Transmisión

Ing. Juan Vanerio ([email protected])

Agenda  Introducción  Clase

1: Transmisión en Redes de Circuitos: ● Multiplexación TDM/Jerarquías PCM ● PDH, SDH ● Sistemas CWDM y DWDM ● OTN



Clase 2: Transmisión de Paquetes ● Introducción ● MPLS ● Redes Privadas Virtuales con MPLS

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Introducción

Transmisión - Introducción Por

Transmisión entendemos los sistemas de elementos interconectados que permiten transmitir señales entre los distintos nodos de la red. De particular interés es la transmisión entre centrales Originalmente estaban constituidos únicamente por medios físicos en paralelo con señales analógicas y repetidores Actualmente las señales son digitales y se usan regeneradores Todos los sistemas de transmisión actuales hacen uso del concepto de multiplexión para transmitir múltiples señales por un mismo medio físico y obtener el mejor desempeño de este último

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Transmisión en Redes de Circuitos

Jerarquías PCM

Transmisión entre Centrales en Redes de Circuitos TDM: Multiplexación por División en el tiempo Idea: aprovechar las características de la señal digital para trasmitir varios canales de voz por el mismo medio físico  Base de la conmutación de circuitos  TDM aprovecha el tiempo libre entre diferentes pulsos de una señal muestreada para incluir pulsos correspondientes a otra 

REQUIERE SINCRONÍA

Ejemplo: códecs G.711 toman una muestra de voz de 8 bits cada intervalos de 125 µs (Ts:“Tiempo de Símbolo”). Para multiplexar N llamadas simultaneas usando TDM, se toman las N muestras de 8 bits del último tiempo de símbolo y transmitirlas todas en orden durante el siguiente (tasa de bits al menos 8N/Ts)

Jerarquías PCM - E0 

PCM de Orden Cero (E0, T0, DS0)



Jerarquía más baja. Es lo que corresponde a una llamada; 64 Kbps (bidireccionales).



1 muestra de voz son 8 bits, frecuencia de muestreo de 8khz, da una tasa de 8x8=64 kbps con un tiempo de símbolo de Ts=1/8=125 µs.



Sólo el BORSCHT y los terminales ISDN trabajan con DS0

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Jerarquías PCM – E1 

PCM de Primer Orden (E1) 

E1 multiplexa en una trama estructurada de bits 30 señales de voz y 2 de para sincronía y control. 32 x 64 kbps = 2.048 kbps, (2 Mbps).





Se trasmiten 32 x 8bits = 256 bits en 125 µs 256 bits/125µs = 2.048 kbps

Las velocidades mayores definidas están pensadas como múltiplos de Ts

 En EEUU se utiliza la variante T1, que multiplexa 24 canales

y usa una esquema diferente para señalizar (1.544Mbps) Transmisión -Núcleo de Red 2015

Jerarquías PCM – trama E1 

Forma de la trama de PCM de Orden 1 (E1 2048 Kbps = 32 x DS0). Se divide en 32 time slots:

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Jerarquías PCM – E2, E3 y E4 PCM de Segundo Orden (E2) Multiplexa 4 señales E1 y nuevos canales de control logrando 8.448 kbps (~ 8 Mbps)

PCM de Tercer Orden (E3) Multiplexa 4 señales E2 logrando 34.368 kbps (~ 34 Mbps)

PCM de Cuarto Orden (E4) Multiplexa 4 señales E3 logrando 139.264 kbps (~140Mbps) Las

velocidades no son exactamente 4 veces la anterior porque se agregan señales para sincronizar las tramas y para control Transmisión -Núcleo de Red 2015

Jerarquías PCM

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Jerarquías PCM  En

la central conecto servicios ISDN y BORSCHT a estas jerarquías.

 Los

concentradores (digitales) arman tramas E1 y E3 para conectarse a los conmutadores.

 Manejando

E1, E3 y superiores se hace posible que las centrales manejen mayor cantidad de llamadas simultaneas sobre los mismos medios físicos Transmisión -Núcleo de Red 2015

PDH y SDH

PDH  Jerarquía

Digital Plesiócrona (casi sincronizadas)

 Es

lo que define las Jerarquías PCM  La multiplexión en niveles superiores a E1 implica la multiplexión de tramas con fuentes de reloj diferentes e independientes nominalmente iguales (+/-50ppm)  E1

multiplexa por Bytes, ordenes superiores por bits (1 bit de la trama 1, seguido de 1 bit de la trama 2, luego de la 3, luego de la 4).

 Los

multiplexados superiores agregan bits para control y señalización en la trama Transmisión -Núcleo de Red 2015

PDH - Características  Sistema complejo y caro en cuanto no es eficiente para

transmitir  Relativa baja capacidad de los canales (bits) de servicio.  El primer nivel de multiplexación por bytes, superiores por bit.  El sincronismo de las tramas se obtiene mediante una palabra de alineamiento de trama.  El acceso a las tramas multiplexadas es muy complejo, y esto lleva a una falta de flexibilidad del sistema  No todas las interfaces están estandarizadas (por ej: óptica).  La forma de multiplexación a niveles superiores al cuarto no está estandarizado por la norma.  Recolección de alarmas, canales de supervisión y servicio no normalizados Transmisión -Núcleo de Red 2015

PDH – compensación de diferencia de reloj Justificación

Positiva (Bit Stuffing): Para compensar las diferencias de reloj, se leen todas las tramas al menos a la máxima velocidad permitida (2048kbps+50ppm) y se introducen bits de relleno en las tramas más lentas. Se señaliza al extremo receptor sobre cuales bits son los de relleno para que la trama original pueda ser reconstruida incluso manteniendo la cadencia original El

tercer y cuarto orden jerárquico son una extensión del segundo orden, debido a la similitud de tramas. Transmisión -Núcleo de Red 2015

PDH ADM

(Add Drop Multiplexer): Equipo que realiza la función de tomar una trama PDH, demultiplexarla varios niveles hasta alcanzar el nivel que busca (ej.: flujo de 2Mbps), leer y escribir datos en el, y volver a multiplexar toda la trama completa. Cada central tiene que cumplir también las funciones de un ADM, por lo tanto son clientes en el sistema PDH. Esta estructura no escala bien ya que requiere nodos muy complejos y dificulta la detección de alarmas y problemas en las tramas multiplexadas. Transmisión -Núcleo de Red 2015

SDH  En los años 90’ surge SDH (Synchronous Digital Hierarchy),

tratando de superar las limitaciones de la red PDH.  Genera un estándar mundial en interfaces de transmisión (Node Network Interfase).  Estandariza la velocidad básica de 155.520 Kbps y las jerarquías superiores N x 155.520 Kbps.  Sincroniza a toda la red (Requiere precisión de clock con

error < 10-9)

 Duración de la trama uniforme (125s)  Utilización de punteros en la multiplexación para identificar las

tramas de los tributarios y para la adaptación de velocidades (justificación).  Permite incluir la mayoría de los niveles PDH en la transmisión síncrona. Transmisión -Núcleo de Red 2015

SDH ●

●

●

●

●

Utiliza justificación positiva, negativa y nula. Canales de servicio y supervisión de gran capacidad y normalizados. Efectúa el interleaving de a bytes no de a bits. Permite: – Acceder a los tributarios específicos desde una trama superior gracias a la existencia de punteros. –

Arquitecturas del tipo anillo.

–

Esquemas para mapeo de paquetes.

–

Una única estructura de red con diversos proveedores.

Facilita la localización de fallas y la gestión. Transmisión -Núcleo de Red 2015

SDH - Modelo de Referencia ●

●

●

PTE: Equipo Terminal de Camino. Puntos de (des)ensamblado, es donde se inserta o extrae carga de transporte en las tramas. MUX: Terminal de Linea (multiplexor). Capaces de asociar señales a una jerarquía mayor o a la inversa. X: Terminal de Sección (regenerador). Únicamente regeneran al señal para cubrir mayores distancias.

SDH - Trama STM-1 9 columnas

Punteros del AU4 (posiciones de la información de usuario)

9 filas

5 filas

260 columnas

Cabecera de sección de regeneradores (RSOH)

Cabecera de sección de multiplexores (MSOH)

Duración: 125 s Velocidad:155.520 Mb/s

Cabecera de Camino (POH)

3 filas

1 columna

Area de Carga Util

transmisión se realiza bit a bit en el sentido de izquierda a derecha y de arriba abajo

SDH – Encabezados del STM1 ●

●

Tres canales de servicio y control de errores: entre regeneradores (RSOH), entre terminales o multiplexores (MSOH) y entre extremos del canal (POH). SOH ● Bits para alineamiento de trama ●

●

Identificación de un STM-1 cuando esta multiplexado, o identificación de sección

●

Bits de paridad (control de errores)

●

Alarmas

●

información de gestión (canal DCC: Data Communication Channel)

●

información de conmutación

●

información para sincronismo

●

Otros. (ej.: aleatorizacion de trama STM-1 -scramble-)

POH ● Forma parte de los contenedores virtuales y se usa para la comunicación a nivel de VC-4 entre extremos del trayecto, así como el SOH se usa para comunicación a nivel de STM-1.

Jerarquía SDH – Transporte de Carga Denominación

Nombre

Aclaración

C-11, C-12, C-2, C-3, C-4

Contenedores

Cada tipo contenedor contiene una señal PDH/PCM (señal tributaria) de un tipo especifico, luego incluyo otras señales (ej.: ATM)

VC (11,12,2,3,4)

Contenedor Virtual

Contenedor más encabezado de camino que se procesan en los PTE (transporte) o contiene varios TUG. Bajo nivel: 1 y 2, Alto nivel: 3 y 4

TU

Unidad de Tributario

VC más encabezado con puntero indicando la posición del VC dentro del TU

TUG

Grupo de Unidad de Tributario

Multiplexa TUs de a bytes según formatos fijos predefinidos.

AU

Unidad Administrativa

Adapta la capa de trayecto y la de linea, con estructura análoga a la de TU. El puntero indica la posición dentro del STM-1

AUG

Grupo de Unidades Administrativas

auto descriptivo. Hay formatos fijos predefinidos.

STM-N

Modulo de Transferencia Sincrónica

Tramas SDH, con N=1,4,16 o 64.. STM-1 es la básica (N=1). N>1 consiste en STM-1 multiplexados de a bytes

Jerarquía SDH Velocidades C-12 2.176 Kbps C-3 48.384 Kbps C-4 149.760 Kbps VC-12 2.244 Kbps VC-3 48.960 Kbps TU-12 2.304 Kbps TU-3 49.192 Kbps TUG-2 6.912 Kbps TUG-3 49.536 Kbps VC-4 150.336 Kbps AU-4 150.912 Kbps STM-1 155.520 Kbps STM-R (0) 51.840 Kbps Las etapas para llegar a conformar el STM-1 pueden imaginarse como una serie sucesiva de “capsulas”, una dentro de la siguiente, con una información de encabezamiento identificación del contenedor adicional.

Estructura de la multiplexación SDH

Transmisión -Núcleo de Red 2015

SDH – Punteros y Justificación FUNCIÓN DE LOS PUNTEROS: Justificación e identificación de la posición relativa del VC dentro de la trama o subtrama. Justificación en SDH Permite absorber cambios de fase o de velocidad. Obs: aún en redes síncronas la fase de arribo de los canales puede cambiar por variaciones instantáneas de clock o debido a la entrada de canales con distinto recorrido, es decir distinta fase de reloj. La Justificación se obtiene modificando la posición de inicio del VC-4 (bits ID). Justificación Positiva: Corrimiento hacia adelante (menor velocidad relativa de VC-4 respecto del STM-1). Se emplean bytes de oportunidad de justificación positiva (H3). Justificación Negativa: Corrimiento es hacia atrás (mayor velocidad relativa de VC-4 respecto de STM-1). Se emplean bytes de oportunidad de justificación positiva (0). Solo se puede hacer una operación de justificación cada 4 tramas. Si en contenido se extiende a otra trama STM-1 se dice que “flota”

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Ejemplo multiplexión señal de 2Mbps

Contenedor C-12 y Contenedor Virtual VC-12 • Cada trama del tributario de 2 Mbps (de 32 bytes) se ingresa a un C-12 mediante el agregado de bytes de relleno R y justificación W. Wn 32 bytes de información útil del tributario de 2 Mbps

32 bytes del tributario de 2 Mbps

C-12

34 bytes

W1 - W4 R- relleno (Stuffing Tradicional)

R •Con el agregado de un encabezado de trayecto POH, alternando su contenido durante 4 tramas, se forma el VC-12 de 35 bytes. POH

34 bytes de información útil del C-12

34 bytes del C-12

VC-12 V5 , J2, Z6 y Z7

35 bytes

Unidad de tributario TU-12 TU-12 con tributario sincrónico PR 35 bytes de información útil del VC-12

TU-12 : Estructura sincrónica fija

En éste caso como el tributario de 2 Mbps es sincrónico, el VC12 no “flota” dentro del TU-12.

PR : Bytes V , V , V

1 2 3 y V4 alternados a lo largo de 4 TU-12

TU-12 con tributario asincrónico (desfasado) PR

TU-12 : Estructura sincrónica fija

En éste caso como el tributario de 2 Mbps es asincrónico, el VC-12 “flota” dentro del TU-12.

35 bytes de información útil del VC-12

PR : Bytes V , V , V 1

PR

*

2

3

y V4 alternados a lo

largo de 4 TU-12

*

: Si estamos en el byte siguiente al V3 este byte se utiliza como oportunidad de justificación positiva

Grupo unidad de tributario TUG-2 •En este paso se efectúa una operación de multiplexación sumamente sencilla:Se toman 3 unidades TU-12 de distintos orígenes y se multiplexan entrelazando los bytes

TU-12 _ a

TU-12 _ b

Vn

Vn

Vn

Vn

Vn

Transmisión -Núcleo de Red 2015

TU-12 _ c Vn

Estructura de VC-4 flotante Estructura de VC-4 flotante 9 bytes

261 bytes

RSOH El puntero indica el comienzo del VC-4

PTR MSOH RSOH

VC-4

PTR MSOH

Oportunidad de justificación positiva (Bytes 0) Oportunidad de justificación negativa (Bytes H3)

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Resumen Ejemplo multiplexión señal de 2Mbps

Transmisión -Núcleo de Red 2015

SDH – Topologías de Red ●

●

●

PDH usa punto a punto, mallas o estrellas (con hubs). SDH permite combinar esos arreglos con anillos y cadenas (chains) para mejorar la flexibilidad y la confiabilidad .

Tipos de topología de SDH –

punto a punto

–

bus

–

malla

–

anillos ● ● ● ●

la topología más usada con SDH brinda mayor flexibilidad mejores soluciones de protección brinda dos rutas independientes entre dos nodos, de forma que si falla la ruta usada habitualmente para cursar el tráfico, se puede dirigir dicho tráfico a la ruta alternativa

SDH – Protecciones 1) MSP: Multiplex Section Protection Protección a nivel de la fibra Óptica. –

protección 1+1: el tráfico se transmite simultáneamente por las dos líneas, la de trabajo (working) y la de protección.

–

protección N+1: N líneas de trabajo son protegidas por una sola línea de protección, no se envía el tráfico simultáneamente.

2) SNCP: Subnetwork Connection Protection Protección a nivel de los tributarios (a nivel de camino, no a nivel de sección ni segmento). Se envía lo mismo por dos caminos de iguales extremos, se recibe el mejor. 3) Mitad de carga: Se utiliza la mitad de la capacidad de cada enlace, de forma de que si alguno cae, se pueda enviar el tráfico por la capacidad ociosa de otro enlace.

SDH – Tipos de Anillo ●

●

Unidireccional. En este caso la información circula por el anillo en un solo sentido. Es fácil de implementar y útil solo en anillos pequeños porque la conexión entre puntos cercanos requiere girar todo el anillo. –

En general usan protección de camino SCNP, ya que la conmutación del tráfico la controlan nodo origen y nodo destino.

–

También se usan esquemas 1+1 o N+1

Bidireccional. El trafico siempre va por la vía más corta. Si hay un fallo este es detectado por el nodo adyacente el cual conmuta para proteger el tráfico. ●

● ●

●

Caso de 2 fibras: parte de la capacidad de cada ruta se deja como reserva de la otra (mitad de carga). Caso de 4 fibras, la protección es 1+1: esto es obviamente más caro También se usan esquemas con protección N+1 (una linea de respaldo para usar en caso de fallar alguna de N lineas activas)

Concepto SHR (Self Healing Ring) Anillos que en caso de falla de una rama esta se detecta y en menos de 50ms se reenvía el trafico de la rama interrumpida a través algún tipo redundancia

SDH - Equipamiento Add-Drop Multiplexer Permite efectuar las siguientes funciones: ● Multiplexación: insertar y extraer canales en las tramas SDH directamente, aprovechando la existencia de punteros. ● Transporte: terminador de camino ● Protección: conmutación 1+1. ● Flexibilidad: conmutación entre direcciones de un anillo. ● Es un equipo más económico que el DXC (equipamiento estándar y programable por software) pero trabaja con menor número de tributarios Cross-Connect (DXC) Constituye un Nodo de la red SDH similar a una central de conmutación. ● Mayor capacidad de conmutación qe los nodos PDH. ● Non-blocking: La accesibilidad es completa al 100%: cualquier entrada puede alcanzar cualquier salida. ● Se dispone de las siguientes operaciones de Cross-Connect: ● Sobre la trama STM-N con granularidad STM-1 ● Sobre el STM-1 con granularidad de 2Mb/s (o 34 / 140 Mb/s) y ● Sobre 2 Mb/s con granularidad de 64 Kb/s (funcionalidad extendida) ● Permite: ● Gestionar los elementos de la red SDH mediante el concepto TMN. ● La supervisión de la red mediante el SOH del STM-1, la prueba de enlaces sin interrupción y efectuar loopback (lazo cerrado, permutando VC-n sobre si mismos).

SONET y SDH ●

●

●

En EEUU existe una versión local de SDH llamada SONET (Synchronous Optical NETwork). Es un estándar ANSI, pensado para transportar como cargas útiles las tasas de la jerarquía PDH Norteamericana: 1.5/6/45 Mbps, además de E1 (2 Mbps) Un subconjunto de SDH es compatible con un subconjunto de SONET: –

la interoperación de trafico es posible

–

la interoperación de alarmas y gestión no es posible generalmente

Transporte Óptico WDM

Transporte Óptico WDM WDM: Multiplexion por División en longitud de Onda. Tecnología que emplea múltiples longitudes de onda para transmitir diferentes flujos de datos sobre una misma fibra óptica. Corresponde al concepto de multiplexión en Frecuencia (FDM) aplicado en el dominio de la óptica. ●

●

●

●

●

WDM es esencialmente una tecnología de circuitos Ventaja: Permite re aprovechar una misma fibra física para enviar más información. Obtiene los mayores anchos de banda en transmisiones punto a punto. Beneficioso para enlaces de media y larga distancia. Típicamente en WDM para referirse a una longitud de onda en particular se habla de una "lambda" Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985 combinando dos señales (1310nm y 1550nm). Sistemas modernos alcanzan una capacidad total 25,6 Tb/s sobre una sola fibra.

Introducción ●

●

●

●

Existen sistemas de fibra óptica desde fines de los 60, y ya en los 80 habían dejado de ser “raros”. El punto de inflexión en telecomunicaciones ópticas fue la introducción de los amplificadores puramente ópticos a comienzos de los 90. Posibilitan sistemas ópticos puros de larga distancia, reduciendo costos y facilitando su despliegue comercial. Los primeros sistemas multicanal usaban la banda de 1550 nm y requerían lasers de precisión de alto costo, por lo que solo eran convenientes en enlaces de muy larga distancia La necesidad de soluciones WDM más económicas para emplearse en las regiones metropolitanas condujo a la aparición de técnicas multicanal más espaciados y que no requiriesen los componentes más costosos.

Funcionamiento y Clasificación de WDM wavelength-division multiplexing ( WDM ) Transponders link 1

TP1

link 2

Transponders MUX

DEMUX

TP5

link 1

TP2

TP6

link 2

link 3

TP3

TP7

link 3

link 4

TP4

TP8

link 4

signal flow

●

Los sistemas WDM se dividen en dos categorías según el patrón de lambdas empleado: CWDM y DWDM

CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing Es la tecnología que provee espacios amplios entre lambdas Permite el uso de equipamiento menos sofisticado y más económico para su funcionamiento Es el método de transporte más económico por bps ITU-T G.694.2 (2003) define las lambdas a emplear en CWDM: 18 lambdas equidistantes a 20nm entre sí, desde 1271nm a 1611nm Limites aproximados: ● 80 km para una señal de 2.5 Gbit/s ● 100Gbps En distancias más cortas Se utiliza en redes de TV y algunos sistemas FTTx (ej.: PON), etc.

DWDM

Dense Wavelength Division Multiplexing DWDM utiliza el mismo rango de frecuencias que CWDM pero empleando más portadoras y por lo tanto menos distanciadas entre sí. Es el método de transporte de mayor capacidad aún en distancias largas. ITU-T G.694.1 (2003-2012) define las lambdas a emplear en DWDM: 193100GHz + n * Δf ● ● ●

● ● ●

con Δf=12.5 GHz, 25 GHz, 50 GHz o 100GHz.

n es un entero dentro de un rango definido en el estándar El ancho de banda se toma a lo sumo como el de espaciado. Se considera un caso especial de Δf=6.25GHz para la composición de una grilla flexible de frecuencias, donde además se exige que el ancho de banda sea un múltiplo de 12.5GHz Mínimo: 184.5THz (~1624.89nm) Máximo:195.9375THz (~1530.04nm) Δλ: ~0.1nm para la más densa, ~0.8nm para la menos

ONE: Equipamiento de WDM ●

●

● ● ●

●

●

Transponder: Convierte una señal full-duplex eléctrica de sistemas clientes (ej.: SDH) en una señal óptica sobre una lambda disponible, o lo inverso. Regeneradores: Reconstruyen la señal óptica. Los actuales cumplen 3R: (Retemporizacion, ReTX Amplificada y regeneración de pulsos) Amplificadores Multiplexores y Demultiplexores Ópticos. (Mux+transponder=Muxponder) Terminal de Linea DWDM: termina un camino DWDM, contiene uno o más transponders, muxponders y regeneradores Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer (ROADM): Elemento configurable por software que coloca o extrae carga de una lambda (configurable o fija), sin necesidad de procesar o afectar las demás. Es un caso especial del Conmutador Óptico. Conmutador Óptico (OXC): análogo a un DXC de SDH o un conmutador digital de circuitos TDM. Tiene la capacidad de tomar cualquier lambda de cualquier fibra y poder conmutarla con otra lambda de cualquier. Clasificación según el grado de conversión eléctrica: ● ● ●

Opaco: Toda señal óptica se convierte a eléctrica para su procesamiento interno Transparente: Todo el procesamiento es óptico Traslucido: Híbrido

OTN: Optical Transport Network ●

●

●

●

●

ITU-T G.709: OTN es un conjunto de Elementos de Red Óptica (ONE) conectados por fibras ópticas capaces de proveer funcionalidades de transporte, multiplexión, conmutación, gestión, supervisión y supervivencia de los canales ópticos que llevan señales de clientes. Permite a varios proveer varios tipos de servicios sobre una misma longitud de onda Define una trama ("envoltorio digital") con una cabecera y elementos Forward Error Correction para cada señal de lambda. Las tasas de transmisión de G.709 se basan en las de SONET/SDH: OTU1 de 2,6Gbps (para STM-16), OTU2 de 10.7Gbps (para STM-64), OTU3 de 43.1Gbps, OTU4 de 112 Gbps. Las OTN integran el transporte de señales SDH, Ethernet, MPLS, etc. de entre 100Mbps y 100Gbps. Incorpora adaptación directa para transmisión de paquetes. Ej. permite IPoDWDM, que elimina varias capas intermedias. ●

●

20 años atrás para transmitir IP sobre redes de telecomunicaciones de larga distancia se empleaba IP sobre ATM sobre SDH sobre DWDM.

20 años atrás el costo de transporte ópticos estaba en los regeneradores tecnología láser y las conversiones Óptica/Eléctrica necesarias. Hoy el costo esta en los nodos de conmutación.

OTN: Optical Transport Network La idea principal de OTN es construir una transporte sobre los mismos principios que SDH pero con mayor capacidad y menos overhead por agregación de señales:  Especifica un "envoltorio" o método de encapsulamiento jerárquico para transmisión de datos de usuarios sin importar el formato original de las mismas  Ej. Usa Generic Framing Procedure (GFP) es una técnica de multiplexión (ITU-T G.7041) para mapeo de señales de usuarios de largo variable a redes CSN.  Introduce TDM dentro de cada lambda (conmutación “sub-λ”).  Las señales de usuarios pueden mapearse en unidades de tamaño fijo y duración variables que se reduce a medida que aumenta la tasa de transmisión (o incluso también largo variable) más apropiados y eficientes para el mapeo de carga incluso de paquetes. ● Ventajas sobre SONET/SDH: ● Mejores técnicas de corrección de errores (FEC) ● Más niveles de Supervisión ● Posibilidad de efectuar un transporte transparente de señales de clientes ● Mayor escalabilidad en la capacidad de conmutación ● Mayores tasas de transmisión

OTN: OTH – Jerarquía de Transporte Óptico OPUk: Encapsula señal cliente y añade justificación. No lo modifica la red, solo los extremos (similar a POH de SDH) ODUk: 1) Funciones similares a LOH de SDH. 2) Permite multiplexar ODUs sobre sí mismas (vía TDM): • • •

Fijos: hasta 4xODU1 => ODU2, hasta 4xODU2 => ODU3, ... Mixtos: Ej: combinación de ODU1 y ODU2 en un ODU3... Otras posibilidades

3) Dos tipos:  Lower-Order ODU: Hacia el servicio; Contienen OPUs u otras LO-OPU y a su vez ellas mismas están multiplexadas sobre una HO-ODU.  Higher-Order ODU: Hacia la linea, no participa mux sub-λ. Contiene LO-ODU multiplexadas o directamente el OPU. ODU4 (contenedor pensado para 100GbEthernet) es el único que solo puede ser HO-ODU. Algunas ODU solo pueden ser LO-ODU, ej.:  ODU0: contendedor de 1.25Gbps para señales inferiores a dicha capacidad. Pensada para Ethernet 1Gbps.  ODUflex: solución flexible para mapeo de servicios de paquetes y señales CBR de tasa arbitraria. Emplea timeslots de 1.25Gbps para crear un contenedor variable. Otras ODU pueden ser de cualquiera de los dos tipos OTUk: Añade FEC y funciones similares al SOH de SDH.

OTN: Estructura de Trama Trama de tamaño fijo de 4080 bytes (columnas) y 4 filas

A diferencia de SDH, OTN emplea misma estructura y diferentes duraciones de tramas para obtener diferentes bitrates Tipo OTU/ODU/OPU

Duración/Periodo

OPUk Rate (Nom., aprox)

OTUk Rate (Nom., aprox)

OTU1/ODU1/OPU1

48,971 μs

2,488 Gbps

2,666 Gbps

OTU2/ODU2/OPU2

12,191 μs

9,953 Gbps

10,709 Gbps

OTU3/ODU3/OPU3

3,035 μs

39,813 Gbps

43,018 Gbps

OTU4/ODU4/OPU4

1,168 μs

104,794 Gbps

111,809 Gbps

Basado en tablas de ITU-T G.709

SubSistema WDM

OTN

Overlay Transport

OTN: Estructura de Redes

Fuente: Understanding OTN Optical Transport Network (G.709). Mike Jamgochian ,Steve Trowbridge. Alcatel-Lucent - Marzo 9, 2010

Transmisión de Paquetes

Transmisión de Paquetes - Introducción ●

●

●

Convergencia: Actualmente además de datos tradicionales, las redes de paquetes se usan para transportar servicios telefónicos, voz, video y otros medios multimedios tanto a demanda como en tiempo real; cambian los requerimientos de Calidad de Servicio (QoS) como retardo, jitter, tasa de pérdida, etc. Para proporcionar los recursos necesarios para estos nuevos servicios (capacidad de conmutación y de transmisión, control de congestión) se ha transformado la antigua infraestructura de Internet y otras redes de paquetes. El Balance: Reserva de recursos VS Rentabilidad El crecimiento exponencial del número de usuarios y del volumen de tráfico desde los años 90 añade otra dimensión al problema y lleva a la aceptación de TCP/IP como estandarés de facto .

MPLS - Multi Label Protocol Switching ●

●

●

●

Protocolo de transporte de paquetes en una posición dominante frente a los demás. IETF RFC 3031 Surge para tener routers en hardware con mayor capacidad que los IP (IP era costoso de conmutar en hardware). La conmutación de alta velocidad (en hardware) de los paquetes es posible debido al uso de etiquetas son de largo fijo factibles de resolver con lookup-tables y están insertadas en el encabezado de los paquetes, de modo que no hay que desarmarlos para acceder a ellas. Luego se encontró que la idea tenía un potencial mucho mayor: MPLS sirve como solución para satisfacer las necesidades de la gestión y asignación de anchos de banda, ingeniería de trafico, escalabilidad y requerimientos de calidad de servicio, en las redes cuyos backbones son basados en IP. Transmisión -Núcleo de Red 2015

MPLS - Características ●

Se basa en la asignación e intercambio de etiquetas.

●

Separa el routing del forwarding.

●

●

●

●

Permite implementar Ingeniería de Tráfico, ruteo basado en restricciones y garantizar QoS sobre IP. También generar VPNs. Es agnóstico de los protocolos de capa 2 y 3, por lo que soporta los más usados (ATM, Frame Relay, Ethernet, etc.) MPLS local protection (fast reroute): Ante la falla de algún elemento MPLS provee un tiempo de recuperación similar al de SDH ( LSR1, LSR2, LSR3.

LSR1 LSR2 LSR3

LSR1 LSRa

LSR2 LSRc m+ 1 Egress Node

m+ 1 Ingress Node LSRb

LSP de nivel m+1 -> LSR1, LSRa, LSRb, LSRc, LSR2

Transmisión -Núcleo de Red 2015

MPLS – Ejemplo de Red Jerárquica LSR1

LSR2 LSR a

LSR b

LSR c

Pop Label

D

Push Label • OBS: Para mandar un paquete al LSR A, no se necesita conocer su destino

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Redes Privadas Virtuales con MPLS

 





Uno de los usos más habituales de MPLS en un ISP es la implementación de Redes Privadas Virtuales (VPN) (RFC2547, RFC4026, RFC4364). Esto proporciona a los clientes una red que interconecta sus múltiples edificios permitiendo el intercambio de datos dentro de una red de interconexión privada (no se “mezcla” con Internet) Elementos de una VPN proporcinada por un proveedor C. Customer Device. Dispositivo internos del cliente. CE. Customer Edge device. Dispositivo de borde del cliente que provee el acceso hacia el proveedor. No maneja MPLS, pero si algún protocolo de ruteo IP dinámico (o estático) para intercambiar rutas con el PE PE. Provider edge device. Dispositivo en el borde de la red del proveedor, conectado al CE. Es el LER que funciona como ingreso/egreso a la red MPLS. Los PE están conscientes de las VPN establecidas. P. Provider device. Es un LSR que simplemente proporciona transito dentro del núcleo de la red. No es consiente de las VPNs ni de ningún direccionamiento o ruteo por encima de MPLS. Se limita a manipular etiquetas MPLS. Se conecta a otros P y PE y proporciona enlaces de gran capacidad. Transmisión -Núcleo de Red 2015

Tipos de VPN basada en MPLS Todos los tipos de VPN-MPLS se establecen entre routers PE, que son quienes mantiene el estado y asociaciones de la VPN. A efectos de los CE, se observa un efecto similar a una conexión directa entre ellos en alguna capa. Actualmente los tres tipos de VPN-MPLS más comunes son: – Point-to-point (Pseudowire) – Layer 2. Virtual Private LAN Service (VPLS) – Layer 3. Virtual Private Routed Network (VPRN)

Transmisión -Núcleo de Red 2015

Tipos de VPN basada en MPLS  Point-to-point (Pseudowire) – Emula una conexión punto a punto a nivel de capa 2 para diferentes protocolos L2 (Ethernet, FR, ATM, incluso E1). Tiene la ventaja de poder encapsular casi cualquier protocolo de capa 2 pero poca riqueza topológica. – Ejemplos de uso: encapsulamiento de circuitos E1, trafico de control industrial (SCADA)  Layer 2. Virtual Private LAN Service (VPLS). – Emula el funcionamiento completo de una LAN ethernet switcheada. Puede verse como si fuese un único switch Ethernet 802.1Q (usa vlans y que aprende MACs) extendido geográficamente de modo que tiene conectado cada CE del mismo cliente en alguna de sus interfaces. El cliente podría conectar varios segmentos ethernet dispersos en un unico dominio de colisión de forma transparente. – Desarrollada por la IEEE, para su establecimiento puede usar BGP o LDP. (métodos incompatibles entre sí) – El método LDP es más difundido, emplea extensiones al protocolo y establece LSPs entre los PE para una mismo cliente. – Alternativamente pueden implementarse con encapsulamiento “Q-inQ”, con o sin MPLS.

Tipos de VPN basada en MPLS 

 





Layer 3. Virtual Private Routed Network (VPRN) El proveedor brinda no solo el servicio de conectividad sino también el de ruteo IP para las redes internas del cliente, de modo que la VPN se comporta desde la perspectiva del cliente como un único router geográficamente distribuido interconectando las subredes IP del cliente. Dificultad: Distintos clientes probablemente tengan solapamiento de direcciones privadas, el proveedor debera eliminar las ambigüedades. Solución: se implementara una extensión al direccionamiento IP llamada VPN-IPv4, donde se añaden 8 bytes (Route Distinguisher) que resuelven la ambigüedad. El intercambio de las rutas de cliente sobre VPN-IPv4 se hace mediante BGP (y sus extensiones correspondientes) entre los PE. (Directa o indirectamente) (RFC2547). Las rutas se VPN-IPv4 se importan nuevamente a IPv4 en instancias separadas de tablas de ruteo diferenciadas en los PE (VRF). Por lo tanto, los PEs comprenden la topología especifica de la VPN, y las interconexiones entre los PE se hace mediante LSPs de MPLS. Los PE asocian rutan VPN-IPv4 a LSP para el encaminamiento. Transmisión -Núcleo de Red 2015

Otros Métodos de Transmisión de Paquetes  El enfoque IP-MPLS proporciona servicios tradicionales empleando redes de paquetes, pero introduciendo una complejidad importante.  Las empresas de telecomunicaciones han invertido en extender Ethernet directamente, una polular, simple y económica tecnología de datagramas, para soportar varios de los servicios tradicionales, con alta disponibilidad y orientados a conexión.  Existen principalmente dos tecnologías en este sentido: – PBB. Provider Backbone Bridge(IEEE802.1ah / MAC-in-MAC) • Básicamente encapsula una trama Ethernet dentro de otra, de modo que el encabezado Ethernet nuevo y más externo refiere a equipos en la red del proveedor, y tiene algunas extensiones como rango extendido de Vlans de Proveedor y métodos de OAM. • Menos potente pero más usual es el uso de IEEE802.1ad, que consiste básicamente en usar VLAN Stacking de modo similar a Label Stacking en MPLS  MPLS-TP (MPLS Transport Profile) – Trabajo en proceso en conjuno entre de ITU-T e IETF para desarrollar una versión modificada de MPLS con una arquitectura en capas similar a SDH y OTN. Transmisión -Núcleo de Red 2015

Muchas Gracias

Ing. Juan Vanerio ([email protected]