alguna manera protegido.

Esto puede aumentar considerablemente la escalabilidad de la señalización.

1.6.3. Mejoras en los protocolos de señalización

Los protocolos de señalización para ingeniería de tráfico RSVP (Resource Reservation

Protocol) y CR-LDP (Constraint-Based Routing Label-Distribution Protocol) han de ser

modificados para permitir que los LSPs (Label Switched Path) puedan ser específicamente

definidos a lo largo del core óptico. [4]

RSVP-TE (RSVP con Ingeniería de Tráfico), es una extensión del protocolo original RSVP

diseñado para ejecutar distribución de etiquetas sobre MPLS, soporta la creación de rutas

explícitas con o sin reserva de recursos. Se emplea para crear, mantener y anular los LSP,

permitiendo el re-enrutamiento de los túneles LSP con el fin de dar una solución ante

caídas de red, cogestión y cuellos de botella.

CR-LDP es un conjunto de procedimientos mediante los cuales los LSRs no solo

intercambian etiquetas y crean los LSP, sino también incorpora la posibilidad de realizar

ruteo imponiendo ciertas restricciones como: ancho de banda, los requisitos de calidad de

servicios (QoS), retardo, variación de retardo o jitter, o cualquier otro requisito asociado al

trayecto que defina el operador de la red.

1.6.3.1. Mejoramiento de etiquetas

Para ampliar MPLS en el dominio óptico y del tiempo se han requerido nuevas formas de

"etiqueta". Esta nueva forma de etiqueta se le conoce colectivamente como etiqueta

generalizada que puede identificar paquetes, slots de tiempo, longitudes de onda o fibra.


14

Además del concepto de etiqueta generalizada, GMPLS introduce nuevos conceptos

relacionados a las etiquetas como son: solicitud de etiqueta generalizada, conjunto de

etiquetas y control explícito de etiquetas.

1.6.3.1.1. Etiquetas generalizadas

La premisa de GMPLS es que el concepto de etiqueta se puede generalizar a cualquier cosa

suficiente para identificar el flujo de datos. Por ejemplo, en una fibra óptica con el ancho de

banda dividido en longitudes de onda, una de esas longitudes de onda se puede seleccionar

como un flujo de datos específico. En este caso los LSRs extremos del enlace solo deben

acordar la frecuencia de trabajo. El valor de estas etiquetas implica directamente el ancho

de banda disponible, por ejemplo, si una etiqueta denota un time slot VT-6 de la jerarquía

SONET, el ancho de banda disponible es el ancho de banda que implica este tipo de time

slot. [8]

Por otra parte, es necesaria una representación del valor de la etiqueta en el protocolo de

señalización para que los LSRs puedan utilizar los mensajes de control para acordar el valor

que utilizarán. MPLS Generalizado extiende la representación de una etiqueta de un

número de 32 bits a un arreglo de bytes de longitud arbitraria e introduce el objeto Etiqueta

Generalizada en RSVP y Petición de Etiqueta Generalizada en CR-LDP, los cuales

contienen la etiqueta y la información relacionada con la misma.

A continuación se describen los principales tipos de etiquetas que utiliza GMPLS:

� Fibras ópticas: Un enlace entre LSRs puede estar formado por varias fibras. Los

LSRs pueden asignar una fibra completa para un flujo de datos y entonces solo

tienen que acordar cual de las fibras usar. En este caso el valor de la etiqueta es el

número de la fibra utilizada.

� Longitudes de onda: Cuando se utiliza WDM, se le puede asignar una longitud de

onda a un flujo de datos. En este caso, el valor de la etiqueta es la longitud de onda

seleccionada.

� Bandas de longitudes de ondas: Al agrupar longitudes de onda consecutivas en

una banda para que todas sean conmutadas juntas, la etiqueta está formada por un


15

identificador de banda y un par de números (identificadores de canal) que indican

la longitud de onda superior e inferior de la banda seleccionada.

� Ranuras temporales: Cuando se usa TDM, se puede relacionar una o más ranuras

temporales con un flujo de datos en particular. Así, la etiqueta será el número de la

ranura(s) de tiempo empleada(s) para el flujo de datos.

1.6.3.1.2. Solicitud de etiquetas generalizadas

GMPLS generaliza los mensajes de petición para diferenciarlos de la petición de una

etiqueta no generalizada y para permitirles llevar parámetros adicionales que especifiquen

más detalladamente la solicitud.

Sin embargo, como un enlace óptico puede tener varias fibras y los conmutadores pueden

soportar varios tipos de multiplexado, el LSR fuente debe especificar el tipo de

codificación requerido, el cual determina si la etiqueta será basada en ranuras temporales o

en longitudes de onda y de que tipo.

El objeto de Petición de Etiqueta Generalizada contiene un campo que indica el modo de

conmutación que se debe aplicar al LSP (Label Switched Path). Esto permite que un

conmutador sea capaz de conmutar fibras enteras, longitudes de onda o ranuras temporales.

La elección del modo de conmutación se produce en el establecimiento del LSP, esto hace

más flexible la administración de recursos de la red.

1.6.3.1.3. Conjunto de etiquetas

El Conjunto de Etiquetas se usa para restringir los rangos de etiquetas que pueden ser

usadas para un determinado LSP entre dos puertos. El receptor de un conjunto de etiquetas

debe restringir su opción de etiquetas a una que esté en el conjunto de etiquetas. Como con

una etiqueta, un conjunto de etiquetas debe estar presente a través de múltiples saltos. En

este caso cada nodo genera su propio conjunto de etiquetas de salida, basado en el conjunto

de etiquetas de entrada y las capacidades de hardware del nodo. [9]

El comando de solicitud de etiqueta de un LSR incluye un juego de etiquetas para que el

LSR limite la elección de la etiqueta que se utilizará en el enlace. Si el LSR destino no

selecciona una etiqueta dentro de este rango, el establecimiento del LSP fallará.

Esto es muy útil en dominios ópticos en los que por ejemplo:


16

� Un LSR no puede realizar la conversión de longitudes de onda.

� Un LSR solo puede trabajar con un subconjunto de las longitudes de onda

conmutadas por sus LSR vecinos.

� Se desea limitar la cantidad de conversiones de lambda para reducir la distorsión de

la señal óptica.

1.6.3.1.4. Control explicito de etiquetas

GMPLS también introduce el concepto de “Control de Etiquetas Explícitas” . Esto mejora

el concepto tradicional usado en MPLS (Ver Anexo A), permitiendo ahora que el LSR

origen especifique la(s) etiqueta(s) a ser usada(s) sobre uno, algunos o todos los enlaces

enrutados explícitamente para los trayectos en ambos sentidos. [9]

Esto puede ser útil cuando el LSR de ingreso insiste que la longitud de onda a ser usada es

la misma a través de todo el LSP. También puede ser útil en Ingeniería de Tráfico (TE)

donde el sistema que procesa los trayectos tiene conocimiento de las etiquetas en uso en la

red, así como las capacidades de conmutación de los LSRs. En este caso, el trayecto puede

ser calculado para incluir las etiquetas específicas a ser usadas en cada salto. Las etiquetas

explícitas son especificadas por el LSR de ingreso, como parte de la ruta explícita.

1.6.3.2. Separación de los canales de datos y control

En el MPLS tradicional hay una asociación implícita uno a uno de un canal de control a un

canal de datos. Cuando esta asociación está presente no se requiere información adicional o

especial para asociar una determinada transacción de establecimiento del camino LSP con

un determinado canal de datos.

En GMPLS el canal de control y el de datos necesitan ser separados por las siguientes

razones:

� Múltiples enlaces pueden ser agrupados.

� Los canales de datos no pueden transportar información de control dentro de la

banda.

� La integridad de una canal de datos no tiene que afectar la integridad de un canal de

control.


17

Fig. 1.3: Separación del plano de control y de datos. De esta manera y como se muestra en la Figura 1.3 el plano de control implementa los

procesos de control con la señalización y enrutamiento basados en IP/GMPLS. El plano de

datos consiste de OXCs, longitudes de onda, fibras, tramas SONET, etc.

1.6.3.3. Señalización fuera de banda

En MPLS los mensajes de señalización van por el mismo camino que los datos. Sin

embargo, en las redes ópticas, la granularidad del ancho de banda de los canales ópticos es

alta y sería un desperdicio utilizar una unidad completa del ancho de banda (ranura

temporal o longitud de onda) como canal de señalización. Por lo tanto, existen razones muy

fuertes para emplear la señalización fuera de banda usando un canal de control físicamente

diferente a los canales de información. Esto también simplifica la tecnología del plano de

datos de los LSR ya que no necesita entender los protocolos basados en mensajes de

señalización.

1.7. Conclusiones parciales

Las redes ópticas en la actualidad presentan un gran número de capas. Cada una de estas

capas está preparada para manejar un determinado tipo de tráfico y proporcionar unos

servicios específicos. Con el tiempo han surgido incluso equipos independientes que están

especializados en una capa y en un tipo de tráfico como por ejemplo: ruteadores IP,

conmutadores ATM, etc. Si bien este planteamiento permite simplificar el diseño de los

dispositivos, conduce a redes complejas y difíciles de gestionar.


18

Por esta razón, existe la necesidad de crear redes convergentes, es decir una red formada

por elementos de red capaces de conmutar en distintas capas de tecnología como SDH,

Ethernet, ATM, etc. Esto precisamente se puede lograr con GMPLS que provee el nexo

adecuado entre las capas IP y óptica, proveyendo una evolución consecuente de la red en

ambos entornos.

Más allá de la solución tecnológica, GMPLS resuelve el factor económico al posibilitar una

arquitectura de red más optimizada para transportar grandes volúmenes de tráfico. Por lo

tanto, se puede afirmar que a parte de las mejoras técnicas, GMPLS conlleva una

optimización del transporte, que reducirá significativamente los costes de los operadores

tanto en inversión, como en operación y mantenimiento. Las capacidades de señalización y

enrutamiento de GMPLS permitirán a los proveedores de servicio construir rápidamente

infraestructuras que soporten la creación de conexiones y provisiones rápidas y estables,

logrando que el control y la inteligencia de red de transporte óptica radiquen en dicho

protocolo.


19

CAPÍTULO 2: FUNCIONALIDADES DE LAS REDES ÓPTICAS DE CONMUTACIÓN AUTOMÁTICA.

En años anteriores, todos los sistemas de conmutación y transporte empleaban la

microelectrónica como tecnología principal, sin embargo estos sistemas no experimentaban

crecimientos como los que demanda hoy Internet. Con la aparición de las redes ópticas, se

demostró que estas sí tienen capacidades de crecimiento similares a las de Internet, en

particular cuando se utiliza DWDM y los conceptos avanzados de las redes de transporte

óptico.

Es así como surge la idea de crear un sistema distribuido, basado en redes ópticas y

encargado del enrutamiento, señalización, establecimiento de recursos y facturación. De

esta manera aparece el concepto de ASON (Automatic Switched Optical Network), en otras

palabras la red de transporte óptico tradicional emigrará de redes controladas por una

arquitectura tipo TMN (Telecommunication Management Network) hacia un nuevo

concepto distribuido, donde su ente fundamental lo constituye el plano de control. Este se

encargará de facilitar la rápida y eficiente configuración de las conexiones dentro de la capa

de transporte.

ASON representa una red de transporte óptico con capacidades para conexiones y

enrutamientos dinámicos. Esto involucra servicios sobre SONET/SDH y sobre longitudes

de onda, utilizando conmutadores ópticos y fotónicos.

2.1. Características de las Redes Ópticas de Conmutación Automática (ASON) Como características principales de ASON se pueden mencionar:

a) Capacidad para introducir nuevos servicios ópticos:

Entre estos servicios, se destacan tres: 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


20

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 este fin. Se le puede dar un

control limitado a los usuarios, obviamente el Operador de ASON mantiene total control

sobre todos los otros recursos.

Otro aspecto importante es la configuración de servicios punto a punto. ASON soporta

servicios estáticos SDH y servicios ASON punto a punto. Para configurar un servicio

ASON solo se necesita especificar el nodo fuente, nodo destino, requerimientos de ancho

de banda y nivel de protección, de esta forma queda creado el servicio. El servicio de

ruteo y cross-conexión en los nodos intermedios es creado automáticamente por la red.

Además se pueden seleccionar algunos nodos o enlaces por los que se desee que el

servicio pase o no. La configuración de servicio punto a punto explota al máximo las

funciones de ruteo y señalización de los elementos de red ASON lo cual brinda una

mayor facilidad al operador a la hora de configurar un servicio. [10]

b) Capacidad de enrutamiento dinámico:

Son factores fundamentales de este punto los siguientes:

� Auto detección de vecinos: Cada nodo reconoce a sus nodos adyacentes.

� Auto detección de enlaces de conexión: Los nodos ASON son capaces de chequear

automáticamente la disponibilidad de enlaces.

� Auto detección de topología: Tan pronto los OXC conocen todos sus enlaces de

conexión, informan de la existencia de estas conexiones a todos los nodos dentro

del dominio ASON a través de protocolos de enrutamiento como OSPF-TE. En

otras palabras, existe una ingeniería de tráfico de los canales ópticos, donde la

asignación de ancho de banda está basada en patrones de demanda en tiempo real.

De esta forma todos los nodos en el dominio tienen una visión consistente de la red

en su base de datos. Esta es una característica esencial sin la que el enrutamiento

ASON no sería posible. Esto es posible sobre topologías de red tipo malla, sin

embargo, no es eficiente sobre topologías de anillo, por el carácter asimétrico de

sus patrones de tráfico.


21

� Auto detección de clientes: Los OXC extremos monitorean continuamente sus

interfaces tributarias para detectar cualquier equipo cliente conectado a ellos.

c) Aumento de la estabilidad y escalabilidad en los sistemas de gestión de

operaciones:

En una red de transporte controlada totalmente por TMN (Telecommunications

Management Network), el sistema de gestión de red debe tener conocimiento en tiempo

real de la existencia y estado de todos los elementos de la red, enlaces entre ellos y sus

caminos enrutados. Cuando ocurre cualquier cambio o falla en la red, la base de datos

TMN puede volverse inconsistente y necesitar de algún tiempo para adaptarse al nuevo

estado de la red. Como la red ASON es capaz de enrutar y restaurar las conexiones

automáticamente en una forma mucho más tolerante a fallas, el requerimiento de

mantener la consistencia de esta base de datos TMN es satisfecho. Además ASON liberó

al TMN del enrutamiento. El plano de control de ASON está distribuido sobre todos los

elementos de la red, lo que lo hace más escalable que el TMN central.

d) Restauración más eficiente de servicios:

Cuando ocurría una falla en un sistema tradicional, la base de datos TMN requería de

algún tiempo para restablecer la comunicación, dado que se requerían de cálculos

realizados por una pieza de software para reestructurar las rutas de conexión. ASON

ofrece una restauración descentralizada. La actualización de la base de datos de la red se

logra prácticamente en tiempo real. Esto permite recalcular los caminos de restauración

con más precisión. Adicionalmente, los cálculos de rutas y el establecimiento de la

conexión son distribuidos sobre todos los elementos involucrados de la red cuyos

caminos terminales fallaron.

ASON proporciona una red mallada protegida para garantizar la supervivencia del

servicio y la seguridad de la red. A diferencia de los modos tradicionales de trabajo SDH,

el establecimiento de una red mallada no necesita del 50% del ancho de banda reservado,

con lo que se puede ahorrar ancho de banda y recursos para satisfacer de esta forma la

demanda creciente de los usuarios. Este modo de trabajo también proporciona más de una

ruta para cada servicio permitiendo un mejor aprovechamiento de los recursos y una

mayor seguridad.


22

La filosofía de ASON se implementó debido a la necesidad de un control en el transporte

de las transmisiones ópticas que permitiera funcionalidades no posibles bajo las estructuras

tradicionales, como ofrecer ancho de banda a solicitud en los canales de transporte óptico,

escalabilidad a bajo costo, robustez del sistema, recuperación más rápida de conexiones y la

administración flexible y eficiente de los canales ópticos, todo esto gracias al uso de un

plano de control más inteligente sobre el plano de transporte de esta arquitectura y a los

adelantos tecnológicos, tales como los OXC (Optical Cross Connect, Cross-Conectores

Ópticos) y los PXC (Photonic Cross-Connect, Cross-conectores Fotónicos). [11]

De esta manera aparece el concepto de Redes Ópticas de Conmutación Automática ASON

(Automatic Switched Optical Network), en otras palabras, la OTN (Red de Transporte

Óptico) tradicional emigrará de redes controladas por una arquitectura tipo TMN hacia un

nuevo concepto distribuido, donde su ente fundamental es el Plano de Control, el cual se

encarga de facilitar la rápida y eficiente configuración de las conexiones dentro de la capa

de transporte. ASON representa una red de transporte óptico con capacidades para

conexiones y enrutamientos dinámicos.

2.2. Situación de la estandarización de las redes ópticas inteligentes

Los Grupos de Trabajo XIII y XV de la UIT-T han definido dos nuevos conceptos de

Redes de Nueva Generación, estos son: [11]

� ASTN (Red de Transporte de Conmutación Automática, Automatic Switched

Transport Network).

� ASON (Red Óptica de Conmutación Automática, Automatic Switched Optical

Network).

A continuación se describen las principales recomendaciones de la UIT-T que estandarizan

a las redes ASON:

� G.807: Describe los requisitos a nivel de red del plano de control de las redes

ASTN. Estas redes proporcionan un conjunto de funciones de control destinadas a

establecer y liberar conexiones de la red de transporte. Las redes ASTN deben ser


23

independientes de los clientes y de la tecnología para poder brindar servicios a

múltiples clientes. [12]

� G.8080/Y.1304: Especifica la arquitectura y requisitos de las redes ASTN.

Describe los componentes del plano de control que manipulan los recursos de la

red de transporte para proporcionar las funcionalidades de establecimiento,

mantenimiento y liberación de las conexiones. El uso de componentes permite la

separación del control de llamada del control de conexión y la separación del

encaminamiento y la señalización. [13]

� G.7713/Y.1704: Conceptos relativos a la Gestión de Conexión Distribuida

(DCM), en la que se incluyen los requisitos para la interfaz UNI y la interfaz NNI.

Estos requisitos especifican las comunicaciones de señalización entre los

componentes funcionales que deben desempeñar operaciones automatizadas de

conexión, tales como el establecimiento y la liberación de conexiones.

� G.7714/Y.1705: Aborda el descubrimiento automático generalizado. Describe los

procesos de descubrimiento automático para soportar la gestión de conexión de

distribución. Las aplicaciones del descubrimiento automático direccionado

incluyen el descubrimiento vecino y el descubrimiento adyacente.

� G.7712/Y.1703: Trata aspectos relativos a la arquitectura y especificación de la

Red de Comunicación de Datos (DCN) aplicable a ASON. Especifica la

arquitectura y requisitos de esta red para apoyar el intercambio de mensajes ASON.

También puede prestar apoyo a las comunicaciones en la Red de Gestión de

Telecomunicaciones (TMN) tradicional. Todas estas comunicaciones se realizan

entre el plano de transporte, el plano de control y el plano de gestión para la

señalización y la gestión de la red ASON.

Entre los días 15 y 16 de octubre del 2001 se publicó en Ginebra lo que corresponde a la

nueva Recomendación G.8080 V1.0 (antiguamente G.ASON) sobre la arquitectura de las

redes ASON. Esta recomendación describe la arquitectura de referencia para el plano de

control de las redes ASON que soportan los requerimientos de identificación de la

Recomendación G.807. Esta arquitectura de referencia está descrita en términos de


24

componentes funcionales y de las interacciones entre ellos. En la tabla 2.1 se presenta una

cronología referida al surgimiento de las recomendaciones realizadas por la UIT-T

relacionadas con el tema de ASON.

Tabla 2.1: Cronología de desarrollo de las recomendaciones de la UIT-T.

Estos esfuerzos de la UIT han contado con el soporte del Optical Internetworking Forum

(OIF) y del Internet Enginneering Task Force (IETF), entre otros. [11] La tarea original del

IETF fue la estandarización de los protocolos TCP/IP. Sin embargo hoy en día, se

encuentra dedicado a la investigación de las redes ópticas inteligentes así como a la

extensión completa de la red óptica de transmisión. Han desarrollado el conocido protocolo

MPLS, el cual ha devenido en GMPLS. El modelo inicial de la red óptica inteligente del

IETF fue basado en el Modelo Par (Ver Anexo B), incluyendo protocolos de ruteo

(RSVP/CR-LDP), protocolos de señalización (OSPF/IS-IS) y el Protocolo de Gestión de

Enlaces (LMP). El IETF trabaja para mejorar el protocolo GMPLS, de forma que soporte

cualquier aplicación del protocolo UNI desarrollado por el OIF.

Fecha Recomendación Descripción Enero 2001 G.807 Requerimientos de ASTN

G.8080 Arquitectura de ASON

G.7712 Arquitectura y especificaciones de DCN

G.7713 Administración de conexiones distribuidas Oct. 2001

G.7714 Técnicas de descubrimiento automático generalizado Abril 2002 G.7715 Arquitectura y requerimientos del ruteo

G.7713.1 DCN basado en PNNI G.7713.2 DCN basado en RSVP-TE G.7713.3 DCN basado en CR-LDP

G.7714.1 Descubrimiento automático para SDH y OTN Enero 2003

G.8080 Primera rectificación

Oct. 2003 G.7715.1 Arquitectura de ruteo y requerimientos para los

protocolos de estado de enlaces Abril 2004 G.7713 Primera rectificación

G.7718 Trama para administración de ASON Nov. 2004

G.8080 Segunda rectificación Abril 2005 G.7714 Segunda edición


25

Fig. 2.1: Estándares de la IETF. [14]

El OIF, fundado en 1998, se ha ocupado de establecer el protocolo de señalización entre

redes O-UNI/O-NNI. En el 2001 se llevó a cabo la organización y prueba final de

interoperatividad entre los diferentes fabricantes. En la actualidad el OIF está enfrascado en

la estandarización de los protocolos E-NNI y OIF-UNI versión 2.0.

Fig. 2.2: Estándares del OIF. [14]


26

2.3. Planos de ASON Las redes ópticas de conmutación automática están constituídas por tres planos: El de

Transporte, el de Control y el de Gestión. En la Figura 2.1 se muestra la interacción entre

estos planos.

Fig. 2.3: Interacción entre los planos de Gestión, Control y Transporte ASON. Con esta estructura se busca proveer a la red de un plano de control inteligente que cuente

con aprovisionamiento dinámico y funciones de supervisión, protección y restauración de

conexiones.

A continuación se analizan las funciones de cada uno de los planos de ASON:

� Plano de control: dota a la red de inteligencia, este es el responsable de establecer,

supervisar, mantener y liberar las conexiones.

� Plano de gestión: se encarga de la supervisión, configuración, seguridad y

facturación de enlaces.

� Plano de transporte: está formado por la red de transporte óptica (OTN), este es el

encargado de la transferencia de información entre usuarios a través de canales

ópticos unidireccionales o bidireccionales.

ASTN/ASON está diseñado para soportar múltiples clientes y variadas tecnologías. Esto

crea los diferentes dominios de cada plano. La conexión intra-Dominios e inter-Dominios

dentro de la capa de control se realiza a través de las interfaces I-NNI (Internal Network to

Network Interface) y E-NNI (External Notwork to Network Interface) respectivamente.

Además existe la interfaz que enlaza los dominios de los usuarios con la red de los

proveedores de servicio que se conoce como UNI (User to Network Interface).


27

En la figura 2.4 se detalla como interactúan los diversos dominios de la red y los enlaces

entre planos. Como se puede apreciar los planos de control y de transporte se encuentran

bien diferenciados y sus interrelaciones vienen dadas por la Interfaz de Control de

Conexión (CCI, Connection Controller Interface). A través de ella se pasa la información

del control de la conexión para establecer las respectivas conexiones entre los diferentes

puertos de los centros de conmutación ópticos. El protocolo en que se basa esta

comunicación debe soportar dos aspectos fundamentales: establecimiento y liberación de

conexiones y búsquedas del estado de los puertos.

Fig. 2.4: Interacción entre los dominios de red y enlaces entre planos. Entre los protocolos que cumplen con los requerimientos para la CCI se encuentra GSMP

(General Switch Management Protocol), el cual es un protocolo de propósito general que

permite el cumplimiento de las funciones básicas y se soporta en arquitecturas de redes

tales como ATM y GMPLS.

El plano de control ejecuta funciones para manipular efectivamente la capa de transporte.

La primera función que ejecuta es el control del auto descubrimiento de los dispositivos y

recursos de esta capa de transporte. Cada OXC comienza a detectar los recursos y

capacidades disponibles en su adyacencia, así como las conexiones entre los otros

dispositivos adyacentes, mediante el intercambio de señalización.


28

Cuando cada OXC reúne la información acerca de los recursos y la topología involucrada,

la envía a los OCC (Controladores de Conexión Óptica) pertinentes utilizando las interfaces

CCI. Luego estos OCC comienzan a descubrirse entre sí y con ello la topología de toda la

red, además de los recursos de ancho de banda disponible utilizando para esto la NNI

(interfaz de nodo a nodo) con el soporte de una versión mejorada del protocolo OSPF

(Abrir primero la vía más corta – Open Shortest Path First). Con toda esta información

recopilada se crea una base de datos de la topología de la red, que luego es utilizada por los

OCC para calcular los caminos requeridos a través de esta red.

Para la señalización de estos caminos, los OCC utilizan el protocolo de señalización

GMPLS, esto permite activar, establecer, modificar o desactivar los enlaces en forma

dinámica, procurando rutas óptimas y eficientes para los caminos ópticos (Lightpath). El

enrutamiento distribuido le da a las redes escalabilidad, robustez, mayor velocidad de

conmutación y mejor rendimiento de la señalización, permitiendo la creación de

enrutamientos jerárquicos y varios dominios de administración.

El controlador de conexiones óptico OCC (Optical Connection Controller) es el ente

fundamental del plano de control. Aparte de las interfaces del plano de control UNI, I-NNI,

E-NNI ya mencionadas, se tiene también la interfaz de gestión de la red NMI (Network

Management Interface), necesaria para llevar a cabo las operaciones y mantenimiento del

sistema.

2.3.1 Plano de Transporte

El Plano de Transporte proporciona un flujo unidireccional o bidireccional para el

intercambio de información a ser usado entre dos entidades. Este contiene todos los

elementos de transporte de red (switches y enlaces) que hacen posible la conexión. Las

conexiones extremo a extremo son establecidas dentro del plano de transporte bajo la

supervisión del plano de control de ASON, siendo este elemento la principal característica

de interrelación entre estos planos.

Los elementos básicos que conforman el plano de transporte son:

� Conmutadores Opticos

• OXC: Conmutadores ópticos/ eléctrico/ópticos

• PXC: Conmutadores fotónicos (ópticos/ ópticos)


29

� Topología de red tipo malla de fibra óptica

� LMP: Protocolo de Administración de Enlace, (Link Management Protocol)

En una red completamente mallada existen múltiples enlaces entre los elementos de red, el

tráfico se encamina dinámicamente entre los nodos, según la demanda y la carga de los

enlaces, esto permite la provisión de caminos entre cualquier punto de acceso a la red y una

restauración más simple de los servicios en caso de fallas. Estas provisiones y

restauraciones de caminos se harán en tiempos inferiores a los que la aplicación o el usuario

puedan percibir, es decir, asegurando el cumplimiento del acuerdo de nivel de servicio

(SLA, Service Level Agreement) que se tenga contratado. [15]

2.3.2. Plano de Control

ASON define una arquitectura para el Plano de Control que permite el establecimiento y

desconexión de las sesiones como resultado de requerimientos de los usuarios. Para lograr

una cobertura global y el soporte de múltiples tipos de clientes es que se describe esta

arquitectura en términos de componentes y de un conjunto de reglas y puntos de referencia

que se deben aplicar en los puntos de interfaz entre los clientes y la red y entre las propias

redes en sí.

Una arquitectura del plano de control bien diseñada debe dar a los proveedores de servicio

un mejor control de su red proveyendo las siguientes características: [17]

� Soportar varias infraestructuras de transporte tales como la red de transporte

SONET/SDH y la red de transporte Óptico (OTN).

� Ser aplicable independientemente del protocolo elegido.

� Ser aplicable independientemente de cómo el plano de control haya sido

subdividido en dominios y áreas de enrutamiento y cómo los recursos de transporte

hayan sido particionados en subredes.

� Ser aplicable independientemente de la implementación del control de conexión, es

decir, que pueda abarcar desde una arquitectura de control completamente

distribuida a una arquitectura de control centralizada.

Esta arquitectura describe todos los componentes funcionales del plano de control

incluyendo interfaces abstractas y primitivas, protocolos, etc. Detalla además las


30

interacciones entre componentes controladores de llamadas y las interacciones entre otros

componentes durante el establecimiento de la conexión.

El plano de control lleva a cabo una serie de tareas que son definidas en los siguientes

módulos funcionales:

� Controlador de Conexión Óptico (OCC, Optical Connection Controler )

� Controlador de Enrutamiento (RC, Routing Controler),

� Gestor de los Recursos de Enlace (LRM, Link Resorce Manager)

� Componente Regulador de Tráfico (TPC, Traffic Policing Component).

La interacción entre estos componentes se muestra en la Figura 2.5.

Fig. 2.5: Interacción de componentes entre planos ASON. Controlador de Conexión Óptico: Es el responsable de coordinar tanto al Gestor de

Recursos de Enlaces como al Controlador de Enrutamiento con la finalidad de manejar y

supervisar el establecimiento y la liberación de las llamadas. Además realiza la

modificación de los parámetros de conexión para aquellas ya establecidas. Adicionalmente,

el Controlador de Conexión también provee la interfaz hacia las varias subredes ubicadas

en el plano de transporte y la interfaz respectiva hacia los dominios de usuarios.

Controlador de Enrutamiento: Se encarga de proveer la información del camino o ruta

cuando el Controlador de Conexión la requiere para el establecimiento de una conexión. El

controlador en cuestión logra su función primordial a través de unas tablas de enrutamiento


31

que se actualizan dinámicamente y donde se reflejan todos los destinos que se pueden

alcanzar a través de las subredes vecinas.

Gestor de los Recursos de Enlaces: Realiza un seguimiento de la manera en que los

recursos del enlace son asignados para la conexión, de esta manera controla la capacidad de

los recursos. Existen dos componentes del Gestor de Recursos del Enlaces (LRM, Link

Resource Manager) que son los responsables de la gestión de un enlace SNPP (Sub-

Network Point Pool):

1) El LRMA: responsable de la gestión del extremo A del enlace SNPP, este incluye la

asignación y eliminación de conexiones de enlace SNPP proporcionando

información de topología y estado.[16]

2) El LRMZ: responsable de la gestión del extremo Z del enlace SNPP, este incluye el

suministro de información de topología. [16]

Las peticiones de asignación de conexiones de enlace SNP (Sub-Network Point) se dirigen

solamente al LRMA. El comportamiento del Gestor va a depender del tipo de conexión

involucrada y de los conjuntos de prioridades establecidas.

Componente Regulador de Tráfico: La misión de este ente es verificar que las conexiones

entrantes manejan el tráfico acordado según los parámetros de cada usuario. También

existen otros componentes como los Controladores de Llamadas y los Controladores de

Protocolos.

2.3.2.1. Tipos de Conexión

Existen básicamente tres tipos de conexión:

Conexión Permanente (PC): La petición para el establecimiento de la conexión se produce

a través de la red de gestión, la cual está enmarcada dentro del plano de gestión. Allí se crea

la ruta o el camino y seguidamente se notifica a los respectivos conmutadores ópticos

involucrados en la ruta para que realicen las respectivas conexiones cruzadas.

En el ejemplo de la Figura 2.6 el dominio de usuario A, desea conectarse al dominio de

usuario B, por lo que envía la petición de conexión al plano de gestión. Este establece la

ruta y ordena a los OXC de los dominios A, B y C pertenecientes al plano de transporte que

se interconecten entre sí para de esta manera enlazar el dominio del usuario A con el B.


32

Fig. 2.6: Proceso de establecimiento de conexión entre dominios. Definición ITU-T: Una conexión permanente es un tipo de conexión que es provista por la

acción manual o vía el sistema de gestión. [16]

Conexión Lógica Permanente Suave (SPC): En este tipo de conexiones el enrutamiento ya

no lo realiza la capa de gestión aunque las peticiones para la conexión se siguen realizando

a través de este ente. Ahora la parte de la definición del camino está a cargo del plano de

control. En el ejemplo de la Figura 2.7 se observa cómo el dominio del usuario A realiza la

petición de conexión al plano de gestión. El dominio B del plano de control recibe la

petición de llamada y en conjunto con los otros dominios establece la ruta de A hacia B.

Fig. 2.7: Proceso de petición de conexión al plano de gestión. Definición ITU-T: La SPC es una conexión usuario a usuario en la que la porción usuario a

red de la conexión extremo a extremo la establece el sistema de gestión de red como una


33

conexión tipo PC. La porción de red de la conexión extremo a extremo se establece como

conexión conmutada mediante el Plano de Control. En la porción de red de las conexiones

las peticiones de establecimiento de la conexión las inicia el Plano de Control. [16]

Conexión Conmutada (SC): Para el caso de la conexión conmutada, la solicitud proveniente

del dominio de usuario se realizará directamente en el plano de control a través de la

interfaz UNI. El plano de control de nuevo se encargará de todo lo que es el

establecimiento de la conexión y el enrutamiento y algunas otras tareas como la supervisión

y control de admisión de las llamadas y de la cobranza entre otras.

En el ejemplo de la Figura 2.8 se observa cómo la petición de llamada llega al dominio A

del plano de control y cómo este se encarga completamente de establecer la ruta hacia el

usuario B.

Fig. 2.8: Proceso de establecimiento de ruta. Definición ITU-T: Una Conexión Conmutada es cualquier conexión que se establece como

resultado de una petición del usuario entre puntos extremos de conexión mediante un plano

de señalización y control y con un intercambio dinámico de información de señalización

entre los elementos de señalización de los planos de control. [16]

La interconexión entre dominios, áreas de enrutamiento y en donde sea requerido se hace

en términos de Puntos de Referencia, los cuales describen el conjunto de componentes de

control necesarios para el intercambio de información. La interconexión física es provista


34

por una o más de estas interfaces. Una interfaz física se establece relacionando una interfaz

abstracta hacia un protocolo determinado.

2.3.2.2. Interfaces del Plano de Control (Puntos de Referencia)

Tal y como se ha apreciado en las figuras anteriores, el plano de control define interfaces

con los clientes (UNI), entre nodos de la misma red (I-NNI), entre nodos de diferentes

redes (E-NNI) y entre los elementos del plano de control y los del plano de transporte

(CCI). Estas Interfaces también son llamadas Puntos de Referencia. A continuación se da

una explicación de cada una de ellas: [17]

2.3.2.2.1. Interfaz UNI

Representa el punto de referencia que separa el dominio del Operador del de sus usuarios.

Los protocolos de señalización en la interfaz UNI [18] deben permitir al usuario ASON

llevar a cabo las siguientes funciones:

� Creación de una conexión: Esta función consiste en señalizar a la red para crear una

nueva conexión, la cual tendrá ciertos atributos como ancho de banda, protección,

restauración y diversidad.

� Eliminación de una conexión: el usuario ASON indica a la red la necesidad de

finalizar una conexión existente.

� Modificación de la conexión: permite al cliente en un momento dado modificar los

atributos característicos de la conexión.

� Solicitud de Status de la conexión: el usuario puede verificar la situación de una

conexión a través de una consulta de status.

Las cuatro funciones anteriores son las de mayor importancia y están relacionadas con las

conexiones como tal. Sin embargo, existe otro grupo de ellas que son de la misma manera,

responsabilidad del protocolo de señalización. Estas son: registro de usuarios, asignación de

direcciones, descubrimiento de redes y servicios vecinos, etc.

Todas las funciones de señalización presentes en la interfaz UNI son controladas del lado

del plano de control por el Controlador de Conexiones. Este constituye el ente señalizador,

pero se apoya en otras entidades como el Controlador de Enrutamiento y el Gestor de

Recursos de Enlaces para realizar completamente sus labores respectivas. Los protocolos de


35

señalización deben ser capaces de soportar las funciones descritas anteriormente. En este

sentido esta interfaz emplea los protocolos de señalización de GMPLS (RSVP-TE y CR-

LDP) los cuales fueron modificados anteriormente con este fin.

2.3.2.2.2. Interfaz O-UNI

La O-UNI separa el dominio IP del dominio ASON ya que en estos dos dominios el modo

de enrutamiento es completamente diferente.

En el dominio IP, cuando un paquete llega a un router este analiza la dirección IP (en la

capa 3) para determinar, de acuerdo a sus tablas la dirección que debe seguir y esto lo hace

con todos aquellos paquetes, teniendo un tiempo de procesamiento considerable.

Sin embargo, en el dominio ASON se utiliza el protocolo GMPLS, cuando este paquete

llega a la interfaz O-UNI, este consulta las tablas de la red ASON (capa de control) y

determina cuál es la mejor ruta a seguir por este paquete, luego le coloca una etiqueta LSP,

la cual contiene la información de enrutamiento dentro de la red ASON. De esta manera,

cuando el paquete llega a un OXC, este sólo ve la etiqueta LSP en la capa 2 y la dirige

hacia el próximo OXC indicado en la etiqueta, dándole así una mayor velocidad al

enrutamiento de los paquetes y reduciendo el tiempo de procesamiento.

La O-UNI debe llevar a cabo las siguientes acciones:

� Creación de la ruta: Se realizan las conexiones adecuadas para establecer la ruta

óptica con atributos específicos.

� Eliminación de la conexión óptica: Elimina las conexiones de la ruta óptica ya

existente.

� Modificación de la conexión óptica: Modifica uno o más atributos de la ruta óptica

ya existente.

� Encuesta del estado de la conexión óptica: indaga acerca del estado de la ruta óptica

existente.

2.3.2.2.3. Interfaz I-NNI

I-NNI define la interfaz entre Controladores de Conexión adyacentes dentro de la misma

red. Existen dos aspectos de importancia a considerar en esta interfaz: la señalización y el

enrutamiento.


36

La selección y establecimiento del camino a través de la red óptica requiere un protocolo de

señalización. Las redes de transporte típicamente emplean enrutamiento explícito en el

sentido que la ruta se selecciona o por el Operador, o por herramientas de software en el

sistema de gestión. En ASON, las conexiones extremo a extremo se deben realizar tomando

en cuenta ciertas restricciones. Por ello, la selección de la ruta se basa en algoritmos de

enrutamiento que toman en cuenta diversos objetivos tales como: el balance de la carga de

tráfico de la red para obtener la mejor utilización de los recursos y políticas de

enrutamiento para seguir los caminos preferidos o más rápidos.

Para facilitar la automatización del establecimiento de la conexión y tomando en cuenta las

limitaciones mencionadas en el párrafo anterior, los nodos en la red óptica deben poseer la

actualización de sus puntos adyacentes, así como los niveles de utilización que presentan

dichos nodos. Esta información debe ser repartida por toda la red a través de los protocolos

de señalización dentro del plano de control.

Es importante señalar que de igual manera los protocolos de la interfaz INNI deben

soportar las funcionalidades presentes en la interfaz UNI, es decir, deben permitir crear,

modificar y eliminar conexiones, así como proveer el estado de las mismas.

2.3.2.2.4. Interfaz E-NNI

El punto de referencia entre dominios diferentes está representado por la interfaz E-NNI.

Estos dominios pueden pertenecer a una misma administración o a diferentes

administraciones. El protocolo BGP pudiera ser recomendado para usarse entre diferentes

dominios ASON de forma similar a su uso en diferentes dominios IP. E-NNI es similar a la

UNI, pero con ciertas funciones de enrutamiento que permiten el intercambio de

información entre las redes involucradas. [19]

La diferencia entre I-NNI y E-NNI es significativa. I-NNI se aplica sobre un área con

esquemas de enrutamiento únicos y en donde todos los equipos soportan el mismo

protocolo de enrutamiento, además el intercambio de información de ruteo entre los nodos

es posible. Por otro lado, E-NNI soporta diferentes esquemas de enrutamientos y de

protección que pudieran usar los diferentes dominios.


37

2.3.2.2.5. Interfaz CCI

Interfaz de controlador de conexión (CCI, Connection Controller Interface): Interfaz entre

una subred en el plano de transporte y el plano de control. Es utilizada por los componentes

de control para dirigir la creación, modificación y eliminación de conexiones de subred.

2.3.2.3. Enrutamiento en Redes Ópticas

Las redes ópticas son capaces de entregar conexiones de banda ancha a través de rutas

ópticas (lightpaths). Una ruta óptica se establece entre dos puntos terminales en la red

óptica a la cual están conectados los clientes. Las propiedades de las rutas ópticas se

definen mediante los atributos especificados durante el establecimiento de la conexión, o

mediante algunas solicitudes de modificación soportables. La noción de grupos de trabajo

se considera como una parte integral del establecimiento del lightpath. Un Grupo de

Trabajo se define como un conjunto de dispositivos de clientes que restringen la

conectividad con otros dispositivos fuera de este Grupo. [20]

Las acciones soportadas por los servicios lightpath son las siguientes:

� Creación de Lightpath: Esta acción permite la creación de una ruta entre dos

terminales. A cada ruta se le asigna un identificador único dentro de la red óptica

llamado ligthpath ID.

� Eliminación de Lightpath.

� Modificación de Lightpath: Esta acción permite modificar algunos parámetros de la

ruta dependiendo de las políticas de la red y en ningún caso puede ser destructiva.

� Solicitud de estado del Lightpath: Esta acción permite acceder a ciertos valores del

estado de la ruta especificándola por su identificador.

Adicionalmente, se pueden realizar los siguientes procedimientos de direccionamiento

dentro de la UNI:

� Registro de cliente: Este permite que un cliente registre su(s) dirección(es) y

su(s) identificador(es) de Grupo dentro de la red óptica. Este registro puede ser

de distintos tipos (IP, ATM, etc.). La red óptica asocia la dirección y el

identificador de grupo con una Dirección Administrada por la Red Óptica

(Optical-Network- Administered Address).

� Eliminación del registro de cliente.


38

� Solicitud: Permite al cliente suministrar a otros clientes una dirección y un

identificador de Grupo para crear una dirección administrada por la red que

pueda ser usada para los mensajes de creación de ruta.

Cada OXC en una red óptica posee una o más direcciones IP asociadas a él, la cual se

asume única dentro del dominio de servicio de la UNI. Estas direcciones son del tipo

“administradas por la red”. Cada punto de conexión de los clientes tiene asignado una de

estas direcciones, por lo que es posible que varios puntos de conexión tengan asociados la

misma dirección. Los mensajes de creación de lightpaths deben identificar la fuente y el

destino de la ruta, si estos no pueden ser asociados a una dirección única, se puede utilizar

un componente opcional de direccionamiento llamada Identificación Lógica del Puerto

(Logical Port ID).

2.3.2.4. Señalización en Redes Ópticas

Como se conoce, las UNI son capaces de soportar distintos protocolos de señalización. Es

importante destacar que estos protocolos deben cumplir con un cierto número de

mecanismos para su correcto funcionamiento los cuales se mencionan a continuación:

Canal de control IP: Se requiere un IPCC entre la UNI-C y las correspondientes UNI-N,

por lo que para implementarlo es necesario que estas entidades conozcan sus respectivas

direcciones IP. Para el establecimiento de conexiones en la unidad de control UNI se deben

cumplir los siguientes requerimientos:

� El enlace debe ser capaz de transportar paquetes IP desde UNI-C hasta UNI-N.

� La tasa de transferencia del enlace debe ser adecuada para soportar esta función.

� El enlace debe ser seguro, ambas unidades deben implementar procedimientos para

evitar accesos sin autorización.

� Ambas unidades deben ser capaces de detectar rápidamente fallas en la conexión.

Mensajes de Señalización UNI: Debido a que se pueden utilizar distintos protocolos de

señalización, la lista de mensajes que se presenta a continuación es lo más genérica posible:

[21]

� Solicitud de creación del Lightpath: Enviado desde la UNI-C fuente hacia la UNI-N

fuente.


39

� Respuesta a la solicitud de creación del Lightpath: Enviado desde la UNI-C destino

hacia la UNI-N destino aceptando la solicitud de creación de la ruta, o desde la

UNI-N fuente hacia la UNI-C fuente indicando la exitosa o no solicitud de creación

de ruta.

� Solicitud de eliminación del Lightpath: Enviada por la UNI-C fuente, o por la UNI-

N fuente, indicando que la red eliminó la ruta.

� Respuesta a la solicitud de eliminación del Lightpath.

� Solicitud de modificación del Lightpath.

� Respuesta a la solicitud de modificación del Lightpath.

� Solicitud de estado del Lightpath.

� Respuesta a la solicitud de estado del Lightpath.

� Notificación: Este mensaje se envía de modo autónomo desde una UNI-C o una

UNIN, indicando un cambio de estado en la ruta.

� Solicitud de Dirección de un cliente remoto.

Parámetros de los mensajes UNI: Los siguientes parámetros deben ser codificados por los

mensajes de señalización UNI. Es de esperarse que el formato de los mismos sea muy

similar a los desarrollados por la señalización GMPLS: [21]

1) Identificación:

� Identificación del Lightpath: Un identificador único (64 bits) dentro de la red.

� Identificación de contrato: Un identificador de longitud variable asignado por el

proveedor de servicios que especifica la calidad de servicio.

� Punto de conexión fuente/ destino del cliente.

� Identificador del grupo de usuario.

� Identificador del UNI-C

2) Relacionado con el servicio:

� Direccionalidad: Bandera que indica si la ruta es unidireccional o bidireccional.

� Tipo de trama: Especifica el formato de la señal a transportar (ej. SONET, SDH,

etc.)

� Ancho de banda.

� Retardo de propagación.

� Nivel de servicio.


40

3) Relacionado con enrutamiento:

� Diversidad

4) Misceláneos.

5) Relacionado con seguridad.

2.3.3. Plano de gestión

Este plano se encarga de las funciones de gestión del Plano de Transporte, Plano de Control

y del Sistema como un todo. También brinda coordinación entre todos los Planos [22]. El

Plano de Gestión presenta las siguientes funciones:

� Gestión de desempeño.

� Gestión de falla.

� Gestión contable.

� Gestión de seguridad.

Para permitir un enrutamiento inteligente en el plano de transporte son requeridos

parámetros adicionales tales como: enlace, costo, retardo y calidad. Estos pueden ser

provistos por el Plano de Gestión.

Este plano tiene además otras áreas generales funcionales:

� Gestión de funcionamiento.

� Gestión de configuración.

� Gestión de estadística.

Otras de las tareas de las cuales se encarga el Plano de Gestión son:

� Localizar recursos del Plano de Transporte en particiones del Plano de Control.

� Activar y desactivar los procesos de descubrimiento.

� Particionar los recursos usados por el Plano de Control.

� Asignar identificadores únicos a los puntos de acceso de las diferentes capas de red.

� Invocar o invalidar la protección o restauración de una conexión a través de un

comando.

� Realizar funciones de administración del Plano de Transporte, del Plano de Control

y del sistema en su totalidad.

� Proporcionar la coordinación entre todos los planos.


41

2.4. Niveles de Servicio

A continuación se observan los diferentes niveles de servicios (Service Level Agreement)

que ofrece Huawei para las redes ASON que empleen su equipamiento SDH de nueva

generación. [23]

Servicios de diamante: Un servicio Diamante brinda protección 1+1 (Ver Anexo C) entre el

nodo fuente y el nodo destino. Este consta de dos LSPs diferentes entre dichos nodos los

cuales no pasan a través del mismo enlace. Uno se llama el LSP de trabajo y el otro LSP de

protección. La Figura 2.9 muestra la topología de un servicio de Diamante.

Fig. 2.9: Servicio de Diamante. [23]

Servicios de Oro: Los servicios Oro brindan protección 1:1 (Ver Anexo C). Un servicio

Oro solamente necesita un LSP. Este LSP debe utilizar enlaces de trabajo de la sección

múltiplex. Cuando una fibra en la trayectoria de un servicio de Oro se interrumpe, el

elemento de red ASON accionará la conmutación de la sección múltiplex para proteger el

servicio. Como se muestra en la Figura 2.10, se puede crear un servicio de Oro desde A

hasta I con la condición de que los tres anillos de protección de la sección de

multiplexación se hayan creado primero.


42

Fig. 2.10: Servicio de Oro. [23]

Servicios Plata: Los servicios de plata son también llamados servicios de

reencaminamiento. En estos se realizan reencaminamientos periódicos hasta que uno de

estos tenga éxito. Si no hay bastantes recursos puede que finalmente no se encuentre una

ruta de protección adecuada manteniéndose la interrupción. En la Figura 2.11, A-B-G-H-I

es un servicio Plata. Si la fibra entre B y G se interrumpe, el equipo ASON reencaminará la

información desde A para crear un nuevo LSP que no pase por el corte de fibra, tal es el

caso A-D-C-F-I.

Fig. 2.11: Servicio de Plata. [23]


43

Además existen dos clasificaciones que responden a Servicios de Cobre y Servicios de

Hierro, las cuales son utilizadas en servicios de bajo costo y no proveen protección pero

permiten utilizar el ancho de banda disponible de la red. La Tabla 2.2 resume los diferentes

niveles de servicio.

Tabla 2.2: Empleo de los diferentes niveles de servicio de ASON. [14]

Diamante Oro Plata Cobre Hierro

Nivel de Servicio

Política de Protección

SNCP y restauración

Anillos MSP y restauración

Restauración automática

Sin protección

Sin protección

Tiempo de Conmutación

<50mS

Protección

＜50ms

Restauración＜2 s ＜2 s －－

Ocupación del BW

Alta Media Media / Baja Baja Baja

Clientes

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

Ingresos

2.5. Ejemplo de la arquitectura ASON

En la Figura 2.12 se puede apreciar la arquitectura empleada por Huawei en un elemento de

red donde se utiliza la capa de transporte tradicional SDH sobre la cual se monta la

arquitectura ASON, con sus capas de control y gestión permitiendo una conmutación

automática de las redes ópticas, aprovechando los diferentes espacios que tenía previsto el

protocolo SDH para su futuro desarrollo. Es decir, basta con agregarle al equipo SDH las

tarjetas de control necesarias y el software correspondiente para convertirlo en un equipo

ASON.


44

Fig. 2.12: Ejemplo de la Arquitectura ASON en un NE empleada por Huawei. [14]


Los avances tecnológicos y el desarrollo de las redes de nueva generación exigen que las

redes de transporte evolucionen acorde a los nuevos requerimientos, siendo la capa óptica

la que ha avanzado de forma acelerada, lo cual se confirma con el surgimiento de las redes

ópticas de conmutación automática, más conocidas por ASON.

La tecnología ASON puede ser extraordinariamente beneficiosa. Su inteligencia en una red

automática muestra un óptimo encaminamiento de los paquetes de acuerdo a las

necesidades de los operadores y automatiza la interconexión. La tecnología ASON/GMPLS

puede alcanzar un alto nivel de recuperación ante fallas, lográndose proveer servicios

estables y rápido aprovisionamiento mejorando así la satisfacción de los usuarios.

ASON combina la tecnología de la red óptica tradicional, la alta eficiencia de IP, la gran

capacidad de DWDM y el control de software de red, ofreciendo dinamismo en las redes

ópticas de transporte. Además su Ingeniería de Tráfico en canales ópticos permite que se

asigne el ancho de banda a utilizar de acuerdo a patrones de demanda reales, logrando

proveer conectividad, escalabilidad y seguridad en la red de una manera más dinámica,

brindando por tanto un mejor servicio al cliente.


45

CAPÍTULO 3: PROPUESTA DE APLICACIÓN DE ASON EN LA REGIÓN CENTRAL DEL PAÍS. En la actualidad, las redes de telecomunicaciones en Cuba están sumergidas en un plan de

desarrollo y modernización. Se manejan conceptos como la introducción de Redes de

Próxima Generación, desarrollándose en este aspecto proyectos pilotos en los que se han

alcanzado resultados satisfactorios con la colaboración de Alcatel y Huawei, dos de los

principales suministradores de tecnologías de telecomunicaciones para ETECSA.

En este capítulo se realizará una propuesta de migración de un segmento de la red nacional

de fibra óptica en el cual se encuentra el nodo de Santa Clara, hacia una red formada por

equipos SDH de próxima generación (NG-SDH), mediante la instalación de un equipo

OptiX OSN 7500 de Huawei Tecnologías, este está diseñado cumpliendo con las

recomendaciones de la UIT-T para el equipamiento de redes ASON. Esto proporcionará un

aumento considerable de la seguridad y eficiencia de la Red al pasar de las bondades

características de la red SDH a las que ofrecen las redes con arquitectura ASON.

3.1. Situación actual de la red en el escenario escogido

La Figura 3.1 representa el escenario en el que se encuentra la red seleccionada como

posible caso de estudio para introducir las redes ASON. Se trata de una parte de la red SDH

que pertenece a la Red Nacional de Transmisión por Fibra Óptica y en la cual se encuentra

el nodo de Santa Clara.

En la actualidad, este segmento de red está soportado sobre una plataforma de equipos

STM-64 (OptiX 10G) y STM-16 (OptiX 2500) del proveedor Huawei. Los STM-16/64 son

equipos de transmisión SDH que se pueden configurar dependiendo de la aplicación que se

requiera como Multiplexor Terminal (TM) o como Multiplexor de Inserción/Extracción

(ADM), con una velocidad de transmisión de hasta 10 Gbit/s como es el caso del OptiX

10G instalado actualmente en Santa Clara (Ver Figura 3.1).


46

Fig. 3.1: Red SDH donde se encuentra el nodo Santa Clara.

Se debe aclarar que el equipo OptiX 10G puede ser configurado como STM-64, esta

configuración no es compatible con los equipos OptiX 2500 (STM-16) instalados

actualmente en los restantes nodos.

En la actualidad esta disposición de red presenta protección SDH del tipo PP (Path

Protection) (Ver Anexo C), en la Tabla 3.1 se observan los esquemas de protección

recomendados para cada jerarquía SDH y para cada topología de red. A continuación se

exponen algunas de las ventajas y desventajas de este tipo de protección:

Ventajas

� Presenta un corto tiempo de conmutación (normalmente menos de 15

milisegundos).

� El flujo de los servicios en la red es simple.

� Es fácil de operar, administrar y mantener.

Desventajas

� Las ranuras temporales (time slot) no pueden ser reutilizados.

� La capacidad de la red es limitada.


47

�

Tabla 3.1: Principio de configuración de los esquemas de protección.

Modo de Topología de red Esquema de protección

recomendado para el servicio en el anillo

Esquema de protección recomendado para el servicio

en la cadena Anillo STM-1 (o anillo con

cadena) Anillo PP unidireccional SNCP

Anillo STM-4/16/64 (o anillo con cadena)

Anillo MSP bidireccional SNCP o MSP lineal

Malla SNCP SNCP

A continuación se analizan las causas que llevaron a la elección del anillo Superior como

escenario de la propuesta para introducir el equipamiento ASON en nuestro país:

� Por la relevancia y volumen del tráfico que transporta, puesto que enlaza varias

de las centrales telefónicas más importantes del centro - oriente del país.

� Por tener implementado un esquema de protección PP (Path Protection) que

hace un uso ineficiente del ancho de banda de la red, atentando contra el futuro

crecimiento de la misma.

� Por ser una tecnología concebida antes del surgimiento de los nuevos conceptos

de redes de nueva generación dirigidos a la integración de los servicios de voz y

datos sobre la misma red.

Actualmente el anillo cursa un tráfico con velocidad de transmisión STM-16, con la red

propuesta se pretende elevar la velocidad de transmisión a STM-64 puesto que los equipos

que se instalarán en los diferentes nodos (OptiX OSN 7500) ofrecen esta posibilidad.

3.2. Elección del fabricante

Para la selección del equipamiento se apostó por el proveedor Huawei Tecnologías debido

a su alto prestigio a nivel mundial como fabricante de equipos para redes de transporte

ópticas y a sus formidables resultados en aplicaciones a nivel mundial en países como:

China, Alemania, Rusia, España, Francia, Argentina, Corea, Brasil, Chile, entre otros.

En lo que a ASON se refiere, Huawei posee una nueva generación de equipos SDH (NG-

SDH) con poderosas soluciones puestas en práctica en los países anteriormente

mencionados.


48

En la Figura 3.2 se observa la familia completa de equipos OSN de Huawei, los cuales se

incluyen dentro de equipos SDH de próxima generación.

Fig. 3.2: Portafolio de equipos ASON de Huawei. [24]

Otra de las razones por la que se escoge este fabricante es por ser uno de los principales

proveedores de ETECSA, empresa que le ha confiado importantes proyectos como la Red

Nacional de Fibra Óptica, además de estar muy actualizado en los eventos y pruebas más

importantes que se han realizado en lo concerniente a ASON en el mundo por parte de las

principales organizaciones que continúan trabajando en el desarrollo de esta tecnología

como son la IETF, el OIF y la UIT-T.

3.3. Sistema OptiX OSN 7500

La Plataforma de Transmisión Óptica Inteligente OptiX OSN 7500 (Figura 3.3) es una

pieza de una nueva generación de equipos que Huawei desarrolló de acuerdo a las

características de las redes de área metropolitana (MAN) y su tendencia al desarrollo en el

futuro. Es un MADM (Multi Add/Drop Multiplexer) flexible que ofrece servicios extra y

transporte de banda ancha de tráfico de voz y datos. Provee un servicio de administración

eficiente, actualización y expansión de capacidades rápida y sin interrupción de los

servicios. [23]

El OptiX OSN 7500 está dotado de todas las características necesarias para la evolución

hacia una plataforma NGN-SDH. Además, tiene una gran capacidad de conexión cruzada

de mayor y menor orden (240 Gbits y 40 Gbits respectivamente) y abundantes interfaces de


49

servicios. Este provee características inteligentes las cuales son convenientes y flexibles de

implementar y le permiten realizar conmutación dinámica, servicio de ruteo inteligente y

configuración de servicio punto a punto, mejorando eficazmente la utilización del ancho de

banda.

Fig. 3.3: Vista frontal del OptiX OSN 7500. [23]

Como se muestra en la Figura 3.4, el OptiX OSN 7500 está compuesto por una unidad de

interfaz SDH, unidad de interfaz PDH, unidad de interfaz de servicios de datos

(Ethernet/ATM/SAN/Video), una matriz de cross-conexión SDH, unidad de sincronismo,

unidad SCC (System Control Communication), unidad de procesamiento de cabecera,

unidad de entrada de potencia y una unidad de potencia de respaldo.

El OptiX OSN 7500 integra Jerarquía Digital Síncrona (SDH), Jerarquía Digital

Plesiócrona (PDH), Multiplexación por División de Longitud de Onda (WDM), Ethernet,

Modo de Transferencia Asincrónico (ATM), Red de Área Almacenada (SAN) y Video

Digital Difundido (DVB), de esta manera es capaz de transmitir servicios de voz, datos,

SAN y video eficientemente en la misma plataforma.


50

Fig. 3.4: Arquitectura interna del OptiX OSN 7500. [23]

Fig. 3.5: Aplicación del OptiX OSN 7500 en la red. [23]

En la Figura 3.5 se muestran algunas aplicaciones del OptiX OSN 7500 en la red de

transporte como son la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN), Sistema Global de


51

Comunicaciones Móviles (GSM), Internet etc. Este es principalmente usado a nivel de

Backbone y en combinación con los OptiX OSN 9500/3500/2500/1500 para ofrecer una

solución completa para redes metropolitanas.

3.4. Análisis comparativo entre los equipos OptiX 10G y OptiX OSN 7500

El equipo de transmisión óptica OptiX 10G STM-64 MADM ofrece amplia capacidad y

alta velocidad, este puede insertar o extraer señales SDH de bajo nivel desde o hacia

señales STM-64, brindando un servicio flexible de conexión cruzada y abundantes

funciones de acceso de servicio. A pesar de esto, el OptiX OSN 7500 desarrollado también

por Huawei pertenece a una nueva generación de equipos superior en varios aspectos al

Optix 10G, a continuación se muestran algunos puntos que constituyen las principales

diferencias:

1) Servicios que brindan.

El OptiX OSN 7500 brinda servicios SDH estándar STM-1/4/16/64, SDH con FEC

(Forward Error Correction), PDH y Ethernet al igual que el 10G. Adicionalmente, este

provee una tarjeta procesadora MST4 de transmisión transparente multi-servicio con cuatro

puertos de acceso independientes que permiten acceder a un canal de fibra (FC), una

conexión de fibra (FICON), una conexión de sistemas de empresas (ESCON) y una interfaz

serie de video digital difundido asincrónico (DVB-ASI). El OptiX OSN 7500 posee además

tecnología WDM integrada.

2) Capacidad de cross-conexión.

Como se observa en la siguiente tabla la capacidad de cross-conexión del OptiX OSN 7500

es muy superior a la del OptiX 10G.

Tabla 3.3: Comparación de las capacidades de cross-conexión. [23][25]

Equipo Capacidad de cross-conexión de

alto orden Capacidad de cross-conexión de bajo

orden

OptiX 10G

120 Gbit/s

20 Gbit/s

OptiX OSN 7500 240 Gbit/s

40 Gbit/s


52

3) Características inteligentes.

La principal diferencia entre ambos equipos es que el OptiX 10G es un equipo SDH

tradicional por lo que no posee características inteligentes, sin embargo el OptiX OSN 7500

es una Plataforma de Transmisión Óptica de nueva generación (NG-SDH) y por ende posee

todas las facilidades derivadas de las redes con arquitectura ASON como son:

� Capacidad para introducir nuevos servicios ópticos como:

• Servicio de Ancho de Banda en Demanda (BODS).

• Redes Privadas Virtuales Opticas (OVPN).

• Configuración de servicios ASON punto a punto.

� Capacidad de enrutamiento dinámico

� Mayor estabilidad y escalabilidad en los sistemas de gestión de operaciones.

� Restauración más eficiente de servicios.

3.5. Propuesta de migración de tecnología en el anillo superior (Fase 1)

Se propone transformar esta parte del anillo Superior en una red con mayores prestaciones,

que realice un uso más eficiente de sus recursos. La estrategia para lograr estos objetivos

debe estar basada en dos aspectos fundamentales:

1) Se parte de la sustitución de cada uno de los nodos de la red por equipos OptiX

OSN 7500.

2) Se propone configurar el esquema de protección MSP bidireccional de dos fibras.

Este punto será tratado en la segunda fase de la presente propuesta.

Los nuevos equipos pueden ser ubicados en los mismos puntos en los que se encontraban

los nodos STM-16 y se podrán utilizar las mismas fibras de los enlaces anteriores. Se

incluyen los nodos de Caibarién y Jagüey Grande que formarán parte de la red propuesta y

en los cuales se instalará el mismo equipamiento que en los nodos anteriores (OptiX OSN

7500).

La inclusión de estos nodos se justifica debido a que el equipamiento de Jagüey Grande

forma parte del primer anillo de fibra óptica que transita en el occidente del país y se enlaza

con los nodos Águila y Luz. En el caso de Caibarién formará parte de un segundo anillo


53

Santa Clara-Holguín. Estos anillos pertenecen a la Red Nacional de Transmisión por Fibra

Óptica por lo que todos los nodos que en ellos se encuentran son de suma importancia ya

que cursan un gran volumen de tráfico tanto telefónico como de datos.

Como se mencionó anteriormente, en este proyecto se propone elevar la capacidad de

transmisión a STM-64. El OptiX OSN 7500 posee 18 interfaces ópticas STM-64 con lo que

se puede enlazar con 9 equipos ubicados en distintos puntos de la región central del país,

los cuales pueden ser configurados a su vez como MADM, ADM o TM.

Para el caso de estudio y tal como se muestra en la Figura 3.6, el OptiX OSN 7500 que se

propone instalar en Santa Clara se enlazará a nivel STM-64 con cuatro equipos OptiX OSN

7500 que se ubicarán en Caibarién, Cienfuegos, Sancti Spíritus y Colón. En esta figura

también se refleja como queda conformada la red propuesta en esta primera fase después de

la introducción de los nodos Caibarién y Jagüey Grande.

Fig. 3.6: Red ASON (Fase 1).


54

Para cumplir las funciones de STM-64, bastaría con configurar el OptiX OSN 7500 como

MADM (Multiplexor de Inserción/Extracción Múltiple) (Figura 3.7), esto se logra

colocando dos tarjetas SL64 en cualquiera de los Slots del 3-8, 11-16 o 26-31 [26],

respetando siempre el principio de dualidad.

En la Figura 3.7 se puede observar como quedará la configuración de OptiX OSN 7500 de

Santa Clara con los equipos ubicados en Cienfuegos, Colón, Caibarién y Sancti Spíritus.

Cada enlace STM-64 requiere de una tarjeta SL64. De esta forma las tarjetas ubicadas en

los Slots 8 y 11 implementan dos enlaces STM-64 con Cienfuegos, las ubicadas en los

Slots 7 y 12 representan dos enlaces STM-64 con Colón, se ubicarán en los slots 6 y 11 las

correspondientes al enlace con Caibarién y las de los slots 5 y 10 conectarán al nodo de

Santa Clara con el OptiX de Sancti Spíritus. Los equipos que se encuentran en los restantes

nodos se configuran de forma similar.

Fig. 3.7: Configuración del OptiX OSN 7500 como MADM a nivel STM-64. [26]


55

Otro aspecto fundamental en la configuración del OptiX OSN 7500 para el trabajo en red lo

constituye la distancia entre los nodos. En largas distancias la atenuación de la señal en la

fibra óptica se hace apreciable debido en gran parte a pérdidas básicas asociadas a la propia

naturaleza o a imperfecciones de la fibra. En situaciones como esta se hace necesario el uso

de tarjetas que amplifiquen la señal. Existen dos tipos de tarjetas amplificadoras BA2 y

BPA, la principal función de estas es incrementar la potencia de línea de las tarjetas SL64.

Una tarjeta BA2 puede amplificar dos canales. Esta amplifica la potencia de línea de la

tarjeta en +15 dBm, por su parte la BPA amplifica un canal y pre-amplifica la señal

recibida por el otro incrementando la potencia en +17 dBm. Ambas tarjetas se pueden

insertar en cualquiera de los Slots 1-8, 11-18 o del 26-31 y se considera necesario su uso en

enlaces con distancias mayores de 120 o 130 Km. [27]

En combinación con la BA2 y BPA trabaja la DCU, esta comprime la señal para alcanzar

transmisiones ópticas interurbanas. Se emplea además para compensar la dispersión de la

señal óptica acumulada en la fibra durante la transmisión. Fundamentalmente se presentan

en una comunicación óptica dos tipos de dispersión, la dispersión cromática que se produce

por la difusión de la luz al desplazarse dentro de la fibra y la dispersión modal que se

genera por el efecto de tener diferentes longitudes de onda desplazándose a diferentes

velocidades. La DCU se puede asentar en cualquiera de las ranuras 1-8, 11-17, o 26-31 y es

recomendado su uso en enlaces de más de 80 Km. [26]

3.6. Propuesta de migración de tecnología en el anillo superior (Fase 2)

Esta fase de la propuesta consiste en tender los enlaces que sean necesarios entre los OptiX

OSN 7500 instalados, con el objetivo de formar una red mallada sobre la cual pueda

funcionar ASON.

Para completar la malla ASON solo se necesita realizar un nuevo enlace de fibra óptica

entre Caibarién-Sancti Spíritus. Esta propuesta puede ser realizada haciendo conexiones

puentes entre los diferentes cables de fibra ópticas tendidas en la actualidad.

La fibra óptica que se utilizará en estos enlaces es la estandarizada por la UIT-T en su

Recomendación G-652 Fibra óptica Monomodo Estándar o SSMF que presenta dispersión

nula en la ventana de 1310 nm y que puede utilizarse también en longitudes de onda en la


56

región de 1550 nm. [27]. En Cuba los enlaces del backbone nacional trabajan en la ventana

de los 1550 nm. Se elige este tipo de fibra debido a que presenta una atenuación baja,

inferior a los 0,3 dB/Km y una dispersión de 17 ps /nm Km, además de ser la fibra

utilizada en todos los enlaces de la Red Nacional de Fibra Óptica. Sus características la

convierten en una elección muy atractiva para redes de telecomunicaciones.

La red resultante quedará conformada por los enlaces que se observan la Tabla 3.4. En esta

tabla también se observan las distancias entre los distintos nodos y las tarjetas

amplificadoras y de compensación de la dispersión empleadas. Como se puede ver en

distancias mayores de 100 Km se recomienda el uso de compensadores de la dispersión y

amplificadores con el objetivo de garantizar que la señal llegue con calidad al extremo

receptor. Puede darse el caso que se requiera el uso de estas unidades en distancias menores

de 100 Km en donde los factores antes mencionados (atenuación y dispersión) se vean

incrementados.

Tabla 3.4: Distancias entre nodos y tarjetas empleadas.

Enlace Distancia en Km

Tarjetas empleadas

Santa Clara - Caibarién 66

-

Santa Clara - Colón 112.9 DCU, BPA, BA2

Santa Clara - Cienfuegos 85

DCU

Santa Clara – Sancti Spíritus 71 -

Colón – Jagüey Grande 88 DCU

Jagüey Grande - Cienfuegos 105

DCU, BPA, BA2

Cienfuegos - Sancti Spíritus 160 DCU, BPA, BA2

Sancti Spíritus - Caibarién 110

DCU, BPA, BA2

La red mallada propuesta quedaría conformada por los nodos Santa Clara, Colón, Jagüey

Grande, Cienfuegos, Sancti Spíritus y Caibarién como se observa en la Figura 3.8. La

nueva topología, unida al empleo de ASON, permite que se pueda realizar un mejor

aprovechamiento del ancho de banda.


57

Fig. 3.8: Red mallada ASON (Fase2).

Por otra parte el uso de un esquema de protección basado en un anillo MSP bidireccional

de dos fibras traerá consigo la utilización más eficiente del ancho de banda que el empleado

por la protección PP. Si se analiza la red mallada que quedó como resultado de la propuesta

se puede ver que esta presenta un anillo exterior conformado por Santa Clara, Colón,

Jagüey Grande, Cienfuegos, Sancti Spíritus y Caibarién. De haber mantenido la protección

PP, la capacidad de los enlaces se vería limitada, esto quiere decir que entre los diferentes

enlaces del anillo se pueden repartir en total 64 VC-4 (4032 enlaces E1). Mientras tanto, en

MSP, la capacidad total del anillo viene dada por la fórmula:

NSTMM

Cap −⋅=2

.

Donde M representa la cantidad de nodos del anillo y STM-N es la jerarquía SDH

empleada. Para nuestro caso el anillo cuenta con 5 nodos y la jerarquía SDH empleada es

STM-64, esto nos da una capacidad del enlace de 192 VC4 (12096 enlaces E1).


58

Como se ha podido apreciar con el modo de protección PP la capacidad se ve limitada a

4032 enlaces E1. Con la protección MSP bidireccional de dos fibras se logra incrementar la

cantidad de enlaces E1 a 12096, esto se traduce en un 33% más de aprovechamiento del

ancho de banda solo por concepto del cambio del tipo de protección. Estos análisis son

válidos para los enlaces transversales.

La protección PP hace un aprovechamiento del ancho de banda del 50% en cada enlace

debido a que la mitad de los VC-4 disponibles para cada uno se utilizan en el canal de

protección. En la malla ASON con protección MSP debido a la existencia de varios

caminos para alcanzar un equipo de la red, el canal de protección puede ser distribuido

uniformemente entre los posibles enlaces a utilizar para llegar a un NE en caso de falla del

enlace directo.

La protección MSP coexiste con las protecciones ASON (SLA), para esto el procedimiento

es configurar ambas protecciones con tiempos de conmutación diferentes. Típicamente se le

asigna un mayor tiempo de conmutación a la protección SDH de forma que las

protecciones ASON actúen primero.

La red propuesta empleará nivel de servicio (SLA) en base a la importancia del tráfico,

aunque se le propone nivel de servicio Oro a los tráficos de enlaces de señalización PSTN y

GSM según lo recomendado por Huawei.

Además de las ventajas mencionadas la nueva red tendrá los beneficios típicos de las mallas

ASON como son:

� Redireccionamiento rápido y eficiente de los servicios ante fallas múltiples

� Aprovisionamiento automático de servicios extremo-extremo

� Administración y asignación dinámica de ancho de banda

� Reducción de los tiempos de activación de los servicios

� Gran escalabilidad y soporte de diferentes QoS, optimizándose para el tráfico IP.


59


La migración hacia una nueva red con arquitectura ASON, representada por el OptiX OSN

7500, se ve aparejada con los enormes beneficios que traerá consigo la nueva estructura,

sobre todo en lo que a eficiencia en el uso del ancho de banda se refiere. Esto es posible

gracias a la capacidad de estos equipos de soportar la protección MSP entre muchas otras

ventajas.

La topología mallada, con todas sus nuevas prestaciones, la principal de las cuales

constituye el mejor aprovechamiento del ancho de banda, demuestra sin lugar a dudas que

esta tecnología está llamada a formar parte de las redes de transporte cubanas en un futuro

no muy lejano.

A pesar de tratarse de una tecnología de punta cuya introducción requiere de cuantiosas

inversiones, no solo por concepto del equipamiento sino también por la red mallada que

necesita de nuevos enlaces de fibra óptica, el costo de la inversión se justifica desde el

punto de vista de las enormes prestaciones que tendrían estas redes y los infinitos

beneficios que reportarían a la economía del país.

Conclusiones

60

CONCLUSIONES Las evidentes ventajas que se obtienen al implementar una Red Óptica de Conmutación

Automática (ASON) se ven fortalecidas con la flexibilidad de la tecnología para

evolucionar las grandes y estables redes SDH, hacia esta red inteligente e integrada de

transporte. Los servicios son soportados de manera transparente y con las mismas fortalezas

de SDH. El plano de control es descentralizado lo que mejora la protección de la red.

Es importante concluir que en ASON no se definen nuevos protocolos sino que se

contempla el uso de GMPLS el cual es parte integral de las redes ópticas y de datos de

próxima generación. Este provee el nexo adecuado entre las capas IP y óptica, proveyendo

de una evolución consecuente de la red en ambos entornos. Las funcionalidades derivadas

de GMPLS permiten a los operadores escalar sus redes bastante más allá de las limitaciones

actuales, derivadas implícitamente de la segregación de la red de transporte respecto a los

datos que se mueven sobre esta. Las capacidades de señalización de GMPLS permitirán a

los proveedores de servicio construir rápidamente infraestructuras que soporten la creación

de conexiones y provisiones rápidas, lográndose proveer servicios SLA y un alto nivel de

recuperación ante fallas.

La necesidad del uso de ASON está conceptualizada en mejorar la prestación de los

servicios basados en redes de transporte. Con esto lo que se desea conseguir es reducir y

simplificar las estructuras de capas de los servicios actuales mediante la introducción de un

plano de control inteligente. Este plano de control, combinado con la nueva generación de

conexiones cruzadas ópticas, transformará a las redes de transporte estáticas de hoy en día,

en redes ópticas dinámicas, conmutadas en tiempo real, haciéndolas por ende, más

robustas, escalables y efectivas en costo.

No todo está dicho, muchas recomendaciones están siendo actualmente revisadas, además

es necesario seguir de cerca los respectivos trabajos de definición de protocolos y procesos.

Se trabaja con fuerza en el tema de la interconexión de las redes ASON entre diferentes

fabricantes.

El empleo de la tecnología ASON en nuestro país, representada por el OptiX OSN 7500,

traerá consigo grandes beneficios, sobre todo en lo que a eficiencia en el uso del ancho de

Conclusiones

61

banda se refiere. La introducción de una malla ASON con sus nuevas funcionalidades,

demuestra, sin lugar a dudas, que esta tecnología está llamada a formar parte de las redes de

transporte cubanas en un futuro no muy lejano.

La inversión tanto en costos de equipamiento, como en operaciones para el establecimiento

de los nuevos enlaces de fibra óptica está más que justificada, sobre todo si analizamos las

enormes prestaciones que brindarán estas redes y los beneficios económicos que reportarán

al país, garantizando siempre calidad de servicio.

Recomendaciones

62

RECOMENDACIONES

Se recomienda incluir los temas relacionados con ASON y GMPLS en el plan de estudio de

Redes de telecomunicaciones de forma que los estudiantes estén actualizados en este tema

que apenas comienza a desarrollarse.

Se debe continuar profundizando en el tema de ASON y valorar la factibilidad de la

migración total del anillo Superior hacia una red compuesta por equipos ASON lo cual

traerá consigo innumerables beneficios, eliminando la gran complejidad de equipamiento

existente, producto a la coexistencia en la red de múltiples equipos de diversos fabricantes.

Referencias Bibliográficas

63

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Glosario de términos

66

GLOSARIO DE TÉRMINOS ADM: Multiplexor de Inserción/Extracción (Add/Drop Multiplexer)

ASON: Redes Ópticas de Conmutación Automática (Automatic Switched Optical

Network)

ASTN: Redes de Transporte de Conmutación Automática (Automatic Switched Transport

Network)

ATM: Modo de Tranferencia Asincrónico (Asynchronous Transfer Mode)

BGP: Protocolo de Gateway Exterior (Border Gateway Protocol)

BODS: Bandwidth on Demand Service (Servicio de Ancho de Banda en Demanda)

CCI: Interfaz de Control de Conexión (Connection Controller Interface)

CR-LDP: Protocolo de Distribución de Etiquetas con Ruteo basado en Restricciones

(Constraint-based Routing Label Distribution Protocol)

DCM: Distributed Conection Management (Gestión de Conexión Distribuida)

DCN: Data Communication Network (Red de Comunicación de Datos)

DifServ: Servicios Diferenciados (Differentiated Services)

E-NNI: Interfaz Red – Red Externa (External Network to Network Interface)

FEC: Clase de Equivalencia de Reenvío (Forwarding Equivalence Class)

G.ason: Recomendación inicial de la UIT-T para ASON. Actualmente G.8080.

G.astn: Recomendación inicial de la UIT-T para ASTN. Actualmente G.807.

GMPLS: Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo Generalizado (Generalized Multi

Protocol Label Switching)

GSM: Sistema Global de Comunicaciones Móviles (Global System for Mobile

Communications)

GSMP: Protocolo de Gestión de Conmutación General (General Switch Management

Protocol)

HDLC: Control del Enlace de Datos de Alto Nivel (High-level Data Link Control)

IETF: Fuerza de Trabajo para la Ingeniería de Internet (Internet Enginneering Task Force)

IGP: Protocolo de Gateway Interior (Interior Gateway Protocol)

I-NNI: Interfaz Red – Red Interna (Internal Network to Network Interface)

IP: Protocolo de Internet (Internet Protocol)


67

IS-IS: Sistema Intermedio a Sistema Intermedio (Intermediate System-to-Intermediate

System)

LDP: Protocolo de Distribución de Etiquetas (Label Distribution Protocol)

LMP: Protocolo de Administración de Enlace (Link Management Protocol)

LRM: Gestor de los Recursos de Enlace (Link Resorce Manager)

LSP: Trayecto Conmutado por Etiqueta (Label Switched Path)

MADM: Multiplexor de Inserción/Extracción Múltiple (Multi Add/Drop Multiplexer)

MAN: Red de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network)

MPLS: Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo (Multi Protocol Label Switching)

NE: Elemento de Red (Network Element)

NGN: Redes de Nueva Generación (Next Generation Networks)

NGN-SDH: SDH de Nueva Generación

NMI: Interfaz de Gestión de Red (Network Management Interface)

NNI: Interfaz Red – Red (Network to Network Interface)

OCC: Controlador de Conexión Óptica (Optical Connection Controller)

OIF: Fórum de Trabajo en Redes Ópticas (Optical Internetworking Forum)

OSN: Red de Conmutación Óptica (Optical Switch Network)

OSPF: Apertura del Camino más Corto Primero (Open Shortest Path First)

OSPF-OE: Apertura del Camino más Corto Primero con Extensiones Ópticas (Open

Shortest Path First with Optical Extensions)

OTN: Red de Transporte Óptico (Optical Transport Network)

O-UNI: (Optical User to Network Interface)

OVPN: Redes Privadas Virtuales Ópticas (Optical Virtual Private Network)

OXC: Cross-conector Óptico (Optical Cross-Connect)

PSTN: Red Telefónica Pública Conmutada (Public Switched Telephone Network)

PXC: Cross-conectores Fotónicos (Photonic Cross-Connect)

RC: Controlador de Enrutamiento (Routing Controler)

RIP: Protocolo de Información de Ruteo (Routing Information Protocol)

RSVP: Protocolo de Reservación de Recursos (Resource Reservation Protocol)

SDH: Jerarquía Digital Sincrónica (Synchronous Digital Hierarchy)

SLA: Acuerdo del Nivel de Servicio (Service Level Agreement)


68

SONET: Red Óptica Sincrónica (Synchronous Optical Network)

TM: Multiplexor Terminal (Terminal Multiplexer)

TMN: Red de Gestión de Telecomunicaciones (Telecommunication Management

Network)

TPC: Componente Regulador de Tráfico (Traffic Policing Component)

UIT-T: Unión Internacional de Telecomunicaciones

UNI: Interfaz Usuario – Red (User to Network Interface)

VPN: Redes Privadas Virtuales (Virtual Private Networks)

Anexos

69

Anexo A: Características del estándar MPLS. A-1. Particularidades del estándar MPLS

El estándar MPLS (Multi Protocol Label Switching) es uno de los elementos centrales de

las Redes Ópticas de Conmutación Automática. Proporciona una infraestructura IP-

compatible, capaz de brindar calidad de servicios, permitiendo la convergencia de los

servicios de voz, IP, ATM, Ethernet, Frame Relay y otros en la misma red.

MPLS define un mecanismo para el ruteo de paquetes en la red. Fue desarrollado

inicialmente para lograr mayor velocidad en el ruteo de paquetes, que la alcanzada por el

ruteo IP tradicional. Su flexibilidad lo ha llevado a ser la vía por excelencia para brindar

calidad de servicios a las redes ópticas modernas.

Las redes IP tradicionales son redes no orientadas a conexión: al recibir un paquete, el

router determina el próximo salto utilizando la dirección IP que contiene el paquete y

comparándola con la información contenida en su tabla de direcciones. Para ello, el router

utiliza un protocolo de ruteo como por ejemplo: OSPF, IS-IS, BGP, RIP o una

configuración estática, que lo ayuda a mantener la tabla actualizada con respecto a los

cambios ocurridos en la red.

MPLS también utiliza direcciones IP (versión 4 o 6) para identificar los terminales y los

equipos de red intermedios. Sin embargo, en MPLS los flujos de datos son orientados a

conexión y los paquetes son enrutados a través de LSPs (Trayectos Conmutados de

Etiqueta, Label Switched Paths) preconfigurados.

A-1.1. Componentes de una red MPLS

A continuación se analizarán algunos de los componentes clave de una red MPLS:

� Fuente IP: Desde donde se envían los datos IP a la red MPLS. Puede ser una PC,

un teléfono IP, un Gateway que convierta datos de otro protocolo a IP.

� Destino IP: Dispositivo IP hacia el cual está dirigida la transmisión.

� LSP: Trayectoria Conmutada por Etiquetas (Label Switched Path). Es el camino

virtual que siguen por la red todos los paquetes asignados a la misma FEC

Anexos

70

(Forwarding Equivalence Class), este es el criterio que se sigue para clasificar las

diferentes clases de tráfico.

� LSR: Conmutador de etiquetas (Label Switched Router). Componente de

conmutación clave en la red MPLS. Responsable de encaminar los datos de

acuerdo con el protocolo de señalización MPLS. Al primer LSR de un LSP se le

llama de entrada y al último se le llama de salida. El resto entre ambos son LSRs

interiores del dominio MPLS.

� LER: LSR Periférico (Label Edge Router). Es un LSR que se encuentra en la

periferia de la red MPLS y se encarga de iniciar o terminar un LSP. Constituye la

interfaz entre la red IP y la red MPLS. Puede clasificarse como LER de entrada o

de salida. Un mismo LER puede funcionar como de entrada o de salida al mismo

tiempo para diferentes LSPs.

� Cross – Conect: Este es el término utilizado para describir la conexión entre una

{Interfaz de entrada, Etiqueta de entrada} y una {Interfaz de salida, Etiqueta de

salida}

� Enlace: Conexión física óptica o eléctrica entre dos nodos de la red.

� Enlace protegido: Enlace físico con alguna forma de redundancia para que la

transferencia de datos no se afecte debido a fallas en uno o más componentes de la

red.

� Trayectoria alternativa: Es una ruta diferente a través de la red para viajar entre los

mismos extremos. La forma más sencilla son los enlaces paralelos pero existen

otras formas que utilizan otros enlaces y nodos de la red.

� Tarjeta controladora: Es donde normalmente se encuentra el procesador central y

corre el software principal del sistema. Es responsable de la coordinación de todos

los componentes.

� Tarjeta de líneas: Poseen varios puertos o interfases a los que se conectan los

enlaces. Existen varias tarjetas de líneas en un LSR.

Anexos

71

� Tarjeta de Respaldo: En ella corre una copia de seguridad del software de la tarjeta

primaria, lo que le permite tomar el control cuando esta falla. Puede dedicarse a

una tarjeta primaria específica o ser compartida por varias.

� Backplane: Permite conectar entre sí las tarjetas controladoras y de líneas.

A-1.2. Funcionamiento de MPLS.

MPLS etiqueta los paquetes con un identificador (etiqueta) para distinguir los LSP. Al

llegar un paquete, el LSR (Conmutador de Etiquetas) describe el siguiente procedimiento:

� Examina la etiqueta del paquete entrante y la interfaz por donde llega para

identificar el LSP.

� Consulta la tabla de etiquetas para localizar dicho LSP.

� Determina el mejor enlace para enviar el paquete y la etiqueta que debe usar en el

próximo salto.

En cada salto se usa una etiqueta diferente, seleccionada por el router que reenvía el

paquete. Esto hace que el ruteo sea muy simple y rápido.

En la red MPLS de la figura A-2 se pueden observar todos sus componentes, la línea azul

representa el LSP entre el LSR de entrada y el LSR de salida.

Fig. A-2: Ejemplo de ruteo en una red MPLS.

Anexos

72

Un LSR es un router que funciona a base de intercambiar etiquetas según una tabla de

envío. Esta tabla se construye a partir de la información de enrutamiento que proporciona la

componente de control. Como se puede observar en la figura A-3, cada entrada de la tabla

contiene un par de etiquetas entrada/salida. Por ejemplo, según la tabla a un paquete que

llega al LSR por la interfaz 3 de entrada con la etiqueta 45 el LSR le asigna la etiqueta 22 y

lo envía por la interfaz 4 de salida al siguiente LSR.

Fig. A-3: Ejemplo de tabla de envío de un LSR. [29]

El algoritmo de intercambio de etiquetas requiere la clasificación de los paquetes a la

entrada del dominio MPLS para poder hacer la asignación en el LSR de cabecera. En la

figura A-4, el LSR A utiliza la dirección IP de destino de cada paquete para seleccionar el

LSP en dependencia del FEC asignado a esa dirección IP, luego el LSR determina el

próximo salto y la etiqueta inicial de cada uno (21 y 17). Dentro del dominio MPLS los

LSR ignoran la cabecera IP; solamente analizan la etiqueta de entrada, consultan la tabla de

conmutación de etiquetas y la reemplazan por otra nueva, de acuerdo con el algoritmo de

intercambio de etiquetas. Cuando el LSR B recibe los paquetes, utiliza las etiquetas para

identificar los LSPs y así determina el próximo salto de cada uno (LSR D y C) y sus

etiquetas (47 y 11). Los routers de salida (LSR D y C) “observan” que el próximo salto

sacará a los paquetes de la red MPLS y les quitan las etiquetas y los envían hacia sus

respectivos destinos por ruteo IP convencional. Como MPLS utiliza solo la etiqueta para

enrutar los paquetes, es independiente de los protocolos utilizados, de ahí el término Multi-

Protocolo.

Anexos

73

Fig. A-4: Ejemplo de ruteo y asignación de etiquetas MPLS.

En la figura A-5 se observa de manera general el funcionamiento de MPLS.

Fig. A-5: Funcionamiento de MPLS [29]

A-1.3. Etiquetas MPLS

En MPLS una etiqueta es un número de 32 bits que se escribe en la cabecera de los

paquetes de datos que viajan por el enlace. Cuando dos LSRs han acordado la etiqueta,

también han acordado que el flujo de datos consiste en todos los paquetes con este número

en el lugar apropiado del campo cabecera y entonces conmutan todo el flujo de datos en la

misma dirección. El valor de estas etiquetas no implica una relación con el ancho de banda

ocupado, la frecuencia con que llegan estos paquetes o la calidad de servicio del flujo de

datos.

Anexos

74

La etiqueta MPLS se coloca delante de la cabecera IP y detrás de la cabecera de nivel de

enlace. Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila con funcionamiento LIFO (Last

In,

First Out). Cada nivel de la pila de etiquetas define un nivel de LSP: Túneles MPLS. Así

dentro de una red MPLS se establece una jerarquía de LSPs. En ATM y Frame Relay la

etiqueta MPLS ocupa el lugar del campo VPI/VCI y el DLCI respectivamente, para

aprovechar el mecanismo de conmutación inherente.

Fig. A-6: Ubicación de la etiqueta MPLS genérica en cualquier tecnología de nivel de

enlace. [29]

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.

En la figura A-7 se observa la localización del campo correspondiente a las etiquetas MPLS

en los paquetes de varias tecnologías de transmisión.

Anexos

75

Fig. A-7: Localización de la etiqueta MPLS en la cabecera de los paquetes de varias

tecnologías de transmisión.

A-1.4. Protocolos MPLS MPLS utiliza dos protocolos para establecer los LSPs, uno de ruteo y otro de señalización.

El protocolo de ruteo distribuye información sobre la topología de la red, patrón de tráfico,

características de los enlaces, etc., para facilitar el cálculo de los LSPs. Como estas redes

normalmente cubren un solo dominio administrativo, se usa un protocolo interior como:

� OSPF

� IS-IS

� RIP

Sin embargo, estos protocolos de ruteo solo distribuyen la topología de red. Cuando se

necesita establecer LSPs con QoS (Calidad de Servicio) garantizada y LSPs de respaldo

para evitar cualquier falla, se utilizan las extensiones de Ingeniería de Tráfico (TE) para

estos protocolos. Estas extensiones distribuyen QoS a través de los enlaces de la red. Esta

información habilita el calculador de ruta para determinar las rutas de la red con parámetros

de calidad de servicio garantizados y los LSPs de respaldo que atraviesan diferentes enlaces

desde el trayecto primario.

Anexos

76

El protocolo de señalización les informa a los conmutadores a lo largo de la ruta qué

etiquetas y enlaces usar para cada LSP. En dependencia de los requerimientos de la red se

usa uno de los siguientes protocolos:

� RSVP-TE: se usa cuando se requiere Ingeniería de Tráfico

� LDP: se usa cuando no se requiere de Ingeniería de Tráfico (se necesita menos

gestión)

En algunas situaciones se puede utilizar BGP como un protocolo de ruteo y señalización

MPLS combinado.

A-1.5. Clases de servicio (CoS)

MPLS está diseñado para poder cursar servicios diferenciados, según el Modelo DiffServ

del IETF. Este modelo define una variedad de mecanismos para poder clasificar el tráfico

en un reducido número de clases de servicio, con diferentes prioridades. Según los

requisitos de los usuarios, DiffServ permite diferenciar servicios tradicionales tales como el

WWW, el correo electrónico o la transferencia de ficheros (para los que el retardo no es

crítico), de otras aplicaciones mucho más dependientes del retardo y de la variación del

mismo, como son las de vídeo y voz interactiva. Para ello se emplea el campo ToS (Type of

Service), rebautizado en DiffServ como el octeto DS. [8]

MPLS se adapta perfectamente a ese modelo, ya que las etiquetas MPLS tienen el campo

EXP para poder propagar la clase de servicio CoS en el correspondiente LSP. De este

modo, una red MPLS puede transportar distintas clases de tráfico. Así, entre cada par de

LSRs exteriores se pueden establecer múltiples LSPs con distintas prestaciones y diferentes

garantías de ancho de banda, por ejemplo, un LSP puede ser para tráfico de máxima

prioridad, otro para una prioridad media y un tercero para tráfico de entrega con el mejor

esfuerzo, que, por supuesto, tendrán distintos precios.

Anexos

77

Anexo B: Arquitecturas ópticas e ingeniería de tráfico en redes GMPLS. B-1.1. Arquitecturas Ópticas GMPLS

a) Modelo Par GMPLS

Fig. B-1: Modelo par GMPLS. [8]

En este modelo, GMPLS se utiliza desde el router de entrada, a lo largo del núcleo óptico y

hasta el router de salida. Incluso se puede utilizar GMPLS en las redes de paquetes

conectadas a los routers. Además, se puede requerir del LMP entre los cross-conectores.

b) Modelo de Cubierta UNI del OIF

Fig. B-2: Modelo de cubierta. [8]

En este modelo, las redes núcleo y periférica son dominios administrativos diferentes y

pueden utilizar diferentes protocolos, por ejemplo, GMPLS en el núcleo e IP o paquetes

MPLS en la periferia. La conexión entre estas dos redes ocurre en los dispositivos cliente y

red (UNI-C y UNI-N respectivamente). Un UNI-C puede usar el protocolo UNI del OIF

para solicitar una trayectoria a través del núcleo que debe terminar en un UNI-C remoto.

Anexos

78

c) NNI del OIF - Conectando redes

NNI define una interfaz estandarizada entre diferentes redes ópticas. Cada red utiliza sus

propios protocolos internos que pueden ser estandarizados (como GMPLS, OSPF o IS-IS) o

propietarios. NNI puede usarse en conjunto con UNI para lograr una conexión end-to-end a

través de redes de diferentes proveedores. NNI utiliza un protocolo para el ruteo y otro para

la señalización.

Fig. B-3: Interconexión de diferentes redes

El ruteo con Ingeniería de Tráfico Multi-Área se utiliza para calcular la secuencia óptima

de redes que hay que atravesar. El NNI del OIF especifica el protocolo de ruteo entre

dominios DDRP (Domain to Domains Routing Protocol) para esta tarea. Además, se

utiliza un IGP, como OSPF, para el enrutamiento dentro de cada dominio. Para señalar las

trayectorias ópticas entre dominios se utilizan extensiones de RSVP/GMPLS.

B-1.2 Ingeniería de tráfico en redes GMPLS. La Ingeniería de Tráfico (TE) permite mover parte del tráfico de datos, desde el camino

más corto calculado por los protocolos de encaminamiento, a otros caminos físicos menos

congestionados o menos susceptibles a sufrir fallos. Es decir, se refiere al proceso de

seleccionar los caminos que seguirá el flujo de datos con el fin de balancear la carga de

tráfico y así evitar que un subconjunto (enlaces, equipos, etc.) de la red se sature mientras

otro subconjunto de la misma se encuentra poco utilizado, evitando así posibles cuellos de

botella y mejorando el rendimiento de la red global. [30]

Por ejemplo, en la Figura B-4, Los flujos de tráfico siguen el camino más corto calculado

por el algoritmo IGP correspondiente. En casos de congestión de algunos enlaces, el

problema se resolvería añadiendo más capacidad a los enlaces. La ingeniería de tráfico

consiste en trasladar determinados flujos seleccionados por el algoritmo IGP de los enlaces

Anexos

79

más congestionados, a otros enlaces más descargados, aunque estén fuera de la ruta más

corta (con menos saltos).

Fig. B-4: Selección de los caminos mediante la ingeniería de tráfico El camino más corto entre A y B según la métrica normal IGP es el que tiene sólo dos

saltos, pero puede que el exceso de tráfico sobre esos enlaces haga aconsejable la

utilización del camino alternativo indicado con un salto más (o más saltos también).

GMPLS es una herramienta efectiva para esta aplicación en grandes backbones.

Una propiedad importante de un enlace de ingeniería de tráfico (TE) está relacionada con la

contabilidad del ancho de banda para este enlace. El GMPLS define distintas reglas

contables para diferentes niveles no PSC (capaz de conmutar paquetes). Sin embargo los

atributos genéricos del ancho de banda están definidos por extensiones de ingeniería de

tráfico para enrutamiento y por el GMPLS, tales como el ancho de banda sin reserva, el

máximo ancho de banda reservable, el máximo ancho de banda del camino LSP. [30]

Las propiedades de ingeniería de tráfico asociadas a un enlace incluyen también

características relacionadas con la protección y restauración. En esta parte de la ingeniería

de tráfico de GMPLS se describen los protocolos de enrutamiento como el OSPF e IS-IS y

los protocolos de señalización RSVP y CRLDP utilizados ya en MPLS-TE y también se

describe las mejoras o extensiones de estos protocolos para su utilización en las redes

ópticas GMPLS.

Anexos

80

Anexo C: Protecciones empleadas en SDH. C.1. Mecanismos de protección de las redes de restauración automática.

Las redes de restauración automática son redes capaces de restaurar sus servicios sin la

intervención humana y en cortos períodos de tiempo cuando ocurre alguna falla. Esto es

posible gracias al empleo de los diferentes mecanismos de protección definidos en la

tecnología SDH. [31]

A continuación se muestran los mecanismos de protección utilizados en las redes de

restauración automática:

1) Protección de la sección de multiplexión lineal (LMSP, Linear Multiplex Section

Protection):

� Protección 1+1.

� Protección 1:N.

2) Anillos de protección:

� Anillo de protección de trayecto (PP, Path Protection)

• Anillo PP unidireccional de 2 fibras.

• Anillo PP bidireccional de 2 fibras.

� Anillos de Protección de Sección de Multiplexión (MSP):

• Anillo MSP unidireccional de 2 fibras.

• Anillo MSP bidireccional de 2 fibras.

• Anillo PP bidireccional de 4 fibras.

3) Protección de subred (SNCP)

C1.1. Sistemas de protección lineal:

Son los sistemas de protección más sencillos y se emplean mayormente en sistemas PDH

tradicionales. Consiste en dos pares de fibras, uno activo, por el que se envían los datos y

otro de protección, que sustituye al activo en caso de falla del mismo.

Anexos

81

C.1.1.1. Sistemas de protección 1+1:

Existen dos canales (cada canal está formado por dos fibras), uno activo y otro de

protección, la información se envía duplicada por ambos canales. Los NE del enlace

reciben y transmiten por el canal activo pero en caso de que este falle, conmutan y

comienzan a utilizar el canal de protección.

C.1.1.2. Sistemas de protección 1:N:

Como se puede observar en la figura C.1 en estos sistemas se utiliza un canal de protección

para proteger el tráfico de varios canales activos (N). Cuando no hay fallas en la red, los

canales activos transmiten su tráfico normal mientras que el de protección transmite tráfico

poco importante o no se utiliza. Al ocurrir una falla en uno de los canales activos sus

servicios son conmutados hacia el canal de protección.

Fig. C.1: Esquema de protección 1:N. [31]

C.1. 2. Anillos de protección.

Los anillos de protección se clasifican según diferentes criterios:

a) Según los niveles de protección de tráfico:

� Anillo de Protección de Trayecto (PP)

� Anillo de Protección de Sección de Multiplexión (MSP)

� Protección de Conexión de Subred (SNCP)

b) Según la dirección del tráfico:

� Unidireccionales

Anexos

82

� Bidireccionales

c) Según el número de fibras:

� De 2 fibras.

� De 4 fibras.

C.1.2.1. Anillos PP de dos fibras.

C.1.2.1.1. Anillo PP unidireccional de dos fibras.

Este anillo utiliza el modo 1+1 de protección. Está formado por dos fibras, una activa y otra

de protección. La unidad tributaria transmite la señal duplicada por la fibra activa y por la

de protección. Los nodos receptores reciben la señal de una de estas fibras en dependencia

de su calidad. Los servicios del canal activo deben ser configurados manualmente para cada

NE y entonces, en el canal de protección, estos se configuran automáticamente. [31]

En caso de que se corte la fibra entre el NE B y el C, la Unidad de Líneas del NE C genera

la señal R-LOS, la cual provoca una alarma TU-AIS en la Unidad Tributaria (TU). Al

detectarse esta alarma en el canal activo, la Unidad Tributaria pasa a tomar la señal de

entrada desde el canal de protección. Esta conmutación elimina la alarma TU-AIS y genera

la alarma PS en la TU. Luego, la tarjeta tributaria monitorea la calidad de la señal en el

canal activo, y si esta es normal durante un tiempo determinado (10 minutos en el

equipamiento de Huawei), entonces conmuta nuevamente hacia el canal activo,

desapareciendo la alarma PS.

Fig. C.2: Anillo PP unidireccional de dos fibras. [31]

Anexos

83

C.1.2.1.2. Anillo PP bidireccional de dos fibras

En este tipo de protección, el tráfico de ambas direcciones fluye a través de los mismos

segmentos de red. El principio de conmutación es similar al del anillo PP unidireccional de

dos fibras.

C.1.2.2. Anillo MSP bidireccional de dos fibras

Como se puede observar en la figura C.3, este tipo de protección necesita solamente dos

fibras, la mitad del ancho de banda de cada fibra se define como canal activo (A) y la otra

mitad se define como canal de protección (P). La fibra óptica en una dirección se divide en:

canal activo A1 y canal de protección P2, mientras que la fibra en la dirección opuesta se

divide en canal activo A2 y de protección P1. El tráfico del canal activo A1 está protegido

por el canal de protección P2 en la otra fibra óptica, la cual transmite en la dirección

opuesta. Así mismo, el tráfico del canal A2 es protegido por el canal P1.

A cada nodo del anillo se le asigna un número (1 - 15) en el orden de la “dirección activa”

del anillo, que es la dirección en la cual el tráfico entra al NE a través de la LU oeste, por lo

que se pueden conectar hasta 16 nodos a un anillo.

Fig. C.3: Funcionamiento del anillo MSP bidireccional de dos fibras. [31]

En la figura C.4 se observa la distribución de los canales activos y de protección en los

AU-4 de un anillo MSP bidireccional de dos fibras para un flujo STM-16. El flujo STM-16

tiene 16 AU-4, de los cuales, los 8 primeros forman el canal activo y del 9 al 16 constituyen

el canal de protección. Además, este servicio tiene un canal de cabecera.

Anexos

84

Fig. C.4: Distribución del canal activo y de protección en una fibra para un flujo STM-16.

En la figura C.5 se observan los bytes K1 y K2 con sus diferentes campos.

Fig. C.5: Formato de los bytes K1 y K2 encargados de la señalización en los MSP.

A continuación se realiza una breve descripción de cada uno de los campos de estos bytes:

� Código de solicitud de puente: Permite diferentes alarmas que desencadenarán

las acciones pertinentes por parte de los NE del anillo. Por ejemplo: Signal Fail

(Ring) (SF-R), Signal Degrade (Ring) (SD-R), Wait-To-Restore (WTR).

� ID Destino: Contiene el número del nodo al que se envía el byte K1.

� ID Fuente: Contiene el número del nodo que genera la señal.

� S/L: Indica si la solicitud se transmite a través de un trayecto largo (L) o corto

(S)

� Estado: Indica el estado del nodo (Tipo de puente o conmutación establecidos)

C.1.2.3. Protección de Conexión de Subred (SNCP)

La protección SNCP se utiliza principalmente para proteger servicios en subredes. Utiliza

el modo de protección 1+1 al igual que PP y la protección se realiza implementando la

función de “envío concurrente y recepción selectiva”. La diferencia entre PP y SNCP es

que en PP la protección se realiza en la Unidad Tributaria y en SNCP se realiza en la

Anexos

85

Unidad de Cross-conexión. En caso de falla en el canal activo que enlaza al nodo A con el

B, el nodo B conmuta para seleccionar los servicios del canal de protección (ver figura

C.6).

Fig. C.6: Protección SNCP. [31]

Las estructuras topológicas más comunes utilizadas en SNCP son:

� Anillo con cadena.

� Anillos tangentes.

� Conexión de un solo nodo.

� Interconexión doble de nodos.

� Anillos secantes.

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