Master de Telemática, Mondragon Unibertsitatea

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1 Master de Telemática, Mondragon Unibertsitatea
Redes Ópticas Master de Telemática, Mondragon Unibertsitatea Mondragón, de abril de 2002 Rogelio Montañana Universidad de Valencia

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

3 67 centrales seccionales 1.300 centrales de facturación
Estructura jerárquica del sistema telefónico de AT&T 3 4 2 5 1 6 10 centrales regionales (completamente interconectadas) 10 7 9 8 1 2 3 65 66 67 67 centrales seccionales Las redes telefónicas tienen una estructura altamente jerárquica. Para poder interconectar entre sí las centrales telefónicas es preciso disponer de mecanismos que permitan multiplexar diferentes conversaciones sobre un mismo canal físico. De lo contrario sería preciso tender mangueras de muchos pares para dar cabida a la gran cantidad de comunicaciones que se establecen entre ellas. Dicha multiplexación ha de ser mayor a medida que se asciende en la jerarquía, ya que el número de comunicaciones crece conforme se sube de nivel. La multiplexación puede realizarse básicamente de dos maneras: por frecuencia (FDM) o por tiempo (TDM). Generalmente se utiliza la TDM ya que se puede utilizar de forma más eficiente en redes digitales, que son las habituales hoy en día. 1 2 3 228 229 230 230 centrales primarias 1 1.300 centrales de facturación 1 2 3 1298 1299 1300 1 2 3 4 5 centrales finales 200 millones de teléfonos

4 Niveles en jerarquía PDH(*) (caudales en Mb/s)
Canales Nombre Norteamérica Japón ITU-T 1 E0 0,064 24 T1 o DS1 1,544 30 E1 2,048 2 96 T2 o DS2 6,312 120 E2 8,448 3 480 E3 32,064 34,368 672 T3 o DS3 44,736 1440 J3 97,728 4 1920 E4 139,264 4032 T4 o DS4 274,176 Cuando en los años 60 se empezó a utilizar la digitalización para el transporte de voz se estableció una jerarquía de velocidades para la conexión de centrales. Dicha jerarquía, llamada PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) era diferente para América, Japón y el resto del mundo. Cuando se multiplexan diferentes señales en una de nivel superior (por ejemplo cuatro E1 en una E2) las señales originales traen cada una su propia señal de reloj o sincronismo. Para agrupar dichas señales es preciso que compartan un sincronismo común, cosa que se consigue intercalando un conjunto de bits de relleno variable en cada una de las señales. Estos bits de relleno permiten multiplexar unas señales que no son realmente síncronas, aunque se aproximan mucho al sincronismo. De ahí viene la denominación plesiócrono, que quiere decir ‘casi’ síncrono. (*) 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 La jerarquía PDH tiene varios problemas importantes: 1: Su diferente velocidad según los continentes la hace incompatible, por lo que las conexiones intercontinentales requieren el uso de costosísimas ‘cajas negras’ para la conversión de unos formatos a otros. 2: Su diseño no prevé el uso de fibras ópticas, ya que en los años sesenta sólo se utilizaba cable de cobre en las comunicaciones guiadas. 3: Las capacidades máximas previstas resultan insuficientes para las capacidades de los equipos actuales 4: No dispone de mecanismos de gestión ni se prevé la creación de topologías malladas para dotar a la red de una mayor resistencia a fallos. 5: La sincronización de las tramas que componen un determinado nivel jerárquico se realiza mediante el uso de bits de relleno, lo cual impide la extracción o inserción de tramas entre niveles no contiguos. Por ejemplo no es posible extraer una trama E1 de una E3 sin realizar antes la separación de las E2 correspondientes.

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 SONET/SDH es la nueva jerarquía TDM diseñada en los 90 para resolver los problemas que presentaba la PDH. Las soluciones son las siguientes: 1: Aunque el estándar americano no es idéntico al internacional, ambos son compatibles. 2: Ya en el diseño inicial se ha contemplado la posibilidad de utilizar interfaces de fibra óptica y se incluye este tipo de interfaces en todas las especificaciones 3: La capacidad llega (actualmente) a 10 Gb/s 4: Se han previsto multitud de mecanismos y herramientas de gestión de la red. También hay mecanismos de recuperación de averías que permiten restaurar los circuitos en tiempos muy pequeños, del orden de 50 milisegundos o menos. Para ello se utilizan anillos u otras topologías malladas más complejas 5: En vez de bits de relleno se emplean punteros para conseguir la sincronización de las señales multiplexadas. Esto permite realizar la inserción o extracción de tramas entre niveles no contiguos 6: SDH no pretende sustituir a PDH, sino que está pensado para utilizarse conjuntamente con esta, dando servicio en las partes de mayor capacidad de la red. Para esto se ha previsto unas maneras estándar por las cuales se pueden transportar tramas PDH dentro de tramas SDH.

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: Señal eléctrica Señal óptica Caudal (Mb/s) STS-1 OC-1 51,84 STS-2 OC-2 103,68 STS-3 OC-3 155,52 STS-4 OC-4 207,36 ... STS-12 OC-12 622,08 Puede transportar un T3 (44,736 Mb/s) El diseño inicial de la nueva jerarquía digital se llevó a cabo en los laboratorios de investigación de la Bell a finales de los ochenta. Esto dio lugar a un estándar aprobado por ANSI (el ente de normalización de EEUU) que se denominó SONET (Synchronous Optical NETwork). SONET utiliza como velocidad fundamental la denominada STS-1 u OC-1, que corresponde a 51,84 Mb/s. La utilización de una u otra denominación depende de que se trate de la interfaz eléctrica u óptica, aunque a menudo se utilizan indistintamente. Todas las velocidades posibles en la jerarquía son múltiplos enteros de la velocidad fundamental, la cual se eligió por ser adecuada para transportar una trama T3, que se utilizaba frecuentemente dentro de la jerarquía PDH americana. Aunque en teoría son posibles todos los múltiplos de la velocidad fundamental, en la práctica sólo se ha extendido el uso de algunos de ellos. Dichos múltiplos son los que se muestran en negrita en la tabla. 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): Señal eléctrica u óptica Equivalencia SONET Caudal (Mb/s) STM-1 STS-3, OC-3 155,52 STM-2 STS-6, OC-6 311,04 STM-3 STS-9, OC-9 466,56 STM-4 STS-12, OC-12 622,08 ... STM-16 STS-48, OC-48 2488,320 Puede transportar un E4 (139,264 Mb/s) Poco después de que ANSI empezara el proceso de estandarización de SONET la ITU-T empezó a estandarizar un sistema muy similar denominado SDH. Mientras que el objetivo de la velocidad básica de SONET era transportar un enlace T3, el de SDH era transportar un E4. Esto dio lugar a la elección de dos velocidades bastante diferentes, lo cual no habría resuelto el problema de la compatibilidad. Para mantener la mayor compatibilidad posible se consiguió que la velocidad fundamental de SDH fuera un múltiplo exacto de SONET, exactamente el triple. La velocidad elegida fue la de 155,52 Mb/s, denominada STM-1, que corresponde con la de STS-3 u OC-3 de SONET. Esta velocidad permite transportar una trama E4 en una STM-1, que era el principal objetivo de esta elección. La gran compatibilidad entre SONET y SDH provoca que a menudo se haga referencia conjuntamente a ambos sistemas bajo la denominación SONET/SDH. STM: Synchronous Transfer Module

9 Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico
Multiplexación SONET T1 T1 . Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico STS-1 T1 STS-3 STS-1 STS-3 STS-12 OC-12 T3 STS-3 STS-1 STS-3 Multiplexor 3:1 Multiplexor 4:1 Como ya hemos dicho es posible (y frecuente) utilizar tramas SDH para transportar tramas PDH. En esta figura se muestra un ejemplo de coexistencia de PDH y SONET. Como puede verse en el nivel´más bajo de multiplexación se combinan diversas tramas PDH. En niveles superiores se van añadiendo otras tramas SONET que pueden o no ser el resultado de multiplexar tramas PDH de capacidad inferior. Una vez realizada la multiplexación los datos se pasan a través de un codificador, el cual se ocupa de transformarlos de acuerdo con un algoritmo preestablecido para evitar que se envíen por la red determinados patrones o secuencias de bits que podrían provocar la pérdida de sincronismo de los equipos de transmisión. Una vez realizada la codificación los datos se convierten al formato óptico para su transmisión por fibra. Tramas PDH (ANSI) Tramas SONET

10 Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico
Multiplexación SDH E3 E1 . Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico E1 STM-1 STM-4 E3 STM-1 STM-4 STM-16 OC-48c E3 STM-4 STM-1 E3 STM-4 STM-1 Multiplexor 4:1 Multiplexor 4:1 En esta figura se muestra un ejemplo análogo al anterior, pero utilizando en este caso la jerarquía SDH. Existen unas restricciones en cuanto a la cantidad máxima de tramas de cada tipo que pueden acomodarse, que normalemtne están bastante por debajo de lo que en principio cabría esperar de acuerdo a las capacidades de cada una. Por ejemplo, cuando se utiliza una trama STM-1 para transportar tramas E3 sólo es posible acomodar tres tramas E3, aunque por la capacidad parecería factible en principio que se pudieran transportar cuatro. 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. 14

12 Topologías SONET/SDH Punto a punto: Punto a multipunto: A B C D A B C
REP Punto a multipunto: A B C D A B C E REP REP La topología más sencilla que puede establecerse en una red SONET/SDH es la punto a punto, formada por dos ADMs que se unen entre sí, posiblemente con la utilización de repetidores. En este caso los ADMs se limitan a agrupar los circuitos en uno de mayor capacidad para transmitir la información al otro ADM. Evidentemente la capacidad de los circuitos definidos no podrá superar nunca la del enlace que une entre sí los dos ADMs En una configuración más compleja (punto a multipunto) algunos circuitos terminan en ADMs intermedios. En este caso la capacidad sobrante en el resto del trayecto puede ser aprovechada para constituir otro circuito. Los circuitos son siempre simétricos full duplex. 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 Origen Multiplexor Intermedio Multiplexor Destino Repetidor Repetidor A B C D A B C E REP REP D E Decimos que una ruta es el trayecto que constituye un determinado circuito. Normalmente una ruta está comprendida entre un ADM de origen y uno de destino. Dentro de una ruta puede haber ADMs intermedios, donde se insertan o extraen otros circuitos. Cada una de las partes de una ruta comprendida entre dos ADMs se denomina línea. En ocasiones la interconexión de los ADMs que forman una línea se realiza mediante repetidores. La interconexión entre dos ADMs y/o repetidores contiguos se denomina sección. Cuando dos ADMs se conectan directamente entre sí (sin repetidores) la sección y la línea coinciden. Cuando el ADM de origen y destino se conectan entre sí sin utilizar ningún ADM intermedio la ruta y la línea coinciden (caso de los circuitos D y E en la figura). 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 SONET/SDH pertenece a la capa física del modelo OSI. Siguiendo la estructura de capas de dicho modelo la descripción de SONET/SDH se basa en la especificación de cuatro subcapas. La primera, denominada subcapa fotónica, se ocupa de especificar los parámetros físicos necesarios para la producción y correcta interpretación de las señales. Por encima de dicha subcapa se encuentran las subcapas de sección, de línea y de ruta que corresponden con la sección, línea y ruta que hemos descrito anteriormente. ADM Origen Repetidor ADM Intermedio Repetidor ADM Destino Sección Sección Sección Sección Línea Línea Ruta

15 Anillo SONET/SDH A B C A B C Topología lógica C A STM-1 (155,52 Mb/s)
El anillo es una topología muy común en SONET/SDH. El anillo se constituye configurando una serie de líneas entre un conjunto de ADMs, Un avez configuradas las líneas se pueden constituir los circuitos que se deseen especificando las rutas correspondientes, siempre y cuando no se supere la capacidad permitida en cada una de las líneas. En el ejemplo de la figura se han constituido tres circuitos o rutas STM-1 formando una topología en estrella, ya que los tres circuitos se utilizan para unir equipos conectados al ADM superior con los otros tres. Dado que en este caso el anillo tiene capacidad sobrante se podría configurar un cuarto circuito entre otros dos ADMs cualesquiera de la red. STM-1 (155,52 Mb/s) STM-4 /622,08 Mb/s) B

16 Ocupación: 3 * STM-1 = 466,56 Mb/s
Funcionamiento de un anillo SONET/SDH usando solo una fibra C A B Ocupación: 3 * STM-1 = 466,56 Mb/s Sobran 155,52 Mb/s (un STM-1) El tráfico en un anillo SONET/SDH se transmite siempre siguiendo el mismo sentido. Esto significa que al configurar una ruta el tráfico irá por un lado del anillo y volverá por el otro. De esta forma se consigue una comunicación full duplex utilizando únicamente una fibra del anillo. En el ejemplo de esta figura se muestra como se configurarían las rutas correspondientes al ejemplo de la figura anterior. Como puede verse cada ruta ocupa el caudal correspondiente a un STM-1 en todo el anillo, quedando en los enlaces capacidad sobrante para una cuarta ruta STM-1 entre dos ADMs cualesquiera del anillo. STM-1 (155,52 Mb/s) Con una sola fibra en el anillo se tiene comunicación full dúplex

17 Los ADMs realizan un bucle y cierran el anillo en 50 ms
Recuperación de averías en anillos SDH Funcionamiento normal Avería Tráfico de usuario Reserva ADM Tráfico de usuario ADM ADM Tráfico de usuario ADM ADM Corte en la fibra Las topologías en anillo tienen dos grandes ventajas: por un lado permiten mallar la red utilizando tan solo un enlace más que el mínimo imprescindible para interconectarla, y por otro la sencillez de la topología permite saber con gran rapidez cual es la ruta alternativa en caso de fallo de algún enlace. Pero para poder aprovechar estas ventajas es preciso constituir un doble anillo. Como se muestra en la figura de la izquierda, en condiciones normales un anillo SONET/SDH utiliza únicamente uno de los anillos, ya que como hemos vsito esto es suficiente para permitir una comunicación full duplex. El otro anillo se encuentra en situación de reserva, a la espera de entrar en funcionamiento en el momento en que se produzca una avería. Cuando se produce una avería (un corte en la fibra o el fallo de un ADM, por ejemplo) los ADMs más próximos al punto de fallo detectan la pérdida de conectividad entre elllos y proceden a restaurar la comunicación conectando entre sí los dos anillos y creando así un nuevo anillo que dará servicio a toda la red, excepto a la parte averiada. Si el fallo se debe a un corte en la fibra el servicio se mantendrá plenamente operativo, mientras que si el falo se produce en un ADM se verán afectados aquellos circuitos que tengan allí uno de sus extremos. En caso de que se produzca una segunda avería los procedimientos de recuperación entrarán de nuevo en funcionamiento, quedando entonces dos anillos operativos, pero aislados entre sí. ADM ADM Los ADMs realizan un bucle y cierran el anillo en 50 ms

18 Uso de Digital Cross Connect
F A C B C A, B, C, D A, B, E, F E D En un nivel de complejidad superior se pueden utilizar además de ADMs los denominados Digital Cross Connects, que permiten interconectar entre sí anillos SONET/SDH. Como se muestra en la figura los Cross Connects permiten realizar topologías más complejas, y permiten enrutar circuitos a través de ellos, de forma análoga a los ADMs. Por supuesto se deben respetar las limitaciones de capacidad correspondientes a cada uno de los anillos, teniendo en cuenta que si un circuito atraviesa varios anillos ocupará capacidad en todos ellos. En el ejemplo de la figura los dos anillos se encuentran ya saturados dada la configuración de circuitos que se ha definido. Digital Cross-Connect STM-1 (155,52 Mb/s) STM-4 /622,08 Mb/s) D B F A A y B ocupan capacidad en ambos anillos Los dos anillos están saturados

19 8000 tramas por segundo (una cada 125 s):
Estructura de trama SONET STS-1 (OC-1) 1 c. 3 col. 86 columnas Overhead Sección Carga útil 86 c x 9 f = 774 Bytes 774 x 8 = 6192 bits 6192 x 8000 = 49,536 Mb/s Overhead Línea Overhead ruta 9 filas La trama STS-1 de SONET se describe normalmente como una matriz de 9 filas por 90 columnas. Cada elemento de la matriz corresponde a un octeto de información, que en el caso de comunicaciones telefónicas representa una conversación. Dado que en todo el mundo la telefonía utiliza una frecuencia de muestreo de la voz de 8 KHz se producirán 8000 tramas SONET por segundo. A partir de estos datos podemos calcular el caudal que corresponde a un STS-1, que es de 51,84 Mb/s. No toda la capacidad de la matriz STS-1 está disponible para el usuario. Una parte de ella se reserva para información de control y gestión de SONET; en concreto una columna (9 bytes) se reservan para overhead de ruta, es decir información que acompañará la trama desde el origen hasta el destino. Otras tres columnas (27 bytes) se requieren para información de sección y de línea. En total quedan pues 86 columnas, equivalentes a 774 bytes, para informacíón del usuario o carga útil. Realizando cálculos similares a los mencionados anteriormente podemos comprobar que esto equivale a un caudal de 49,536 Mb/s. La trama OC-1 es idéntica en todos los aspectos a la STS-1. Caudal: 90 x 9 = 810 Bytes = 6480 bits 8000 tramas por segundo (una cada 125 s): 6480 bits/tr x 8000 tr/s = 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 3 86 col. 1 3 86 col. 1 3 86 col. R S Carga útil L R S Carga útil L R S Carga útil L 9 filas El siguiente nivel habitualmente utilizado en la jerarquían SONET es el STS-3. La trama STS-3 es una réplica por triplicado de la trama STS-1, por lo que los valores de caudales brutos y netos son exactamente el triple de los enunciados anteriormente para la trama STS-1. Tamaño: 90 x 9 x 3= 2430 Bytes = bits Caudal: x 8000 = 155, bits/s Carga útil: 86 x 9 x 3 = 2322 Bytes = bits Caudal útil: x 8000 = 148,608 Mb/s

21 Carga útil: 86+87+87 = 260 x 9 = 2340 Bytes = 18720 bits
Trama SDH STM-1 Como la STS-3 pero la información de ruta sólo aparece en la primera (como tres vagones ‘enganchados’): 1 3 86 col. 3 87 col. 3 87 col. R S Carga útil L S Carga útil L S Carga útil L 9 filas Carga útil: = 260 x 9 = 2340 Bytes = bits Caudal útil: 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. La estructura de la trama fundamental de SDH se describe normalmente como tres matrices de 90 x 9 concatenadas. La información de ruta, línea y sección tiene la misma estructura que en SONET, lo cual permite la compatibilidad. Sin embargo, dado que la trama STM-1 de SDH no se puede desmultiplexar en otras menores la información de ruta es común a las tres matrices, por lo que se ha optado por colocar dicha información únicamente una vez en la trama STM-1. El resultado de esta modificación es que la trama STM-1 tiene el mismo caudal en bruto que la STS-3, pero su caudal útil es algo mayor, es decir tiene un overhead algo menor gracias a la reducción en la información de ruta. Los niveles superiroes de SDH tienen tramas que son múltiplos exactos de la trama STM-1, con lo que el overhead relativo se mantiene constante. Para permitir la total compatibilidad de SONET con SDH se ha definido en SONET una trama denominada STS-3c (OC-3c) que corresponde exactamente con el formato descrito de la trama STM-1. La c, que significa ‘catenated’, indica que se han suprimido dos de las tres columnas de información de ruta que en principio le correspondería tener a la trama STS-3. De la misma forma se definen las tramas STS-12c, STS-48c, etc. como equivalentes a la STM-4, STM-16, etc.

22 Ejemplo de uso de SONET/SDH
Se quiere interconectar cuatro routers con una topología de anillo: B A C Veamos ahora un ejemplo práctico de cómo se utilizaría una red SONET/SDH para comunicaciones de datos. Partimos del requerimiento de constituir una WAN de altas prestaciones interconectando entre sí cuatro routers ubicados en cuatro sedes diferentes, mediante una topología de anillo en la que cada router se conecta con otros dos mediante enlaces OC-3c. A su vez cada router dispone de una interfaz LAN (gigabit Ethernet, por ejemplo) para la conexión de su red local con el resto de la WAN.Cada router tendrá por tanto tres interfaces físicas, dos OC-3c y una Gigabit Ethernet. D Enlace OC-3c full dúplex (155 Mb/s)

23 Solución ATM Red ATM B C A D
Enlaces constituidos a través de anillos SONET/SDH Los datagramas se envían por los PVCs mediante Classical IP over ATM C A Red ATM La manera ‘clásica’ de realizar dicha conexión sería colocando en cada una de las cuatro sedes un conmutador ATM con cuatro interfaces OC-3c y configurando entre ellos circuitos SONET/SDH OC-3c. Los routers se conectarían a lso conmutadores ATM y se definirían entre ellos circuitos virtuales ATM. Una vez definidos los PVCs los routers podrían intercambiar tráfico de acuerdo con RFC 1483, o bien según Classical IP over ATM. OC-3c f.d. PVC ATM D

24 Visión física de la red 622 Mb/s B C A D OSPF PNNI Anillo saturado
En realidad hemos constituido tres redes superpuestas. En primer lugar tenemos un anillo SONET/SDH OC-12c (622 Mb/s) pues esta es la capacidad mínima necesaria para cumplir los requerimientos planteados. El anillo SONET/SDH tiene sus propios mecanismos de recuperación de averías, como ya hemos visto. En segundo lugar tenemos una red ATM formada por los cuatro conmutadores. A su vez los conmutadores podrían implementar PNNI, con lo que incorporarían su propio mecanismo de detección y reparación de averías. Por último, los routers IP podrían utilizar OSPF para elegir la ruta óptima y también detectar y resolver fallos en la red. A pesar de la complejidad de la red la situación no es óptima, como iremos viendo en las siguientes diapositivas. OC-3c f.d. OC-12c usuario D OSPF OC-12c reserva PNNI

25 Overhead de ATM/AAL5 sobre SONET/SDH
Caudal físico Caudal ATM Caudal AAL5 Caudal IP típico* OC-1 51,84 49,536 44,862 42,057 STM-1 OC-3c 155,52 149,76 135,63 127,15 STM-4 OC-12c 622,08 599,04 544,08 510,07 STM-16 OC-48c 2488,32 2396,16 2177,9 2041,7 STM-64 OC-192c 9953,28 9584,64 8713,2 8168,4 El formato de trama STM-1 (o STS-3c) y sus múltiplos (STM-4, etc.) es el que se utiliza habitualmente siempre que se transmiten datos a través de una red SONETo SDH (por ejemplo en redes ATM). Aunque a menudo se hace referencia a enlaces OC-3, OC-12, etc. (sin la ‘c’) se quiere decir casi siempre OC-3c, OC-12c, etc. Es importante hacer notar que el tráfico de usuario (las celdas ATM por ejemplo) solo puede hacer uso de la parte de carga útil de las tramas SONET/SDH. Dado que a menudo se utilzia una red ATM sobre una red SONET/SDH para transportar datagramas IP, resulta interesante calcular cual es el caudal realmente aprovechable a nivel IP en estos casos. Como puede verse en la tabla el ‘impuesto’ que hay que pagar es considerable. El overhead depende en gran medida del tamaño del datagrama a transmitir, ya que sobre todo con tamaños pequeños la necesidad de rellenar la última celda produce overheads elevados. Los valores de la tabla están calculados para datagramas de 540 bytes, que según se ha comprobado por mediciones de tráfico real es un valor promedio del tráfico en Internet. *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 Como acabamos de ver el uso de ATM introduce u overhead importante en la transmisión de datagramas IP por una red. El uso de algunas funciones avanzadas de ATM, como el control de flujo del servicio ABR o el protocolo de señalización añade aún más overhead. Otro factor importante es el costo y complejidad que comporta el despliegue y mantenimiento de una red ATM. Además el uso de ATM supone una limitación a altas velocidades, puesto que la labor de segmentación y reensamblado no es viable con la tecnología actual a las velocidades máximas de SONET//SDH (10 Gb/s). Por si todo lo anterior no fuera bastante algunos autores han expresado sus dudas sobre la calidad de los estándares ATM, basados fundamentalmente en la labor desarrollada por el ATM Forum. También se han expresado a menudo las dudas sobre la idoneidad de ATM como medio para el transporte de datagramas. En las dos diapositivas siguientes se muestran citas referidas a estos temas.

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) Una forma sencilla de evitar el overhead de ATM es manejar desde el router el circuito SONET/SDH como si se tratara de un enlace dedicado punto a punto. Aunque pudiera parecer lo más eficiente no es posible acomodar directamente datagramas IP en la parte de carga útil de la trama SONET/SDH, pues hay dos funciones que realizaba AAL5 y que resultan imprescindibles: la corrección de errores y la delimitación de las tramas a nivel de enlace. Ambas tareas la desempeña de forma bastante eficiente PPP, el protocolo de nivel de enlace de IP. PPP incorpora un delimitador de trama así como un CRC al final de ésta. Esto es lo que se conoce como POS, que puede utilizarse como abreviatura tanto de Packet Over SONET como de PPP Over SONET

31 Rendimiento de POS vs ATM/AAL5
Caudal (Mb/s) 160 140 120 100 POS CRC16 80 POS CRC32 60 ATM/AAL5 40 Normalmente PPP emplea CRCs de 16 bits, para reducir el overhead introducido en la línea. Excepcionalmente se contempla el uso de CRC de 32 bits. Dado que en AAL5 se utilizaba el CRC de 32 bits, y que los caudales elevados propios de SONET/SDH aumentan (en términos absolutos) el riesgo de que se produzcan errores, se ha considerado conveniente adoptar el CRC de 32 bits para POS. Además el pequeño overhead que supone el uso de un CRC mayor en el caso de POS es poco importante dadas las capacidades utilizadas. 20 46 110 238 494 1006 1500 2030 4334 4470 Tamaño de datagrama (bytes)

32 POS vs ATM/AAL5 IP 122,44 Mb/s AAL5 127,15 Mb/s ATM 135,63 Mb/s
SONET/SDH 149,76 Mb/s ÓPTICA 155,52 Mb/s IP 142,37 Mb/s PPP 147,84 Mb/s SONET/SDH 149,76 Mb/s ÓPTICA 155,52 Mb/s IP over ATM POS

33 Ejemplo: Conexión de routers con POS
B 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 A C OSPF OSPF Una vez suprimida la capa ATM podemos conectar los routers directamente a los ADMs, sobre los cuales configuraremos como antes cuatro circuitos entre cada dos vecinos. Las ventajas obtenidas son: Mayor rendimiento: en un 12-13% al sustituir la estructura ATM/AAL5 por PPP, mucho más eficiente. Menor costo: al haberse suprimido completamente la infraestructura ATM de la red. Además las interfaces POS de los routers son más baratas, pues su electrónica es más sencilla Mayor sencillez: al suprimir los conmutadores ATM hay menos euqipos que configurar y se simplifica la configuración de los routers. A pesar de todo seguimos teniendo la mitad de la red reservada ante posibles averías. OC-3c f.d. OC-12c usuario D OC-12c reserva OSPF

34 Ejemplo: Conexión de routers con POS
B OSPF   Circuitos: A-B:  B-C:  C-D:  D-A:  A OSPF C OSPF   Una vez suprimida la capa ATM podemos conectar los routers directamente a los ADMs, sobre los cuales configuraremos como antes cuatro circuitos entre cada dos vecinos. Las ventajas obtenidas son: Mayor rendimiento: en un 12-13% al sustituir la estructura ATM/AAL5 por PPP, mucho más eficiente. Menor costo: al haberse suprimido completamente la infraestructura ATM de la red. Además las interfaces POS de los routers son más baratas, pues su electrónica es más sencilla Mayor sencillez: al suprimir los conmutadores ATM hay menos euqipos que configurar y se simplifica la configuración de los routers. A pesar de todo seguimos teniendo la mitad de la red reservada ante posibles averías. OC-3c f.d. OC-12c usuario OC-12c reserva D 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). La supresión de la red ATM conlleva la pérdida de funcionalidades que pueden interesar en algunos casos. En el supuesto de que no tuviéramos que conectar únicamente un router IP en cada sede el uso de conmutadores ATM nos habría permitido multiplexar por el mismo circuito SONET/SDH tráfico diverso, configurando diversos circuitos virtuales. Incluso con tráfico IP únicamente se podría reservar caudales de forma estricta para determinados servicios. Normalmente el uso de POS está justificado cuando todo el tráfico es IP, o cuando el tráfico no IP puede encapsularse como tráfico IP. Por ejemplo si se quieren conectar centralitas telefónicas a través de una red IP se puede utilizar voz sobre IP.

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 En esta figura se muestra un caso en el que ATM puede ser útil para facilitar el establecimiento de una red multiservicio. Se dispone de dos sedes entre las que se realizan conexiones de datos, voz y video. Para la conexión entre las dos sedes se dispone únicamente de un circuito OC-3c a través del cual se conectan los dos conmutadores ATM. Se configuran tres circuitos virtuales, uno entre los routers, otro entre los equipos de vídeo y el último entre las centralitas telefónicas. En este caso la utilización de una red ATM está plenamente justificada. 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 En este caso se utiliza la red ATM para el servicio de voz y vídeo, pasando a POS el servicio de datos IP. Es necesario establecer ahora dos circuitos OC-3c, uno para la comunicación de los routers y otro para los conmutadores ATM que se utilizan para la voz y vídeo. Esta opción es adecuada cuando el tráfico de cada tipo justifica un circuito independiente. Podría utilizarse un circuito de menor capacidad, por ejemplo E3 para los conmutadores, si el tráfico ATM no justificara el uso de un OC-3c. El uso de POS para el tráfico IP permite un mayor rendimiento y aunque en este caso no se prescinde de la red ATM la conexión independiente del router permite reducir el número de interfaces en el conmutador ATM y por tanto también el costo y complejidad de esta parte de la red. OC-3c f.d. OC-12c usuario (50% utilizado) OC-12c reserva

38 Ejemplo de IP y voz sin ATM: Red CATV
HFC Cabecera regional Cabeceras locales Servidor proxy HFC Internet Anillo saturado 3 * OC-3c 3 * E3 Red telefónica En este ejemplo se muestra una forma habitual de organizar el backbone de una red CATV, donde coexisten el servicio de datos IP (acceso a Internet mediante cable modem) con el servicio de telefonía tradicional, basado en cable de pares. En las denominadas cabeceras locales, donde termina la red HFC, se utilizan por ejemplo circuitos OC-3c POS para los routers y circuitos PDH E3 (o E2 o E1, depende del número de usuarios) para la telefonía. El equipamineto ATM suele estar ausente de las redes CATV. El hecho de que la la multiplexación de datos y voz se realice al nivel SONET/SDH supone una menor flexibilidad a la hora de modificar los circuitos, y requiere un reparto estático de la capacidad disponible entre ambos servicios. Esto es posible cuando hay una planificación estricta de los caudales en la red. E3 f.d. HFC 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. A pesar de las ventajas que ofrece, el uso de POS sobre redes SONET/SDH presenta algunos inconvenientes, debidos fundamentalmente a que se diseñó pensando en el servicio de telefonía, donde la fiabilidad era fundamental. Veamos algunos de esos inconvenientes: En las topologías en anillo el tráfico sigue un esquema rígido por lo que no siempre va por el camino más corto. Esto requiere mayor cantidad de equipamiento. La capacidad disponible en la red se ha de asignar de manera estática a cada circuito que se constituye (como si se tratara de PVCs) no siendo factible la reasignación dinámica de capacidades no utilizadas La topología en anillo requiere tener una fibra de reserva por cada fibra óptica utilizada. La fibra de reserva no se utiliza normalmente, pero ha de estar ahí con todo su equipamiento (transceivers ópticos, etc.) por si falla la otra. Se da una duplicidad de funciones, ya que los mecanismos de recuperación de averías de SONET/SDH desempeñan la misma tarea que OSPF (aunque el tiempo de respuesta es menor). La solución a todos estos problemas es sencillamente prescindir de la infraestructura 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 B OSPF A C El tráfico discurre por el camino más corto (OSPF) OSPF OSPF OSPF consigue redundancia (recupera en 6-10 segundos) D OSPF Volviendo ahora a nuestro ejemplo de las cuatro sedes, si disponemos de un doble anillo de fibra óptica entre las cuatro podemos suprimir todos los ADMs y enchufar directamente cada router con sus vecinos. Analicemos algunas de las ventajas de esta topología: Se suprimen los ADMS, con lo que se reduce sensiblemente el costo de la red. El tráfico discurre siempre por el camino óptimo, de acuerdo con la ruta fijada por OSPF. Por ejemplo tanto el tráfico AB como el B A discurren por el enlace A-B. La velocidad está determinada exclusivamente por las interfaces disponibles en los routers, por lo que fácilemnte se podría aumentar la capacidad a OC-12c, o utilizar en su lugar Gigabit Ethernet. En caso de fallo de algún enlace OSPF restaura el servicio por el camino alternativo. Sin embargo la recuperación tiene un tiempo de reacción de varios segundos, notablemente superior al de SONET/SDH. El uso de OSPF permite un reparto dinámico de la capacidad. Por ejemplo si la comunicación A-B por la ruta directa resulta insuficiente OSPF puede decidir desviar parte del tráfico por la ruta alternativa (A-D-C-B) 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) Aun cuando se ha suprimido la infraestructura SONET/SDH las interfaces POS de los routers siguen utilizando el formato de trama OC-3c (dentro de la cual acomodan las tramas PPP). El uso de la trama SONET/SDH permite aprovechar en estos casos las herramientas de gestión y monitorización típicas de las redes SONET/SDH. Alternativamente se pueden utilizar interfaces Ethernet (Gigabit Ethernet o 10 Gigabit Ethernet) que normalmente tienen un costo inferior a las interfaces POS.

42 Interfaz POS de un router
Emisor láser refrigerado Láser Alcance Precio 850 nm 300 m 160 K€ 1310 nm 2 Km 40 K€ 1550 nm 40 Km 50 K€ Velocidad: 10 Gb/s (OC-192c)

43 Conexión de routers por ATM (sin SONET)
B Cada conmutador establece varios PVCs Los PVC obligan a una asignación estática de caminos PNNI A C PNNI PNNI PNNI da redundancia, pero no reparto dinámico de carga También es posible suprimir la infarestructura SONET/SDH manteniendo la red ATM. En esta figura se muestra un ejemplo de este tipo de red. En este caso la recuperación ante fallos la suministra PNNI, el protocolo de routing de ATM. PNNI también tiene unos tiempos de recuperación superiores a SONET/SDH. Se sufre el overhead de ATM. La única ventaja es que se podrían conectar centralitas PNNI E3 f.d. D OC-12c f.d. OC-12c

44 Anillo Gigabit Ethernet
Ejemplo de Red CATV con Gigabit Ethernet HFC Cabecera regional Cabeceras locales OSPF Servidor proxy HFC Routers con VoIP OSPF Anillo Gigabit Ethernet OSPF Internet Red telefónica Este ejemplo muestra como podría evolucionar el backbone de la red CATV mostrado anteriormente. En este caso se ha suprimido el equipamiento SONET/SDH y se han conectado los routers directamente entre sí, mediante interfaces Gigabit Ethernet. Dado que en este caso ya no existe al posibilidad de configurar en la red circuitos PDH para la telefonía se han conectado las centralitas a los routers de las cabeceras locales, y el tráfico telefónico entre estas y la cabecera regional se realiza mediante Voz sobre IP, es decir insertando la voz digitalizada en paquetes IP. Una vez en la cabecera regional el tráfico de voz vuelve a encaminarse por una red telefónica convencional. Para que esto sea posible el backbone IP de la red deberá diseñarse teniendo en cuenta los requerimientos de Calidad de Servicio, especialmente latencia máxima, que impone el servicio de telefonía. OSPF HFC E3 f.d. OC-3c f.d. Gigabit Ethernet f.d.

45 Alternativas de transporte IP
AAL5/ATM IP PPP AAL5/ATM IP SONET/SDH SONET/SDH PPP SONET/SDH SONET/SDH ETHERNET En este esquema se muestran a modo de resumen las diferentes opciones que se plantean a la hora de diseñar una red de altas prestaciones. Los rectángulos de color amarillo intenso representan un protocolo completo, mientras que los rectángulos delgados de color amarillo pálido representan el uso de un formato de trama únicamente, sin que exista en este caso una red con equipamiento específico y protocolo propio. 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) A pesar de sus ventajas, la interconexión de routers de forma directa mediante interfaces POS plantea algunos problemas, por ejemplo: Con la tecnología actual no es posible disponer de velocidades superiores a 10 Gb/s, y parece que costará superar este límite. Para disponer de caudales superiores a 10 Gb/s se tienen que utilizar varias interfaces conectadas mediante varios pares de fibras ópticas. Pero en los casos en que no hay fibras libres es necesario recurrir a otras soluciones.

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 1,6 Los picos corresponden a absorción producida por el ión hidroxilo, OH- 1,4 1,2 OH- Atenuación (dB/Km) OH- 1,0   0,8 OH- 0,6  0,4 Esta gráfica muestra la atenuación de la fibra óptica en función de la longitud de onda. Como se indica en la figura las crestas que aparecen se deben a la absorción debida al ión hidroxilo, OH-. A medida que las técnicas de fabricación de fibra óptica van mejorando la altura de esas crestas disminuye. Se espera que en el futuro se pueda reducir la cresta de 1,4 micras, lo cual permitirá ensanchar la segunda y tercera ventanas. Recientemente se ha defindio una cuarta ventana en la zona de 1,62 micras. A pesar de lo que indica la figura la atenuación en esta cuarta ventana es similar a la de la tercera. Probablemente la discrepancia se deba a que la curva refleje la atenuación de una fibra antigua. 0,2 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Luz visible Luz infrarroja Longitud de onda (m)

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: Ventana  (nm) Atenuac.(dB/Km) Alcance (Km) Costo opto-electrónica Usos 1ª 850 2,3 2 Bajo LAN (GE) 2ª (banda S) 1310 0,5 40 Medio LAN (GE, 10GE), WAN (SONET) 3ª (banda C) 1550 0,25 160 Elevado LAN (GE, 10GE), WAN (SONET,WDM) 4ª (banda L) 1625 Muy elevado DWDM Las bandas de longitud de onda en las que la fibra óptica es más transparente se denominan ventanas. Todas ellas se encuentran fuera del espectro visible, en la zona del infrarrojo, aunque la primera ventana está cerca de la luz visible (750 nm). Cada ventana se caracteriza por una atenuación diferente, lo cual condiciona el alcance máximo de la señal luminosa. Las longitudes de onda mayores tienen atenuaciones menores, por lo que las conexiones de largo alcance se suelen hacer en tercera ventana. Muy recientemente se ha empezado a utilizar también una cuarta ventana un poco más allá de la tercera, en la zona de los 1625 nm. Para largas distancias (más de 2 Km) o altas velocidades (más de 600 Mb/s) se emplean emisores láser exclusivamente. Los emisores más sencillos y baratos son los de primera ventana; los más complejos y caros son los de tercera y cuarta. Como ejemplo ilustrativo podemos dar el dato de que un transceivers de gigabit ethernet de primera ventana cuesta 500 dólares y tiene un alcance máximo de 500 metros, uno de segunda ventana cuesta mil dólares y tiene un alcance de diez kilómetros, y uno de tercera ventana cuesta seis mil dólares y tiene un alcance de cien kilómetros. GE: Gigabit Ethernet 10GE: 10 Gigabit Ethernet

53 Narrowband o Coarse WDM
Evolución de WDM Generación Ventana Número de  Denominación Separación Años 1ª (WDM) 2ª y 3ª 2 Wideband WDM 240 nm Finales de los 80 2ª (WDM) 3ª 2-8 Narrowband o Coarse WDM 400 GHz (3,2 nm) Principios de los 90 3ª (DWDM) 16-40 Dense WDM GHz (0,8-1,6 nm) Mediados de los 90 4ª (DWDM) 64-160 25-50 GHz (0,2-0,4 nm) Finales de los 90

54 Capacidad de una sola fibra (Gbps)
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
Durante bastantes años la capacidad de la fibra óptica ha crecido a base de aumentar la multiplexación en el tiempo. Con la difusión de equipos comerciales WDM a partir del año 1993 el crecimiento se produjo también mediante el aumento del número de canales transmitidos por la fibra. Desde la introducción en 1996 de la señal OC-192 (10 Gb/s) no se han producido incrementos en la capacidad de SDH, por lo que todas las mejoras habidas en la capacidad de la fibra se han producido gracias a la utilización de más canales. Resulta técnicamente muy difícil superar el actual valor de 10 Gb/s de la jerarquía SDH, y en el caso de que esto se produzca se prevé que la siguiente velocidad (OC-768, 40 Gb/s) represente un límite tecnológico difícil de superar. Por el contrario, desde la introducción de WDM el número de canales ha crecido de forma exponencial incesantemente.

56 Evolución prevista de WDM
WDM en Campus WDM en Área Metropolitana Las técnicas y equipos WDM tienen un rendimiento mayor cuanto mayor es la longitud del enlace de fibra óptica utilizado. Por esto su introducción ha comenzado por los enlaces de largo alcance. A medida que el costo de WDM se reduce se va haciendo rentable su utilización en enlaces de menor alcance. Actualmente ya resulta económicamente viable utilizar WDM en redes de ámbito metropolitano (decenas de kilómetros) y se prevé que en unos años su uso sea rentable incluso en redes de campus, es decir para enlaces de menos de 10 kilómetros. 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 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. Los equipos WDM altamente sofisticados utilizados por las operadoras en enlaces de larga distancia permiten un elevado número de canales con una separación estrecha entre ellos. Esto es lo que se concoe como DWDM (Dense WDM). Existen en el mercado otros equipos con una capacidad más reducida en cuanto al número de canales pero que tienen un costo más reducido. Estos equipos tienen también un alcance menor, por lo que resultan idóneos en redes de ámbito metropolitano. Esto se conoce a veces como ‘Coarse’ WDM.

58 Soporte de múltiples servicios:
Aplicaciones de CWDM Aumento de capacidad: 1000BASE-SX 1000BASE-SX 4 Gb/s Soporte de múltiples servicios: OC-3c multimodo Aquí tenemos un ejemplo de aplicación de CWDM. En el primer caso se utiliza para agregar cuantro enlaces Gigabit Ethernet a través de un par de fibras y suministrar así una capacidad agregada de 4 Gb/s full duplex entre las dos redes. En el segundo caso se utiliza el equipo para transmitir por la misma fibra dos señales diferentes, una de Gigabit Ethernet y la otra de ATM a 155 Mb/s. De esta forma se puede efectuar la conexión de centralitas con toda la funcionalidad y garantías de calidad de servicio de ATM y a la vez aprovechar el rendimiento y bajo costo de Gigabit Ethernet, sin tener que utilizar para ello dos pares de fibras. Además del ahorro de fibras que supone el uso de WDM permite utilizar en los equipos interfaces de corto alcance y bajo costo, utilizando los caros transceivers de tercera ventana únicamente en la conexión entre los equipos WDM. 1000BASE-SX

59 Esquema funcional de una conexión WDM
1532 1 1536 1 1540 2 2 3 1544 3 Combinador Óptico 4 1548 Filtro DWDM 4 5 1552 Amplificadores 5 6 1556 6 1560 7 7 1310 nm 15xx nm 15xx nm Rx Amplifica Da forma Sincroniza 1310 nm En este esquema se muestra como funciona un equipo multiplexor WDM de ocho canales. Por la izquierda llegan ocho señales todas ellas a 1310 nm (segunda ventana) por ocho fibras diferentes. Cada una de esas señales es recibida por un transponder, que se encarga de convertirla en una señal eléctrica y generar a partir de ella una señal óptica con un láser de tercera ventana; mediante un modulador externo esta señal óptica se genera en la longitud de onda de tercera ventana que le corresponde a ese transponder de acuerdo con la asignación de canales efectuada. De esta forma se generan ocho señales a longitudes de onda ligeramente diferentes, que se combinan en una misma fibra mediante el combinador óptico. Dependiendo de la distancia a cubrir puede ser necesario utilizar amplificadores intermedios. Una vez recibido el haz luminoso se ha de dividir en las ocho componentes iniciales, para lo cual se emplea un filtro DWDM que básicamente funciona como un prisma, separando la luz por longitudes de onda. Cada una de las ocho señales es recibida entonces por un transponder diferente que se ocupa de convertirla en señal eléctrica y regenerarla a nivel digital como si fuera un repetidor (amplificarla, darle forma y sincronizarla). Después se ocupa de generar a partir de ella una señal óptica en segunda ventana, equivalente a la señal inyectada en el lado del emisor. Por supuesto en un sistema WDM bidireccional (como son la mayoría) habrá una serie equivalente de dispositivos para la multiplexación en sentido opuesto. 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 Km. Un repetidor cada 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) En fibra óptica existe, como en cualquier otro medio físico, una distancia máxima a la que puede transmitirse la señal con un determinado nivel de fiabilidad. Esa distancia máxima es mayor en tercera ventana que en segunda ventana gracias a su menor atenuación. Cuando se supera ese valor máximo se puede recurrir a amplificadores o repetidores. Los amplificadores actúan de manera analógica sobre la señal óptica, sin convertirla en señal eléctrica. En cambio los repetidores la convierten en señal eléctrica, la amplifican, sincronizan y le dan forma (la hacen de nuevo ‘cuadrada’). En 2ª ventana no hay amplificadores, por lo que se utilizan siempre repetidores, teniendo que colocar uno cada 40 Km aproximadamente. En 3ª y 4ª ventana se pueden utilizar amplificadores, que resultan mas baratos y sencillos, pero la señal se degrada gradualmente por lo que cada cierto número de amplificadores es necesario instalar repetidores. La aparición de amplificadores de 3ª ventana ha sido crucial para el desarrollo de WDM, ya que los amplificadores actúan sobre toda la banda de forma transparente e independientemente del tipo de señales transmitidas y del número de canales utilizados. En cambio el uso de repetidores requiere desmultiplexar los canales de la fibra y regenerar cada uno independientemente para volver a multiplexarlos despues hasta el siguiente repetidor.

61 Fibra dopada con erbio (10-50 m)
Diseño de un amplificador EDFA Fibra dopada con erbio (10-50 m) Luz de 3ª o 4ª ventana Acoplador WDM Acoplador WDM Luz de 3ª o 4ª ventana Filtro Óptico Aislante Óptico Aislante Óptico Láser de bombeo a 980 nm Láser de bombeo a 1480 nm Los amplificadores de WDM tienen una bobina de 10 a 50 metros de una fibra óptica especial que contiene pequeñas cantidades de un metal denominado erbio. Esta fibra óptica se ilumina con dos fuentes láser de 980 y nm. Los átomos de erbio tienen la propiedad de absorber la energía transmitida por estos láser y pasar a un estado denominado ‘excitado’. Los átomos de erbio liberan la energía que tienen almacenada cuando pasa por la fibra un haz láser de tercera ventana, y la liberan generando luz láser precisamente de la misma frecuencia que la luz recibida, con lo que el dispositivo se convierte en la práctica en un amplificador de luz. Para que el el sistema funcione de forma continuada es preciso inyectar continuamente la luz de 980 y 1480 nm, por lo que el amplifciador requiere una constante aportación de energía externa. Los amplificadores EDFA funcionan en 3ª y 4ª ventana. Ganancia 30 dB

62 Perfil de ganancia EDFA
Ganancia de un EDFA en 3ª ventana Ganancia (dB) Perfil de ganancia EDFA Lambdas individuales 30  (nm) Para que la señal no se distorsione demasiado cuando se utilizan varios amplificadores en serie es preciso que la curva de ganancia de un amplificador sea lo más plana posible dentro del rango de longitudes de onda utilizado. Afortunadamente los amplificadores EDFA cumplen esta condición, como puede verse por la gráfica. Rejilla ITU-T

63 Rejilla WDM de la ITU-T Frecuencia(THz) Long. onda (nm) 196,1 1528,77 194,6 1540,56 193,1 1552,52 196,0 1529,55 194,5 1541,35 193,0 1553,33 195,9 1530,33 194,4 1542,14 192,9 1554,13 195,8 1531,12 194,3 1542,94 192,8 1554,94 195,7 1531,9 194,2 1543,73 192,7 1555,75 195,6 1532,68 194,1 1544,53 192,6 1556,56 195,5 1533,47 194,0 1545,32 192,5 1557,36 195,4 1534,25 193,9 1546,12 192,4 1558,17 195,3 1535,04 193,8 1546,92 192,3 1558,98 195,2 1535,82 193,7 1547,72 192,2 1559,79 195,1 1536,61 193,6 1548,51 192,1 1560,61 195,0 1537,40 193,5 1549,32 192,0 1561,42 194,9 1538,19 193,4 1550,12 191,9 1562,23 194,8 1538,98 193,3 1550,92 191,8 1563,05 194,7 1539,77 193,2 1551,72 191,7 1563,86 Esta tabla muestra las longitudes de onda (y frecuencias) actualmente estandarizados por la ITU-T para la WDM de tercera ventana. Corresponden a 45 canales centrados en la longitud de onda de 1553,52 nm y separados entre sí 100 GHz. También se ha estandarizado una rejilla con separaciones de 50 GHz para permitir mayor densidad. Otras separaciones de canal son posibles (de hasta 25 GHz), pero cuando no se utilizan los canales estándar la interoperabilidad generalmente sólo ess posible entre equipos del mismo fabricante. En WDM generalmente se expresan los canales por sus respectivas longitudes de onda (en nm), mientras que las separaciones entre canales se suelen indicar en GHz. Para convertir de uno a otro se debe utilizar la fórmula c = * donde c es la velocidad de la luz en el vacío,  es la frecuencia y  la longitud de onda. Conversión: c = * (c: velocidad luz en vacío, : frecuencia, : long. onda

64 Ventaja de DWDM Enlace WAN de 10 Gb/s con SONET/SDH convencional:
Valencia Km Madrid 40 80 120 160 200 240 280 320 360 Enlace WAN de 10 Gb/s con SONET/SDH convencional: 2ª Ventana REP REP REP REP REP REP REP REP Repetidor Enlace WAN de 10 Gb/s con DWDM: Esta figura muestra de manera gráfica la diferencia entre el equipamiento necesario para establecer cuatro enlaces SONET/SDH OC-48 (2,5 Gb/s) a la manera tradicional, o mediante DWDM. En el primer caso se utilizan cuatro pares de fibras, uno para cada enlace. Además, al utilizar equipos de segunda ventana es necesario colocar cada 40 Km un repetidor para cada uno de los cuatro enlaces, por lo que se necesitan en total 32 repetidores. En el segundo caso se instala un equipo DWDM en cada extremo, con lo que los cuatro enlaces utilizan el mismo par de fibras. Al utilizar equipos de tercera ventana solo es necesario instalar dos amplificadores en todo el trayecto. Cada amplificador actúa simultáneamente sobre todos los canales que se transmiten. Si más tarde fuera necesario aumentar el número de enlaces en el primer caso habría que instalar 8 repetidores por cada nuevo enlace (suponiendo que hubiera fibras ópticas libres). En cambio en el segundo caso solo seria necesario incorporar el módulo correspondiente en los equipos DWDM de los extremos, sin realizar ninguna modificación en los equipos intermedios. 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) Los problemas técnicos que presenta la DWDM, fundamentalmente debidos a la interferencia entre canales contiguos, se acentúan en relación al cuadrado de la velocidad de la señal. Por ejemplo una señal OC-192 presenta una dispersión 16 veces mayor que una señal OC-48. Por esto es casi más normal encontrar enlaces OC-48 que OC-192 incluso en redes WDM de alta capacidad.

66 Equipo DWDM UPLx160 de Marconi www.marconi.com Características:
En esta figura se muestra un equipo DWDM de última generación. Al margen de la elevada capacidad (hasta 1,6 Tb/s) resulta llamativo el alcance de o Km que puede obtenerse sin regeneración eléctrica de la señal, es decir utilizando únicamente amplificadores. 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: Km (160 canales), 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) Los servicios de  oscura son el equivalente en DWDM de los servicios de fibra oscura. Permiten al operador literalmente ‘realquilar’ la misma fibra a diferentes usuarios. Una vez el operador decide instalar equipamiento DWDM en sus enlaces pasa a tener una gran cantidad de canales no utilizados, por lo que este servicio se puede ofrecer a los usuarios sin prácticamente realizar ninguna inversión adicional en la red. Evidentemente la rentabilidad será mayor cuanto mayor sea la distancia. Dado que los equipos actualmente disponibles para DWDM en el mercado soportan sobre todo trasnporte SONET/SDH es condición necesaria que el usuario utilice algún transporte compatible con esta tecnología, por ejemplo ATM o POS. En previsión de la difusión de este tipo de servicios los estándares de 10 Gigabit Ethernet especifican una forma de transportar tramas Ethernet a través de enlaces SONET/SDH OC-192. Esto pone de manifiesto (por si quedaba alguna duda) como Ethernet se va convirtiendo cada vez más en una tecnología válida no solo para LAN sino también para WAN.

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

69 OADM: Optical Add-Drop Multiplexor
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) Con DWDM se pueden crear topologías muy similares a las de SONET/SDH. Por ejemplo una conexión entre dos equipos DWDM como las que hemos descrito anteriormente, posiblemente con amplificadores intermedios, es equivalente a una configuración punto a punto de SONET/SDH. En el siguiente nivel de complejidad nos encontramos los OADM (Optical Add-Drop Multiplexor) que equivalen a los ADMs de SONET/SDH; en este caso se extrae o inserta una determinada longitud de onda de la fibra. Básicamente un OADM es un dispositivo capaz de extraer un canal de la fibra e insertar otro en su lugar, sin alterar para nada los restantes. Estas conversiones se realizan todas sin convertir las señales a formato eléctrico. Los canales que no son extraídos de la fibra por el OADM sufre una pequeña atenuación como consecuencia de su paso por el equipo, por lo que cuando hay muchos OADMs en un trayecto óptico la atenuación de la señal puede llegar a ser un problema. D (4) E ( 4) 1  (2ª ventana) 4  (3ª ventana)

70 Anillo WDM 4  con protección
Anillo DWDM B Similar a los anillos SONET/SDH 1 1 Anillo WDM 4  con protección C A 1 1 Siguiendo el paralelismo con las topologías de SONET/SDH podemos mediante OADMs construir anillos WDM en los que cada circuito utiliza una  diferente. En este ejemplo se utiliza 1 para establecer el enlace entre A y B, 2 para el B-C, 3 para el C-D y 4 para el D-A. Como ocurría en SONET/SDH cada enlace es full dúplex, con los datos girando en el mismo sentido a la ida y a la vuelta. De esta forma con cuatro  posible podemos establecer los cuatro enlaces utilizando una sola fibra (Como en SONET/SDH). La segunda fibra está de reserva, como ocurría entonces. Aunque en este ejemplo hemos conectado routers directamente a los OADMs también sería posible conectar ADMs, y constituir cuatro anillos SONET/SDH superpuestos, cada uno utilizando una  diferente. Para esto habría que colocar cuatro ADMs detrás de cada OADM. Los ADMs permitirían por ejemplo configurar en cada anillo cuatro circuitos OC-12. AB: 1 BC: 2 CD: 3 DA: 4 OC-48c f.d. (2ª vent.) D 4 * OC-48c (4  3ª vent.) 4 * OC 48c (4 3ª vent.) reserva

71 Topologías malladas con cross-connects
Optical Cross Connect (OXC) 1310 nm 4 25 7 Para la interconexión de anillos WDM o para constituir topologías más complejas se utilizan los OXC (Optical Cross-Connect), que equivalen en WDM a los Digital Cross-Connect de SONET/SDH. Con los OXC se puede fijar la ruta para un determinado circuito de forma que viaje por la parte de la red que se considere más adecuada, por ejemplo la ruta más corta o la que tenga mas  libres. El valor de  puede variar a lo largo del trayecto en función de los canales que haya libres en cada tramo, por lo que fijar la ruta de un circuito a través de la red es algo bastante similar a definir un PVC en una red ATM o Frame Relay. Una vez fijada la ruta esta no es modificable dinámicamente. Los primeros OXC realizaban una conversión eléctrica de las señales para realizar la conmutación, pero los equipos más modernos suelen hacer la conmutación de forma totalmente óptica. 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 1310 nm 4 11 17 La máxima versatilidad en WDM se consigue con los denominados routers por longitud de onda. Se trata de dispositivos que permiten la selección dinámica de la ruta óptica por la red, eligiendo una  libre para cada parte del trayecto. Los routers por longitud de onda utilizan un protocolo de routing dinámico, el Wavelength Routing Protocol o WaRP. El WaRP les permite elegir la ruta óptima y en caso de fallo en algún punto de la red reencaminan los circuitos afctados con tiempos de recuperación comparables a los de SONET/SDH (50 ms) que son mucho menores que los habituales en OSPF o incluso en PNNI. La selección de  para el trayecto óptico se realiza por mecanismos análogos a la selección del número de VPI/VCI en ATM, es decir el valor elegido para cada parte del trayecto dependerá de los valores ya utilizados, y puede ser (y normalmente será) diferente para cada parte del trayecto. 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

78 Alternativas de transporte IP sobre DWDM
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): Con los routers por longitud de onda podemos fijar dinámicamente la ruta de un circuito; se trata pues de una red de conmutación de circuitos. Pero estos routers no analizan el contenido de los datos transmitidos a nivel digital, funcionan como una conexión a nivel de enlace. El paso siguiente sería manejar la red óptica como una red de conmutación de paquetes, esto nos permitiría por ejemplo aprovechar la capacidad no utilizada en un canal para encaminar trafico excedente de otro canal. Esto requiere disponer de routers capaces de conmutar paquetes en formato óptico, y de hacer buffering de los mismos sin transformarlos en formato eléctrico. No existen actualmente productos comerciales que implementen estas funciones, pero algunos experimentos de laboratorio ya lo han conseguido. Para almacenamiento de corta duración se pueden utilizar bobinas de fibra en las que se ‘entretiene’ el haz luminoso que contiene la información. A la velocidad de 10 Gb/s 150 metros de fibra óptica pueden almacenar 512 bytes de dtaos, aunque esto es un almacenamiento de muy corta duración. Para almacenar datos durante un tiempo mayor se ha de convertir a formato eléctrico y almacenar en semiconductores a la manera tradicional.

80

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 I+D 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 I+D europea Actualmente engloba 160 universidades, 40 empresas y otras 30 organizaciones

84 NGIX: Next Generation Internet Exchange
Topología de Internet2 C C C C C C GigaPoP GigaPoP GigaPoP vBNS C C L NGIX: Next Generation Internet Exchange Otras Redes L NGIXs C Abilene C C C PoP: Point of Presence GigaPoP GigaPoP GigaPoP C C C C C C

85 Backbone de vBNS

86 Enlaces OC-48 (2,5 Gb/s) POS (Packet Over SONET) Mapa ‘climático’: hydra.uits.iu.edu/~abilene/traffic

87 Internet Óptica de Canadá (CA*net 3)
Empresas participantes: Bell Nexxia Nortel Cisco JDS Uniphase Newbridge Ruta primaria CA*net 3 Ruta alternativa CA*net 3 GigaPOP ORAN En desarrollo una red Gigabit Ethernet CWDM de 4  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 SRnet MRnet BCnet ACORN St. John’s Calgary Regina Winnipeg ONet RISQ Charlottetown Fredericton Vancouver DWDM de 16  - 8 reservadas para CANARIE -8  para operadores y otros usuarios Montreal Halifax Ottawa Seattle STAR TAP Toronto Los Angeles Chicago New York 10 10 9 10 9 9 10 10 10 10 10 10 10

88 CA*net 4 Possible Architecture
Optional Layer 3 aggregation service Dedicated Wavelength or SONET channel St. John’s Regina Winnipeg Charlottetown Calgary Vancouver Europe Montreal Large channel WDM system OBGP switches Fredericton Halifax Seattle Ottawa Chicago New York Toronto Los Angeles Miami 10 10 9 9 10 9 10 10 10 10 10 10 10

89 Utiliza infraestructura de ferrocarriles europeos
Red de fibra óptica de Ebone 1 Tb/s Total fibra: Km Total lambdas: Km Utiliza infraestructura de ferrocarriles europeos

90 www.ebone.com Enlaces POS OC-48c (2,5 Gb/s)
Servicios: SDH, WDM, IP (2-155 Mb/s), VPN Disponibilidad: >99,99%

91 Referencias Redes Internet 2: www.internet2.edu
Abilene (USA): vBNS (USA): Next generation Internet (USA): Gigabit testbed (Alemania): Gigaport (Holanda): Redes europeas de I+D: NTON (Natl. Transp. Optical Network, USA): CA*net3 (Canadá): GTS/Hermes/Ebone (Europa): Resumen iniciativas:

92 Referencias Monitorización:
Cooperative Association for Internet Data Analysis: Abilene NOC: Mapa ‘climático’ de Abilene: hydra.uits.iu.edu/~abilene/traffic Estandarización: Optical Interoperability Forum: Aplicaciones Electronic Visualization Laboratory: Internet2 Digital Video Initiative: International Center for Advanced Internet Research: Distributed Storage Infrastructure:

93

94 Evolución en la conectividad de la Comunidad Valenciana a RedIRIS
Ejemplo: Evolución en la conectividad de la Comunidad Valenciana a RedIRIS

95 Fase 1 (1997-2000): Servicio ATM del operador
GVA UMH PVC asimétrico 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.