Redes pticas IP

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Redes ópticas IP

• Javier Aracil
• Universidad Autónoma de Madrid
• Javier.aracil_at_uam.es

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Contenido

• Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica
• IP sobre SONET
• IP sobre WDM
• Soluciones estáticas
• Soluciones dinámicas OBS y OPS

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El origen de la Internet
Trunk IP router
IP host
Edge IP router
Enlaces de baja velocidad y con pérdidas
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Arquitectura de protocolos (I)
IP
LLC
NET
MAC
MAC
PHY
PHY
HOST
ROUTER
5
Internet actual
Router IP de backbone
6
Arquitectura de protocolos (III)
7
Internet óptica - 1ª Generación
Gigabit IP router
IP host
IP router de acceso
Troncal SONET
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NGI (1ª Generación)
IP
SONET reconfigurable network
Static lightpath network
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Arquitectura de protocolos
IP
PPP
LLC
SONET
MAC
PHY
PHY
HOST
ROUTER
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Contenido

• Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica
• IP sobre SONET
• IP sobre WDM
• Soluciones estáticas
• Soluciones dinámicas OBS y OPS

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IP sobre SONET - Ventajas

• Mayor eficiencia (la sobrecarga de ATM para
  tamaños de paquetes IP típicos es de 25)
• Soporte OAM
• Soporta velocidades de hasta OC-48 (ATM SAR es
  dificil a esa velocidad)

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IP over SONET - Desventajas

• SONET tiene únicamente granularidad de
  tributarios.
• SONET es para canales de voz y no de datos.
• Es necesario scrambling adicional por encima de
  la capa SONET

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Packet over SONET (RFC 1662/2615)
PPP Frame
Flag
Addr
Ctrl
Prot
IP Dat
FCS
Flag
0x7E
0xFF
0x03
FCS (16 or 32 bits (AAL5))
16 bits

• Transmissión
• IP ? PPP ? FCS generation ? Byte stuffing (escape
  flags) ? Scrambling (line clock) ? SONET/SDH
  framing
• Recepción
• SONET/SDH framing ? Descrambling ? Byte
  destuffing ? FCS detection ? PPP ? IP

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Eficiencia de POS

• Velocidad 2404 Mbps (OC-48)
• Sobrecarga de POS (16 bytes FEC, sin stuffing)
  7 bytes

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Prestaciones necesarias en el router

• Tamaño de paquete pequeño ? Mas de 5 Mpps a tasas
  OC-48
• Para un tamaño de paquete IP de 300 bytes la tasa
  que se puede obtener es de 2.035 Gbps

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Problemas de POS

• El scrambler de SONET utiliza una secuencia
  pseudoaleatoria de 7 bits
• Es facil encontrar el periodo (90 datagramas de
  MTU de Ethernet!)
• Se pueden provocar alarmas LoS/LoF ? Caida del
  enlace
• Necesidad de scrambling adicional

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Problema de POS

• Flag de delineacion de HDLC Ox7e se debe
  escapar a Ox7d Ox7e
• Se puede incrementar de modo artificial el tamaño
  del datagrama
• Como resultado se puede alterar el mecanismo de
  scheduling.
• CONCLUSION HDLC por encima de velocidades OC-48
  no es tan facil
• Otras propuestas Simplified Data Link de Lucent
  (DETROIT chipset)

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PPP over SDL - RFC 2823 (Experimental)
PPP Packet
Header CRC
Length
SDL CRC
16 bits
32 bits
16 bits

• Sincronización similar a I.432 ATM HEC
  delineation (HUNT? PRESYNC ? SYNC).
• Los datos se pasan por un scrambler x431
• Existe la posibilidad de set-reset scrambler
  independiente de los datos de usuario

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IP sobre Gigabit Ethernet

• Gigabit Ethernet es un modo de transferencia que
  se usa sobretodo en el acceso
• Tecnología Full-duplex technology sobre monomodo,
  multimodo u STP (1000BASE-X encoding 8B/10B)
• Es simple y eficiente pero no permite reserva de
  ancho de banda (as SONET/ATM)

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IP sobre Gigabit Ethernet
50 ?m 62.5 ?m 10 ?m MM MM SM 1000BASE
-SX 525 m. 260 m. N/A 1000BASE-LX 550 m. 550
m. 3000 m. Limitations de nivel físico, no MAC
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Gigabit Ethernet y DWDM

• Soluciones Inverse multiplexing para dar 10 Gbps

OC-192 / 10 GbE
4 x OC-48 / 8 x 1 GbE

• Ejemplos Avicis composite links, Lucents
  Gigachannel, HPs SpectraLAN
• Trabajo en la actualidad en el 10 Gigabit
  Ethernet (IEEE 802.3 Higher Speed Study Group)

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IP sobre SONET frente a IP sobre WDM

• IP sobre SONET añade sobrecarga a nivel físico
  que no es necesaria para transporte asíncrono de
  datos.
• SONET permite mayor granularidad en asignación de
  ancho de banda (por encima de lightpath)
• En algunos casos como links de muy alta velocidad
  entre routers puede ser conveniente pero
  normalmente se necesita una mayor granularidad

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Contenido

• Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica
• IP sobre SONET
• IP sobre WDM
• Soluciones estáticas
• Soluciones dinámicas OBS y OPS

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Next Generation Optical Internet - 2ª Generación?
IP host
IP router de acceso
Troncal óptico dinámico
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NGI - 2ª Generacion
IP
Dynamic lightpath network
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Arquitectura de Protocolos
IP
WDM-AAL
LLC
MAC
WDM
PHY
HOST
EDGE ROUTER
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Funcionalidad WDM AAL

• Delimitación y sincronización de trama
• Encapsulación multiprotocolo (LLC)
• Señalización para asignación dinámica de recursos
  (dynamic lightpath/optical burst)
• FEC

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Ejemplo de WDM AAL Digital Wrappers (Lucent)

• Monitorización, FEC y protección en la capa
  óptica independiente de la señal de entrada.

Och OAM
SONET/ATM/SDL/IP/GbE/PDH
FEC
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WDM Routers
WDM RELAY
WDM
WDM
BACKBONE WDM ROUTER
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Resumen

• WDM estático
• Canales en paralelo

• Muchos caminos para un solo salto
• WDM dinámico
• Asignación dinámica de ancho de banda a nivel
  óptico. Es esto posible?

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Contenido

• Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica
• IP sobre SONET
• IP sobre WDM
• Soluciones estáticas
• Soluciones dinámicas OBS y OPS

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Paquetes por flujo WWW
83 de los flujos tienen menos de 10 paquetes
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Caracterización de flujos WWW Bytes
80 de los flujos tienen menos de 7 Kbytes
34
Caracterización de flujos WWW Duración
80 de los flujos tienen menos de 15 segundos
35
Burstiness de los flujos WWW
Los flujos tienen menos de 1 - 2 paquetes a la
tasa de pico
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Comparación con la voz
ON-OFF source (voice)
TCP Connection
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Resumen

• Hoy en dia el tráfico de Internet se compone de
  muchas conexiones cortas de WWW
• Rafagas cortas (1-2 paquetes) por conexión
  (interleaving, dinámica de TCP)

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A dia de hoy

• Configuraciones estáticas
• Lightpath labeling

WRN Wavelength Routing Node
IP GSR
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Lighpath labeling (MP?S)
Etiquetas de entrada/salida diferentes
IP
Optical Layer
Misma etiqueta de entrada/salida
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Optical Burst Switching (OBS)Una idea de
investigación

• Un burst (ráfaga) es de longitud variable
• Eficiencia alta
• Paquete de control se envia fuera de banda
  (lcontrol)
• Reserva BW (ldata) y configura switches
• La ráfaga se envia despues de un offset
• Llega cuando el switch está configurado y no hay
  necesidad de buffering

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Packet (a) vs. Burst (b) Switching
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Nodo Optical Burst Switching
Muchos canales de datos comparten uno de control.
Las ráfagas siempre permanecen en el dominio
óptico!!
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Nodo Optical Packet Switching
Procesado óptico no disponible. Necesita
conversión O/E/O de la cabecere en cada l
(cientos de ellas en cada fibra)
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Nodo con Wavelength Routing
Granularidad de wavelength. Sin ganancia
estadística
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Labeled OBS (LOBS) Qiao, 2000

• Extensión de GMPLS a redes OBS,
• Los CPs llevan información de las etiquetas
• No es MP?S
• No asocia ? con una etiqueta
• Soporta granularidad sub-? y multiplexación
  estadística
• Temas abiertos!
• Enrutamiento y asignación de wavelength para LOBS
  paths
• Protección y reparación

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Labeled Optical Burst Switching

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Conclusiones

• Las redes ópticas IP se encuentran en sus
  comienzos conmutación de wavelengths
• El modo de transferencia (previsible) es a
  ráfagas OBS (datos optico y control electrónico)
• El modo de transferencia objetivo es OPS
  (datoscontrol óptico).