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Redes ópticas con plano de control GMPLS
muestra la provisión de un camino óptico mediante los mensajes del protocolo de señalización. Para poder establecer caminos ópticos de forma dinámica y exclusivamente en la capa fotónica es necesario disponer de elementos ópticos flexibles y con capacidad de conmutación de longitudes de onda. Estos equipos son los ROADMs (Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexers) multidireccionales y sintonizables: elementos ópticos en los que cada transpondedor puede transmitir y recibir por cualquiera de los enlaces a los que tiene acceso el nodo y en cualquier longitud de onda disponible. Adicionalmente, estos equipos necesitarán disponer de protocolos que no sólo sean capaces de seleccionar la ruta de menor coste, sino también de realizar su validación óptica. En las mallas eléctricas SDH, la ruta se calcula considerando que los equipos disponen de matrices no bloqueantes y que el camino será siempre ópticamente viable; la selección se hace en base al estado de los enlaces y sus costes. En las mallas fotónicas, el enrutamiento debe considerar las limitaciones de los equipos de conmutación óptica y que no todos los caminos teóricos serán viables desde un punto de vista óptico. Como se muestra en la Figura 2, la selección de las rutas requiere que los algoritmos de cálculo tengan en cuenta las características ópticas del transpondedor seleccionado junto con la aportación de cada sección a la relación señal ruido (OSNR), a los efectos no lineales (NLE) y a la dispersión modal (PMD). Además se deberá considerar la opción de regenerar y recolorear en puntos intermedios y su impacto en el coste. Por esta razón, los algoritmos de enrutado son una pieza clave y diferenciadora de las soluciones comerciales que están apareciendo en el mercado. La necesidad de disponer de nodos ópticos con capacidad de conmutar lambdas así como la dificultad de desarrollar los protocolos de enrutamiento adaptados a las redes ópticas, han hecho que hasta ahora las redes de transporte desplegadas se apoyaran en elementos eléctricos para soportar la conmutación (cross-connects SDH) o carecieran de plano de control (redes WDM tradicionales). Las redes ópticas con plano de control tienen importantes ventajas frente a ambos tipos de redes. Frente a las redes basadas en cross-connects SDH, las redes ópticas con plano de control y conmutación de lambdas tienen claras ventajas en cuanto a su coste (no es necesario el paso a eléctrico de la señal para conmutarla) y mejor escalabilidad (el paso de conmutar señales de 10Gbps a 40Gbps o a 100Gbps es directo). Las principales ventajas de las redes ópticas con plano de control frente a redes WDM estáticas son la n una red óptica las señales cliente procedentes de los routers son transportadas en entidades de transporte denominadas caminos ópticos: un canal óptico extremo a extremo sobre uno o varios vanos ópticos. La introducción del plano de control GMPLS permite la provisión de caminos ópticos conmutados (LSPs) dando lugar a redes conmutadas por longitud de onda (WASON). Para lograr este objetivo, los protocolos GMPLS introducen en las redes de transporte elementos de señalización y enrutamiento similares a los de las redes de datos que permiten el descubrimiento de los enlaces entre nodos (protocolo LMP), el intercambio de información sobre el estado de los enlaces para determinar las mejores rutas (protocolo OSPF-TE) y el establecimiento de caminos ópticos mediante señalización (protocolo RSVP-TE). La Figura 1 E El uso de topologías malladas y equipos con plano de control GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) ha demostrado ser la alternativa óptima para el despliegue de redes de transporte de gran capacidad y alta robustez ante fallos. Tradicionalmente estas redes se han basado en dos tipos de equipos distribuidos en capas distintas: equipos WDM en la capa óptica para dotar de capacidad de transmisión y cross-connects SDH en la capa eléctrica para aportar la necesaria capacidad de conmutación. El desarrollo de equipos WDM con elementos de conmutación óptica y plano de control GMPLS ya hace posible el despliegue de las primeras mallas puramente ópticas (también llamadas fotónicas) cuyo despliegue implica importantes ventajas para los operadores. Redes ópticas con plano de control GMPLS Andrés Playán Director técnico de redes ópticas de Alcatel-Lucent Tendencias Tendencias. Redes ópticas con plano de control GMPLS restauración automática de los caminos ópticos ante múltiples fallos y la posibilidad de establecer caminos de forma automática desde los routers. A continuación analizaremos estas dos ventajas. Restauración automática ante fallos En las redes ópticas sin plano de control se dispone de dos tipos básicos de caminos: sin protección, en los que el fallo de un enlace provoca la pérdida del tráfico y con protección, que disponen de un camino de respaldo por lo que, en caso de corte, el tráfico es conmutado a ese segundo camino en menos de 50ms. Con el plano de control aparecen los caminos ópticos restaurables. Si un camino es declarado como restaurable, el fallo de uno de sus enlaces es comunicado por el protocolo de señalización al nodo origen que buscará otra ruta válida y procederá a restaurar el camino por la nueva ruta. Para poder realizar la restauración es necesario que la red se dimensione con suficiente capacidad libre. A diferencia del caso de los caminos protegidos, la capacidad de reserva no es asignada permanentemente a un camino sino que es compartida por todos los caminos de la red, lo que produce un importante ahorro entre los recursos dedicados a dar supervivencia al tráfico. El ahorro obtenido por esta compartición de recursos es uno de los aspectos que hacen más atractivas las redes con res- Las principales ventajas de las redes ópticas con plano de control frente a redes WDM estáticas son la restauración automática de los caminos ópticos ante múltiples fallos y la posibilidad de establecer caminos de forma automática desde los routers” “ Figura 1. Establecimiento de un camino óptico mediante señalización. Figura 2. Elementos intervinientes en la validación de las rutas. mayo 2012 tauración a los operadores. El otro aspecto es la supervivencia a fallos múltiples. En los caminos ópticos con protección, el primer fallo es salvado por la ruta de respaldo pero un segundo fallo producirá una pérdida definitiva del tráfico. En el caso de los caminos con restauración, un segundo fallo lanzará una nueva búsqueda de recursos que, si son encontrados, producirá una segunda restauración y por lo tanto el tráfico será salvado. Esta capacidad de restauración frente a múltiples fallos dota a las redes ópticas con plano de control GMPLS de una robustez ante fallos inigualable por los métodos tradicionales. A los tipos de caminos anteriores se añade un cuarto: el camino con protección y restauración combinadas. En este caso se trata de un camino protegido con restauración habilitada tanto sobre el camino principal como sobre el de reserva. La gran ventaja de estos caminos radica que en caso de corte, la protección actúa de forma inmediata y siempre en un margen de 50ms. Posteriormente la rama cortada es también restaurada con lo que el camino estará siempre protegido con tiempos inferiores a 50ms lo que no puede ser garantizado basándose únicamente en la restauración. Esta gran diversidad de tipos de caminos dota a las redes ópticas con plano de control de la capacidad de proveer cualquier tipo de calidad de servicio demandada: caminos básicos sin protección, caminos protegidos para servicios en los que la velocidad de recuperación es la clave, caminos restaurados para servicios en los que se quiere garantizar la supervivencia ante fallos múltiples pero sin un requisito estricto de tiempo, y caminos con protección y restauración combinadas para servicios que requieren rapidez en la recuperación del tráfico y gran robustez ante fallos. Como es fácil deducir de esta discusión, la planificación de los servicios y de la capacidad de reserva dedicada a la restauración es un aspecto clave para el correcto funcionamiento de las redes ópticas con restauración. Provisión automática de caminos ópticos El segundo aspecto que hace las redes ópticas con plano de control especialmente atractivas para los operadores es la capacidad de provisión automática de caminos. En las redes tradicionales, la provisión se realiza 118899 77 Tendencias. Redes ópticas con plano de control GMPLS mayo 2012 Figura 3. Caminos ópticos soportados y su comportamiento ante fallos. La capacidad de reserva dedicada a la restauración es un aspecto clave para el correcto funcionamiento de las redes ópticas con restauración” “ desde el sistema de gestión de red. En las redes con plano de control, se dispone también de interfaces externas que permiten solicitar un camino tanto desde la capa cliente (interfaz UNI: User-Network Interface) como desde otro dominio de la red de transporte (interfaz E-NNI: External Network-Network Interface). La interfaz UNI permite a un router establecer, mantener y liberar caminos en la red de transporte de forma automática y con una calidad de servicio determinada. Esta facilidad posibilita reducir los tiempos de provisión de los caminos así como establecer mecanismos combinados de protección extremo a extremo. La interfaz E-NNI facilita la provisión de caminos entre dominios de distintos suministradores y el uso de distintos esquemas de protección en cada dominio. Las redes ópticas inteligentes La aparición de equipos ROADMs con plano de control GMPLS abre las puertas al despliegue de redes de transporte que aúnan la escalabilidad de las redes puramente ópticas con la flexibilidad y robustez de las redes operadas con plano de control GMPLS. Las principales aportaciones del plano de control a las redes ópticas son la restauración automática de los caminos ópticos y la provisión automática de caminos desde los routers. La integración de los planos de control de la red de transporte y de la red IP permitirá en un futuro la introducción de nuevas funcionalidades basadas en el interfuncionamiento de las dos capas, como la coordinación de la restauración ante fallos o la modificación desde los routers del ancho de banda de los caminos ópticos.3 Figura 4. Establecimiento de caminos ópticos desde los routers. Las principales aportaciones del plano de control a las redes ópticas son la restauración automática de los caminos ópticos y la provisión automática de caminos desde los routers” “ Tendencias. Redes ópticas con plano de control GMPLS
30 oct 2015