Redes Уpticas

1
Redes Ópticas

• Master de Telemática, Mondragon Unibertsitatea

Mondragón, 11-12 de abril de 2002
Rogelio Montañana Universidad de
Valencia (rogelio.montanana_at_uv.es) http//www.uv.e
s/montanan/
2
Sumario

• SONET/SDH
• POS (Packet Over SONET)
• WDM (Wavelength Division Multiplexing)
• Redes ópticas
• Redes avanzadas actuales

3
Estructura jerárquica del sistema telefónico de
ATT
4
3
5
2
1
6
10 centrales regionales (completamente interconect
adas)
10
7
8
9
66
3
1
67 centrales seccionales
67
65
2
230 centrales primarias
230
1
228
229
3
2
1
1.300 centrales de facturación
1300
1299
1298
1
2
3
19.000 centrales finales
1
2
3
4
5
200 millones de teléfonos
4
Niveles en jerarquía PDH() (caudales en Mb/s)
() PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Los
valores en negrita son los utilizados
habitualmente para datos
5
Los cinco problemas de PDH

• Incompatibilidad intercontinental
• No pensada para fibra óptica (diseñada en los 60)
• Capacidades máximas bajas Japón 98 Mb/s,
  Norteamérica 274 Mb/s, Resto mundo 139 Mb/s
• Carece de herramientas de gestión ni posibilidad
  de tolerancia a fallos
• El uso de bits de relleno impide el multiplexado
  entre niveles no contiguos

6
Las seis soluciones de SONET/SDH

• El sistema americano (SONET) no es idéntico al
  internacional (SDH) pero ambos son compatibles
• Define interfaces de fibra óptica
• La capacidad llega (de momento) a 10 Gb/s
• Dispone de herramientas de gestión y tolerancia a
  fallos (recupera averías en 50 ms)
• Utiliza punteros permite el multiplexado entre
  niveles no contiguos
• Permite seguir utilizando PDH en enlaces de menor
  capacidad

7
Velocidades de SONET (ANSI)

• En 1987 los laboratorios de investigación de la
  Bell propusieron un nuevo sistema de multiplexado
  denominado SONET (Synchronous Optical NETwork)
  para sustituir a PDH, con una velocidad base de
  51,84 Mb/s

Puede transportar un T3 (44,736 Mb/s)
STS Synchronous Transfer Signal OC Optical
Carrier
8
Velocidades de SDH (ITU-T)

• La velocidad base de SONET no acoplaba bien con
  el PDH de la ITU-T, por lo que ésta desarrolló
  otro sistema parecido denominado SDH (Synchronous
  Digital Hierarchy), con una velocidad base de
  155,52 (igual que STS-3)

Puede transportar un E4 (139,264 Mb/s)
STM Synchronous Transfer Module
9
Multiplexación SONET
T1
T1 . .
Codificador (scrambler)
Conversor electro-óptico
STS-1
STS-3
T1
OC-12
STS-3
STS-1
STS-12
T3
STS-3
STS-1
STS-3
Multiplexor 31
Multiplexor 41
Tramas PDH (ANSI)
Tramas SONET
10
Multiplexación SDH
E3
E1 . .
Codificador (scrambler)
Conversor electro-óptico
STM-1
E1
STM-4
E3
OC-48c
STM-4
STM-1
STM-16
E3
STM-4
STM-1
E3
STM-4
STM-1
Multiplexor 41
Multiplexor 41
Tramas PDH (ITU)
Tramas SDH
11
Elementos físicos de SONET/SDH

• Una red SONET/SDH está formada por
• Repetidores
• Multiplexores, llamados ADMs (Add-Drop
  Multiplexor). Permiten intercalar o extraer
  tramas (p. Ej. una STM-1 en una STM-4). Permiten
  crear anillos.
• Digital Cross-Connect actúan como los ADMs pero
  permiten interconexiones más complejas (con más
  de dos puertos).
• A menudo se utilizan topologías de anillo para
  aumentar la fiabilidad.

12
Topologías SONET/SDH
Punto a punto
A B C D
A B C D
REP
Punto a multipunto
A B C D
A B C E
REP
REP
D E
STM-1 (155,52 Mb/s) STM-4 /622,08 Mb/s)
ADM Add-Drop Multiplexor REP Repetidor
Los enlaces SONET/SDH siempre son full dúplex
13
Enlaces en una red SONET/SDH

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

Multiplexor Destino
Multiplexor Origen
Multiplexor Intermedio
Repetidor
Repetidor
A B C E
A B C D
REP
REP
D E
Sección
Sección
Sección
Sección
Línea
Línea
Ruta (A, B y C)
Ruta (D)
Ruta (E)
ADM Add-Drop Multiplexor
14
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
ADM Origen
Repetidor
ADM Destino
Repetidor
ADM Intermedio
Sección
Sección
Sección
Sección
Línea
Línea
Ruta
15
Anillo SONET/SDH
A B C
C
A
STM-1 (155,52 Mb/s) STM-4 /622,08 Mb/s)
B
16
Funcionamiento de un anillo SONET/SDH usando solo
una fibra
STM-1 (155,52 Mb/s)
Con una sola fibra en el anillo se tiene
comunicación full dúplex
17
Recuperación de averías en anillos SDH
Avería
Funcionamiento normal
Tráfico de usuario
Tráfico de usuario
Corte en la fibra
Los ADMs realizan un bucle y cierran el anillo en
50 ms
18
Uso de Digital Cross Connect
E
F
A
C
B
C
A, B, C, D
A, B, E, F
E
D
Digital Cross-Connect
STM-1 (155,52 Mb/s) STM-4 /622,08 Mb/s)
B
D
A
F
A y B ocupan capacidad en ambos anillos Los dos
anillos están saturados
19
Estructura de trama SONET STS-1 (OC-1)
1 c.
3 col.
86 columnas
9 filas
Overhead ruta
Caudal 90 x 9 810 Bytes 6480 bits 8000
tramas por segundo (una cada 125 ?s) 6480
bits/tr x 8000 tr/s 51.840.000 bits/s
El overhead permite la gestión de la red
20
Trama SONET STS-3 (OC-3)
Formada por tres tramas STS-1 (como tres vagones)
1
1
1
3
3
3
86 col.
86 col.
86 col.
9 filas
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
21
Trama SDH STM-1
Como la STS-3 pero la información de ruta sólo
aparece en la primera (como tres vagones
enganchados)
87 col.
87 col.
86 col.
3
3
3
1
9 filas
Carga útil 868787 260 x 9 2340 Bytes
18720 bits Caudal 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.
22
Ejemplo de uso de SONET/SDH
Se quiere interconectar cuatro routers con una
topología de anillo
Enlace OC-3c full dúplex (155 Mb/s)
23
Solución ATM
Enlaces constituidos a través de anillos SONET/SDH
Los datagramas se envían por los PVCs mediante
Classical IP over ATM
Red ATM
OC-3c f.d.
PVC ATM
24
Visión física de la red
OSPF
PNNI
Anillo saturado
OSPF
OSPF
622 Mb/s
PNNI
PNNI
OC-3c f.d.
OC-12c usuario
OSPF
OC-12c reserva
PNNI
25
Overhead de ATM/AAL5 sobre SONET/SDH
Calculado para datagramas de 540 bytes (valor
medio en Internet)
26
Overhead de ATM

• El uso de ATM/AAL5 introduce un overhead medio
  del 15
• 6 mas si hay control de flujo (ABR).
• El protocolo de señalización y de routing añaden
  más overhead
• Además del overhead está el costo del
  equipamiento ATM
• A velocidades muy elevadas (10 Gb/s) el uso de
  ATM no es viable, por el costo de las labores de
  segmentación y reensamblado

27

• En sus inicios las redes IP fueron guiadas por
  un conjunto reducido de individuos competentes
  . Por el contrario, los estándares ATM están
  siendo definidos en el Forum ATM por un gran
  número de empresas con intereses mutuamente
  incompatibles, no todas las cuales tienen
  experiencia en construir y operar redes ATM.
• S. Keshav An Engineering Approach to Computer
  Networking, 1997

28

• La Internet global, que se basa en IP, representa
  una vasta y siempre creciente infraestructura no
  ATM. Para introducirse en este mercado, y
  proteger la inversión en tecnología Internet, las
  redes ATM deben interoperar con redes IP.
  Desgraciadamente, esa interoperabilidad es
  problemática porque las redes ATM e IP tienen
  filosofías de diseño fundamentalmente distintas.
  ... A la vista de estas diferencias crear una
  red integrada IP/ATM puede ser un ejercicio
  frustrante. Aun así, si las redes ATM van a ser
  utilizadas por la siempre creciente población de
  usuarios IP, deben acomodar los deseos de estos
  usuarios. Esto es un reto para los diseñadores de
  los protocolos ATM.
• S. Keshav 'An Engineering Approach to Computer
  Networking, 1997

29
Sumario

• SONET/SDH
• POS (Packet Over SONET)
• WDM (Wavelength Division Multiplexing)
• Redes ópticas
• Redes avanzadas actuales

30
POS (Packet Over SONET, o PPP Over SONET)

• Usando PPP (Point to Point Protocol) el overhead
  se reduce al 3 (campos de control, CRC y relleno
  de bits)
• Además de mejorar el rendimiento se reduce
  equipamiento y por tanto costos
• PPP over SONET/SDH está estandarizado en el RFC
  2615 (6/99) y el RFC 1619 (5/1994) ya obsoleto
• Actualmente POS es de uso habitual en redes
  SONET/SDH de grandes ISPs (solo tráfico IP)

31
Rendimiento de POS vs ATM/AAL5
Caudal (Mb/s)
160
140
120
100
POS CRC16
80
POS CRC32
60
ATM/AAL5
40
20
0
46
110
238
494
1006
1500
2030
4334
4470
Tamaño de datagrama (bytes)
32
POS vs ATM/AAL5
IP over ATM
POS
33
Ejemplo Conexión de routers con POS
OSPF

• Comparado con ATM
• Mayor rendimiento
• Menor costo
• Mayor sencillez

En la red SONET/SDH se configuran cuatro
circuitos OC-3 A-B, B-C, C-D, D-A
OSPF
OSPF
OC-3c f.d.
OC-12c usuario
OSPF
OC-12c reserva
34
Ejemplo Conexión de routers con POS
OSPF
Circuitos
A-B ?
B-C ?
C-D ?
D-A ?
OSPF
OSPF
OC-3c f.d.
OC-12c usuario
OC-12c reserva
OSPF
35
POS (Packet Over SONET)

• Al suprimir la capa ATM se pierde capacidad de
  gestión y multiplexación. No se pueden definir
  circuitos virtuales sobre los enlaces ni reservar
  capacidad. No se pueden conectar centralitas,
  solo tráfico IP.
• En POS la multiplexación ha de hacerse con
  circuitos SONET/SDH. Ej. un enlace STM-4 se
  puede dividir en cuatro STM-1, tres para IP y uno
  para ATM.
• Interesa usar POS cuando
• Todo el tráfico es IP, o
• La mayor parte del tráfico es IP y el que no lo
  es se puede encapsular en IP (Ej. VoIP).

36
Uso de ATM para multiplexar datos, voz y vídeo
Circuito OC-3c entre conmutadores ATM Tres PVCs
ATM router-router, vídeo-vídeo y
centralita-centralita
OC-3c f.d.
OC-12c usuario (25 utilizado)
OC-12c reserva
37
Combinación de POS (IP) y ATM (voz y vídeo)
Dos circuitos OC-3 uno para routers y uno para
conmutadores ATM Dos PVCs ATM vídeo-vídeo y
centralita-centralita
OC-3c f.d.
OC-12c usuario (50 utilizado)
OC-12c reserva
38
Ejemplo de IP y voz sin ATM Red CATV
Cabecera regional
Cabeceras locales
Servidor proxy
Internet
Anillo saturado 3 OC-3c 3 E3
Red telefónica
E3 f.d.
OC-3c f.d.
OC-12c usuario
OC-12c reserva
39
Inconvenientes de SONET/SDH

• SONET/SDH se diseñó pensando en telefonía, donde
  la fiabilidad del circuito era fundamental. Para
  datos SONET/SDH presenta varios inconvenientes
• La comunicación no siempre va por el camino más
  corto
• Hay un reparto estático de la capacidad entre
  circuitos
• La fibra de reserva no se utiliza, pero ha de
  estar preparada con todo su equipamiento por si
  falla la otra
• En IP el nivel de red ya incorpora fiabilidad
  (OSPF), por lo que las funciones de SONET/SDH son
  innecesarias
• Solución prescindir del equipamiento SONET/SDH.

40
Conexión directa de routers (sin SONET)
Se suprime el equipamiento SDH (menor costo) pero
se mantiene la estructura de trama
Cada router dispone de un enlace f. d. con sus
vecinos
OSPF
OSPF
OSPF
El tráfico discurre por el camino más corto (OSPF)
OSPF consigue redundancia (recupera en 6-10
segundos)
OSPF
Los enlaces OC-3c se podrían sustituir por OC-12c
o Gigabit Ethernet
La capacidad disponible se reparte dinámicamente
en toda la red
OC-3c
41
IP sin SONET/SDH

• La fiabilidad la da el protocolo de routing (OSPF
  por ejemplo). No hay recursos de reserva sin
  utilizar.
• El protocolo de routing elige siempre el camino
  más corto
• Se tiene mayor rendimiento (OC-12c) y menor costo
  (se suprime el equipamiento SONET/SDH)
• Aunque no hay ADMs se sigue utilizando la
  estructura de trama SONET/SDH
• También se puede utilizar Gigabit Ethernet (o 10
  Gb Ethernet). Ofrece mayor velocidad y resulta
  aún más barato
• Problema no se puede usar la red para otro
  tráfico (telefonía, por ejemplo)

42
Interfaz POS de un router
Emisor láser refrigerado
Velocidad 10 Gb/s (OC-192c)
43
Conexión de routers por ATM (sin SONET)
Cada conmutador establece varios PVCs
Los PVC obligan a una asignación estática de
caminos
PNNI
PNNI
PNNI
PNNI da redundancia, pero no reparto dinámico de
carga
Se sufre el overhead de ATM. La única ventaja es
que se podrían conectar centralitas
PNNI
E3 f.d.
OC-12c f.d.
OC-12c
44
Ejemplo de Red CATV con Gigabit Ethernet
Cabecera regional
Cabeceras locales
OSPF
Servidor proxy
Routers con VoIP
OSPF
Anillo Gigabit Ethernet
OSPF
Internet
Red telefónica
OSPF
E3 f.d.
OC-3c f.d.
Gigabit Ethernet f.d.
45
Alternativas de transporte IP
IP
IP
IP
AAL5/ATM
IP
PPP
AAL5/ATM
IP
SONET/SDH
SONET/SDH
PPP
SONET/SDH
ETHERNET
SONET/SDH
La elección de una u otra opción dependerá sobre
todo del tipo de servicios que se quieran ofrecer
46
Servicios de fibra oscura

• El usuario alquila la fibra al operador y pone
  los emisores láser, es decir el usuario ilumina
  la fibra
• El usuario elige el transporte
• ATM OC-3,OC-12, OC-48
• POS OC-3, OC-12, OC-48, OC-192
• Ethernet Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10
  Gigabit Ethernet
• La distancia máxima suele ser 100 Km aprox. (MAN)
  para evitar el uso de amplificadores o
  repetidores
• Estos servicios se ofrecen en algunos países a
  grandes clientes, pero en España aún son muy poco
  frecuentes

47
Sumario

• SONET/SDH
• POS (Packet Over SONET)
• WDM (Wavelength Division Multiplexing)
• Redes ópticas
• Redes avanzadas actuales

48
Problemas de SONET/SDH

• El límite actual es OC-192 (STM-64) 10 Gb/s
  Tecnológicamente es muy difícil superar este
  límite
• Si se quiere más capacidad hay que emplear varias
  fibras
• Pero a veces no quedan fibras libres y es muy
  caro tirar nuevas (especialmente cuando se trata
  de largas distancias)

49
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)
• WDM puede ser
• Densa (DWDM, Dense WDM) se utilizan 16 o más ?
  
• Ligera (CWDM Coarse WDM) se utilizan 2 ó 4 ?

50
Funcionamiento de WDM
51
Atenuación en función de la longitud de onda
Primera ventana 0,85 ?m
Segunda ventana 1,30 ?m
Tercera ventana 1,55 ?m
Cuarta ventana 1,62 ?m
2,0
1,8
Los picos corresponden a absorción producida por
el ión hidroxilo, OH-
1,6
1,4
OH-
1,2
OH-
Atenuación (dB/Km)
?
1,0
?
0,8
OH-
0,6
?
0,4
0,2
0
1,0
0,9
0,8
1,4
1,2
1,6
1,5
1,8
1,3
1,1
1,7
Longitud de onda (?m)
Luz visible
Luz infrarroja
52
Ventanas de la Fibra Óptica

• La fibra óptica no es igualmente transparente a
  todas las ? (longitudes de onda) hay cuatro
  ventanas en las que es más transparente

GE Gigabit Ethernet 10GE 10 Gigabit Ethernet
53
Evolución de WDM
54
Evolución de DWDM
OC-768 (40 Gbps) 16 Canales 640 Gbps 40 Canales
1600 Gbps
OC-192 (10 Gbps) 16 Canales 160 Gbps 40 Canales
400 Gbps 80 Canales 800 Gbps 128 Canales
1280 Gbps
Capacidad de una sola fibra(Gbps)
OC-48 (2.4 Gbps) 40 Canales 100 Gbps 96 Canales
240 Gbps
55
Relación de capacidad por canal y número de
canales
56
Evolución prevista de WDM
WDM en Campus
WDM en Área Metropolitana
WDM en Larga Distancia
1995
2000
2005
57
CWDM (Coarse WDM)

• DWDM se utiliza en enlaces de largo alcance y
  gran capacidad, porque es donde sale más
  rentable.
• En pequeñas distancias el ahorro en fibras no
  compensa el costo de los equipos, pero se pueden
  usar otros de menos ? (4-8) que tienen un costo
  muy inferior.
• La CWDM (de 4-8 ?) es interesante en enlaces de
  ámbito metropolitano (ver por ejemplo
  www.nbase.com).
• CWDM no usa amplificadores ópticos. Para
  distancias superiores a 50 Km se usan
  repetidores.
• A medida que la tecnología avance aumentará el
  número de ? tanto en CWDM como en DWDM.

58
Aplicaciones de CWDM
Aumento de capacidad
1000BASE-SX
1000BASE-SX
4 Gb/s
Soporte de múltiples servicios
OC-3c multimodo
1000BASE-SX
59
Esquema funcional de una conexión WDM
1532
0
0
1536
1
1
1540
2
2
1544
3
3
Combinador Óptico
Filtro DWDM
1548
4
4
1552
5
5
Amplificadores
1556
6
6
1560
7
7
15xx nm
15xx nm
1310 nm
1310 nm
Amplifica Da forma Sincroniza
Rx
Rx
Tx
Modulador Externo
Láser 3ª vent.
Transponder
F.O. 2ª vent.
Transponder
F.O. 3ª vent.
Eléctrico
60
Transmisión en fibra óptica a larga distancia

• 2ª ventana un repetidor cada 40 Km
• 3ª ventana un amplificador cada 120-160 Km. Un
  repetidor cada 600-1200 Km (4-9 amplificadores)
  para regenerar la señal
• Con WDM es preciso que el amplificador tenga un
  comportamiento lo más lineal posible en todo el
  rango de ?. De lo contrario habría que poner
  repetidores más a menudo (más costo)
• En 3ª y 4ª ventana se usan amplificadores que
  tienen fibra óptica dopada con erbio (metal usado
  en algunas aleaciones) llamados EDFA (Erbium
  Doped Fiber Amplifier)

61
Diseño de un amplificador EDFA
Fibra dopada con erbio (10-50 m)
Acoplador WDM
Acoplador WDM
Luz de 3ª o 4ª ventana
Luz de 3ª o 4ª ventana
Filtro Óptico
Aislante Óptico
Aislante Óptico
Láser de bombeo a 980 nm
Láser de bombeo a 1480 nm
Ganancia 30 dB
62
Ganancia de un EDFA en 3ª ventana
Ganancia (dB)
Perfil de ganancia EDFA
Lambdas individuales
30
? (nm)
Rejilla ITU-T
63
Rejilla WDM de la ITU-T
Conversión c ?? (c velocidad luz en vacío,
? frecuencia, ? long. onda
64
Ventaja de DWDM
Km
Valencia
Madrid
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
Enlace WAN de 10 Gb/s con SONET/SDH convencional
2ª Ventana
Repetidor
Enlace WAN de 10 Gb/s con DWDM
2ª Ventana
3ª Ventana
Amplificador EDFA
Interfaces de 2,5 Gb/s
65
WDM

• Los EDFA permiten amplificar la señal óptica en
  ruta sin tener que convertirla al dominio
  eléctrico. Esto reduce mucho el costo de WDM.
  (los repetidores requieren separar todas las ?
  antes y juntarlas después)
• Las dificultades técnicas de WDM (dispersión) son
  proporcionales al cuadrado de la velocidad por
  esto es mas normal usar WDM con enlaces OC-48
  (2,5 Gb/s) que con OC-192 (10 Gb/s)

66
Equipo DWDM
UPLx160 de Marconi www.marconi.com
Características
80 canales en banda C (3ª vent.) y 80 en banda L
(4ª vent.) Separación entre canales 50
GHz Capacidad por canal 10 Gb/s (OC-192 o 4
OC-48) Capacidad máxima 1,6 Tb/s Alcance sin
repetidores 3.000 Km (160 canales), 4.000 Km (80
canales)
67
Servicios de ? oscura

• El operador alquila al usuario una longitud de
  onda determinada dentro de la fibra
• Los equipos DWDM de las grandes redes tienen
  muchos canales sin utilizar
• La rentabilidad aumenta con la distancia
• Es similar a los servicios de fibra oscura, pero
  permite la reutilización de una misma fibra
• Normalmente el transporte ha de ser SONET/SDH,
  pues es para lo que están preparados la mayoría
  de los los equipos DWDM.
• 10Gigabit Ethernet tiene una especificación WAN
  que es compatible con OC-192c. En vez de ir a 10
  Gb/s va a 9,58 Gb/s (carga útil de OC-192c)

68
Sumario

• SONET/SDH
• POS (Packet Over SONET)
• WDM (Wavelength Division Multiplexing)
• Redes ópticas
• Redes avanzadas actuales

69
Topologías de redes DWDM
A (?1) B (?2) C (?3) D (?4)
Punto a punto
A (?1) B (?2) C (?3) D (?4)
OADM Optical Add-Drop Multiplexor
Punto a multipunto
A (?1) B (?2) C (?3) E (?4)
A (?1) B (?2) C (?3) D (?4)
D (?4) E ( ?4)
1 ? (2ª ventana) 4 ? (3ª ventana)
70
Anillo DWDM
Similar a los anillos SONET/SDH
Anillo WDM 4 ? con protección
A?B ?1 B?C ?2 C?D ?3 D?A ?4
OC-48c f.d. (2ª vent.)
4 OC-48c (4 ? 3ª vent.)
4 OC 48c (4? 3ª vent.) reserva
71
Topologías malladas con cross-connects
Optical Cross Connect (OXC)
?4
1310 nm
?25
?7
1310 nm
1 ?
32 ?
Circuito OC-48 (2,5 Gb/s)
72
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
• De momento el único protocolo de routing que hay
  en el mercado es el WaRP (Wavelength Routing
  Protocol) que es propietario (Cisco).

73
Enrutamiento por conmutación de ?
Wavelength Router
?4
1310 nm
?11
?17
1310 nm
1 ?
32 ?
Circuito OC-48 (2,5 Gb/s)
74
Características de WaRP

• WaRP elige la ruta óptima
• La asignación de ? se hace de forma muy similar a
  la asignación de VPI/VCI en ATM
• Una vez elegida una ruta la ? utilizada en cada
  parte del trayecto queda reservada
• WaRP equivale a un PNNI que establece circuitos
  virtuales conmutados ATM CBR
• En caso de fallo se busca un camino alternativo
  con tiempos de recuperación similares a SONET/SDH
  (50 ms), mucho menores que los de PNNI

75
Wavelength Router (Cisco ONS 15900)

• Protocolo WaRP (Wavelength Routing Protocol)
• Interfaces OC-48 (2,5 Gb/s) y OC-192 (10 Gb/s)
• Capacidad total agregada más de 160 Tb/s
• Producto descatalogado en abril de 2001 por falta
  de clientes

76
Evolución de las infraestructuras de transporte
77
(No Transcript)
78
Alternativas de transporte IP sobre DWDM
IP
IP
IP
AAL5/ATM
IP
IP
PPP
AAL5/ATM
SONET/SDH
SONET/SDH
PPP
10GB ETH.
SONET/SDH
SONET/SDH
SONET/SDH
DWDM
DWDM
DWDM
DWDM
DWDM
79
Redes Totalmente Ópticas

• El siguiente paso en la WDM es la conmutación
  óptica de paquetes, sin convertirlos en señales
  eléctricas. Esto está a la vuelta de la
  esquina.
• Actualmente ya es posible hacer buffering de
  paquetes a nivel óptico. Los bits se pueden
  aguantar rodando en una bobina de fibra. Para
  almacenar 512 byes a 10 Gb/s hacen falta unos
  150 m de fibra.
• De momento no hay productos comerciales, solo
  prototipos de laboratorio
• Ejemplo proyecto europeo KEOPS (Keys to Optical
  Packet Switching)
• www.intec.rug.ac.be/Research/Projects/horizon/proj
  ects/keops/keops.html

80
(No Transcript)
81
Evolución de las redes ópticas

• 1989 WDM (2 ?)
• 1991 WDM (8 ?)
• 1995 WDM (40 ?)
• 1998 OADM, WDM (160 ?)
• 1999 OXC (Optical Cross Connect)
• 2000 Wavelength routers
• 200? Routers ópticos (conmutación de paquetes)

82
Sumario

• SONET/SDH
• POS (Packet Over SONET)
• WDM (Wavelength Division Multiplexing)
• Redes ópticas
• Redes avanzadas actuales

83
Internet 2

• Proyecto iniciado en 1996 en EEUU por el UCAID
  (University Corporation for Advanced Internet
  Development) para potenciar el avance de Internet
  en entornos de ID
• Muy relacionado con Internet 2 esta el proyecto
  NGI (Next Generation Initiative) promovido por el
  Gobierno Federal de los EEUU
• Internet 2 es una red virtual como
  infraestructura utiliza principalmente vBNS
  (desde 1996) y Abilene (desde 1999), dos
  backbones de alta velocidad de EEUU. También
  participan redes de otros países, entre ellos
  TEN-155, la red ID europea
• Actualmente engloba 160 universidades, 40
  empresas y otras 30 organizaciones

84
Topología de Internet2
NGIX Next Generation Internet Exchange
NGIXs
PoP Point of Presence
85
Backbone de vBNS
86
Enlaces OC-48 (2,5 Gb/s) POS (Packet Over SONET)
Mapa climático hydra.uits.iu.edu/abilene/traff
ic
87
Internet Óptica de Canadá (CAnet 3)
Empresas participantes Bell Nexxia Nortel Cisco J
DS Uniphase Newbridge
Ruta primaria CAnet 3
Ruta alternativa CAnet 3
GigaPOP
ORAN
En desarrollo una red Gigabit Ethernet CWDM de 4
? - 700 Km
En desarrollo una Ethernet óptica transparente
DWDM de 4 ? 1500 km
Redes de fibra oscura Condo conectando
universidades y escuelas
Redes de fibra oscura de múltiples usuarios
conectando universidades y escuelas
Netera
MRnet
SRnet
ACORN
BCnet
St. Johns
Calgary
Regina
Winnipeg
Charlottetown
RISQ
ONet
Fredericton
Montreal
Vancouver
DWDM de 16 ? - 8 ? _at_OC-192 reservadas para
CANARIE -8 ? para operadores y otros usuarios
Halifax
Ottawa
Seattle
STAR TAP
Toronto
Los Angeles
Chicago
New York
88
CAnet 4 Possible Architecture
Optional Layer 3 aggregation service
Dedicated Wavelength or SONET channel
St. Johns
Regina
Winnipeg
Charlottetown
Calgary
Europe
Vancouver
Montreal
Large channel WDM system
OBGP switches
Fredericton
Halifax
Seattle
Ottawa
Chicago
New York
Toronto
Los Angeles
Miami
89
Red de fibra óptica de Ebone
1 Tb/s
Total fibra 22.321 Km Total lambdas 240.805 Km
Utiliza infraestructura de ferrocarriles europeos
90
Enlaces POS OC-48c (2,5 Gb/s)
Servicios SDH, WDM, IP (2-155 Mb/s),
VPN Disponibilidad gt99,99
www.ebone.com
91
Referencias

• Redes
• Internet 2 www.internet2.edu
• Abilene (USA) www.ucaid.edu/abilene/
• vBNS (USA) www.vbns.net
• Next generation Internet (USA) www.ngi.gov
• Gigabit testbed (Alemania) www.dfn.de/projekte/gi
  gabit/
• Gigaport (Holanda) www.gigaport.nl
• Redes europeas de ID www.dante.net/networks/nn-h
  igh-speed.html
• NTON (Natl. Transp. Optical Network, USA)
  www.ntonc.org
• CAnet3 (Canadá) www.canet3.net
• GTS/Hermes/Ebone (Europa) www.ebone.com
• Resumen iniciativas www.cisco.com/aii

92
Referencias

• Monitorización
• Cooperative Association for Internet Data
  Analysis www.caida.org
• Abilene NOC www.abilene.iu.edu
• Mapa climático de Abilene hydra.uits.iu.edu/ab
  ilene/traffic
• Estandarización
• Optical Interoperability Forum www.oiforum.com
• Aplicaciones
• Electronic Visualization Laboratory
  www.evl.uic.edu/home.html
• Internet2 Digital Video Initiative
  http//i2dv.nwu.icair.org
• International Center for Advanced Internet
  Research www.icair.org
• Distributed Storage Infrastructure
  http//dsi.internet2.edu

93
(No Transcript)
94
Ejemplo Evolución en la conectividad de la
Comunidad Valenciana a RedIRIS
95
Fase 1 (1997-2000) Servicio ATM del operador
GVA
PVC asimétrico
UMH
UJI
UA
RedIRIS
RedIRIS Madrid
UV
Red Gigacom (Telefónica)
STM-1 (155 Mb/s)
E3 (34 Mb/s)
UPV
E1 (2 Mb/s)
PVC ATM
96
Fase 2 (2001) Circuito SDH STM-1
UA
UMH
GVA
UJI
UCH
RedIRIS
RedIRIS Madrid
UV
STM-1 (155 Mb/s)
E3 (34 Mb/s)
UPV
E1 (2 Mb/s)
PVC ATM
97
Fase 3 (2002) Circuitos STM-4 o STM-16
UA
UMH
GVA
UJI
Interfaces POS
UCH
RedIRIS
RedIRIS Madrid
UV
STM-16 (2,5 Gb/s)
STM-4 (622 Mb/s)
STM-1 (155 Mb/s)
UPV
E3 (34 Mb/s)
E1 (2 Mb/s)
PVC ATM
98
Un ejemplo notable de claridad
La alternativa a este método de intercambio de
rutas entre iguales IBGP es redistribuir las
rutas EBGP conocidas de un IGP (como EIGRP u
OSPF) para transportarlas a través del sistema
autónomo y, a continuación, redistribuirlas a las
rutas desde el IGP de vuelta al BGP para
publicarlas a través de EBGP a otros iguales BGP
externos. Allan Leinwand y Bruce
Pinsky Configuración de routers Cisco, 2ª Ed.