Universidad de Valencia Rogelio Montañana Tema 4 Redes de alto rendimiento (versión 2010-2011)...

Universidad de Valencia Rogelio Montañana

Tema 4

Redes de alto rendimiento(versión 2010-2011)

Rogelio MontañanaDepartamento de Informática

Universidad de [email protected]

http://www.uv.es/~montanan/

Ampliación Redes 4-1


Sumario

• Multiplexación TDM. Jerarquías digitales• POS (Packet Over SONET)• Ethernet• MPLS• Transmisión por fibra óptica• WDM (Wavelength Division Multiplexing)• Redes ópticas



Estructura jerárquica de la red telefónica

Central telefónica

Bucle de abonado (transmisión analógica)

Enlace troncal entre centrales(transmisión digital)



Comunicación entre teléfonos analógicos en una red moderna

Bucle deabonado

Bucle deabonado

Códec Códec

SeñalAnalógica

(300-3.400 Hz)

Señal Digital G.711(64 Kb/s)

SeñalAnalógica

(300-3.400 Hz)

Enlaces digitalescon multiplexación



Multiplexación TDM• En la red telefónica troncal los enlaces llevan bits, no

señales analógicas. Cada conversación ocupa 64 Kb/s• Para aprovechar mejor la red las conversaciones se

transmiten agrupadas (multiplexadas)• Si enviamos 30 conversaciones por un canal dedicamos

1/30 del tiempo a cada una. El tiempo está dividido en 30 intervalos (slots) y dedicamos un intervalo a cada conversación. Por eso llamamos a esta técnica multiplexación TDM (Time Division Multiplexing)

• Cada conversación genera un byte cada 125 µs. Al multiplexar 30 conversaciones enviamos 30 bytes cada 125 µs, que equivalen a 64 Kb/s * 30 = 1920 Kb/s

• En realidad para multiplexar 30 conversaciones es preciso enviar 32 bytes cada 125 µs, 64 Kb/s * 32 = 2048 Kb/s



-- 31 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 00 01 --

Formato de la trama E1 (30 conversaciones)

1 trama = 32 intervalos de 8 bitsTodo esto se transmite cada 125 µs

1 canal de alineamiento y sincronización

1 Canal de señalización

(canal D en RDSI)

30 Canales de información intervalos 1-15 y 17-31

(canal B en RDSI)

Cada canal ocupa 8 bits en la trama (64 Kb/s)



Jerarquía PDH

• La multiplexación TDM se hace según valores fijos. El primer sistema estándar se desarrolló en los años 70 y se denomina Jerarquía PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Plesio=casi ya que diferentes partes de la red estan ‘casi’ sincronizadas

• En Europa se utiliza la PDH del sistema ‘E’ (G.732) que utiliza como agrupación básica la señal E1, contiene 30 canales y transmite 2048 Kb/s

• En Norteamérica y Japón se utiliza el sistema ‘T’ (G.733) que tiene su base en la señal T1 con 24 canales y 1544 Kb/s



Nivel Canales Nombre EEUU, Canadá Japón ITU-T

0 1 E0 0,064 0,064 0,064

1 24 T1 o DS1 1,544 1,544

1 30 E1 2,048

2 96 T2 o DS2 6,312 6,312

2 120 E2 8,448

3 480 E3 32,064

34,368

3 672 T3 o DS3 44,736

3 1440 J3 97,728

4 1920 E4 139,264

4 4032 T4 o DS4 274,176

Niveles en la jerarquía PDH (caudales en Mb/s)

Los valores en negrita son los utilizados habitualmente para transmisión de datos



Multiplexación PDH, sistema ‘E’ (G.732)

4 0

5 1

6 2

7 3

6 5 4 3 2 1 04:1 4:1

Entran 4 E1 Sale un E2

139,264 Mb/s34,368 Mb/s

Entran 4 E2Sale un E3

8,448 Mb/s

4 * 2,048 Mb/s

4:1

Entran 4 E3Sale un E4

Multiplexación PDH, sistema ‘T’ (G.733)

4 0

5 1

6 2

7 3

6 5 4 3 2 1 04:1 7:1

Entran 4 T1 Sale un T2

274,176 Mb/s44,736 Mb/s

Entran 7 T2Sale un T3

6,312 Mb/s

4 * 1,544 Mb/s

7:1

Entran 7 T3

Sale un T4



Los cinco problemas de la jerarquía PDH

1. Incompatibilidad intercontinental2. No pensada para fibra óptica (diseñada en los

años 70)3. Capacidades máximas bajas: Japón 98 Mb/s,

Norteamérica 274 Mb/s, Resto mundo 139 Mb/s4. Carece de herramientas de gestión y de

mecanismos de tolerancia a fallos5. Los relojes no estan perfectamente

sincronizados. Se utilizan bits de relleno para ajustarlos. Esto impide el multiplexado/desmultiplexado entre niveles jerárquicos no consecutivos



Jerarquía digital SONET/SDH• SONET (Synchronous Optical NETwork) es una jerarquía

digital TDM desarrollada por los laboratorios Bell y estandarizado por ANSI en 1984 (T1.105). Se usa en EEUU y Canadá

• La base de SONET es la señal STS-1 u OC-1 que tiene un caudal de 51,84 Mb/s. Las demás señales de la jerarquía (STS-n u OC-n) tienen caudales que son n*51,84 Mb/s

• SDH (Synchronous Digital Hierarchy) es un estándar aprobado en 1989 por la ITU-T (G.707). Es muy similar a SONET, la principal diferencia es que su señal base, STM-1, tiene un caudal de 155,52 Mb/s, exactamente el triple que SONET

• Los caudales estandarizados de SONET siempre son múltiplos 3x de STS-1 para que sean compatibles con SDH

• Los estándares SONET/SDH se desarrollaron a la vez que ATM con el objetivo de que se complementaran. SONET/SDH abarca el nivel fisico y ATM los niveles de enlace, de red y de transporte



Jerarquía SONET/SDHVelocidades estandarizadas

Denominación SONET

Denominación SDH

Caudal total

(Mb/s)

Caudal útil

(Mb/s)

STS-3 / OC-3 STM-1 155,520 150,336

STS-12 / OC-12 STM-4 622,080 601,344

STS-48 / OC-48 STM-16 2488,320 2405,376

STS-192 / OC-192 STM-64 9953,280 9621,504

STS-768/OC-768 STM-256 39813,12 38486,016STS: Synchronous Transfer Signal (interfaz eléctrico)OC: Optical Carrier (interfaz óptico)STM: Synchronous Transfer Module (interfaz óptico o eléctrico)



Las seis soluciones de SONET/SDH

1. El sistema americano (SONET) no es idéntico al internacional (SDH) pero ambos son compatibles

2. Define interfaces de fibra óptica3. La capacidad llega, de momento, a 40 Gb/s, pero es

ampliable (aunque 40 Gb/s ya es muy caro)4. Se dispone de herramientas de gestión y tolerancia a fallos

(la red en anillo recupera averías en 50 ms)5. Utiliza relojes síncronos y punteros; esto permite el

multiplexado/desmultiplexado de niveles jerárquicos no consecutivos

6. Permite seguir utilizando PDH en enlaces de menor capacidad



E3

E1 . .

E1

E3

Conversor electro-óptico

Codificador (scrambler)

Multiplexor 4:1

Multiplexor 4:1

OC-48cSTM-16STM-4STM-1

STM-1

STM-4

STM-4

STM-4

Multiplexación SDH

Tramas PDH (ITU)

Tramas SDH

E3

E3

STM-1STM-1



Elementos físicos de SONET/SDH

• Una red SONET/SDH está formada por:

– Repetidores. Regeneran la señal óptica cuando la distancia supera el máximo permitido.

– ADMs (Add-Drop Multiplexor). Son multiplexores que permiten intercalar o extraer tramas de un nivel inferior en uno superior (ej. una STM-1 en una STM-4). También permiten crear anillos.

– Digital Cross-Connect: parecidos a los ADMs pero permiten interconexiones más complejas (interconectar anillos).

• A menudo se utilizan topologías de anillo para aumentar la fiabilidad.



Toplogía de redes SONET/SDH

• Según su topología las redes SONET/SDH pueden ser:– Punto a punto: todos los circuitos empiezan y

terminan en el mismo equipo.– Punto a multipunto: los circuitos empiezan o

terminan en equipos diferentes.– Anillos: permiten disponer de un camino

redundante a un costo mínimo.– Redes malladas: generalmente se constituyen a

partir de anillos interconectados.



REP

REPADMADM ADMADM

Redes SONET/SDH

Punto a punto:

Punto a multipunto:

ADM: Add-Drop Multiplexor

Los circuitos SONET/SDH son siempre full dúplex

ADMADM ADMADMADMADM

60 Km

Circuito STM-4 (622,08 Mb/s)Circuito STM-1

Circuito sobrante

Burjassot Naranjos

NaranjosBurjassot

Blasco Ibáñez

REP: RepetidorSTM-1 (155,52 Mb/s)

STM-4 (622,08 Mb/s)



• Sección: unión directa entre dos equipos cualesquiera• Línea: unión entre dos ADMs contiguos• Ruta: unión entre dos equipos finales (principio-fin de un circuito)

Sección

Línea

Sección Sección

Ruta (A, B y C)

Línea

MultiplexorOrigen

MultiplexorIntermedio

MultiplexorDestinoRepetidor

ADM: Add-Drop Multiplexor

Enlaces en una red SONET/SDH

ADMADM ADMADMADMADMABCD

ABCE

D E

REP

Ruta (D) Ruta (E)

X Y Z



Arquitectura de SONET/SDH

• SONET/SDH divide la capa física en cuatro subcapas:

– Fotónica: transmisión de la señal y las fibras

– De sección: interconexión de equipos contiguos

– De línea: multiplexación/desmultiplexacion de circuitos entre dos ADMs

– De rutas: problemas relacionados con la comunicación extremo a extremo

De Ruta

De Línea

De sección

Fotónica

ADMOrigen

Repetidor ADMIntermedio

ADMDestino

Sección Sección

Línea

Ruta

Línea

Sección



Anillo SONET/SDH

Línea simplex STM-4 (622,08 Mb/s)Ruta duplex STM-1 (155,52 Mb/s)

C B

D A

DC

AB

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADM

A

BC

Topología lógica

X

Y

Z

W

Anillo con una sola fibra óptica


D


Funcionamiento del anillo anterior

STM-1 (155,52 Mb/s)A

A

Con una sola fibra en el anillo se tiene comunicación full dúplex. Pero si la fibra se rompe todos los circuitos caen, la red

no es resistente a fallos

B

BC

C

Ocupación: 4 * STM-1 = 622,08 Mb/sNo sobra nada

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADMX

Y

Z

W

Una sola fibra óptica


D

D


Recuperación de averías en anillos SDH

Tráficode usuario

Tráfico de usuario

Funcionamiento normal Funcionamiento en caso de avería

Corte enla fibra

Los ADMs cierran el anillo en 50 ms

AD

MA

DM

ADMADM

ADMADM

ADMADM

AD

MA

DM

ADMADM

Tráfico de usuario

Tráfico de reserva

ADMADM

ADMADM

AD

MA

DM

AD

MA

DM

ADMADMADM

ADM

Anillo con dos fibras ópticas



Bastidor de un ADM STM-4 (622 Mb/s)

Baterías 48 V

Fuentes deAlimentación(redundantes)

Electrónicaredundante

Entrada de fibrasmonomodo



Detalle de un ADM STM-1 en anillo

Rx

Tx

Anilloprincipal

Rx

Tx

Anillo derespaldo

Tarjeta STM-1 primaria

Tarjeta STM-1 de reserva



Dos anillos interconectados con un Digital Cross Connect

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADM Digital Cross-Connect

A

A

B

B

C

D

C

D

E

E

F

FLos circuitos A y B ocupan capacidad en ambos anillosCon esta configuración ambos anillos están saturados

Circuitos A, B, C, D Circuitos

A, B, E, F

STM-1 (155,52 Mb/s)

STM-4 /622,08 Mb/s)

Los anillos podrían funcionar con una sola fibra, pero si

queremos protección hay que usar dos



Overhead

Sección

Carga útil

86 c x 9 f = 774 Bytes

774 x 8 = 6.192 bits

6.192 x 8.000 = 49,536 Mb/s

Overhead Línea

Ove

rhea

d ru

ta

Estructura de trama SONET STS-1 (OC-1)

1 col. 3 col. 86 columnas

9 filas

90 x 9 = 810 Bytes = 6.480 bits8.000 tramas por segundo (una cada 125 s)6.480 bits/tr x 8.000 tr/s = 51.840.000 bits/s

El overhead permitela gestión de la red



R

S

Carga útil

L R

S

Carga útil

L

Trama SONET STS-3 (OC-3)

Tamaño: 90 x 9 x 3= 2430 Bytes = 19440 bits

Caudal: 19440 x 8000 = 155.520.000 bits/s

Carga útil: 86 x 9 x 3 = 2322 Bytes = 18576 bits

Caudal útil: 18576 x 8000 = 148,608 Mb/s

Formada por tres tramas STS-1:

R

S

Carga útil

L

1 113 3 386 col. 86 col. 86 col.

9 filas



R

S

Carga útilL

Trama SDH STM-1 (OC-3c)

Carga útil: 86+87+87 = 260 → 260 x 9 = 2340 Bytes = 18720 bitsCaudal útil: 18720 x 8000 = 149,76 Mb/s

En SONET se ha definido la trama STS-3c (OC-3c) que es igual a la STM-1 (c = ‘catenated’). También hay STS-12c, STS-48c, etc. que equivalen a STM-4, STM-16, etc.

S

Carga útilL

S

Carga útilL

Como la STS-3 pero la información de ruta sólo aparece en la primera (como tres vagones ‘enganchados’):

87 col.87 col.86 col. 3331

9 filas



ATM sobre SONET/SDH

• Los estándares SONET/SDH los desarrolló la ITU-T durante los años 80 en paralelo a los estándares ATM

• Durante la primera mitad de los 90 ATM era la forma habitual de transmitir datos en una red SONET/SDH, y se pensaba que eso era el futuro

• Sin embargo ATM era costoso y poco eficiente, lo cual dió lugar al desarrollo de otras alternativas. Para las redes de datos la principal fue el uso de POS



Sumario

• Multiplexación TDM. Jerarquías digitales

• POS (Packet Over SONET)

• Ethernet

• MPLS

• Transmisión por fibra óptica

• WDM (Wavelength Division Multiplexing)

• Redes ópticas



POS(Packet Over SONET, o PPP Over SONET)

• Packet Over Sonet o POS es una tecnología que apareció a finales de 1996 con el fin de hacer un uso más eficiente de los enlaces SONET/SDH

• Consiste en usar los enlaces como líneas punto a punto con PPP (Point to Point Protocol).

• Además de mejorar el rendimiento respecto de ATM se reduce el equipamiento y por tanto los costos

• POS está estandarizado en el RFC 2615 (6/99)



OC-3c (2 fibras)

Conexión de routers con POS. Red física

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADM

Fibra en servicio

Fibra de reserva

En la red SONET/SDH se configuran cuatro rutas OC-3c:

A: - B: - C: - D: -

Las cuatro rutas llenan el anillo OC-12c

OSPF

OSPF

OSPF

OSPF

Interfaz POS OC-3c

Dos fibras

Anillo OC-12c



OC-3c

Routers con POS. Configuración lógica

ADMADM

ADMADM

ADMADM

ADMADM

Fibra en servicio

Fibra de reserva

Circuitos:

OSPF

OSPF

OSPF

OSPF

D A

CB

A: - B: - C: - D: -

Cada circuito es full duplex y utiliza una interfaz dedicada en el router

Anillo OC-12c



Ejemplo de red CATV con POS

ADMADM ADMADM

ADMADM

ADMADM

OC-3c

Fibra en servicio

Fibra de reserva

E3

Redtelefónica

Internet

Servidor proxy

Anillo OC-12c con 3 OC-3c y

3 E3

HFC

HFC

HFC

Cabeceraregional

Cabeceraslocales



Tarjeta POS de router con 4 interfaces OC-192c (10 Gb/s)

Láser Alcance Precio

850 nm 300 m $ 330.000

1310 nm 2 Km $ 550,000

1550 nm 40 Km $ 580.000

1550 nm 80 Km $ 750.000



Inconvenientes de SONET/SDH para transmitir datos

• A pesar de que POS es mejor que ATM las redes SONET/SDH se diseñaron pensando en telefonía y no resultan ideales para datos. Inconvenientes:– La comunicación no siempre va por el camino más corto (anillos

unidireccionales)– La capacidad se ha de repartir de forma estática entre los circuitos

configurados– La mitad de la fibra no se utiliza normalmente, está de reserva y

preparada con toda la optoelectrónica por si falla algún enlace

• Solución: prescindir del equipamiento SONET/SDH.– En este caso la fiabilidad nos la da el protocolo de routing (OSPF,

IS-IS, etc.)



A

B

C

D

Conexión directa de routers POS sin ADMs

Cada router dispone de un enlace full duplex con sus vecinos.

Tenemos el doble anillo de antes, pero ahora aprovechamos toda la

fibra

OSPF

OSPF

OSPF

OSPFSe suprime el equipamiento

SDH, pero se mantiene la misma estructura de trama para

aprovechar las interfaces, los equipos de diagnóstico,

monitorización, etc.

La capacidad disponible se reparte dinámicamente en toda la red (el tráfico podría repartirse por los dos caminos)

Hay redundancia. Si falla algún enlace el protocolo de routing reencamina el

tráfico por el otro lado

El tráfico siempre discurre por el camino más corto, gracias

al protocolo de routingDos fibras

Interfaz POS



POS sin SONET/SDH• La fiabilidad en este caso la da el protocolo de routing

(OSPF por ejemplo). No hay recursos en standby, todo se aprovecha.

• El protocolo de routing elige siempre el camino más corto del anillo, y son posibles otras topologías

• Se tiene mayor rendimiento y menor costo (se suprime el equipamiento SONET/SDH)

• Aunque no haya equipos SONET/SDH se sigue utilizando la misma estructura de trama, ya que esto permite aprovechar las mismas interfaces POS y usar equipamiento SONET/SDH de diagnóstico a bajo nivel (repetidores, analizadores, etc.)

• Ahora ya no podemos configurar circuitos por servicio (datos, voz, vídeo). El router ‘posee’ la fibra en su totalidad



Sumario



• Ethernet

• MPLS



• Redes ópticas



Ethernet en la MAN/WAN (I)• El paso siguiente en la evolución hacia una red de

datos pura es utilizar interfaces Ethernet en vez de POS en los routers

• Durante muchos años Ethernet se ha utilizado en la LAN por su sencillez, fiablidad y bajo costo

• Los aspectos de fiabilidad y redundancia se siguen basando en el protocolo de routing

• Además el formato de trama se homogeneiza entre la LAN y la MAN/WAN

• Pero: ¿podemos usar Ethernet en la MAN/WAN? ¿Qué problemas podemos tener?



Ethernet en la MAN/WAN (II)• En modo full duplex ya no hay problema de

distancias. Gb y 10 Gb Eth. solo funcionan en f.d., no con CSMA/CD:– 1998: Hasta 10 Km en Gb Ethernet (100 Km

con sistemas propietarios)– 2002: Hasta 40 Km en 10 Gb Ethernet

• Misma estructura y tamaños de trama a todas las velocidades. No conversión de formatos

• Posibilidad de conectar a nivel 2 en la MAN/WAN (redes malladas con Spanning Tree)

• Servicios tipo VPN mediante VLANs



Precio interfaces ATM, POS y Ethernet para routers Cisco 12000 y CRS-1

Router Interfaz Velocidad Puertos Alcance Precio Precio/Gb

12000

Ethernet

10 Gb/s 1 10 Km $ 125.000 $ 12.500

1 Gb/s 10 10 Km $ 200.000 $ 20.000

POS 10 Gb/s 2 2 Km $ 405.000 $ 20.250

2,5 Gb/s 4 2 Km $ 260.000 $ 26.000

622 Mb/s 4 2 Km $60.000 $ 24.000

ATM 622 Mb/s 4 2 Km $ 112.000 $ 44.800

CRS-1

Ethernet 10 Gb/s 8 10 Km $150.000 $ 1.875

POS 40 Gb/s 1 2 Km $ 480.000 $ 12.000

10 Gb/s 4 2 Km $ 550.000 $ 13.750

2,5 Gb/s 16 2 Km $ 730.000 $ 18.250

El precio de una interfaz 10G para router en SONET/SDH es 10 veces mayor que en Ethernet. El factor es 15 cuando se trata de switches ópticos.



Características de Gb/10 Gb Ethernet

• Alternativa mas económica que POS• Adecuado para redes metropolitanas sobre fibra

oscura o WDM (Wavelength Division Multiplexing)

• Permite funcionamiento compatible con SONET/SDH STM-64

• Soporte de todo tipo de servicios, incluido QoS (priorización con 802.1p y 802.1Q)

• Versátil, permite limitar caudales por software• Adecuado para backbone de grandes redes locales

y conexión de servidores de muy altas prestaciones



Ejemplo: Red CATV con Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet

E3 (PDH)

Redtelefónica

Internet

Servidor proxy

Anillo Gigabit Ethernet

HFC

HFC

HFC

Cabeceraregional Cabeceras

locales

Routers con VoIP

OSPF

OSPF

OSPF

OSPF



Velocidades de Ethernet

Velocidad Apareció en: Nivel físico heredado de …

10 Mb/s compartidos 1981 De nada. Nuevo

10 Mb/s conmut. 1992 De nada. Nuevo

100 Mb/s 1995 FDDI (100 Mb/s)

1 Gb/s 1998 Fibre Channel (800 Mb/s)

10 Gb/s 2002 Basado en SDH (STM-64)

40 Gb/s 2010 Basado en SDH (STM-192)

100 Gb/s 2010 ??



Algunos medios físicos de EthernetVelocidad (Mb/s) Medio Cable Distancia Costo Fecha estand.

1 (1BASE5) UTP-2 500m Bajo 1987

10

(10BASE5)(10BROAD36)

(10BASE2)10BASE-F10BASE-T

Coax RG8 50 ΩCoaxial 75 Ω

Coax RG58 50 ΩF.O. multimodo

UTP-3/5

500 m3,6 Km185 m2 Km

100/150 m

BajoAltoBajo

MedioBajo

19831985198519871990

100 100BASE-TX100BASE-FX

UTP-5F.O. multimodo

100 m2 Km

BajoAlto

19951995

10001000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-T

F.O. multimodoF.O. monomodo

UTP-5e

500 m5 Km100 m

MedioAlto

medio

199819981999

1000010GBASE-LR10GBASE-ER

10GBASE-CX410GBASE-T

F.O. monomodoF.O. monomodo

Coax 4 paresUTP-6/6a

10 Km40 Km15 m

55/100 m

AltoMuy BajoAlto

2002200220042006

40000 40GBASE-LR440GBASE-CR4

F.O. monomodoCobre

10 Km10 m

N.D.N.D.

2010 (est.)

100000100GBASE-LR4100GBASE-ER4

100GBASE-CR10

F.O. monomodoF.O. monomodo

Cobre

10 Km40 Km10 m

N.D.N.D.N.D.

2010 (est.)2010 (est.)


Vista transversal de un cable UTP-5 de cuatro pares

Alambre de cobre. Normalmente AWG 24( 0,51 mm)

Cubierta hecha conmaterial aislante

Aislante de cada conductor



Atenuación y Diafonía• Cuando una señal eléctrica viaja por un cable se produce

un debilitamiento de la señal proporcional a la distancia, como consecuencia de las pérdidas por resistencia (calor) y por emisión electromagnética al ambiente. Esto es la atenuación. La atenuación se mide en dB y aumenta con la frecuencia. Un valor mayor es peor

• Una señal eléctrica de alta frecuencia genera corrientes inducidas que producen interferencia. Esto es la diafonía o ‘crosstalk’. La diafonía se mide en dB y disminuye con la frecuencia. Un valor menor es peor

• La calidad o bondad de un cable para transmitir señales a una frecuencia dada se mide por el cociente entre la atenuación y la diafonía a esa frecuencia. Esto es lo que se conoce como ACR (Attenuation-Crosstalk Ratio)



ACR (Attenuation-Crosstalk Ratio)• Como la diafonía y la atenuación se expresan en dB

su cociente se puede calcular como:ACR = Diafonía – Atenuación

• El ACR disminuye conforme aumenta la frecuencia. Para cada cable hay una frecuencia a la cual el ACR es cero. Esa frecuencia máxima es el ancho de banda de ese cable y es la frecuencia máxima que debería usarse para transmitir datos por él

• Los equipos de medida (Fluke o similar) pueden medir la atenuación y la diafonía de un cable a diferentes frecuencias. A partir de esos datos se calcula el ACR



Atenuación

Diafonía (Crosstalk)

ACR(Attenuation/

Crosstalk Ratio)

Frecuencia(MHz)

Intensidad dela señal (dB)

0 dB

0 MHz

Ancho de banda

ACR=0 dB

Atenuación, Diafonía y ACR

50 dB



Normativas de cableado estructurado

• Las normativas de cableado estructurado establecen pautas homologadas para la instalación de infraestructura de cableado de redes datos en edificios. Se prevén cables de cobre y de fibra óptica

• Hay una normativa europea y una americana:– Europea: ISO/IEC 11801– Americana: ANSI/TIA/EIA-568-B

• Normalmente se intenta en lo posible que las instalaciones cumplan ambos estándares



Categorías/clases del cable de pares

• Los cables de pares clasifican en una serie de categorías (3, 4, 5, …) o clases (C, D, E, …) según la frecuencia máxima para la que está prevista su utilización

• A una mayor frecuencia corresponde una mayor capacidad de enviar datos

• Gradualmente se ha ido aumentando la frecuencia máxima de los cables y han ido apareciendo categorías/clases superiores

• El aumento en la categoría/clase va acompañado de:– Mayor sección del cobre– Trenzado más denso (mas vueltas por metro)– Cambios en el material aislante– Mayor control de la geometría del cable (separadores entre pares)– Apantallamiento (en los casos extremos)



Categorías de cables UTP (Unshielded Twisted Pair)

Categoría Clase Tipo Frec. Máx. (MHz)

Uso habitual

(1) A UTP 0,1 Bucle de abonado

(2) B UTP 1 Token Ring 4 Mb/s

3 C UTP 16 10 Mb Ethernet

4 UTP 20 Token Ring 16 Mb

5 D UTP 100 100 Mb Ethernet

5e (enhanced) D UTP 100 Gigabit Ethernet

6 E UTP 250 10 Gb Ethernet (55 m)

6a (augmented) EA UTP 500 10 Gb Ethernet (100 m)

7 F STP 600 ¿40/100 Gb Ethernet?

7a (augmented) FA STP 1000



10

20

30

50

40

70

60

0

0 50 100 150 200

Frecuencia (MHz)

dB

Atenuación Cat. 6Atenuación Cat. 5

Diafonía Cat. 6

Diafonía Cat. 5

Atenuación y diafonía en función de lafrecuencia para cables categoría 5 y 6



Valores de diafonía, atenuación y ACR para el cable UTP Nokia UC300 comparados con los

de la Clase D/Cat. 5

(Diafonía)



Frecuencia de algunas LANs en cable UTP

LAN Velocidad Pares Codificación Baudios transmit.

Frec. Máx. (MHz)

Ethernet 10 Mb/s 1 Manchester 20 Mb 10 MHz

Token Ring 16 Mb/s 1 Manchester diferencial

32 Mb 16 MHz

Ethernet 100 Mb/s 1 4B/5B 125 Mb 62,5 MHz

Ethernet 1 Gb/s 4 PAM-5 125 Mb 62,5 MHz

Ethernet 10 Gb/s 4 PAM-16 833 Mb 416,5 MHz

La frecuencia máxima depende de la velocidad y de la codificación y es siempre igual a la mitad del número de baudios transmitidos. Las codificaciones más sofisticadas (PAM) consiguen mayor eficiencia (enviar más bits por hertzio)



Codificación

• En LAN los datos nunca se envían tal cual, es decir no se representan los bits en voltajes o pulsos de luz, sino que previamente se codifican (se convierten siguiendo unas reglas precisas).

• El objeto de la codificación es asegurar que se producirán transiciones en la señal y por tanto se mantendrá el sincronismo entre emisor y receptor, cualquiera que sea la secuencia de bits enviada.



TransiciónBajo-Alto = 1

TransiciónAlto-Bajo = 0

1 111110 000 0Flujo de bitsa transmitir

CodificaciónBinaria NRZ

(Non Return to Zero)

CodificaciónManchester

Codificación Manchester

ns (10 Mb/s) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100



Codificación Manchester• En Ethernet a 10 Mb/s se eligió Manchester

por su sencillez y bajo coste.• Pero esto requiere que el transceiver sea

capaz de producir el doble de transiciones (o baudios) que el caudal efectivo. Se emplean dos baudios por bit

• Manchester no es muy eficiente, pero a bajas velocidades es barato de implementar y facilita el sincronismo pues en cada intervalo asegura una transición



Codificación FDDI• En FDDI no se utilizó Manchester porque:

– Habría obligado a enviar 200 Mbaudios (encarece los equipos)– Habría generado señales de frecuencia demasiado elevada en los

cables UTP (la frecuencia es proporcional a los baudios)

• Para FDDI (y Fast Ethernet) se utiliza codificación 4B/5B:– Se hacen dos listas, una con los 32 grupos posibles de 5 bits

(25=32) y otra con los 16 grupos posibles de 4 bits (24=16) – De los 32 valores de 5 bits se eligen solo la mitad. Se descartan los

grupos ‘00000’, ‘11111’, ‘00001’, ‘10000’y algunos más.– Se hacen corresponder los grupos elegidos de 5 bits con los de

cuatro bits– Antes de transmitir los bits se agrupan de 4 en 4 y se ‘traducen’

según la tabla



Código 4B/5B

Bits Símbolo

0000 11110

0001 01001

0010 10100

0011 10101

0100 01010

0101 01011

0110 01110

0111 01111

1000 10010

1001 10011

1010 10110

1011 10111

1100 11010

1101 11011

1110 11100

1111 11101

Símbolos especiales

Bits Símbolo

IDLE 11111

J 11000

K 10001

T 01101

R 00111

S 11001

QUIET 00000

HALT 00100

No usado 00110

No usado 01000

No usado 01100

No usado 10000

No usado 00001

No usado 00010

No usado 00011

No usado 00101

Código 4B/5B



1 110 000 0Flujo de bitsa transmitir

CodificaciónBinaria NRZ

Codificación4B/5B

Codificación 4B/5B

ns (100 Mb/s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80

10010 01011

ns (baudios) 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80



Ventajas de la Codificación 4B/5B• Eficiencia: 4 bits en 5 baudios, 4/5 = 0,8. El

transceiver solo ha de transmitir 125 Mbaudios (con Manchester habrían sido 200 Mbaudios. Es más barato

• La señales que se transmiten por el cable de cobre son de menor frecuencia, se puede usar un cable de menor categoría. Con Manchester difícilmente se habría conseguido 100 Mb/s en categoría 5.

• En fibra los pulsos que se transmiten no son tan breves como si se usara Manchester.



Algunas codificaciones en Ethernet

Medio Veloc.

(Mb/s)

Codificación Pares Mbaudios Eficiencia Cable

10BASE-T 10 Manchester 1 20 50% UTP-3

100BASE-X 100 4B/5B 1 125 80% UTP-5

1000BASE-X 1000 8B/10B 1 1250 80% F.O.

10GBASE-R 10000 64B/66B 1 10300 97% F.O.

1000BASE-TX 250 PAM-5 4 125 200% UTP-5e

10GBASE-T 2500 PAM-16 4 833 300% UTP-6a



Caso 1000BASE-T• En 1000BASE-T se aplican tres ‘trucos’:

– Se reparte el tráfico entre los cuatro pares (250 Mb/s cada uno)

– Se emplean circuitos híbridos para conseguir transmisión simultánea por cada par en cada sentido (full dúplex).

– Se usa una codificación multinivel (PAM 5x5). Cada símbolo puede tener no dos sino cinco valores posibles. Se transmiten dos bits por baudio

• En 10GBASE-T se hace algo similar, pero la codificación es de 16 niveles. Aun así la frecuencia es demasiado alta para cable UTP-5



Transmisión dual-duplex en 1000BASE-T

250 Mb/s por par en cada sentido

2 bits/símbolo 125 Msímbolos/s

Cuatro pares

Híb

rid

oH

íbri

do

Híb

rid

oH

íbri

do

Híb

rido

Híb

rido

Híb

rido

Híb

rido

T

R

T

R

T

R

T

R

T

R

T

R

T

R

T

R

250 Mb/s

250 Mb/s

250 Mb/s

250 Mb/s

250 Mb/s

250 Mb/s

250 Mb/s

250 Mb/s


Universidad de Valencia Rogelio MontañanaAmpliación Redes 4-67

Atenuación según la frecuencia de cables UTP (ISO/IEC 11801 (2002))


Señal emitida en Ethernet a 100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s


Señal recibida en Ethernet a 100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s


Hardware con puertos 10GBASE-T (802.3an)

Switch Marca SMCModelo 8724-10BTSwitch nivel 220 puertos 10G/1000/100/10 BASE-T4 puertos XFP (módulo externo de fibra o cobre)Precio: $23.300

Tarjeta Telsio S310-BTPuerto 10G BASE-TConsumo: 24WPrecio: $1.300(35% menos que la de fibra)



Tarjeta 10 GB Eth. (conmutador Cisco Catalyst 6500)

Tarjeta: $27.500 (4 interfaces 10 Gb/s)

TransceiversTipo Transc. Alcance Precio

10GBASE-ER 40 Km $ 12.000

10GBASE-LR 10 Km $ 4.000

10GBASE-LX4 300 m $ 4.000

10GBASE-SR 26/300 m $ 3.000

10GBASE-CX4 15 m $ 600

Capacidad tarjeta: 40 Gb/s48 Mpps



Una Interfaz10Gb Eth.

10 InterfacesGb Eth.

Una Interfaz SONETSTM-16 (2,5 Gb/s)

4 Interfaces SONETSTM-4 (622 Mb/s)


Router principal de RedIRIS en la C.V.

Modelo Juniper T320


40/100 Gb Ethernet• Aprobado en junio de 2010 (IEEE 802.3ba)


Tipo cable Distancia 40 Gb Eth 100 Gb Eth

Backplane 1 m 40GBASE-KR4

Coaxial 10 m 40GBASE-CR4 100GBASE-CR10

Fibra multimodo OM3 100 m 40GBASE-SR4 100GBASE-SR10

Fibra multimodo OM4 125 m 40GBASE-SR4 100GBASE-SR10

Fibra monomodo 10 km 40GBASE-LR4 100GBASE-LR4

Fibra monomodo 40 km 100GBASE-ER4


Conmutadores nivel 2 y nivel 3• En 1991 se inventaron los conmutadores LAN• A mediados de los 90, con la proliferación de las VLANs,

surgió la necesidad de enrutar en la LAN entre interfaces de alta velocidad

• Los fabricantes desarrollaron ASICs capaces de conmutar a nivel 3 (enrutar) para el protocolo IP. Surgieron los conmutadores de nivel 3, que son a los routers lo que los conmutadores LAN son a los puentes transparentes.

• Los conmutadores de nivel 3 pueden funcionar a nivel 2 igualmente, según la configuración que tengan

• Los routers tradicionales siguen siendo útiles cuando– Se necesitan interfaces WAN– Se quiere soporte multiprotocolo (enrutar otros protocolos

distintos de IP)



Interfaces 10 Gb/s fibra

Interfaces 1 Gb/s fibra

Tarjeta supervisora (SUP720)

Fuentes de alimentación

Interfaces 1000BASE-T

Tarjeta cortafuegos

Conmutador nivel 2/3 Cisco Catalyst 6509



Rendimiento a nivel 2/3 de algunos switches y routers de Cisco

Modelo Conmutación Nivel 2 (Kpps)

Conmutación Nivel 3 (Kpps)

Precio (US$)

1900 550 - 1.700 (2002)

2950T-12 4.800 - 1.300

3550-24 6.600 6.600 3.000

3560G-24T 38.700 38.700 5.600

6500/720 400.000 400.000 255.000

2500 4,4 4,4 1.500 (2000)

1721 12 12 1.200

VIP 2/40 95 95

CRS-1LC 80.000 80.000 $$$$$$

Switches

Routers



Jumbo Frames• El máximo tamaño de trama según el estándar Ethernet es de

1518 bytes • Algunos fabricantes soportan tramas de hasta 9000 bytes

(Jumbo Frames) especialmente en Gb y 10 Gb Eth• Esto permite hacer paquetes IP grandes, lo cual mejora el

rendimiento pues hay menos gasto de CPU en los hosts• Pero es preciso que toda la ruta (extremo a extremo) soporte

Jumbo Frames. Con “descubrimiento de la MTU del trayecto” los hosts pueden comprobarlo

• Actualmente solo puede usarse, a veces, entre redes académicas



Uso de Ethernet en redes MAN• Ethernet fue incialmente una red LAN. Sin embargo se ha

extendido como la tecnología más competitiva en redes metropolitanas, gracias a su:– Rendimiento– Bajo costo– Posibilidades de gestión

• Utilizando etiquetado 802.1Q (VLANs) los proveedores pueden multiplexar tráfico de diferentes clientes en un mismo enlace ‘trunk’ de forma que se puede ofrecer conectividad transparente a nivel 2 entre LANs

• Un ejemplo de esto es el servicio MacroLAN de Telefónica



Ejemplo de Metro Ethernet: Red de Univ. públicas de la C. Valenciana

• Se usa el servicio ‘MacroLAN’ de Telefónica• Las univ. públicas de la C. V. (UA, UJI, UMH, UPV y

UV) se interconectan desde 1994 a través de la red de la Generalitat, suministrada por Telefonica. Esa red ha sido objeto de varias mejoras desde entonces.

• Actualmente se basa en una serie de conmutadores LAN (nivel 2) suminstrados y gestionados por el operador que mediante VLANs configuran enlaces VPN a través de los cuales las universidades llegan a Burjassot, donde esta el PoP de RedIRIS. Entró en funcionamiento en octubre de 2004.



UV (Burjassot)

UPV (Cno. Vera)

UMH (Elche)

UA (S.Vte.)

UJI (Borriol)

GVA

C.T. Carmen(Valencia)

C.T. Gran Vía(Castellón)

C.T. Los Ángeles(Alicante)

RedIRISTlf

Tlf

Tlf

Tlf

Tlf

Tlf

Tlf Tlf

Tlf UPV

UV

UVUV

UJI

UMH

UA

VLAN864

VLAN866

VLAN865

VLAN863

VLAN862

VLAN862

VLAN 863(UPV)

VLAN864, 865, 866, 867

TRUNK

TRUNK

TRUNK TR

UN

K

TRUNK

TRUNK

Red de Universidades públicas de la Comunidad Valenciana

STM-1 (155 Mb/s)Gigabit Ethernet

Agregación de enlacesAmpliación Redes 4-80

UV (Filología)

Tlf GVAVLAN867

TRUNK


Ethernet en la MAN

• Los intentos de utilizar Ethernet en la MAN para ofrecer servicios de conectividad de LANs han puesto de manifiesto diversas deficiencias:– Seguridad/escalabilidad: el tráfico de diferentes

usuarios viaja mezclado en los enlaces trunk. Los usuarios no pueden elegir libremente los identificadores de las VLANs,

– Fiabilidad/robustez: el uso de ST no permite una recuperación de averías con una rapidez comparable a la de los anillos SONET/SDH

– Reserva de capacidad/calidad de servicio: No hay en Ethernet mecanismos que permitan garantizar un caudal a cada usuario. El caudal y el retardo percibidos por los usuarios son impredecibles



Servicio Ethernet de interconexión de LANs

Enlaces ‘trunk’ (802.1Q)

Red del operador

Cliente 1 Cliente 1

Cliente 2 Cliente 2

Cliente 3Cliente 3

Si el cliente 1 utiliza (por error) la VLAN 21 se meterá en la red del cliente 2. Solución: integrar en la red del operador los

conmutadores con enlaces ‘trunk’

Los conmutadores A y B han de aprender todas las MACs de sus clientes

VLAN 11

VLAN 12

VLAN 13

VLAN 21

VLAN 22

VLAN 23

VLAN 31

VLAN 32

VLAN 33

VLAN 11

VLAN 12

VLAN 13

VLAN 21

VLAN 22

VLAN 23

VLAN 31

VLAN 32

VLAN 33

Enlaces de VLANs

1 12 2

3 3

4 4A B


Red del operador


Ethernet para servicios de operador

• Cuando se establecen VPNs a nivel de operador con Ethernet se plantean problemas de escalabilidad y gestión. Es preciso ocultar los identificadores de VLANs de cliente al operador

• Para esto se han elaborado dos nuevos estándares– 802.1ad (2005): PB (Provider Bridges) o Q-in-Q. Suminista el S-

VID (Service VLAN-ID), nuevo identificador de VLAN que se superpone al del usuario (anidación de identificadores)

– 802.1ah (2008): PBB (Provider Backbone Bridges) o MAC-in-MAC. Proporciona nuevas direcciones MAC de origen y destino y nuevos identificadores de VLAN y servicio. Consigue una total independencia del operador y el usuario



Payload

Ethertype

SA

DA

Payload

Ethertype

VIDEthertype

SA

DA

Payload

Ethertype

VIDEthertype

S-VIDEthertype

SA

DA

Payload

Ethertype

VIDEthertype

S-VIDEthertype

SA

DA

I-SIDEthertype

B-VIDEthertype

B-SA

B-DA

802.3(1983)

802.1Q(1998)

802.1adQ-in-Q(2005)

802.1ahMAC-in-MAC

(2008)

Evolución del encapsulado de Ethernet

SA = Dir. MAC de origenDA = Dir. MAC de destinoVID = Identificador VLANS-VID = Identificador VLAN de servicioI-SID = Identificador de servicioB-VID = Identificador VLAN en BackboneB-SA = Dir. MAC de origen en BackboneB-DA = Dir. MAC de destino en backbone



Interconexión de LANs con ‘Provider bridges’

Enlaces ‘trunk’ (802.1Q)

Cliente 1 Cliente 1

Cliente 2 Cliente 2

Cliente 3Cliente 3

Cada cliente puede configurar las VLANs que quiera, sin riesgo de colisión con otros clientes

Solo los conmutadores A y B han de saber poner/quitar etiquetas 802.1ad.Las etiquetas se ponen en función del puerto por donde se recibe la trama (como en 802.1Q)

VLAN 11

VLAN 12

VLAN 13

VLAN 21

VLAN 22

VLAN 23

VLAN 31

VLAN 32

VLAN 33

VLAN 11

VLAN 12

VLAN 13

VLAN 21

VLAN 22

VLAN 23

VLAN 31

VLAN 32

VLAN 33

Enlaces de VLANs

Enlace 802.1ad

Puerto S-VID 1 1 2 2 3 3

1 12 2

3 3

4 4A B



Nuevos estándares 802 para MAN• 802.1Q-1998: prevé la definición de VLANs en una etiqueta de 12 bits

(máximo 4096 VLANs en una red)• 802.1ad-2005: anida un segundo identificador para el carrier llamado S-

VID también de 12 bits (Service VLAN ID). Se denomina Q-in-Q ó ‘Provider Bridges

• 802.1ah-2008 (junio): permite encapsular la trama ethernet en otra con identificadores de VLAN, direcciones MAC de origen y destino diferentes. Denominado MAC-in-MAC o Provider backbone bridges

• 802.1Qay-2009: Para funciones de gestión e ingeniería de tráfico (PBB-TE, Provider Backbone Bridges Traffic Engineering)

• 802.1ag-2007: Para gestión de averías (Connection Fault Management)• 802.1aq: Para optimización de rutas (Shortest Path Bridging).

Alternativa al Spanning Tree. Usa algoritmos de routing basados en el estado del enlace

• 802.1Qaw-2009: Para diagnóstico de problemas en redes debidos cortafuegos, ACLs y errores de comunicación producidos por mal funcionamiento de los protocolos (management of data driven and data connectivity faults)



Alternativas de transporte IP

SONET/SDH SONET/SDH

IP

AAL5/ATM

IP

PPPIP

PPP

SONET/SDH

IP

ETHERNET

Mayor Flexibilidad

Menor costo y mayor rendimiento

1995 1997 1999 2002



Sumario



• Ethernet

• MPLS



• Redes ópticas



Policy routing: El problema del ‘pez’

Backbone del ISP

Usuario ATarifa premium

Usuario BTarifa normal

Usuario C



Usuario C

Problema:

Solución ATM:

Enlaces de alta capacidad

Enlaces de baja capacidad

El ISP no puede controlar en X que solo vaya por la ruta de alta capacidad el tráfico dirigido a C desde A y no el

de BA

B

X

A

B

X

C

CBackbone

del ISP

Al crear diferentes PVCs el ISP puede

separar fácilmente el tráfico de A del de B

Este es un ejemplo de lo que se denomina

‘Ingeniería de Tráfico’

PVC A-C

PVC B-C

Y

Z

V W

Z

Y

V W



Problema de los routers IP

• Es difícil encaminar eficientemente los datagramas cuando hay que respetar reglas externas, ajenas a la dirección de destino, es decir hay que hacer ‘policy routing’ o enrutamiento por políticas de uso

• Resulta difícil hacer Gigarouters eficientes que respeten el ‘policy routing’

• Esto es especialmente crítico en los enlaces troncales de las grandes redes.

• ATM puede resolver el problema gracias a la posibilidad de fijar la ruta de los datagramas mediante el establecimiento del VC



ATM vs IP

Ventajas de ATM• Rápida conmutación

(consulta en tabla de VPI o VPI/VCI)

• Posibilidad de fijar la ruta según el origen (ingeniería de tráfico)

Inconvenientes de ATM• SAR (segmentación y

reensamblado). Impide funcionar a altas velocidades

• Overhead (13%) debido al ‘Cell tax’ (cabecera)



MPLS

• MPLS (Multiprotocol Label Switching) intenta conseguir las ventajas de ATM, pero sin sus inconvenientes

• Asigna a los datagramas de cada flujo una etiqueta única que permite una conmutación rápida en los routers intermedios (solo se mira la etiqueta, no la dirección de destino)

• Las principales aplicaciones de MPLS son:– Funciones de ingeniería de tráfico (a los flujos de cada usuario se

les asocia una etiqueta diferente)– Policy Routing– Servicios de VPN– Servicios que requieren QoS



Solución MPLS al problema del pez



Usuario C

- 5

- 3

5 4

3 2 2 7

4 -

7 -

Los routers X y Z se encargan de etiquetar los

flujos según origen-destino

5 4

32

7

A

B

XC

Y

Z

V W

C ha de distinguir de algun modo los paquetes

que envía hacia A o B (puede usar

subinterfaces diferentes)

Las etiquetas solo tienen significado

local y pueden cambiar a lo largo del

trayecto (como los VPI/VCI de ATM)



Terminología MPLS

•FEC (Forwarding Equivalence Class): conjunto de paquetes que entran en la red MPLS por la misma interfaz, que reciben la misma etiqueta y por tanto circulan por un mismo trayecto. Normalmente se trata de datagramas que pertenecen a un mismo flujo. Una FEC puede agrupar varios flujos, pero un mismo flujo no puede pertenecer a más de una FEC al mismo tiempo.

•LSP (Label Switched Path): camino que siguen por la red MPLS los paquetes que pertenecen a la misma FEC. Es equivalente a un circuito virtual en ATM o Frame Relay.

•LSR (Label Switching Router) : router que puede encaminar paquetes en función del valor de la etiqueta MPLS

•LIB (Label Information Base): La tabla de etiquetas que manejan los LSR. Relaciona la pareja (interfaz de entrada - etiqueta de entrada) con (interfaz de salida - etiqueta de salida)

Los LSR pueden ser a su vez de varios tipos:

•LSR Interior: el que encamina paquetes dentro de la red MPLS. Su misión es únicamente cambiar las etiquetas para cada FEC según le indica su LIB

•LSR Frontera de ingreso: los que se encuentran en la entrada del flujo a la red MPLS (al principio del LSP). Se encargan de clasificar los paquetes en FECs y poner las etiquetas correspondientes.

•LSR Frontera de egreso: Los que se encuentran a la salida del flujo de la red MPLS (al final del LSP). Se encargan de eliminar del paquete la etiqueta MPLS, dejándolo tal como estaba al principio



Terminología MPLS

- 5

- 3

5 4

3 2 2 7

4 -

7 -

5 4

32

7

A

B

XC

Y

Z

V W

LSR Frontera de ingreso LSR Frontera de egreso

LSRs Interiores (V, W, Y)

LSPs

LIB

LIB LIB

FECs

Routers IP ordinarios (no

MPLS ‘enabled’)

Router IP ordinario (no MPLS ‘enabled’)



Creación de los LSP (Label Switched Path)• Se puede hacer:

– Por configuración, de forma estática (equivalente a los PVCs en ATM)

– Por un protocolo de señalización:• LDP: Label Distribution Protocol

• El enrutamiento del LSP se hace en base a la información que suministra el protocolo de routing, normalmente IS-IS u OSPF.

• Siempre se usan algoritmos del estado del enlace, que permiten conocer la ruta completa y por tanto fijar reglas de ingeniería de tráfico.

• Si una vez fijado el LSP falla algún enlace hay que crear un nuevo LSP por otra ruta para poder pasar tráfico



Clasificación del tráfico en FECs

• Se puede efectuar en base a diferentes criterios, como por ejemplo:– Interfaz de entrada

– Dirección IP de origen o destino (dirección de host o de red)

– Número de puerto de origen o destino en la cabecera de transporte

– Campo protocolo de IP (TCP, UDP, ICMP, etc.)

– Valor del campo DS (Differentiated Services, calidad de servicio) de la cabecera IP



MPLS

• MPLS funciona sobre multitud de tecnologías de nivel de enlace: líneas dedicadas (PPP, POS), LANs, ATM o Frame Relay.

• La etiqueta MPLS se coloca delante del paquete de red y detrás de la cabecera de nivel de enlace.

• MPLS es independiente del protocolo de red. Se puede usar incluso con tramas de nivel 2

• Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila. Esto permite ir agregando (o segregando) flujos. El mecanismo es escalable.



Etiqueta Exp S TTL

Bits 20 3 1 8

Formato de la etiqueta MPLS

Etiqueta:

Exp:

S:

TTL:

La etiqueta propiamente dicha que identifica una FEC (con significado local)

Bits para uso experimental; una propuesta es transmitir en ellos información de DiffServ

Vale 1 para la primera entrada en la pila (la más antigua), cero para el resto

Contador del número de saltos. Este campo reemplaza al TTL de la cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS.



Situación de la etiqueta MPLS

CabeceraPPP

Pila de etiquetas MPLS

Cabecera IP

Datos Cola PPP

Cabecera MAC

CabeceraLLC

Pila de etiquetas MPLS

Cabecera IP

Datos Cola MAC

Etiqueta MPLS

Superior

Resto de etiquetas MPLS

Cabecera IP

Datos

Etiqueta MPLS

Superior

Resto de etiquetas MPLS

Cabecera IP

Datos Cola Frame Relay

Cabecera Frame Relay

Campo DLCI

Cabecera ATM

Campo VPI/VCI

PPP(Líneas dedicadas)

LANs (802.2)

ATM

Frame Relay



Tratamiento del campo TTL• Al entrar un paquete en la red MPLS el router de ingreso

inicializa el TTL de la etiqueta al mismo valor que tiene en ese momento la cabecera IP

• Durante el viaje del paquete por la red MPLS el campo TTL de la etiqueta disminuye en uno por cada salto. El de la cabecera IP no se modifica.

• A la salida el router de egreso coloca en la cabecera IP el valor del TLL que tenía la etiqueta, menos uno

• Si en algún momento el TTL vale 0 el paquete es descartado

• Si hay etiquetas apiladas solo cambia el TTL de la etiqueta situada más arriba. Cuando se añade una etiqueta hereda el valor de la anterior en la pila, cuando se quita pasa su valor (menos uno) a la que tenía debajo.



Red MPLSISP A

Red MPLSISP B

Red MPLSISP C

4 (16)

8 (12)

2 (15)

2 (13)

2 (15)

7 (14)

LSR de Ingreso1er nivel LSR Interior

1er nivel

LSR Interior1er nivel LSR de Egreso

1er nivel

LSR de Egreso2º nivel

LSR de Ingreso2º nivel

V

W

X

Y

Z

U

Los routers U y Z han constituido un LSP con dos LSR interiores, V e Y

Los routers V e Y están enlazados por un LSP que ha creado el ISP B. V e Y no ven las etiquetas rojas que manejan W y X

Para el ISP B parece como si V e Y fueran routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’)

2 (15)

7 (14) Etiqueta (TTL) de 2º nivel

Etiqueta (TTL) de 1er nivel

En cierto modo es como si entre V e Y se hubiera hecho un túnel que atravesara W y X

Apilamiento de etiquetas en MPLSIP (17)

IP (11)

IP (17) Paquete IP (TTL)



Aplicaciones de MPLS• VPN: la posibilidad de crear y anidar LSPs da gran versatilidad a

MPLS y hace muy sencilla la creación de VPNs.• Soporte multiprotocolo: los LSPs son válidos para múltiples

protocolos, ya que el encaminamiento de los paquetes se realiza en base a la etiqueta MPLS estándar, no a la cabecera de nivel de red.

• Redes de alto rendimiento: las decisiones de encaminamiento que han de tomar los routers MPLS en base a la LIB son mucho más sencillas y rápidas que las que toma un router IP ordinario (la LIB es mucho más pequeña que una tabla de rutas normal). La anidación de etiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el mecanismo es escalable.

• Ingeniería de Tráfico: se conoce con este nombre la planificación de rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazo con el fin de optimizar los recursos y reducir congestión.

• QoS: es posible asignar a un cliente o a un tipo de tráfico una FEC a la que se asocie un LSP que discurra por enlaces con bajo nivel de carga.



Referencias Ethernet y MPLS• Ethernet:

– Web de la “Road to 100G Alliance”: http://www.roadto100g.org/– Web del “Metro Ethernet Forum”: http://metroethernetforum.org/ – Sobre 100GB Eth.:

http://www.conectronica.com/index.php?option=com_content&task=view&id=1857&Itemid=30

– “Adding scale, QoS and operational simplicity to Ethernet”. http://www.nortel.com/solutions/collateral/nn115500.pdf

• MPLS– MPLS Forum: http://www.mplsforum.org/– MPLS Resource Center: http://www.mplsrc.com/– MPLS Working Group: http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html– Proyecto MPLS for Linux: http://sourceforge.net/projects/mpls-linux/– ‘MPLS’. William Stallings, Internet Protocol Journal Vo. 4 Nº 3

http://www.cisco.com/warp/public/759/ipj_4-3/ipj_4-3_mpls.html– ‘MPLS: Una arquitectura de backbone para la Internet del siglo XXI’. José

Barberá, Boletín RedIRIS Nº 53, septiembre 2000. http://www.rediris.es/rediris/boletin/53/enfoque1.html



Sumario



• Ethernet

• MPLS



• Redes ópticas



Hitos de la fibra óptica

• 1950s: Invención del LASER. Fundamental para conseguir alcances elevados y velocidades elevadas

• 1970s: Fibra óptica de baja atenuación. Imprescindible para conseguir alcances elevados

• 1980s: Amplificador de fibra óptica. Permite llegar a grandes distancias sin tener que regenerar la señal

• 1990s: Rejillas de Bragg en fibra. Reducen el costo de los dispositivos que separan diferentes longitudes de onda



Velocidad de la luz

• La velocidad de la luz en el vacío es la constante universal c (299.792,458 Km/s). En cualquier otro medio la luz va más despacio.

• Generalmente cuanto más denso el medio menor la velocidad.

Medio Velocidad

(Km/s)

Vacío 299.792

Aire 299.700

Agua 225.400

Vidrio 205.000 (aprox.)

Diamante 123.800



Índice de refracción• El índice de refracción de un material es el cociente entre la velocidad de

la luz en el vacío (constante c) y la velocidad en ese material. Se representa por n. No tiene unidades y siempre es igual o mayor que 1.

Material Velocidad (Km/s) n

Vacío 299.792 1

Aire 299.700 1,0003

Agua 225.400 1,33

Vidrio 205.000 (aprox.) 1,46

Diamante 123.800 2,42

• En el caso del vidrio eligiendo la composición se puede variar ligeramente la densidad y por tanto el índice de refracción.



Refracción de la luz

• Cuando un haz de luz pasa de un material a otro de distinto índice de refracción el haz se ‘dobla’. El ángulo de desviación depende de la relación entre el índice de refracción de ambos materiales.

• A partir de un cierto ángulo el haz se refleja en la superficie de separación, como si ésta fuera un espejo. Este se conoce como el ángulo crítico.

• El ángulo crítico es mayor cuanto menor es la diferencia en el índice de refracción de ambos materiales

Ángulo crítico

Refracción ordinaria

Reflexión total

Ángulo menor que el ángulo crítico

Ángulo mayor que el ángulo crítico

Vidrion=1,46

Aguan=1,33

Vidrio

Agua

Vidrio

Agua

66º



Fibra Multimodo (MMF)

Cubierta125 m

Núcleo50 ó 62,5 m

Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica multimodo

Pulsoentrante

Pulsosaliente

SiO2

SiO2

GeO2

Estos haces no rebotan y se pierden porque su ángulo es menor que el ángulo crítico

+

Angulo crítico: 85º (aprox.)

LED de luz normal


El núcleo se dopa con 4-10% de GeO2 para aumentar su densidad y con ello su índice de refracción


Propagación de la luz en f.o. multimodo

• En fibra multimodo la luz se propaga en forma de haces, llamados modos, que se transmiten rebotando en la separación entre el núcleo y la cubierta. La distancia entre rebotes ha de ser un número entero de longitudes de onda, esto produce que el número de modos sea bastante reducido



Pérdida de luz por un doblez en la fibra

Pérdida de luz por una irregularidad en la fibra

Propagación de la luz en f.o. multimodo

• En caso de dobleces excesivos o irregularidades de la fibra algunos modos incidirán con un ángulo inferior al crítico y se perderán:



Fibra Monomodo (SMF)

Núcleo8-10 m

(SiO2+GeO2)

Cubierta125 m

Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica monomodo

SiO2


Pulsoentrante

Pulsosaliente

LED de luz láser


Propagación de la luz en f.o. monomodo

• En la fibra monomodo el diámetro es tan pequeño que el núcleo se comporta como una guía de ondas. Podemos imaginar que el haz tiene el mismo diámetro que el núcleo y viaja por él como si fuera un pistón.

• En realidad en la fibra monomodo una parte de la luz viaja por la cubierta:



Índice de refracción de la fibra monomodo Corning SMF-28

0,36%

Núcleo

Estructura de una fibra óptica monomodo

• El GeO2 aumenta la atenuación de la fibra. Por eso se intenta poner tan poco dopante como sea posible.

• Esto provoca que la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y la cubierta sea muy pequeña, sobre todo en fibras monomodo.

• Por consiguiente el ángulo crítico es muy grande, es decir la luz que viaja por el núcleo ha de incidir en las paredes de forma muy oblicua para que rebote.

• Si la fibra se dobla mucho el haz no rebota, se escapa y la atenuación aumenta. Por eso la instalación de fibra tiene unos requerimientos estirctos en el radio de curvatura

n=1,4682 (1550 nm)

n=1,4629(1550 nm)



PCOF (Primary Coated Optical Fibre)

SCOF (Secondary Coated Optical Fibre)

Cable de una sola fibra

Estructura de un cable de fibra óptica



SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CABLE SUBMARINO

1. Polietileno2. Cinta “Mylar”3. Cables de acero ‘Stranded’4. Barrera de aluminio protectora del agua5. Policarbonato6. Tubo de cobre o de aluminio7. Gelatina de petróleo8. Fibras ópticas

Barco utilizado para tender cable submarino

Fibras submarinas en el mundo

Fibra óptica submarina



1ª ventana

Absorción producida por el ión hidroxilo, OH-

(‘Pico de agua’)

Luz visible Longitud de onda, (nm)

Ate

nu

ació

n (

dB

/Km

)

2,5

2,0

1,0

1,5

0,5

700 1000900800 1400130012001100 170016001500

Luz infrarroja

Atenuación de la fibra óptica

0

LáserCD-ROM

3,0

Fibra multimodo

Fibra monomodo

Pérdida debida a la dispersión intrínseca

2ª v Banda O

(Original)

3ª v Banda C (Conventional)

4ª v Banda L (Long)

Banda E

(Extended)

Banda S (Short)

Banda U (Ultra-long)



Variación de la atenuación de la fibra con las mejoras en el proceso de fabricación

Ter

cera

ven

tan

a (B

and

a «C

»)

Cu

arta

ven

tan

a (B

and

a «L

»)

Seg

un

da

ven

tan

a (B

and

a «O

»)

Pri

mer

a ve

nta

na


Corning SMF-28 Corning SMF-28e (enhanced)

Fibras sin pico de agua

Fibra monomodo normal Fibra monomodo LWP

Al mejorar los procesos de fabricación de la fibra el ‘pico de agua’ a 1383 nm se ha atenuado bastante en los últimos años. Actualmente se fabrican fibras que casi no tienen pico de agua, se llaman fibras ZWPF (Zero Water Peak Fiber) o LWP (Low Water Peak).

O E S C LO E S C L



Ventanas o bandas de la Fibra Óptica

Ventana Banda

(ITU-T)

(nm) Atenuac. típica

(dB/Km)

Alcance (Km)

Costo opto-electrónica

Tipo fibra

Aplicaciones

1ª

(años 70)

820-900 2,5 2 Bajo MM 10M/Gb/10Gb Eth

2ª

(años 80)

O 1260-1360

0,34 40-100 Medio MM y SM 100M/Gb/10Gb Eth, SONET/SDH,

CWDM

(años 00)

E 1360-1460

0,31 (LWP)

100 Alto SM CWDM

(años 00)

S 1460-1530

0,25 100 Alto SM CWDM

3ª

(años 90)

C 1530-1565

0,2 160 Alto SM 10Gb Eth, DWDM, CWDM

4ª

(años 00)

L 1565-1625

0,22 160 Alto SM DWDM, CWDM

(años 00)

U 1625-1675

SMAmpliación Redes 4-121


Tipo de emisor LED normal LED Láser

Ancho de banda

espectral

50-100 nm 0,5 – 5 nm

Potencia 0,1 mW 20 – 3200 mW

Velocidad máx. 300-600 Mb/s

10-40 Gb/s

Tipo de fibra MM MM o SM

Ventana 1ª y 2ª 1ª, 2ª, 3ª y 4ª,

Banda E y S

Alcance max. 2 Km 160 Km

Emisores Ópticos

• Como fuente de luz se emplean LEDs (Light Emitting Diode) por su rapidez y bajo consumo. Los LEDs pueden ser de dos tipos:

– LED de luz normal, no coherente: se utilizan en aplicaciones de corto alcance y baja velocidad (600 Mb/s o menos). Son muy baratos. Solo se emplean en fibra multimodo.

– LED de luz láser, coherente: son más caros pero permiten alcances y velocidades mayores. Se emplean en fibra multimodo y monomodo.

Luz normal

Luz láser



Atenuación• La F.O. más moderna tiene una atenuación de 0,15

dB/Km. Esto significa que la señal se debilita a la mitad cada 20 Km.

• Si la señal que llega al receptor es muy débil la relación señal/ruido es baja, el receptor no detecta correctamente los bits y la tasa de error aumentar

• Algunos sistemas emplean códigos RS (FEC) para reducir la tasa de error y mejorar el alcance

• Para aumentar la intensidad de la señal se pueden instalar amplificadores intermedios (uno cada 100-500 Km dependiendo del tipo de fibra y la señal transmitida)



Conversor Electroóptico

TransmisorEléctrico

(Txe)

TransmisorÓptico(Txo)

Flujo de bitsentrante

Fibra óptica

Conversor Electroóptico

ReceptorEléctrico

(Rxe)

ReceptorÓptico(Rxo)

Flujo de bitssaliente

Esquema de un enlace de fibra óptica simplex sin repetidores

Según la distancia es posible que haya que utilizar amplificadores



Amplificadores y Repetidores• Los amplificadores realizan la función Restore, es decir

aumentan la intensidad de la señal, pero no suprimen el ruido ni corrigen los defectos. Decimos que son dispositivos 1R

• Si la señal pasa por muchos amplificadores llega a ser indescifrable. Para evitarlo hay que poner de vez en cuando un Repetidor, que es un dispositivo 3R:– Restore: restaura la intensidad inicial– Reshape: corrige las distorsiones en la forma– Resynchronize: corrige las desviaciones de reloj (sincronismo)

• Dependiendo del tipo de señal hay que colocar un repetidor cada 10-20 amplificadores (2.000 – 10.000 Km)

• En SONET/SDH no había amplificadores, se ponía un repetidor cada 40 Km



Diferencia entre repetidor y amplificador

Proceso ‘3R’ de un Repetidor:

Bit

Pulso original Pulso llegadoal repetidor

1R: Restore 2R: Reshape 3R: Resynchronize.Pulso enviado

por el repetidor

Proceso ‘1R’ de un Amplificador:

Pulso original Pulso llegadoal amplificador

1R: Restore.El ruido seacumula

Bit Bit Bit Bit

Bit BitBit

El repetidor tiene que saber la velocidad de la señal que recibe, para regenerar pulsos de la misma duración. El amplificador no porque solo maneja la señal a nivel analógico.







f.o.

f.o. f.o.

f.o.

Esquema de un enlace de fibra óptica full-dúplex con un repetidor

Repetidor

Txo Rxe

Txe

Rxo

Txo

Rxe Txe

RxoTxo RxeTxeRxo

Txo

Rxe

Txe RxoRg

Rg

Txe: Transmisor eléctricoTxo: Transmisor ópticoRxe: Receptor eléctricoRxo: Receptor ópticoRg: Regenerador de la señal



Fibra multimodo

• Solo se utiliza en LANs, nunca en largas distancias. • El alcance máximo es de 2 Km, pero a altas velocidades es

menor (500 m a 1 Gb/s, 300 m a 10 Gb/s)• Es más cara que la fibra monomodo, pero la

optoelectrónica es mas barata.• Se utiliza en 850 y 1310 nm (1ª y 2ª Ventanas)• El estándar de la ITU-T es G.651• En cableado estructurado (norma ISO 11801) se distinguen

cuatro tipos de fibra multimodo: OM1, OM2, OM3 y OM4. Estas difieren en el ancho de banda modal (lo vemos luego)



Dispersión• Cuando un pulso de luz se transmite por fibra óptica no

conserva su forma original, siempre se ensancha un poco:

t t

Fibra 10 Km

A este efecto lo llamamos dispersión. La dispersión es proporcional a:•La longitud del enlace de fibra, y a•La frecuencia de los pulsos, es decir la velocidad en bits/s

t t

Fibra 20 Km

Al duplicar la longitud del enlace el efecto de la dispersión se duplica

Con pulsos demasiado solapados hay riesgo de errores



Dispersión

• Si el ensanchamiento es excesivo los pulsos consecutivos se solapan, pudiendo llegar a producirse errores en el receptor.

• El efecto de la dispersión es mayor cuanto mayor es la longitud del enlace de fibra y cuanto más cortos son los pulsos, es decir cuanto mayor es la velocidad de transmisión

• Actualmente la dispersión es la mayoría de las veces el factor limitante de la capacidad de transmisión de la fibra óptica

• Hay diversos tipos de dispersión. Los más importantes son:– En fibra multimodo la dispersión modal– En fibra monomodo la dispersión cromática



Dispersión modal• Se debe a que los haces de luz (modos) por medio de los cuales se propaga

el pulso no recorren todos exactamente la misma distancia• Solo ocurre en la fibra multimodo, ya que en la monomodo solo hay un haz

Pulsos entrantes Pulsos salientes

• El ensanchamiento es directamente proporcional a la distancia y a la velocidad. Por tanto podemos mantener una dispersión constante si aumentamos una reduciendo la otra proporcionalmente. Se produce la misma dispersión en un enlace de 2 Km a 100 Mb/s que en uno de 200 m a 1 Gb/s

Haz largo

Haz corto



Fibra multimodo de índice gradual

• La dispersión modal en la fibra multimodo puede reducirse haciendo que el índice de refracción cambie de forma gradual al pasar del núcleo a la cubierta. De esta forma los modos tienden a seguir un camino más parecido

• Esto reduce la dispersión modal y aumenta el alcance a altas velocidades. Pero para ello los procesos de fabricación han de estar muy controlados



Ancho de banda modal• Para comparar el comportamiento de diferentes fibras ante

la dispersión modal se utiliza un parámetro denominado ancho de banda modal (modal bandwidth) que se expresa en MHz*Km.

• La frecuencia de la señal (MHz) se puede calcular sabiendo la codificación utilizada (por ejemplo para Gb Eth con 8B/10B es 1,25 GHz). De todas formas para cálculos aproximados podemos considerar los Mb/s equivalentes a los MHz.

• Así p. ej. una fibra con ancho de banda modal de 500 MHz*Km nos permitiría transmitir (aproximadamente):– 250 Mb/s a 2 Km, ó– 500 Mb/s a 1 Km, ó– 1 Gb/s a 500 m



Alcance de fibra multimodo en 1ª ventanaen función del ancho de banda en Gigabit

y 10 Gigabit EthernetNúcleo Ancho de banda modal

(MHz*Km) a 850 nm

Estándar ISO

Alcance

1000BASE-S

Alcance

10GBASE-S

62,5 µm 160 (1) Sí 220 m 26 m

200 Sí (OM1) 275 m 33 m

50 µm

400 Sí 500 m 66 m

500(2) Sí (OM2) 550 m 82 m

950 No 750 m 150 m

2000 (3) Sí (OM3) 1000 m 300 m

4700 Sí (OM4) 1100 m 550 m

(1) Referida como fibra ‘Calidad FDDI’(2) Referida como fibra ‘Calidad Fibre Channel’(3) Referida como fibra ‘Calidad 10 Gigabit Ethernet’



Alcance de la fibra multimodo a 1 y 10 Gb/s en función del ancho de banda

200

Distancia(m)

0

400

600

800

1000

1200

400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000

Ancho de Banda Modal a 850 nm(MHz*Km)

1000BASE-S

10GBASE-S

Alcance teórico para 1,25 GHz

Alcance teórico para 10,3125 GHz



Factores que limitan el rendimiento de la F.O. monomodo

• Atenuación. Pérdida de intensidad de la señal con la distancia. El uso de amplificadores reduce el problema pero los amplificadores también amplifican el ruido. Se mide en dB/Km.

• Dispersión cromática: se produce por las diferencias en la velocidad de propagación de la luz a distintas longitudes de onda. Se mide en ps/nm/Km

• Dispersión de Modo Polarización (PMD): las imperfecciones del núcleo provocan que diferentes polarizaciones de la misma longitud de onda viajen a diferente velocidad. Su efecto suele ser importante a partir de 5 Gb/s. Se mide en ps/Km.



Dispersión cromática• La luz emitida en la fibra óptica monomodo, incluso

siendo de una fuente láser, no tiene toda exactamente la misma longitud de onda. La anchura de banda espectral está entre 0,5 y 5 nm (depende del emisor)

• Las distintas longitudes de onda viajan a distinta velocidad, lo cual ensancha el pulso en el receptor

• Puesto que se debe a las diferencias en longitud de onda se la denomina dispersión cromática (debida al color)

• La dispersión cromática tiene dos componentes:• Dispersión material• Dispersión por guía de ondas



• La dispersión material se debe al material, es decir al vidrio. El índice de refracción del vidrio (y por tanto la velocidad de la luz) varía con la longitud de onda. Las longitudes de onda mayores viajan más despacio y llegan más tarde:

Dispersión material

(nm) Índice de refracción

Velocidad de la luz (Km/s)

1310 1,4677 204.260

1550 1,4682 204.190



• Como ya hemos visto cuando la luz viaja por la fibra monomodo lo hace en parte por la cubierta. La proporción de luz que viaja por la cubierta crece conforme aumenta la longitud de onda, por ejemplo:

• Pero la cubierta tiene un índice de refracción menor que el núcleo, por tanto la luz por allí viaja más deprisa (0,3%) y llega antes, ensanchando el pulso

• La dispersión por guía de ondas acelera las longitudes de onda mayores, ya que las hace ir en mayor proporción por la cubierta.

Dispersión por guía de ondas

(nm) Diámetro utilizado por la luz (núcleo de 8,2 µm)

1310 9,2 µm

1550 10,4 µm



Compensación de los dos tipos de dispersión

• Las dos componentes de la dispersión cromática actúan en sentido contrario:– La dispersión material ralentiza las longitudes de onda

mayores– La dispersión por guía de ondas acelera las longitudes

mayores• En cualquier fibra hay una longitud de onda

determinada a la que ambos efectos se neutralizan y la dispersión cromática es nula (o despreciable)

• Ajustando una serie de características de la fibra se puede conseguir que ese punto de dispersión cero esté justo en los 1310 nm



1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 (nm)

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Dispersión(ps/nm/km)



Dispersión cromática

Dispersión en fibra monomodo estándar o fibra NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber)

1310 nm



Fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber)

• La fibra NDSF (monomodo estándar) fue diseñada pensando en su uso en 2ª ventana. Por eso se ha buscado que en esa las dos formas de dispersión se cancelen.

• La 3ª ventana tiene menor atenuación y permite mayores distancias, pero en esa hay mucha dispersión, lo cual limita el alcance a grandes velocidades.

• Solución: fabricar fibra en la que la dispersión se cancele a 1550 nm, no a 1310. Esta se denomina fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber) y se introdujo a mediados de los 80 para mejorar el alcance en 3ª ventana

• Para ello se modifica la fibra para hacer que más parte del haz viaje por la cubierta. De este modo se aumenta la dispersión por guía de ondas.



1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

(nm)

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Dispersión(ps/nm/km)



Dispersión cromática

Dispersión en fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber)

1550 nm



Servicios de fibra oscura• El operador solo suministra la fibra y el usuario se

encarga de poner los emisores láser, es decir de ‘iluminarla’

• El usuario elige el transporte: – ATM– POS– Ethernet– Otros

• La distancia máxima suele ser unos 100 Km para evitar el uso de amplificadores o repetidores

• Estos servicios se ofrecen ya de forma habitual en régimen de alquiler a largo plazo



4.042 m

5.159 m

10.963 m

18.620 mCampusBurjassot-

Paterna

CampusNaranjos

Edif. HistóricoC/Nave

CampusBlasco Ibáñez

Red de fibra oscura de la UV

Escuela de Magisterio

JardínBotánico

C. M. Rector Peset



Burjassot

Naranjos

BlascoIbáñez

Nave

Botánico

Magisterio

Fase 1 (5/04)

Fase 2 (5/05)

Trazado de la red de fibra oscura

Tranvía

Metro

Líneas dealta tensión

Fase 3 (5/06)

C.M.R.Peset

Vinalesa



Routing en el anillo de la UV

Blasco Ibáñez

BurjassotNaranjos

El protocolo de routing permite redirigir el tráfico por una ruta alternativa en caso de fallo de algún enlace o

equipo. Siempre se elige la ruta de métrica más baja

Si falla enlace Burjassot-Blasco Ibáñez el tráfico se reencamina por Burjassot-Naranjos



Sumario



• Ethernet

• MPLS



• Redes ópticas



Problemas de la alta velocidad

• El tope actual de SONET/SDH es 40 Gb/s (OC-768) pero:– Los equipos de 40 Gb/s son extremadamente caros (mas

del cuádruple que los equipos de 10 Gb/s)– El alcance a 40 Gb/s es muy limitado (la dispersión

crece con el cuadrado de la velocidad)– Tecnológicamente 40 Gb/s es un límite muy difícil de

superar• Si se quiere más capacidad hay que enviar varias señales de

40 Gb/s en paralelo, usando un par de fibras para cada una.• Pero a veces no quedan fibras libres y es muy caro tirar

fibras nuevas, especialmente cuando se trata de largas distancias o de enlaces submarinos



10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

16000

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0

Alcance (Km)

Velocidad(Gb/s)

Influencia de la velocidad en el alcance

La dispersión cromática y otros tipos de dispersión que limitan el alcance de la fibra óptica crecen de forma proporcional al cuadrado de la velocidad.Por tanto cuando se cuadruplica la velocidad el alcance se reduce en 16 veces

Los valores de esta gráfica corresponden a fibra con un PMD (Dispersión del Modo de Polarización) de 0,1 ps Km1/2, valor típico de la fibra moderna



La solución: WDM

• WDM (Wavelength Division Multiplexing, multiplexación por división en longitudes de onda) consiste en enviar varias señales a diferentes longitudes de onda (diferentes ) por una misma fibra (luz de varios ‘colores’)



Evolución de la WDM

Generación Ventana o banda

Nº de Denominación Separación Período

1ª 2ª y 3ª 2 Wideband WDM

240 nm Finales de los 80

2ª 3ª 2-8 Narrowband o Coarse WDM

3,2 nm Principios de los 90

3ª 3ª 16-40 Dense WDM 0,8-1,6 nm Mediados de los 90

4ª 3ª y 4ª 64-160 Dense WDM 0,2-0,4 nm A partir del 2000

5ª 3ª, 4ª, E, S

8-16 Coarse WDM 20 nm A partir del 2002



Relación capacidad/número de canales

04

08



Los dos tipos de WDMCaracterística CWDM DWDM

Número de canales 18 40 – 320

Longitudes de onda 1270 – 1610 nm 1530-1625 nm

Estándar ITU-T G.694.2 G.694.1

Separación entre canales

20 nm 0,8 nm (100 GHz): 40 canales

0,4 nm (50 GHz): 80 canales

0,2 nm (25 GHz): 160 canales

0,1 nm (12,5 GHz): 320 canales

Alcance max. 60 Km (aprox) Ilimitado (con amplificadores y repetidores)

Aplicación LAN, MAN MAN, WAN

Costo Bajo Medio-Alto



Elementos tecnológicos de WDM

• Los principales avances tecnológicos que han permitido el desarrollo de WDM son:– Los emisores láser sintonizables– Las rejillas de Bragg, integradas en la fibra,

para separar las lambdas en el receptor– Los amplificadores EDFA integrados en la

fibra– Las fibras sin ‘pico de agua’ (LWP) y las fibras

con baja dispersión (NZDSF)



Funcionamiento de WDM

Co

mb

inad

or

Óp

tico

0

1

2

3

4

5

6

7

1532

1536

1540

1544

1548

1552

1556

1560

Filt

ro D

WD

M

AmplificadoresEDFA

Rx

Mo

du

lad

or

Ext

ern

o

Láser 3ª vent.

1310 nm 15xx nmRx Tx

AmplificaDa forma

Sincroniza

15xx nm 1310 nm

0

1

2

3

4

5

6

7

Transponderemisor

Transponderreceptor

Eléctrico

F.O. 3ª vent.

F.O. 2ª vent.

Fibra NZDSF

Láser sintonizableRejilla de Bragg

RestoreReshapeResyncronize

3R:



Amplificadores EDFA

• Con DWDM interesa que los amplificadores tengan un comportamiento lo más lineal posible en todo el rango de utilizado. De lo contrario la señal se distorsiona demasiado y habrá que poner repetidores más a menudo (más costo)

• En 3ª y 4ª ventana se usan amplificadores EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) que tienen fibra óptica dopada con erbio (metal usado en algunas aleaciones).



Esquema de un amplificador EDFAFibra dopada con

erbio (10-50 m)

Acoplador WDM

Acoplador WDM Filtro

Óptico

Láser debombeoa 980 nm

Láser debombeo

a 1480 nm

AislanteÓptico

Ganancia 25-50 dB

Luz de 3ª o 4ª ventana

Luz de 3ª o 4ª ventanaAislante

Óptico



Ganancia de un EDFA y de una cadena de EDFAs

Ganancia de un amplificador EDFA

Obsérvese que la escala no empieza en cero

Ganancia de un amplificador EDFA aislado

Ganancia de un conjunto de amplificadores



Amplificadores EDFA y DWDM• Los amplificadores EDFA amplifican la señal óptica en

ruta sin tener que convertirla al dominio eléctrico. Al desempeñar su función en el dominio analógico son independientes del número de transmitidas por la fibra, y de la velocidad de la señal transportada en cada .

• En cambio los repetidores requieren separar cada para regenerar la señal, y tienen que saber la velocidad de cada señal transmitida (para realizar correctamente el ‘resynchronize’).

• Los amplificadores EDFA reducen mucho el costo de DWDM y permiten cambiar el número de en una fibra sin modificarlos. Pero su efecto está limitado a la 3ª y 4ª ventanas (bandas C y L).



REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

REPREP

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360

KmValencia Madrid

Ventaja de DWDM con amplificadores EDFA

Enlace WAN de 40 Gb/s con SONET/SDH:

Enlace WAN de 40 Gb/s con DWDM:

Interfaces STM-64 de 10 Gb/s

Amplificador EDFA

Repetidor

Fibra NZDSF3ª - 4ª Ventana

2ª Ventana

2ª Ventana

Interfaces STM-64 de 10 Gb/s

Alcance: 40 Km

Alcance: 160 Km



Valores típicos de equipos DWDM

No. Canales Veloc/canal Dist. amplif.

Dist. Repet.

80 40 Gb/s 140 Km 2000 Km

80 10 400 Km 2000 Km

256 10 Gb/s 500 Km 11000 Km

Valores para fibra G.652 con 0,15-0,16 dB/Km de atenuación



Estándares ITU-T para DWDM

• El estándar G.692 fija unas longitudes de onda o ‘canales’ utilizables para DWDM.

• Estos canales se conocen como rejillas ITU o ’ITU grids’• Las rejillas se especifican en frecuencia con espaciados

constantes de 100, 50, 25 ó 12,5 GHz (40, 80, 160 ó 320 canales, respectivamente)

• La rejilla ITU abarca las bandas S, C y L aunque los equipos DWDM actuales solo usan las C y L para poder utilizar amplificadores EDFA

• Los sistemas comerciales llegan como máximo a 160 canales. A veces se denominan UDWDM (Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing)

• A medida que aumenta la densidad de canales se complica la tecnología y se reduce el alcance y la velocidad máxima de cada canal



Canal Frec. (THz) (nm) Canal Frec. (THz) (nm) Canal Frec. (THz) (nm)

61 196,1 1528,77

46 194,6 1540,56

31 193,1 1552,52

60 196,0 1529,55

45 194,5 1541,35

30 193,0 1553,33

59 195,9 1530,33

44 194,4 1542,14

29 192,9 1554,13

58 195,8 1531,12

43 194,3 1542,94

28 192,8 1554,94

57 195,7 1531,90

42 194,2 1543,73

27 192,7 1555,75

56 195,6 1532,68

41 194,1 1544,53

26 192,6 1556,56

55 195,5 1533,47

40 194,0 1545,32

25 192,5 1557,36

54 195,4 1534,25

39 193,9 1546,12

24 192,4 1558,17

53 195,3 1535,04

38 193,8 1546,92

23 192,3 1558,98

52 195,2 1535,82

37 193,7 1547,72

22 192,2 1559,79

51 195,1 1536,61

36 193,6 1548,51

21 192,1 1560,61

50 195,0 1537,40

35 193,5 1549,32

20 192,0 1561,42

49 194,9 1538,19

34 193,4 1550,12

19 191,9 1562,23

48 194,8 1538,98

33 193,3 1550,92

18 191,8 1563,05

47 194,7 1539,77

32 193,2 1551,72

17 191,7 1563,86

Rejilla ITU-T en la banda C a 100 GHz

Conversión: c = * (c: velocidad luz en vacío, : frecuencia)



Factores que limitan el rendimiento de la F.O. monomodo en DWDM

• Mezclado de cuatro ondas (FWM, Four Wave Mixing): consiste en una diafonía (crosstalk) entre canales contiguos. Afecta a sistemas DWDM y aumenta conforme disminuye el espaciado entre canales y conforme aumenta la potencia de la señal. Para reducirlo se pueden utilizar canales de anchura desigual o incrementar la dispersión cromática

• Aunque parezca extraño en DWDM no interesa tener dispersión cero en ninguna longitud de onda pues entonces el efecto de FWM se hace muy notable y el rendimiento decae



Fibra NZDSF

• La fibra DSF se diseñó pensando en transmitir una sola λ en 3ª ventana con una dispersión lo más pequeña posible. La dispersión tan baja a ciertas λ provoca efectos no lineales e introduce interferencias cuando se utiliza DWDM. Por eso la fibra DSF no es adecuada en este tipo de aplicaciones

• Para resolver este problema se desarrollaron a mediados de los 90 fibras denominadas NZDSF (Non Zero Dispersion Shifted Fiber) que por diseño tienen dispersión no nula en la 3ª y 4ª ventana.

• Esta fibra es la más utilizada actualmente en larga distancia. La fibra DSF ya no se utiliza.



Tipos de fibra monomodoNombre común Epoca de

desarrolloAplicación ITU-T IEC TIA Bandas

NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber)

1985-1996 La más extendida. Se esta sustituyendo rápidamente por la LWP (G.652.c ó d), que permite extender el uso a la banda E. Es adecuada para CWDM

G.652.a

G.652.b

B1.1 OS1 O,C,L

NDSF LWP (Low Water Peak)

2000- Está sustituyendo rápidamente a la A ó B. Especialmente adecuada para aplicaciones CWDM. Alta dispersión en banda C, poco apta para DWDM

G.652.c

G.652.d

B1.3 OS2 O,E,S,C,L

DSF (Dispersion Shifted Fiber)

¿1990-1995? Diseñada a mediados de los 80 para 3ª v. No apta para DWDM pues se ve muy afectada por FWM.

G.653 B2 C,L

Cut-off Shifted

Fiber

Diseñada para grandes distancias (cables submarinos). Muy baja atenuación en 3ª v., alta potencia de emisión. Elevado costo.

G.654 B1.2 C

NZ-DSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber)

1996- Diseñada a mediados de los 90 para sustituir a la DSF en aplicaciones DWDM

G.655 B4 C,L

W-NZDSF (Wideband Non-Zero Dispersion Shifted Fiber)

2004- Diseñada en 2004 para aplicaciones híbridas (C/DWDM). Conjuga las virtudes de G.652.C/D y G.655.B/C

G.656 B5 O,E,S,C,L

Bending loss insensitive Fiber

Para aplicaciones de fibra monomodo en el interior de edificios

G.657-A B6_a O,E,S,C,L

G.657-B B6_b O,C,L



CWDM (Coarse WDM)

• DWDM se utiliza generalmente en enlaces de largo alcance porque es donde sale más rentable. En distancias medias o cortas el ahorro en fibras generalmente no compensa el costo de los equipos.

• Para alcances de hasta unos 100 Km hay una tecnología alternativa nueva más barata llamada CWDM (Coarse WDM) que se diferencia de la DWDM en que:– No utiliza amplificadores– Utiliza canales mucho más separados (20 nm frente a 0,4-0,8 nm)– Emplea un rango de longitudes de onda mucho más amplio. Se

pueden llegar a usar todas las bandas desde la 2ª hasta la 4ª ventana. Esto ha sido posible gracias a las fibras LWP (Low Water Peak)

• El uso de canales más anchos reduce el costo de los emisores láser en 4-5 veces



Canales estandarizados por la ITU-T para CWDM

Normalmente no utilizados(atenuación pico de agua)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Canales de 20 nm de separación



Comparación del espectro de propagación de CWDM sobre

fibra sin pico de agua (G.652.D) y con pico de agua (G.652.B)

G.652.D

G.652.B

Estimación del mercado de fibras mundial (fuente KMI Research 2004)

Fibras utilizadas en CWDM

CWDM prefiere fibras sin ‘pico de agua’



Diferencia en tolerancias de fabricacióny temperatura de CWDM y DWDM

La variación de con la temperatura en un láser CWDM supera la anchura de un canal DWDM



Multiplexor y GBICs para CWDM con Gb Eth.

Multiplexor de ocho

Este dispositivo no requiere alimentación eléctrica

GBICs (Gigabit Interface Converter) CWDM de diferentes

1 2 3 4 5 6 7 8Network

1

2

3

4

5

6

78

1

2

3

4

5

6

7

8



8 Gb/s en un par de fibras

Multiplexor WDM de 8 canales (11 a 18)

8 Gb/s en 8 pares de fibras

Costo del equipamiento CWDM (8 canales): $ 44.000 Con cuatro canales: $26.000

Alcance 100 Km

Aplicaciones de CWDM. Enlace punto a punto

1- 8



Sistemas híbridos C/DWDM• Algunos fabricantes ofrecen sistemas que utilizan

DWDM y CWDM sobre la misma fibra. Esto permite un crecimiento ‘escalable’

C. 11 C. 12 C. 17 C. 18



Sumario

• SONET/SDH


• Ethernet

• MPLS



• Redes ópticas



Enlace multipunto con CWDM

1- 8

Costo del equipamiento CWDM: $ 70.000

1, 3, 5, 7

ADMADM

A

B

C

Topología lógica:

1, 3, 5, 7

C

ADMADM

B

1- 8

A C

ADM óptico unidireccional de cuatro

1 3 5 7NetworkPass

N P P N

1,3,5,71,3,5,7

2,4,6,8



Anillo CWDM

ADMADM

ADMADM

ADMADM ADMADM ADMADM

ADMADM ADMADMADMADM

1- 8

1- 8

1 2 3

4

5

678

Dos fibras entre cada par de ADMs.Máxima longitud del anillo: 100 Km

Costo del equipamiento CWDM: $ 96.000

ADMADM

ADM óptico bidireccional de una

A

B

C D E

F

G

HIJ



A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

Topología lógica correspondiente al anillo CWDM de la red anterior

En caso de un corte en el anillo el servicio se restablecería mediante Spanning Tree, OSPF, IS-IS, etc.



Febrero 2005. Problema 3.1Oficina 1 Oficina 2 Oficina 3 Oficina 4

Oficina 1

Oficina 2 .

Oficina 3

Oficina 4 .

A partir de la siguiente topología física:

Diseñe la siguiente topología lógica:

Contando con los siguientes elementos:•Cuatro conmutadores LAN, cada uno con 16 puertos Gigabit Ethernet (8 se utilizarán para conectar las oficinas entre sí y 8 para la LAN de cada oficina).• Cuatro multiplexores de ocho lambdas.

• Cuatro ADMs ópticos unidireccionales de lambdas impares (1,3,5,7).• Cuatro ADMs ópticos unidireccionales de lambdas pares (2,4,6,8).



1- 8

1, 3, 5, 7

ADMADM

Oficina 1

Oficina 2

C

1, 3, 5, 7

Oficina 4

ADMADM

1- 8

ADMADM

Oficina 31, 3, 5, 7

ADMADM

Febrero 2005. Problema 3.1, solución

Utilizamos las lambdas impares para enlazar la oficina1 con la 2, la 2 con la 3 y la 3 con la 4.Utilizamos las lambdas pares para enlazar la oficina 1 con la 4Los ADMs de lambdas pares no se utilizan



Febrero 2007. Problema 2.2

ADMADM ADMADM

ADMADMADMADM

1- 4

1- 4

1 2

34

ADM óptico bidireccionalde una

Multiplexor de 4

C D

EF

A

B nn

Explicar como funciona esta red, a que topología equivale y que debería hacerse para obtener el máximo rendimiento



C

F

D

E

A

B


Es una red CWDM que utiliza un anillo de fibra óptyica y 4 longitudes de onda diferentes para que los routers A y B tengan cada uno un enlace con los otros cuatro.La topología es resistente a fallos ya que si se rompe el anillo de fibra se mantendrá la conectividad de toda la red. Para que ello sea posible es preciso utilizar un protocolo de routing, por ejemplo IS-IS u OSPF.



ADMADM ADMADM

ADMADMADMADM

1 1

21

ADM óptico bidireccionalde una

C D

EF

nn

AD

MA

DM

AD

MA

DM

1

2

B

A

Febrero 2008. Problema 2.2

Se ha montado una red de acuerdo con el siguiente esquema:

Explique en detalle como funciona dicha red, cual es la topología equivalente y que debería hacerse para obtener de ella el máximo rendimiento y fiabilidad ante posibles averías.




C

DF

A

EB

Topología equivalente:

Routers: máximo rendimiento y resistencia a fallos con OSPF o IS-IS.

Conmutadores: se debería utilizar spanning tree, ya que de lo contrario la red se bloquearía. Con el spanning tree no se conseguiría aprovechar más que uno de los enlaces. En el caso de tener varias VLANs en los conmutadores se podría aprovechar mejor la capacidad disponible si se utilizara un enlace diferente para cada VLAN. Esto se podría conseguir usando la prioridad de los puertos para que el camino al raíz elegido no fuera el mismo para todas las VLANs.



Topologías de redes DWDM

Punto a punto:

Punto a multipunto:

D (4) E ( 4)

1 (2ª ventana)4 (3ª ventana)

A (1)B (2)C (3)D (4)

ADMADM

OADM: Optical Add-Drop Multiplexor

A (1)B (2)C (3)D (4)

A (1)B (2)C (3)D (4)

A (1)B (2)C (3)E (4)



Esquema de un OADM

Cuando las λ son configurables tenemos un ROADM (Reconfigurable OADM)



OC-48c f.d. (2ª vent.)

A

B

C

D

Anillo WDM 4 con

protección

Anillo DWDM

1

ADMADM

ADMADMADMADM

ADMADM

4 * OC-48c (4 3ª vent.)

4 * OC 48c (4 3ª vent.) reserva

Similar a los anillos SONET/SDH

4 3 2 1

2 3 4

4 3 2 1

1 2 3 4

AB: 1

BC: 2

CD: 3

DA: 4

1

1 2

2

3

34

4



Tipos de OXC (Optical Cross Connect)

F-OXCFibra a fibra

WR-OXCWavelength Routing

WT-OXCWavelength Translating

1

2

1

2

1

1

2 2

2 2

1

3



Optical Cross Connect (OXC)

32

1

4

7

25

Circuito OC-48 (2,5 Gb/s)

Topologías malladas con cross-connects

1310 nm

1310 nmADMADM

ADMADM

ADMADM



Routers por longitud de onda• Con WDM se puede enrutar el circuito del usuario

eligiendo la por separado en cada línea (parte del trayecto)

• Los routers por longitud de onda (‘wavelength routers’) eligen una libre para cada línea y convierten el flujo de datos a la nueva en caso necesario

• Se trata realmente de un servicio de conmutación de circuitos

• La selección se puede hacer de forma manual (routing estático) o automática, mediante un protocolo de routing

• El problema es muy similar a la asignación de etiquetas en el trayecto por una red MPLS. Por eso se ha desarrollado el protocolo conocido como GMPLS (Generalized MPLS).



Red con Routers GMPLS



Redes Totalmente Ópticas

• El siguiente paso en la WDM es la conmutación óptica de paquetes, sin convertirlos a señales eléctricas. Pero para esto es preciso disponer de buffers ópticos

• Los bits se pueden mantener ‘rodando’ en una bobina de fibra. A 10 Gb/s caben 512 bytes en 150 m de fibra, a 40 Gb/s caben 2 KBytes.

• Actualmente ya es posible hacer buffering a nivel óptico durante períodos de tiempo cortos. Para estancias de mayor duración se ha de recurrir al buffer eléctrico

• De momento no hay productos comerciales, solo prototipos de laboratorio

• Ejemplo: proyecto KEOPS (Keys to Optical Packet Switching):

http://www.cordis.lu/infowin/acts/rus/projects/ac043.htm



Servicios de oscura

• Consiste en que el operador alquila al usuario una determinada dentro de la fibra

• Es similar a los servicios de fibra oscura, pero permite al operador alquilar varias veces la misma fibra. En este caso el usuario no puede emplear equipos WDM.

• Además el operador puede ofrecer la protegida, por ejemplo dedicar una a un canal SONET/SDH para monitorizar la red y reconfigurarla en caso de avería

• El servicio no es totalmente transparente, el usuario ha de acordar con el operador la señal que va a inyectar (STM-16, Gigabit Ethernet, etc.) para instalar el módulo correspondiente en el multiplexor de entrada



Topología de RedIRIS 10

Proveedor del servicio: Albura

(Red Eléctrica Española)



EsteOesteADMADM ADMADMADMADM

1 STM-16 Madrid

2 STM-16 Barcelona

3 STM-16 Sevilla

4 STM-4 Murcia

5 STM-1 Palma de M.

Esquema de la conexión óptica de RedIRIS en la Comunidad Valenciana

Fibra activa

Fibra de reserva

Esta fibra (alquilada a Iberdrola) transporta simultáneamente múltiples

lambdas

L’Eliana(Centro de transformaciónde Red Eléctrica Española)

Burjassot(SIUV)

Carcagente(Centro de transformaciónde Red Eléctrica Española)



ADM óptico de RedIRIS en Valencia

Palma de M.MurciaSevillaBarcelonaMadridEste

Oeste



GMPLS• Conjunto de protocolos desarrollados por el IETF para

permitir que los routers IP se comuniquen con equipamiento WDM y SONET/SDH y realicen un enrutado óptimo sobre fibras, longitudes de onda o timeslots concretos

• Básicamente es un protocolo de señalización que establece una ruta bajo demanda a través de la infraestructura de transporte, siguiendo las indicaciones de los protocolos de routing

• En el caso SDH se asigna un circuito. En el caso óptico se asigna una lambda (lightpath)

• Puesto que se asigna una lambda la capacidad es estática, no hay multiplexación de tráfico entre lambdas. La separación entre circuitos es total, se puede dar garantías estrictas de calidad de servicio



OTN (Optical Transport Network)

• Estándar de la ITU-T (G.709) aprobado en 2003, que permite transmitir SONET/SDH y Ethernet en redes WDM de forma unificada

• OTN define un contenedor óptico que puede transportar señales de ambos tipos mezcladas. Parecido a nivel óptico a lo que hacía SONET/SDH

• OTN incorpora su propio overhead y a cambio ofrece funciones de OAM&P (Operation, Administration, Maintenance and Provisioning)

• También aumenta el alcance gracias a la introducción de un código FEC RS (Forward Error Correction Reed-Solomon). Esto supone un overhead del 6,5%

• El uso de códigos correctores es cada vez más necesario para compensar la degradación de la señal debido a los efectos de dispersión no lineal de la fibra



Efecto de los códigos FEC

Normalmente se requiere una tasa de error (BER) por debajo de 10-12. Con códigos FEC se consigue una

BER por debajo de 10-15

Con códigos FEC se mejora la relación S/N en unos 6-8 dB, lo cual se traduce en un considerable aumento en el alcance



Velocidades de OTH (Optical Transport Hierarchy)

Nombre Carga útil Velocidad ‘en bruto’ (Gb/s)

Diseñado para

transportar

OTU1 STM-16 (2,488 Gb/s)

255/238 STM-16 (2,666 Gb/s)

STM-1, STM-4, STM-16, FE, GE

OTU2 STM-64 (9,953 Gb/s)

255/239 STM-64 (10,709 Gb/s)

STM-64, 10 GE

OTU3 STM-256 (39,813 Gb/s)

255/236 STM-256 (43,018 Gb/s)

STM-256, 40 GE

OTU4 (pendiente)

120 100 GE



SONET/SDH

Ethernet

CWDM/DWDM

Fibra Óptica

IP

Alternativas en redes sobre Fibra Óptica

POS Ethernet



Evolución del transporte de IP

Principio de los 90s 1996 - 1997 - 1999 - 2002 -

Fibra Fibra Fibra Fibra Fibra

SDH SDH

PPP/HDLC

IP

ATM

IP

SDH

PPP/POS

IP IP

PPP/POS

DWDM

IP

POS Eth

C/DWDM

GMPLS

155 Mb/s

ATM POS DWDM10GB Eth.

GMPLSCWDM

622 Mb/s 2,5 Gb/s 10 Gb/s

PDH



Referencias fibras ópticas y WDM• Harry J. R. Dutton: “Understanding Optical

Communications” :http://www.redbooks.ibm.com/pubs/pdfs/redbooks/sg245230.pdf

• Rüdiger Paschotta: “An Open Access Encyclopediafor Photonics and Laser Technology” : http://www.rp-photonics.com/encyclopedia.html

• Vivek Alwayn: “Fiber Optic Technologies” http://www.ciscopress.com/articles/article.asp?p=170740

• Walter Goralski, “Optical Networking & WDM”, McGraw-Hill, 2001

• “Key parameters when Selecting Dark Fiber & The Nordic Fibre Experience”: http://www.nordu.net/development/fiber-workshop2007/NNW03012007.pdf


Universidad de Valencia Rogelio Montañana Tema 4 Redes de alto rendimiento (versión 2010-2011)...

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