Tema 4 Redes de alto rendimiento

Tema 4 Redes de alto rendimiento
Redes Ópticas Tema 4 Redes de alto rendimiento (versión ) Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad de Valencia

Sumario Multiplexación TDM. Jerarquías digitales
Redes Ópticas Sumario Multiplexación TDM. Jerarquías digitales POS (Packet Over SONET) Ethernet MPLS Transmisión por fibra óptica WDM (Wavelength Division Multiplexing) Redes ópticas

Estructura jerárquica de la red telefónica
Redes Ópticas Estructura jerárquica de la red telefónica Central telefónica Enlace troncal entre centrales (transmisión digital) 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. Bucle de abonado (transmisión analógica)

Comunicación entre teléfonos analógicos en una red moderna
Redes Ópticas Comunicación entre teléfonos analógicos en una red moderna Bucle de abonado Bucle de abonado Códec Códec Enlaces digitales con multiplexación Señal Analógica ( Hz) Señal Digital G.711 (64 Kb/s) Señal Analógica ( Hz)

Redes Ópticas Multiplexación TDM En la red telefónica troncal los enlaces llevan bits, no señales analógicas. Cada conversación ocupa 64 Kb/s Para aprovechar mejor la red las conversaciones se transmiten agrupadas (multiplexadas) Si enviamos 30 conversaciones por un canal dedicamos 1/30 del tiempo a cada una. El tiempo está dividido en 30 intervalos (slots) y dedicamos un intervalo a cada conversación. Por eso llamamos a esta técnica multiplexación TDM (Time Division Multiplexing) Cada conversación genera un byte cada 125 µs. Al multiplexar 30 conversaciones enviamos 30 bytes cada 125 µs, que equivalen a 64 Kb/s * 30 = 1920 Kb/s En realidad para multiplexar 30 conversaciones es preciso enviar 32 bytes cada 125 µs, 64 Kb/s * 32 = 2048 Kb/s

Formato de la trama E1 (30 conversaciones)
Redes Ópticas Formato de la trama E1 (30 conversaciones) 1 trama = 32 intervalos de 8 bits Todo esto se transmite cada 125 µs -- 31 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 canal de alineamiento y sincronización 1 Canal de señalización (canal D en RDSI) 30 Canales de información intervalos 1-15 y 17-31 (canal B en RDSI) Cada canal ocupa 8 bits en la trama (64 Kb/s)

Redes Ópticas Jerarquía PDH La multiplexación TDM se hace según valores fijos. El primer sistema estándar se desarrolló en los años 70 y se denomina Jerarquía PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Plesio=casi ya que diferentes partes de la red estan ‘casi’ sincronizadas En Europa se utiliza la PDH del sistema ‘E’ (G.732) que utiliza como agrupación básica la señal E1, contiene 30 canales y transmite 2048 Kb/s En Norteamérica y Japón se utiliza el sistema ‘T’ (G.733) que tiene su base en la señal T1 con 24 canales y 1544 Kb/s

Niveles en la jerarquía PDH (caudales en Mb/s)
Redes Ópticas Niveles en la jerarquía PDH (caudales en Mb/s) Nivel Canales Nombre EEUU, Canadá 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. Los valores en negrita son los utilizados habitualmente para transmisión de datos

Multiplexación PDH, sistema ‘E’ (G.732)
Redes Ópticas Multiplexación PDH, sistema ‘E’ (G.732) 4 5 1 4:1 4:1 4:1 6 5 4 3 2 1 6 2 8,448 Mb/s 34,368 Mb/s 139,264 Mb/s 7 3 4 * 2,048 Mb/s Sale un E2 Sale un E3 Sale un E4 Entran 4 E1 Entran 4 E2 Entran 4 E3 Multiplexación PDH, sistema ‘T’ (G.733) 4 5 1 4:1 7:1 7:1 6 5 4 3 2 1 6 2 6,312 Mb/s 44,736 Mb/s 274,176 Mb/s 7 3 4 * 1,544 Mb/s Sale un T2 Sale un T3 Sale un T4 Entran 4 T1 Entran 7 T2 Entran 7 T3

Los cinco problemas de la jerarquía PDH
Redes Ópticas Los cinco problemas de la jerarquía PDH Incompatibilidad intercontinental No pensada para fibra óptica (diseñada en los años 70) Capacidades máximas bajas: Japón 98 Mb/s, Norteamérica 274 Mb/s, Resto mundo 139 Mb/s Carece de herramientas de gestión y de mecanismos de tolerancia a fallos Los relojes no estan perfectamente sincronizados. Se utilizan bits de relleno para ajustarlos. Esto impide el multiplexado/desmultiplexado entre niveles jerárquicos no consecutivos 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 setenta 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.

Jerarquía digital SONET/SDH
Redes Ópticas Jerarquía digital SONET/SDH SONET (Synchronous Optical NETwork) es una jerarquía digital TDM desarrollada por los laboratorios Bell y estandarizado por ANSI en 1984 (T1.105). Se usa en EEUU y Canadá La base de SONET es la señal STS-1 u OC-1 que tiene un caudal de 51,84 Mb/s. Las demás señales de la jerarquía (STS-n u OC-n) tienen caudales que son n*51,84 Mb/s SDH (Synchronous Digital Hierarchy) es un estándar aprobado en 1989 por la ITU-T (G.707). Es muy similar a SONET, la principal diferencia es que su señal base, STM-1, tiene un caudal de 155,52 Mb/s, exactamente el triple que SONET Los caudales estandarizados de SONET siempre son múltiplos 3x de STS-1 para que sean compatibles con SDH Los estándares SONET/SDH se desarrollaron a la vez que ATM con el objetivo de que se complementaran. SONET/SDH abarca el nivel fisico y ATM los niveles de enlace, de red y de transporte

Jerarquía SONET/SDH Velocidades estandarizadas
Redes Ópticas Jerarquía SONET/SDH Velocidades estandarizadas Denominación SONET Denominación SDH Caudal total (Mb/s) Caudal útil STS-3 / OC-3 STM-1 155,520 150,336 STS-12 / OC-12 STM-4 622,080 601,344 STS-48 / OC-48 STM-16 2488,320 2405,376 STS-192 / OC-192 STM-64 9953,280 9621,504 STS-768/OC-768 STM-256 39813,12 38486,016 El diseño inicial de la nueva jerarquía digital se llevó a cabo en los laboratorios de investigación de la Bell en los años ochenta del siglo pasado. 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. 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 en SONET se fijó el objetivo de transportar eficientemente una trama T3, el de SDH era transportar una E4. Esto dió lugar a la elección de una velocidad diferente para SDH, con lo que habría persistido el problema de la incompatibilidad. Para evitarlo se acordó para SDH una velocidad fundamental que era exactamente el triple que la de SONET; de este modo la trama básica de SDH, denominada STM-1, era equivalente a (y bastante compatible con) la STS-3/OC-3 de SONET. Dicha trama tiene una velocidad de 155,52 Mb/s y permite transportar cómodamente una trama E4. La gran compatibilidad entre SONET y SDH provoca que a menudo se haga referencia conjuntamente a ambos sistemas bajo la denominación SONET/SDH. STS: Synchronous Transfer Signal (interfaz eléctrico) OC: Optical Carrier (interfaz óptico) STM: Synchronous Transfer Module (interfaz óptico o eléctrico)

Las seis soluciones de SONET/SDH
Redes Ópticas 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 40 Gb/s, pero es ampliable (aunque 40 Gb/s ya es muy caro) Se dispone de herramientas de gestión y tolerancia a fallos (la red en anillo recupera averías en 50 ms) Utiliza relojes síncronos y punteros; esto permite el multiplexado/desmultiplexado de niveles jerárquicos no consecutivos 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 40 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.

Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico
Redes Ópticas 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. En PDH existen unas restricciones en cuanto a la cantidad máxima de tramas de cada tipo que pueden acomodarse, que normalmente 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. También es posible ‘mezclar’ tramas de diferentes niveles en una misma trama SONET/SDH. Asi vemmos en el primer ejemplo que se utiliza una STM-1 para transportar una E3 y un conjunto de E1s. Tramas PDH (ITU) Tramas SDH

Elementos físicos de SONET/SDH
Redes Ópticas Elementos físicos de SONET/SDH Una red SONET/SDH está formada por: Repetidores. Regeneran la señal óptica cuando la distancia supera el máximo permitido. ADMs (Add-Drop Multiplexor). Son multiplexores que permiten intercalar o extraer tramas de un nivel inferior en uno superior (ej. una STM-1 en una STM-4). También permiten crear anillos. Digital Cross-Connect: parecidos a los ADMs pero permiten interconexiones más complejas (interconectar anillos). A menudo se utilizan topologías de anillo para aumentar la fiabilidad.

Toplogía de redes SONET/SDH
Redes Ópticas Toplogía de redes SONET/SDH Según su topología las redes SONET/SDH pueden ser: Punto a punto: todos los circuitos empiezan y terminan en el mismo equipo. Punto a multipunto: los circuitos empiezan o terminan en equipos diferentes. Anillos: permiten disponer de un camino redundante a un costo mínimo. Redes malladas: generalmente se constituyen a partir de anillos interconectados.

Redes SONET/SDH Punto a punto: Punto a multipunto:
Redes Ópticas Redes SONET/SDH Punto a punto: Circuito STM-1 Circuito STM-4 (622,08 Mb/s) REP Burjassot Naranjos Circuito sobrante 60 Km Punto a multipunto: Blasco Ibáñez REP Burjassot Naranjos 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 intermedios. En este ejemplo los ADMs se limitan a agrupar los circuitos STM-1 en un STM-4, que es transmitido tal cual al otro ADM. Evidentemente la suma de las capacidades de los circuitos multiplexados no puede ser nunca superior a la del circuito constituido entre los ADMs. En este caso tres de los circuitos se utilizan para interconectar dos routers, dos conmutadores ATM y dos centralitas telefónicas. El cuarto circuito quedaría sin utilizar, disponible para una cuarta conexión entre Burjassot y Naranjos. En función de la distancia a cubrir es posible que se tenga que utilizar un repetidor entre los ADMs. En una configuración punto a multipunto la red dispone de ADMs intermedios en los que se terminan algunos circuitos. Así en este ejemplo se han configurado tres circuitos entre Burjassot y Naranjos para los que el ADM de Blasco Ibáñez actúa como by-pass. El cuarto circuito se segrega en Blasco Ibáñez y se utiliza para conectar un router de Burjassot con uno de Blasco Ibáñez. Como queda sobrante la capacidad de un STM-1 entre Blasco Ibáñez y Naranjos es posible establecer un circuito adicional entre dos equipos cualesquiera (por ejemplo dos centralitas telefónicas) conectados a estos ADMs. Dado que en este segundo caso se transportan cuatro STM-1 entre cada par de ADMs los dos circuitos STM-4 se encuentran completamente ocupados. Los circuitos SONET/SDH son siempre simétricos full duplex. ADM: Add-Drop Multiplexor STM-1 (155,52 Mb/s) REP: Repetidor STM-4 (622,08 Mb/s) Los circuitos SONET/SDH son siempre full dúplex

Enlaces en una red SONET/SDH
Redes Ópticas 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 X Y Z A B C D A B C E REP D E Decimos que una ruta es la totalidad del trayecto que constituye un determinado circuito. Normalmente una ruta está comprendida entre un ADM de origen y uno de destino. Asi en el ejemplo de la figura la ruta para los circuitos A, B y C va del ADM X al ADM Z; para D va de X a Y y para E va de Y a Z. Una ruta puede atravesar ADMs intermedios, donde en se insertan o extraen otros circuitos. Cada una de las partes de una ruta comprendida entre dos ADMs se denomina línea. Los circuitos A, B y C tienen dos líneas y los D y E una sola (que coincide con la ruta). La interconexión entre dos dispositivos contiguos cualquiera de la red (ADMs y/o repetidores) se denomina una sección. En el ejemplo de la figura los circuitos A, B y C tienen tres secciones, mientras que D tiene dos y E únicamente uno. En el caso de E, al no haber repetidores ni ADMs intermedios, la sección, la línea y la ruta coinciden. Sección Sección Sección Línea Línea Ruta (A, B y C) Ruta (D) Ruta (E) ADM: Add-Drop Multiplexor

Arquitectura de SONET/SDH
Redes Ópticas 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 Intermedio ADM Destino SONET/SDH corresponde 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 transmitidas por la fibra óptica. 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. Sección Sección Sección Línea Línea Ruta

Anillo con una sola fibra óptica
Redes Ópticas Anillo SONET/SDH D A A Anillo con una sola fibra óptica D Y B C Topología lógica D C X A B Z El anillo es la topología más común en redes SONET/SDH. Para constituirlo se interconectan de forma circular un conjunto de ADMs y se configura una serie de líneas simplex SONET/SDH entre cada ADM y el siguiente, todos de la misma capacidad. Dicha capacidad vendrá dictada por el tipo de ADMs instalados y determinará la capacidad del anillo. Estas líneas actúan como ‘backbone’ o red troncal sobre la cual se transportará el tráfico de las rutas configuradas entre dos ADMs cualesquiera. La capacidad sumada de todas las rutas configuradas en el anillo no puede superar la capacidad de éste. En el ejemplo de la figura se ha constituido un anillo STM-4 entre cuatro ADMs, que denominamos X, Y, Z y W. Sobre él se han configurado cuatro rutas STM-1: la ruta A interconecta Y con Z, la B conecta Z con W, la C interconecta W con X y la D interconecta X con Y. Estas rutas permitirían interconectar por ejemplo cuatro routers entre sí en topología de anillo. Dado que se han definido cuatro rutas STM-1 y el anillo tiene una capacidad STM-4 hemos agotado toda la capacidad disponible. W Línea simplex STM-4 (622,08 Mb/s) Ruta duplex STM-1 (155,52 Mb/s) C B

Ocupación: 4 * STM-1 = 622,08 Mb/s
Redes Ópticas Funcionamiento del anillo anterior D A Una sola fibra óptica STM-1 (155,52 Mb/s) Ocupación: 4 * STM-1 = 622,08 Mb/s No sobra nada Y D A Z X C B En esta figura se muestra como se configurarían las rutas correspondientes al ejemplo de la figura anterior. Cuando se crea una ruta en un anillo SONET/SDH la información viaja solamente en un sentido. Así por ejemplo al configurar la ruta A entre los ADMs Y y Z el sentido de Y a Z viaja por la línea que les une directamente, mientras que el sentido contrario (de Z a Y) lo hace atravesando tres líneas, la Z-W, la W-X y la X-Y. Esta forma de constituir las rutas tiene varias consecuencias interesantes: Aunque las rutas son full dúplex las líneas solo actúan en modo simplex, es decir la información se transmite únicamente en un sentido. Como consecuencia de esto un anillo SONET/SDH puede establecerse utilizando únicamente una fibra óptica entre cada pareja de ADMs contiguos. Cuando se configura una ruta la capacidad correspondiente es ocupada en todas las líneas del anillo, independientemente de donde estén ubicados los ADMs de origen y destino de la ruta. Así en el ejemplo de la figura las rutas A, B, C Y D ocupan cada una de ellas un STM-1 en todo el anillo. Como ya hemos comentado en este caso el anillo ya no tiene capacidad sobrante, por lo que el anillo está completamente ocupado. W Con una sola fibra en el anillo se tiene comunicación full dúplex. Pero si la fibra se rompe todos los circuitos caen, la red no es resistente a fallos C B

Anillo con dos fibras ópticas Los ADMs cierran el anillo en 50 ms
Redes Ópticas Recuperación de averías en anillos SDH Funcionamiento normal Funcionamiento en caso de avería Tráfico de usuario Tráfico de usuario ADM ADM ADM ADM Tráfico de reserva Tráfico de usuario ADM ADM ADM ADM Corte en la fibra ADM ADM ADM Las topologías en anillo tienen dos grandes ventajas: por un lado permiten crear una red mallada utilizando tan solo un enlace más que en una topología de estrella, que sería el mínimo imprescindible para interconectar todos los nodos, y por otro la sencillez de la topología simplifica mucho la elección de la ruta alternativa en caso de fallo de algún enlace, lo cual permite tomar la decisión con gran rapidez. Sin embargo el anillo simplex que antes hemos descrito no permite la resistencia a fallos. Para ello es preciso constituir un doble anillo, tendiendo dos fibras en cada línea entre los ADMs. Como se muestra en la parte izquierda de la figura, en condiciones normales un anillo SONET/SDH utiliza únicamente uno de los anillos (el de color rojo), ya que como hemos visto esto es suficiente para constituir rutas full duplex. El otro anillo (verde) se encuentra en situación de reserva o ‘stand-by’, 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 ellos por el anillo principal y proceden a restaurar la comunicación conectándolo con el de reserva; la combinación de ambos crea un nuevo anillo que da 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 fallo se ha producido en un ADM se verán afectadas las rutas que tengan en el uno de sus extremos. En caso de que se produzca una segunda avería en el mismo anillo los procedimientos de recuperación entrarán de nuevo en funcionamiento, quedando entonces dos anillos operativos, pero aislados entre sí. ADM Anillo con dos fibras ópticas Los ADMs cierran el anillo en 50 ms

Bastidor de un ADM STM-4 (622 Mb/s)
Redes Ópticas Bastidor de un ADM STM-4 (622 Mb/s) Entrada de fibras monomodo Electrónica redundante Fuentes de Alimentación (redundantes) En esta fotografía se muestra el bastidor de un ADM típico (en este caso con equipos de Alcatel) donde se puede apreciar la entrada de las fibras monomodo (cables amarillos en la parte superior) las tarjetas de electrónica que constituyen el ADM propiamente dicho, las fuentes de alimentación y las baterías. Como es habitual en equipos de alta disponibilidad la alimentación se realiza con corriente continua de 48 voltios que se alimentan mediante fuentes de alimentación redundantes. Esto permite asegurar un funcionamiento autónomo del equipo de varias horas en caso de apagón, aun en el caso de que la instalación no disponga de Sistemas de Alimentación Ininterrumpida. El equipo mostrado aquí está ubicado en el Servicio de Informática de la Universidad de Valencia y soporta las conexiones de la red de Universidades públicas de la Comunidad Valenciana, formada por dos enlaces de 155 Mb/s (uno de la Universidad Politécnica de Valencia y otro del campus de Blasco Ibáñez) así como tres enlaces de 34 Mb/s que corresponden a: La Universidad Jaume I de Castellón Las Universidades de Alicante y Miguel Hernández La Generalitat Valenciana Baterías 48 V

Tarjeta STM-1 de reserva
Redes Ópticas Detalle de un ADM STM-1 en anillo Rx Anillo principal Tx Anillo de respaldo Rx Tx En esta fotografía se muestra un detalle de la electrónica de un ADM STM-1 con topología de doble anillo. Como puede verse por las conexiones de fibra monomodo cada anillo está formado por un receptor y un emisor. Un anillo está participando activamente en la transmisión de datos, mientras que el otro se encuentra en modo de respaldo, es decir está dispuesto para entrar en funcionamiento de forma inmediata en caso de fallo del principal. Este equipo, de la marca Ericsson, se encuentra ubicado en el Servicio de Informática de la Universidad de Valencia y provee un circuito de 155 Mb/s que une la Comunidad Valenciana a RedIRIS. Como es habitual en estos casos se encuentra ubicado en un bastidor provisto de baterías de 48 voltios y fuentes de alimentación redundantes. Tarjeta STM-1 primaria Tarjeta STM-1 de reserva

Dos anillos interconectados con un Digital Cross Connect
Redes Ópticas Dos anillos interconectados con un Digital Cross Connect Los anillos podrían funcionar con una sola fibra, pero si queremos protección hay que usar dos E F A C Circuitos A, B, C, D B C Circuitos A, B, E, F E D Digital Cross-Connect A menudo las redes SONET/SDH requieren topologías complejas que no pueden ser realizadas con un anillo. En estos casos generalmente se recurre a la interconexión de varios anillos, para lo cual se hace uso de los denominados Digital Cross Connect. En la figura se muestran a modo de ejemplo dos anillos interconectados mediante uno de estos dispositivos en el que se han definido seis rutas (de A a F) de las cuales dos (C y D) tienen sus puntos de origen y destino en el anillo izquierdo, otras dos (E y F) los tienen en el anillo derecho, y por último las rutas A y B tienen su origen y destino en anillos diferentes. En este caso las rutas que solo afectan a un anillo (C, D, E y F) ocupan capacidad únicamente en su anillo, mientras que las rutas A y B ocupan capacidad en ambos. Hay por tanto cuatro rutas STM-1 en cada uno por lo que ambos anillos se encuentran al límite de su capacidad. STM-1 (155,52 Mb/s) STM-4 /622,08 Mb/s) D B F A Los circuitos A y B ocupan capacidad en ambos anillos Con esta configuración ambos anillos están saturados

8.000 tramas por segundo (una cada 125 s)
Redes Ópticas Estructura de trama SONET STS-1 (OC-1) 1 col. 3 col. 86 columnas Overhead Sección Carga útil 86 c x 9 f = 774 Bytes 774 x 8 = bits 6.192 x = 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 la telefonía digital 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 enlace 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 reserva para información de ruta, es decir información que acompañará a la trama desde el origen hasta el destino. Otras tres columnas (27 bytes) se requieren para información de sección y de línea. Quedan pues 86 columnas (774 bytes) para información del usuario, o carga útil. Esta información enviada veces por segundo equivale a un caudal de 49,536 Mb/s. La trama OC-1 es idéntica en todos los aspectos a la STS-1, su única diferencia se encuentra en que las señales se transmiten de forma óptica y no eléctrica. 90 x 9 = 810 Bytes = bits 8.000 tramas por segundo (una cada 125 s) 6.480 bits/tr x tr/s = bits/s El overhead permite la gestión de la red

Trama SONET STS-3 (OC-3) Formada por tres tramas STS-1: S Carga útil L
Redes Ópticas Trama SONET STS-3 (OC-3) Formada por tres tramas STS-1: 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 Tamaño: 90 x 9 x 3= 2430 Bytes = bits Caudal: x 8000 = bits/s Carga útil: 86 x 9 x 3 = 2322 Bytes = bits Caudal útil: x 8000 = 148,608 Mb/s La trama SONET STS-1 es el ‘ladrillo’ con el que se construye la trama de cualquier nivel superior en la jerarquía. Por ejemplo el siguiente nivel habitualmente utilizado, el STS-3, utiliza una trama que es una réplica exacta por triplicado de la trama STS-1; por tanto los caudales brutos y netos son exactamente el triple de los enunciados anteriormente para la trama STS-1. Podemos imaginar la trama STS-1 como un tren bastante peculiar, formado por un solo vagón con 90 filas y 9 asientos en cada fila. En la primera fila del vagón se encontrarían los ‘conductores’, nueve en total (información de ruta) y en las tres siguientes se encontraría el personal de seguridad (información de sección) y las azafatas (información de línea). Los ‘trenes’ STS-1 hacen parte de su recorrido solos y otra la hacen combinados de tres en tres, formando ‘trenes’ STS-3. En esa parte del trayecto los tres vagones se enganchan entre sí para ir juntos, pero aún entonces cada vagón mantiene su fila de conductores y sus filas de azafatas y personal de seguridad. Más tarde (en algún ADM) los tres vagones se desengancharán y volverán a viajar de forma independiente como trenes STS-1.

Carga útil: 86+87+87 = 260 → 260 x 9 = 2340 Bytes = 18720 bits
Redes Ópticas Trama SDH STM-1 (OC-3c) 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 → 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. que equivalen a STM-4, STM-16, 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 STM-1 es la trama mínima de SDH y 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. Como consecuencia de esto, aunque la trama STM-1 tiene el mismo caudal en bruto que la STS-3, su caudal útil es algo mayor, es decir tiene un overhead menor gracias a la reducción en la información de ruta. Los niveles superiores 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 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. Siguiendo con la analogía anterior podemos decir que el tren STM-1 (o STS-3c) está formado por tres vagones enganchados de los que solo el primero tiene fila de conductores. Por consiguiente los tres vagones no pueden nunca separarse, han de realizar juntos todo el trayecto.

Redes Ópticas ATM sobre SONET/SDH Los estándares SONET/SDH los desarrolló la ITU-T durante los años 80 en paralelo a los estándares ATM Durante la primera mitad de los 90 ATM era la forma habitual de transmitir datos en una red SONET/SDH, y se pensaba que eso era el futuro Sin embargo ATM era costoso y poco eficiente, lo cual dió lugar al desarrollo de otras alternativas. Para las redes de datos la principal fue el uso de POS

POS (Packet Over SONET, o PPP Over SONET)
Redes Ópticas POS (Packet Over SONET, o PPP Over SONET) Packet Over Sonet o POS es una tecnología que apareció a finales de 1996 con el fin de hacer un uso más eficiente de los enlaces SONET/SDH Consiste en usar los enlaces como líneas punto a punto con PPP (Point to Point Protocol). Además de mejorar el rendimiento respecto de ATM se reduce el equipamiento y por tanto los costos POS está estandarizado en el RFC 2615 (6/99) Una forma sencilla de evitar los problemas de ATM es prescindir por completo de esta tecnología. En tal caso se maneja desde el router el circuito SONET/SDH como si de un enlace dedicado punto a punto se tratara. Aunque pueda 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 imprescindibles que en ATM realizaba el protocolo de adaptación AAL5: la detección de errores y la delimitación de las tramas a nivel de enlace. Ambas tareas las desempeña de forma bastante eficiente PPP (Point to Point Protocol), el protocolo de nivel de enlace de IP utilizado en líneas punto a punto. PPP incorpora un delimitador de trama basado en la secuencia ‘ ’, empleada en toda la familia de protocolos que derivan del HDLC, así como un CRC al final de la trama que permite la detección de errores. Esta técnica es lo que se conoce habitualmente como POS, abreviatura que se utiliza para significar tanto Packet Over SONET como PPP Over SONET.

Conexión de routers con POS. Red física
Redes Ópticas Conexión de routers con POS. Red física En la red SONET/SDH se configuran cuatro rutas OC-3c: A: -  B: -  C: -  D: -  Las cuatro rutas llenan el anillo OC-12c  OSPF Interfaz POS OC-3c   OSPF OSPF Anillo OC-12c Con POS prescindimos por completo de la estructura de celdas ATM y de todo su equipamiento característico (conmutadores, interfaces, etc.). Una vez suprimida la capa ATM podemos conectar los routers directamente a la red SONET/SDH, es decir a los ADMs. Sobre éstos configuraremos como antes cuatro circuitos entre cada dos routers vecinos (A con B, B con C, C con D y D con A). En este caso para poder soportar las dos conexiones de cada sede tenemos que instalar en cada router dos interfaces OC-3c. A cambio ahora podemos transmitir el doble de caudal que antes desde cada router, es decir ahora sí que podemos aprovechar todas las prestaciones que nos ofrece la red WAN. Dos fibras OC-3c (2 fibras) Fibra en servicio  OSPF Fibra de reserva

Routers con POS. Configuración lógica
Redes Ópticas Routers con POS. Configuración lógica  OSPF D A Circuitos: A: -  B: -  C: -  D: -   OSPF  OSPF Anillo OC-12c C B Las ventajas obtenidas con la evolución a POS son las siguientes: Mayor rendimiento (~13%) al sustituir la estructura ATM/AAL5 por PPP, mucho más eficiente. Menor costo: además de la supresión de los conmutadores ATM las interfaces POS de los routers son más baratas, pues su electrónica es más sencilla. Mayor sencillez: al haber menos equipos que configurar. También se simplifica la configuración de los routers. A pesar de todo la red aún no es óptima. Debido a la forma como funcionan los anillos SONET/SDH seguimos teniendo uno de los anillos de fibra (el de color verde) reservado ante posibles averías. Esto requiere instalar, además de la fibra física, toda la optoelectrónica necesaria en los ADMs (transmisores y receptores) por lo que el costo es considerable. OC-3c Cada circuito es full duplex y utiliza una interfaz dedicada en el router Fibra en servicio Fibra de reserva  OSPF

Ejemplo de red CATV con POS
Redes Ópticas Ejemplo de red CATV con POS HFC Cabecera regional Cabeceras locales Servidor proxy HFC Internet Anillo OC-12c con 3 OC-3c y 3 E3 Red telefónica En este ejemplo se muestra una forma habitual de organizar el backbone de una red CATV (televisión por cable), 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 conexiones POS (sobre circuitos SONET/SDH OC-3c por ejemplo) para los routers, y circuitos PDH E3 (o E2 o E1, dependiendo del número de usuarios de la zona) para la telefonía. El equipamiento 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 HFC OC-3c Fibra en servicio Fibra de reserva

Tarjeta POS de router con 4 interfaces OC-192c (10 Gb/s)
Redes Ópticas Tarjeta POS de router con 4 interfaces OC-192c (10 Gb/s) Láser Alcance Precio 850 nm 300 m $ 1310 nm 2 Km $ 550,000 1550 nm 40 Km $ 80 Km $ Esta es una tarjeta con cuatro interfaces POS de 10 Gb/s (OC-192c) de uno de los routers más potentes del mercado. Obsérvese la diferencia de precio de la interfaz en función del alcance y del tipo de láser utilizado.

Inconvenientes de SONET/SDH para transmitir datos
Redes Ópticas Inconvenientes de SONET/SDH para transmitir datos A pesar de que POS es mejor que ATM las redes SONET/SDH se diseñaron pensando en telefonía y no resultan ideales para datos. Inconvenientes: La comunicación no siempre va por el camino más corto (anillos unidireccionales) La capacidad se ha de repartir de forma estática entre los circuitos configurados La mitad de la fibra no se utiliza normalmente, está de reserva y preparada con toda la optoelectrónica por si falla algún enlace Solución: prescindir del equipamiento SONET/SDH. En este caso la fiabilidad nos la da el protocolo de routing (OSPF, IS-IS, etc.) 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 innecesaria 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.

Cada router dispone de un enlace full duplex con sus vecinos.
Redes Ópticas Conexión directa de routers POS sin ADMs Cada router dispone de un enlace full duplex con sus vecinos. Tenemos el doble anillo de antes, pero ahora aprovechamos toda la fibra Se suprime el equipamiento SDH, pero se mantiene la misma estructura de trama para aprovechar las interfaces, los equipos de diagnóstico, monitorización, etc. OSPF B OSPF OSPF A C El tráfico siempre discurre por el camino más corto, gracias al protocolo de routing Interfaz POS Dos fibras OSPF D 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 fácilmente 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) La capacidad disponible se reparte dinámicamente en toda la red (el tráfico podría repartirse por los dos caminos) Hay redundancia. Si falla algún enlace el protocolo de routing reencamina el tráfico por el otro lado

Redes Ópticas POS sin SONET/SDH La fiabilidad en este caso la da el protocolo de routing (OSPF por ejemplo). No hay recursos en standby, todo se aprovecha. El protocolo de routing elige siempre el camino más corto del anillo, y son posibles otras topologías Se tiene mayor rendimiento y menor costo (se suprime el equipamiento SONET/SDH) Aunque no haya equipos SONET/SDH se sigue utilizando la misma estructura de trama, ya que esto permite aprovechar las mismas interfaces POS y usar equipamiento SONET/SDH de diagnóstico a bajo nivel (repetidores, analizadores, etc.) Ahora ya no podemos configurar circuitos por servicio (datos, voz, vídeo). El router ‘posee’ la fibra en su totalidad 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.

Ethernet en la MAN/WAN (I)
Redes Ópticas Ethernet en la MAN/WAN (I) El paso siguiente en la evolución hacia una red de datos pura es utilizar interfaces Ethernet en vez de POS en los routers Durante muchos años Ethernet se ha utilizado en la LAN por su sencillez, fiablidad y bajo costo Los aspectos de fiabilidad y redundancia se siguen basando en el protocolo de routing Además el formato de trama se homogeneiza entre la LAN y la MAN/WAN Pero: ¿podemos usar Ethernet en la MAN/WAN? ¿Qué problemas podemos tener?

Ethernet en la MAN/WAN (II)
Redes Ópticas Ethernet en la MAN/WAN (II) En modo full duplex ya no hay problema de distancias. Gb y 10 Gb Eth. solo funcionan en f.d., no con CSMA/CD: 1998: Hasta 10 Km en Gb Ethernet (100 Km con sistemas propietarios) 2002: Hasta 40 Km en 10 Gb Ethernet Misma estructura y tamaños de trama a todas las velocidades. No conversión de formatos Posibilidad de conectar a nivel 2 en la MAN/WAN (redes malladas con Spanning Tree) Servicios tipo VPN mediante VLANs

Precio interfaces ATM, POS y Ethernet para routers Cisco 12000 y CRS-1
Redes Ópticas Precio interfaces ATM, POS y Ethernet para routers Cisco y CRS-1 Router Interfaz Velocidad Puertos Alcance Precio Precio/Gb 12000 Ethernet 10 Gb/s 1 10 Km $ $ 1 Gb/s 10 $ $ POS 2 2 Km $ $ 2,5 Gb/s 4 $ $ 622 Mb/s $60.000 $ ATM $ $ CRS-1 8 $ $ 40 Gb/s $ $ $ $ 16 $ $ El precio de una interfaz 10G para router en SONET/SDH es 10 veces mayor que en Ethernet. El factor es 15 cuando se trata de switches ópticos.

Características de Gb/10 Gb Ethernet
Redes Ópticas Características de Gb/10 Gb Ethernet Alternativa mas económica que POS Adecuado para redes metropolitanas sobre fibra oscura o WDM (Wavelength Division Multiplexing) Permite funcionamiento compatible con SONET/SDH STM-64 Soporte de todo tipo de servicios, incluido QoS (priorización con 802.1p y 802.1Q) Versátil, permite limitar caudales por software Adecuado para backbone de grandes redes locales y conexión de servidores de muy altas prestaciones

Anillo Gigabit Ethernet
Redes Ópticas Ejemplo: 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 Gigabit Ethernet E3 (PDH)

Velocidades de Ethernet
Redes Ópticas Velocidades de Ethernet Velocidad Apareció en: Nivel físico heredado de … 10 Mb/s compartidos 1981 De nada. Nuevo 10 Mb/s conmut. 1992 100 Mb/s 1995 FDDI (100 Mb/s) 1 Gb/s 1998 Fibre Channel (800 Mb/s) 10 Gb/s 2002 Basado en SDH (STM-64) 40 Gb/s 2010 Basado en SDH (STM-192) 100 Gb/s ??

Algunos medios físicos de Ethernet
Puentes y Conmutadores LAN Algunos medios físicos de Ethernet Velocidad (Mb/s) Medio Cable Distancia Costo Fecha estand. 1 (1BASE5) UTP-2 500m Bajo 1987 10 (10BASE5) (10BROAD36) (10BASE2) 10BASE-F 10BASE-T Coax RG8 50 Ω Coaxial 75 Ω Coax RG58 50 Ω F.O. multimodo UTP-3/5 500 m 3,6 Km 185 m 2 Km 100/150 m Alto 1983 1985 1990 100 100BASE-TX 100BASE-FX UTP-5 100 m 1995 1000 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-T F.O. monomodo UTP-5e 5 Km medio 1998 1999 10000 10GBASE-LR 10GBASE-ER 10GBASE-CX4 10GBASE-T Coax 4 pares UTP-6/6a 10 Km 40 Km 15 m 55/100 m Muy Bajo 2002 2004 2006 40000 40GBASE-LR4 40GBASE-CR4 Cobre 10 m N.D. 2010 (est.) 100000 100GBASE-LR4 100GBASE-ER4 100GBASE-CR10 En la tabla se muestran en orden más o menos cronológico algunos de los principales medios físicos de Ethernet. Los que aparecen entre paréntesis están en desuso, pero se han incluido por su interés histórico y porque algunos tuvieron amplia difusión en su momento. 1BASE5: desarrollada a mediados de los 80 y conocida como StarLAN, esta versión ralentizada de Ethernet fué un fracaso comercial, pero ostenta el mérito de ser la primera versión de Ethernet que funcionó sobre cable de pares, precursora de 10BASE-T. 10BASE5 fue la primera versión de Ethernet. 10BASE2: la ‘hermana menor’ de 10BASE5, llamada ‘Cheapernet’ ya que utilizaba un cable coaxial más fino y simplificaba la instalación, lo cual reducía considerablemente los costes. 10BROAD36: la única variante de Ethernet desarrollada sobre banda ancha. Su principal ventaja era el mayor alcance, pero el costo exagerado y la llegada de la fibra óptica que también permitía gran alcance impidieron su difusión. La estandarización de las variantes de Ethernet a 40 y 100 Gb/s está prevista para 2010. Redes

Vista transversal de un cable UTP-5 de cuatro pares
Redes Ópticas Cubierta hecha con material aislante Alambre de cobre. Normalmente AWG 24 ( 0,51 mm) Aislante de cada conductor Vista transversal de un cable UTP-5 de cuatro pares

Redes Ópticas Atenuación y Diafonía Cuando una señal eléctrica viaja por un cable se produce un debilitamiento de la señal proporcional a la distancia, como consecuencia de las pérdidas por resistencia (calor) y por emisión electromagnética al ambiente. Esto es la atenuación. La atenuación se mide en dB y aumenta con la frecuencia. Un valor mayor es peor Una señal eléctrica de alta frecuencia genera corrientes inducidas que producen interferencia. Esto es la diafonía o ‘crosstalk’. La diafonía se mide en dB y disminuye con la frecuencia. Un valor menor es peor La calidad o bondad de un cable para transmitir señales a una frecuencia dada se mide por el cociente entre la atenuación y la diafonía a esa frecuencia. Esto es lo que se conoce como ACR (Attenuation-Crosstalk Ratio)

ACR (Attenuation-Crosstalk Ratio)
Redes Ópticas ACR (Attenuation-Crosstalk Ratio) Como la diafonía y la atenuación se expresan en dB su cociente se puede calcular como: ACR = Diafonía – Atenuación El ACR disminuye conforme aumenta la frecuencia. Para cada cable hay una frecuencia a la cual el ACR es cero. Esa frecuencia máxima es el ancho de banda de ese cable y es la frecuencia máxima que debería usarse para transmitir datos por él Los equipos de medida (Fluke o similar) pueden medir la atenuación y la diafonía de un cable a diferentes frecuencias. A partir de esos datos se calcula el ACR

Atenuación, Diafonía y ACR
Redes Ópticas Atenuación, Diafonía y ACR Intensidad de la señal (dB) Diafonía (Crosstalk) ACR=0 dB 50 dB ACR (Attenuation/ Crosstalk Ratio) Atenuación 0 dB Frecuencia (MHz) 0 MHz Ancho de banda

Normativas de cableado estructurado
Redes Ópticas Normativas de cableado estructurado Las normativas de cableado estructurado establecen pautas homologadas para la instalación de infraestructura de cableado de redes datos en edificios. Se prevén cables de cobre y de fibra óptica Hay una normativa europea y una americana: Europea: ISO/IEC 11801 Americana: ANSI/TIA/EIA-568-B Normalmente se intenta en lo posible que las instalaciones cumplan ambos estándares

Categorías/clases del cable de pares
Redes Ópticas Categorías/clases del cable de pares Los cables de pares clasifican en una serie de categorías (3, 4, 5, …) o clases (C, D, E, …) según la frecuencia máxima para la que está prevista su utilización A una mayor frecuencia corresponde una mayor capacidad de enviar datos Gradualmente se ha ido aumentando la frecuencia máxima de los cables y han ido apareciendo categorías/clases superiores El aumento en la categoría/clase va acompañado de: Mayor sección del cobre Trenzado más denso (mas vueltas por metro) Cambios en el material aislante Mayor control de la geometría del cable (separadores entre pares) Apantallamiento (en los casos extremos)

Categorías de cables UTP (Unshielded Twisted Pair)
Redes Ópticas Categorías de cables UTP (Unshielded Twisted Pair) Categoría Clase Tipo Frec. Máx. (MHz) Uso habitual (1) A UTP 0,1 Bucle de abonado (2) B 1 Token Ring 4 Mb/s 3 C 16 10 Mb Ethernet 4 20 Token Ring 16 Mb 5 D 100 100 Mb Ethernet 5e (enhanced) Gigabit Ethernet 6 E 250 10 Gb Ethernet (55 m) 6a (augmented) EA 500 10 Gb Ethernet (100 m) 7 F STP 600 ¿40/100 Gb Ethernet? 7a (augmented) FA 1000

Atenuación y diafonía en función de la
Redes Ópticas Atenuación y diafonía en función de la frecuencia para cables categoría 5 y 6 10 20 Atenuación Cat. 5 Atenuación Cat. 6 30 Diafonía Cat. 5 dB 40 Diafonía Cat. 6 50 60 70 50 100 150 200 Frecuencia (MHz)

Redes Ópticas Valores de diafonía, atenuación y ACR para el cable UTP Nokia UC300 comparados con los de la Clase D/Cat. 5 (Diafonía)

Frecuencia de algunas LANs en cable UTP
Redes Ópticas Frecuencia de algunas LANs en cable UTP LAN Velocidad Pares Codificación Baudios transmit. Frec. Máx. (MHz) Ethernet 10 Mb/s 1 Manchester 20 Mb 10 MHz Token Ring 16 Mb/s Manchester diferencial 32 Mb 16 MHz 100 Mb/s 4B/5B 125 Mb 62,5 MHz 1 Gb/s 4 PAM-5 10 Gb/s PAM-16 833 Mb 416,5 MHz La frecuencia máxima depende de la velocidad y de la codificación y es siempre igual a la mitad del número de baudios transmitidos. Las codificaciones más sofisticadas (PAM) consiguen mayor eficiencia (enviar más bits por hertzio)

Redes Ópticas Codificación En LAN los datos nunca se envían tal cual, es decir no se representan los bits en voltajes o pulsos de luz, sino que previamente se codifican (se convierten siguiendo unas reglas precisas). El objeto de la codificación es asegurar que se producirán transiciones en la señal y por tanto se mantendrá el sincronismo entre emisor y receptor, cualquiera que sea la secuencia de bits enviada.

Codificación Manchester
Redes Ópticas Codificación Manchester Transición Bajo-Alto = 1 Transición Alto-Bajo = 0 Flujo de bits a transmitir 1 1 1 1 1 1 Codificación Binaria NRZ (Non Return to Zero) Codificación Manchester ns (10 Mb/s) 

Codificación Manchester
Redes Ópticas Codificación Manchester En Ethernet a 10 Mb/s se eligió Manchester por su sencillez y bajo coste. Pero esto requiere que el transceiver sea capaz de producir el doble de transiciones (o baudios) que el caudal efectivo. Se emplean dos baudios por bit Manchester no es muy eficiente, pero a bajas velocidades es barato de implementar y facilita el sincronismo pues en cada intervalo asegura una transición

Codificación FDDI En FDDI no se utilizó Manchester porque:
Redes Ópticas Codificación FDDI En FDDI no se utilizó Manchester porque: Habría obligado a enviar 200 Mbaudios (encarece los equipos) Habría generado señales de frecuencia demasiado elevada en los cables UTP (la frecuencia es proporcional a los baudios) Para FDDI (y Fast Ethernet) se utiliza codificación 4B/5B: Se hacen dos listas, una con los 32 grupos posibles de 5 bits (25=32) y otra con los 16 grupos posibles de 4 bits (24=16) De los 32 valores de 5 bits se eligen solo la mitad. Se descartan los grupos ‘00000’, ‘11111’, ‘00001’, ‘10000’y algunos más. Se hacen corresponder los grupos elegidos de 5 bits con los de cuatro bits Antes de transmitir los bits se agrupan de 4 en 4 y se ‘traducen’ según la tabla

Código 4B/5B Código 4B/5B Bits Símbolo 0000 11110 0001 01001 0010
Redes Ópticas Código 4B/5B Código 4B/5B Bits Símbolo 0000 11110 0001 01001 0010 10100 0011 10101 0100 01010 0101 01011 0110 01110 0111 01111 1000 10010 1001 10011 1010 10110 1011 10111 1100 11010 1101 11011 1110 11100 1111 11101 Símbolos especiales Bits Símbolo IDLE 11111 J 11000 K 10001 T 01101 R 00111 S 11001 QUIET 00000 HALT 00100 No usado 00110 01000 01100 10000 00001 00010 00011 00101

Codificación 4B/5B 10010 01011 Flujo de bits a transmitir 1 1 1
Redes Ópticas Codificación 4B/5B 10010 01011 Flujo de bits a transmitir 1 1 1 Codificación Binaria NRZ Codificación 4B/5B ns (100 Mb/s)  ns (baudios) 

Ventajas de la Codificación 4B/5B
Redes Ópticas Ventajas de la Codificación 4B/5B Eficiencia: 4 bits en 5 baudios, 4/5 = 0,8. El transceiver solo ha de transmitir 125 Mbaudios (con Manchester habrían sido 200 Mbaudios. Es más barato La señales que se transmiten por el cable de cobre son de menor frecuencia, se puede usar un cable de menor categoría. Con Manchester difícilmente se habría conseguido 100 Mb/s en categoría 5. En fibra los pulsos que se transmiten no son tan breves como si se usara Manchester.

Algunas codificaciones en Ethernet
Redes Ópticas Algunas codificaciones en Ethernet Medio Veloc. (Mb/s) Codificación Pares Mbaudios Eficiencia Cable 10BASE-T 10 Manchester 1 20 50% UTP-3 100BASE-X 100 4B/5B 125 80% UTP-5 1000BASE-X 1000 8B/10B 1250 F.O. 10GBASE-R 10000 64B/66B 10300 97% 1000BASE-TX 250 PAM-5 4 200% UTP-5e 10GBASE-T 2500 PAM-16 833 300% UTP-6a

Caso 1000BASE-T En 1000BASE-T se aplican tres ‘trucos’:
Redes Ópticas Caso 1000BASE-T En 1000BASE-T se aplican tres ‘trucos’: Se reparte el tráfico entre los cuatro pares (250 Mb/s cada uno) Se emplean circuitos híbridos para conseguir transmisión simultánea por cada par en cada sentido (full dúplex). Se usa una codificación multinivel (PAM 5x5). Cada símbolo puede tener no dos sino cinco valores posibles. Se transmiten dos bits por baudio En 10GBASE-T se hace algo similar, pero la codificación es de 16 niveles. Aun así la frecuencia es demasiado alta para cable UTP-5

250 Mb/s por par en cada sentido 2 bits/símbolo 125 Msímbolos/s
Redes Ópticas Transmisión dual-duplex en 1000BASE-T T T 250 Mb/s Híbrido Híbrido 250 Mb/s Cuatro pares R R T T 250 Mb/s por par en cada sentido 250 Mb/s Híbrido Híbrido 250 Mb/s R R 2 bits/símbolo 125 Msímbolos/s T T 250 Mb/s 250 Mb/s Híbrido Híbrido R R T T 250 Mb/s Híbrido Híbrido 250 Mb/s R R

Atenuación según la frecuencia de cables UTP (ISO/IEC 11801 (2002))
Redes Ópticas Atenuación según la frecuencia de cables UTP (ISO/IEC (2002))

Señal emitida en Ethernet a 100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s
Redes Ópticas Señal emitida en Ethernet a 100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s

Señal recibida en Ethernet a 100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s
Redes Ópticas Señal recibida en Ethernet a 100 Mb/s, 1 Gb/s y 10 Gb/s

Hardware con puertos 10GBASE-T (802.3an)
Redes Ópticas Hardware con puertos 10GBASE-T (802.3an) Switch Marca SMC Modelo BT Switch nivel 2 20 puertos 10G/1000/100/10 BASE-T 4 puertos XFP (módulo externo de fibra o cobre) Precio: $23.300 Tarjeta Telsio S310-BT Puerto 10G BASE-T Consumo: 24W Precio: $1.300 (35% menos que la de fibra)

Tarjeta 10 GB Eth. (conmutador Cisco Catalyst 6500)
Redes Ópticas Tarjeta 10 GB Eth. (conmutador Cisco Catalyst 6500) Capacidad tarjeta: 40 Gb/s 48 Mpps Tipo Transc. Alcance Precio 10GBASE-ER 40 Km $ 10GBASE-LR 10 Km $ 4.000 10GBASE-LX4 300 m 10GBASE-SR 26/300 m $ 3.000 10GBASE-CX4 15 m $ 600 Transceivers Tarjeta: $ (4 interfaces 10 Gb/s)

Router principal de RedIRIS en la C.V.
Redes Ópticas Router principal de RedIRIS en la C.V. 10 Interfaces Gb Eth. Una Interfaz SONET STM-16 (2,5 Gb/s) Una Interfaz 10Gb Eth. 4 Interfaces SONET STM-4 (622 Mb/s) Modelo Juniper T320

40/100 Gb Ethernet Aprobado en junio de 2010 (IEEE 802.3ba) Tipo cable
Redes Ópticas 40/100 Gb Ethernet Aprobado en junio de 2010 (IEEE 802.3ba) Tipo cable Distancia 40 Gb Eth 100 Gb Eth Backplane 1 m 40GBASE-KR4 Coaxial 10 m 40GBASE-CR4 100GBASE-CR10 Fibra multimodo OM3 100 m 40GBASE-SR4 100GBASE-SR10 Fibra multimodo OM4 125 m Fibra monomodo 10 km 40GBASE-LR4 100GBASE-LR4 40 km 100GBASE-ER4

Conmutadores nivel 2 y nivel 3
Redes Ópticas Conmutadores nivel 2 y nivel 3 En 1991 se inventaron los conmutadores LAN A mediados de los 90, con la proliferación de las VLANs, surgió la necesidad de enrutar en la LAN entre interfaces de alta velocidad Los fabricantes desarrollaron ASICs capaces de conmutar a nivel 3 (enrutar) para el protocolo IP. Surgieron los conmutadores de nivel 3, que son a los routers lo que los conmutadores LAN son a los puentes transparentes. Los conmutadores de nivel 3 pueden funcionar a nivel 2 igualmente, según la configuración que tengan Los routers tradicionales siguen siendo útiles cuando Se necesitan interfaces WAN Se quiere soporte multiprotocolo (enrutar otros protocolos distintos de IP)

Conmutador nivel 2/3 Cisco Catalyst 6509
Redes Ópticas Conmutador nivel 2/3 Cisco Catalyst 6509 Interfaces 1 Gb/s fibra Interfaces 1000BASE-T Interfaces 10 Gb/s fibra Tarjeta supervisora (SUP720) Tarjeta cortafuegos Fuentes de alimentación

Rendimiento a nivel 2/3 de algunos switches y routers de Cisco
Redes Ópticas Rendimiento a nivel 2/3 de algunos switches y routers de Cisco Modelo Conmutación Nivel 2 (Kpps) Conmutación Nivel 3 (Kpps) Precio (US$) 1900 550 - 1.700 (2002) 2950T-12 4.800 1.300 6.600 3.000 3560G-24T 38.700 5.600 6500/720 2500 4,4 1.500 (2000) 1721 12 1.200 VIP 2/40 95 CRS-1LC 80.000 $$$$$$ Switches Routers

Redes Ópticas Jumbo Frames El máximo tamaño de trama según el estándar Ethernet es de 1518 bytes Algunos fabricantes soportan tramas de hasta 9000 bytes (Jumbo Frames) especialmente en Gb y 10 Gb Eth Esto permite hacer paquetes IP grandes, lo cual mejora el rendimiento pues hay menos gasto de CPU en los hosts Pero es preciso que toda la ruta (extremo a extremo) soporte Jumbo Frames. Con “descubrimiento de la MTU del trayecto” los hosts pueden comprobarlo Actualmente solo puede usarse, a veces, entre redes académicas

Uso de Ethernet en redes MAN
Redes Ópticas Uso de Ethernet en redes MAN Ethernet fue incialmente una red LAN. Sin embargo se ha extendido como la tecnología más competitiva en redes metropolitanas, gracias a su: Rendimiento Bajo costo Posibilidades de gestión Utilizando etiquetado 802.1Q (VLANs) los proveedores pueden multiplexar tráfico de diferentes clientes en un mismo enlace ‘trunk’ de forma que se puede ofrecer conectividad transparente a nivel 2 entre LANs Un ejemplo de esto es el servicio MacroLAN de Telefónica

Ejemplo de Metro Ethernet: Red de Univ. públicas de la C. Valenciana
Redes Ópticas Ejemplo de Metro Ethernet: Red de Univ. públicas de la C. Valenciana Se usa el servicio ‘MacroLAN’ de Telefónica Las univ. públicas de la C. V. (UA, UJI, UMH, UPV y UV) se interconectan desde 1994 a través de la red de la Generalitat, suministrada por Telefonica. Esa red ha sido objeto de varias mejoras desde entonces. Actualmente se basa en una serie de conmutadores LAN (nivel 2) suminstrados y gestionados por el operador que mediante VLANs configuran enlaces VPN a través de los cuales las universidades llegan a Burjassot, donde esta el PoP de RedIRIS. Entró en funcionamiento en octubre de 2004.

Red de Universidades públicas de la Comunidad Valenciana
Redes Ópticas Red de Universidades públicas de la Comunidad Valenciana UPV (Cno. Vera) VLAN 863 Tlf UPV UV (Filología) VLAN 865 C.T. Los Ángeles (Alicante) VLAN 862 UA Tlf Tlf UV TRUNK TRUNK UA (S.Vte.) GVA Tlf TRUNK TRUNK Tlf VLAN 867 GVA VLAN 866 UMH Tlf TRUNK Tlf UMH (Elche) TRUNK C.T. Carmen (Valencia) VLAN 863 (UPV) VLAN 864 UJI Tlf TRUNK Tlf Tlf RedIRIS VLAN 864, 865, 866, 867 UJI (Borriol) C.T. Gran Vía (Castellón) VLAN 862 UV Gigabit Ethernet UV STM-1 (155 Mb/s) UV (Burjassot) Agregación de enlaces

Redes Ópticas Ethernet en la MAN Los intentos de utilizar Ethernet en la MAN para ofrecer servicios de conectividad de LANs han puesto de manifiesto diversas deficiencias: Seguridad/escalabilidad: el tráfico de diferentes usuarios viaja mezclado en los enlaces trunk. Los usuarios no pueden elegir libremente los identificadores de las VLANs, Fiabilidad/robustez: el uso de ST no permite una recuperación de averías con una rapidez comparable a la de los anillos SONET/SDH Reserva de capacidad/calidad de servicio: No hay en Ethernet mecanismos que permitan garantizar un caudal a cada usuario. El caudal y el retardo percibidos por los usuarios son impredecibles

Servicio Ethernet de interconexión de LANs
Redes Ópticas Servicio Ethernet de interconexión de LANs Enlaces de VLANs VLAN 11 VLAN 11 Enlaces ‘trunk’ (802.1Q) VLAN 12 VLAN 12 VLAN 13 VLAN 13 Cliente 1 Cliente 1 VLAN 21 VLAN 21 1 1 2 4 4 2 VLAN 22 A B VLAN 22 3 3 Cliente 2 Cliente 2 VLAN 23 Red del operador VLAN 23 VLAN 31 VLAN 31 Cliente 3 Cliente 3 VLAN 32 VLAN 32 Red del operador VLAN 33 VLAN 33 Si el cliente 1 utiliza (por error) la VLAN 21 se meterá en la red del cliente 2. Solución: integrar en la red del operador los conmutadores con enlaces ‘trunk’ Los conmutadores A y B han de aprender todas las MACs de sus clientes

Ethernet para servicios de operador
Redes Ópticas Ethernet para servicios de operador Cuando se establecen VPNs a nivel de operador con Ethernet se plantean problemas de escalabilidad y gestión. Es preciso ocultar los identificadores de VLANs de cliente al operador Para esto se han elaborado dos nuevos estándares 802.1ad (2005): PB (Provider Bridges) o Q-in-Q. Suminista el S-VID (Service VLAN-ID), nuevo identificador de VLAN que se superpone al del usuario (anidación de identificadores) 802.1ah (2008): PBB (Provider Backbone Bridges) o MAC-in-MAC. Proporciona nuevas direcciones MAC de origen y destino y nuevos identificadores de VLAN y servicio. Consigue una total independencia del operador y el usuario

Evolución del encapsulado de Ethernet
Redes Ópticas Evolución del encapsulado de Ethernet Payload Ethertype VID S-VID SA DA Payload Ethertype VID S-VID SA DA I-SID B-VID B-SA B-DA Payload Ethertype VID SA DA Payload Ethertype SA DA 802.3 (1983) 802.1Q (1998) 802.1ad Q-in-Q (2005) SA = Dir. MAC de origen DA = Dir. MAC de destino VID = Identificador VLAN S-VID = Identificador VLAN de servicio I-SID = Identificador de servicio B-VID = Identificador VLAN en Backbone B-SA = Dir. MAC de origen en Backbone B-DA = Dir. MAC de destino en backbone 802.1ah MAC-in-MAC (2008)

Interconexión de LANs con ‘Provider bridges’
Redes Ópticas Interconexión de LANs con ‘Provider bridges’ Enlaces de VLANs VLAN 11 VLAN 11 Enlaces ‘trunk’ (802.1Q) VLAN 12 Enlace 802.1ad VLAN 12 VLAN 13 Cliente 1 VLAN 13 Cliente 1 VLAN 21 VLAN 21 1 1 2 4 4 2 VLAN 22 A B VLAN 22 3 3 Cliente 2 Cliente 2 VLAN 23 VLAN 23 VLAN 31 Puerto S-VID VLAN 31 Cliente 3 Cliente 3 VLAN 32 VLAN 32 VLAN 33 VLAN 33 Cada cliente puede configurar las VLANs que quiera, sin riesgo de colisión con otros clientes Solo los conmutadores A y B han de saber poner/quitar etiquetas 802.1ad. Las etiquetas se ponen en función del puerto por donde se recibe la trama (como en 802.1Q)

Nuevos estándares 802 para MAN
Redes Ópticas Nuevos estándares 802 para MAN 802.1Q-1998: prevé la definición de VLANs en una etiqueta de 12 bits (máximo 4096 VLANs en una red) 802.1ad-2005: anida un segundo identificador para el carrier llamado S-VID también de 12 bits (Service VLAN ID). Se denomina Q-in-Q ó ‘Provider Bridges 802.1ah-2008 (junio): permite encapsular la trama ethernet en otra con identificadores de VLAN, direcciones MAC de origen y destino diferentes. Denominado MAC-in-MAC o Provider backbone bridges 802.1Qay-2009: Para funciones de gestión e ingeniería de tráfico (PBB-TE, Provider Backbone Bridges Traffic Engineering) 802.1ag-2007: Para gestión de averías (Connection Fault Management) 802.1aq: Para optimización de rutas (Shortest Path Bridging). Alternativa al Spanning Tree. Usa algoritmos de routing basados en el estado del enlace 802.1Qaw-2009: Para diagnóstico de problemas en redes debidos cortafuegos, ACLs y errores de comunicación producidos por mal funcionamiento de los protocolos (management of data driven and data connectivity faults)

Menor costo y mayor rendimiento
Redes Ópticas Alternativas de transporte IP Mayor Flexibilidad IP IP AAL5/ATM IP PPP IP SONET/SDH SONET/SDH PPP ETHERNET SONET/SDH 1995 1997 1999 2002 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. Menor costo y mayor rendimiento

Policy routing: El problema del ‘pez’
Redes Ópticas Policy routing: El problema del ‘pez’ El ISP no puede controlar en X que solo vaya por la ruta de alta capacidad el tráfico dirigido a C desde A y no el de B Enlaces de alta capacidad Problema: Usuario A Tarifa premium Y A Backbone del ISP X Z C Usuario C V Usuario B Tarifa normal B W Enlaces de baja capacidad Al crear diferentes PVCs el ISP puede separar fácilmente el tráfico de A del de B Solución ATM: PVC A-C Usuario A Tarifa premium Y A Un problema típico en ingeniería de tráfico es el conocido como ‘problema del pez’. Supongamos que un ISP trata de ofrecer servicios de diferente calidad a sus usuarios, por ejemplo servicio premium con alta calidad y servicio normal con calidad ‘best effort’. Supongamos además que dos usuarios (A y B) contratan los servicios premium y normal, respectivamente, en un mismo POP (Point Of Presence), y que ambos están interesados en enviar tráfico al usuario C, conectado a otro POP de la red del ISP. El router del ISP al encaminar los paquetes de A y de B hacia C no podrá en principio discriminar cuales pertenecen a A y cuales a B, ya que el encaminamiento se realiza en base a la dirección de destino, no a la dirección de origen. Por tanto tanto el tráfico de A como el de B se encaminarán por la misma ruta, recibiendo probablemente ambos clientes la misma calidad de servicio aun cuando pagan tarifas diferentes. Una posible solución a este problema es lo que se denomina ‘policy routing’, es decir encaminamiento basado en criterios que no se limitan a la dirección de destino sino que toman en cuenta otros factores, como la dirección de origen. Sin embargo el policy routing tienen un problema serio: los fabricantes diseñan sus equipos para la conmutación rápida, generalmente por hardware, de paquetes IP basándose exclusivamente en la dirección de destino, y siempre que se aplica policiy routing el rendimiento decae de manera alarmante. Una mejor solución sería que el ISP sustituyera su red por un backbone ATM. En este caso sería fácil constituir dos PVC independientes para encaminar el tráfico de A por la ruta de alta capacidad (la superior) y el de B por la de baja capacidad (inferior) Backbone del ISP X Z C Usuario C V W Usuario B Tarifa normal B Este es un ejemplo de lo que se denomina ‘Ingeniería de Tráfico’ PVC B-C

Problema de los routers IP
Redes Ópticas Problema de los routers IP Es difícil encaminar eficientemente los datagramas cuando hay que respetar reglas externas, ajenas a la dirección de destino, es decir hay que hacer ‘policy routing’ o enrutamiento por políticas de uso Resulta difícil hacer Gigarouters eficientes que respeten el ‘policy routing’ Esto es especialmente crítico en los enlaces troncales de las grandes redes. ATM puede resolver el problema gracias a la posibilidad de fijar la ruta de los datagramas mediante el establecimiento del VC

ATM vs IP Ventajas de ATM
Redes Ópticas ATM vs IP Ventajas de ATM Rápida conmutación (consulta en tabla de VPI o VPI/VCI) Posibilidad de fijar la ruta según el origen (ingeniería de tráfico) Inconvenientes de ATM SAR (segmentación y reensamblado). Impide funcionar a altas velocidades Overhead (13%) debido al ‘Cell tax’ (cabecera)

Redes Ópticas MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching) intenta conseguir las ventajas de ATM, pero sin sus inconvenientes Asigna a los datagramas de cada flujo una etiqueta única que permite una conmutación rápida en los routers intermedios (solo se mira la etiqueta, no la dirección de destino) Las principales aplicaciones de MPLS son: Funciones de ingeniería de tráfico (a los flujos de cada usuario se les asocia una etiqueta diferente) Policy Routing Servicios de VPN Servicios que requieren QoS

Solución MPLS al problema del pez
Redes Ópticas Solución MPLS al problema del pez Las etiquetas solo tienen significado local y pueden cambiar a lo largo del trayecto (como los VPI/VCI de ATM)  -  5   3  5  4  4  -  7   Usuario A Tarifa premium 4  5 Y A    C Usuario C Z X 3 7    Usuario B Tarifa normal 2 B  V W    C ha de distinguir de algun modo los paquetes que envía hacia A o B (puede usar subinterfaces diferentes)  3  2  2  7 Los routers X y Z se encargan de etiquetar los flujos según origen-destino

Redes Ópticas Terminología MPLS FEC (Forwarding Equivalence Class): conjunto de paquetes que entran en la red MPLS por la misma interfaz, que reciben la misma etiqueta y por tanto circulan por un mismo trayecto. Normalmente se trata de datagramas que pertenecen a un mismo flujo. Una FEC puede agrupar varios flujos, pero un mismo flujo no puede pertenecer a más de una FEC al mismo tiempo. LSP (Label Switched Path): camino que siguen por la red MPLS los paquetes que pertenecen a la misma FEC. Es equivalente a un circuito virtual en ATM o Frame Relay. LSR (Label Switching Router) : router que puede encaminar paquetes en función del valor de la etiqueta MPLS LIB (Label Information Base): La tabla de etiquetas que manejan los LSR. Relaciona la pareja (interfaz de entrada - etiqueta de entrada) con (interfaz de salida - etiqueta de salida) Los LSR pueden ser a su vez de varios tipos: LSR Interior: el que encamina paquetes dentro de la red MPLS. Su misión es únicamente cambiar las etiquetas para cada FEC según le indica su LIB LSR Frontera de ingreso: los que se encuentran en la entrada del flujo a la red MPLS (al principio del LSP). Se encargan de clasificar los paquetes en FECs y poner las etiquetas correspondientes. LSR Frontera de egreso: Los que se encuentran a la salida del flujo de la red MPLS (al final del LSP). Se encargan de eliminar del paquete la etiqueta MPLS, dejándolo tal como estaba al principio

Terminología MPLS LSPs LIB  -  5   3 FECs  5  4  4  -  7
Redes Ópticas Terminología MPLS LSPs LIB  -  5   3 FECs  5  4  4  -  7 Router IP ordinario (no MPLS ‘enabled’)   5 4  Y  A   Routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’) Z C X   3 7   2  B   V W LIB LIB  3  2  2  7 LSR Frontera de ingreso LSR Frontera de egreso LSRs Interiores (V, W, Y)

Creación de los LSP (Label Switched Path)
Redes Ópticas Creación de los LSP (Label Switched Path) Se puede hacer: Por configuración, de forma estática (equivalente a los PVCs en ATM) Por un protocolo de señalización: LDP: Label Distribution Protocol El enrutamiento del LSP se hace en base a la información que suministra el protocolo de routing, normalmente IS-IS u OSPF. Siempre se usan algoritmos del estado del enlace, que permiten conocer la ruta completa y por tanto fijar reglas de ingeniería de tráfico. Si una vez fijado el LSP falla algún enlace hay que crear un nuevo LSP por otra ruta para poder pasar tráfico

Clasificación del tráfico en FECs
Redes Ópticas Clasificación del tráfico en FECs Se puede efectuar en base a diferentes criterios, como por ejemplo: Interfaz de entrada Dirección IP de origen o destino (dirección de host o de red) Número de puerto de origen o destino en la cabecera de transporte Campo protocolo de IP (TCP, UDP, ICMP, etc.) Valor del campo DS (Differentiated Services, calidad de servicio) de la cabecera IP

Redes Ópticas MPLS MPLS funciona sobre multitud de tecnologías de nivel de enlace: líneas dedicadas (PPP, POS), LANs, ATM o Frame Relay. La etiqueta MPLS se coloca delante del paquete de red y detrás de la cabecera de nivel de enlace. MPLS es independiente del protocolo de red. Se puede usar incluso con tramas de nivel 2 Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila. Esto permite ir agregando (o segregando) flujos. El mecanismo es escalable.

Formato de la etiqueta MPLS
Redes Ópticas Formato de la etiqueta MPLS Bits  20 3 1 8 Etiqueta Exp S TTL Etiqueta: Exp: S: TTL: La etiqueta propiamente dicha que identifica una FEC (con significado local) Bits para uso experimental; una propuesta es transmitir en ellos información de DiffServ Vale 1 para la primera entrada en la pila (la más antigua), cero para el resto Contador del número de saltos. Este campo reemplaza al TTL de la cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS. El campo etiqueta es el que utilizan los routers MPLS para decidir por donde encaminar el paquete. Todos los paquetes que recibe un router por una interfaz dada con el mismo valor del campo Etiqueta pertenecen a la misma FEC (Forward Equivalence Class). El campo Exp no tiene definida una función en el estándar. Se prevé que pueda utilizarse para transmitir información sobre el paquete que deba ser conocida por los routers MPLS. Un ejemplo podría ser información de Calidad de Servicio que permitiera a los routers saber el nivel de prioridad que tiene cada paquete. El campo S indica (cuando vale 1) que se trata de la última etiqueta en la pila. En el caso de haber más de una etiqueta MPLS todas tendrán a cero el campo S salvo la última. Evidentemente en el caso de haber solo una etiqueta MPLS esta tendrá siempre a 1 el campo S. El router sabe que detrás de la etiqueta MPLS con S=1 se encuentra el paquete de nivel de red. El campo TTL cumple una función equivalente al campo TTL de IPv4. Cuando el paquete recibe una etiqueta nueva en el router de ingreso el campo TTL hereda el valor que tuviera el campo TTL del datagrama IP y sigue el tratamiento habitual, es decir reducirse en una unidad en cada salto. . A la salida, en el router de egreso, el campo TTL de la etiqueta se traslada (reducido en una unidad) al campo TTL del datagrama IP. En el caso de redes ATM y Frame Relay el hardware no dispone de mecanismo que permitan eficientemente actualizar el campo TTL, por lo que en estos casos no se utiliza.

Situación de la etiqueta MPLS
Redes Ópticas Situación de la etiqueta MPLS PPP (Líneas dedicadas) CabeceraPPP Pila de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola PPP Cabecera MAC CabeceraLLC Pila de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola MAC LANs (802.2) Campo VPI/VCI Etiqueta MPLS Superior Resto de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos ATM Cabecera ATM Campo DLCI En líneas dedicadas (protocolo PPP) y redes locales la etiqueta MPLS se coloca inmediatamente detrás de la información de nivel de enlace y delante del paquete de nivel de red. En caso de que haya más de una etiqueta MPLS se organizarán todas juntas en forma de pila, colocándose primero la más alta en la pila. En ATM y Frame Relay, a fin de aprovechar los mecanismos de conmutación inherentes de estas redes, la etiqueta MPLS más alta en la pila se coloca directamente en el campo que corresponde al VPI/VCI en ATM, o al DLCI en Frame Relay..El resto de etiquetas se colocan, caso de existir, inmediatamente delante del paquete de nivel de red, como si fuera parte de este a efectos del nivel de enlace. De esta forma cuando un paquete MPLS viaja por una red ATM o Frame Relay puede ser conmutado de forma natural, sin que la red tenga que hacer nada especial, salvo en el caso de los routers de ingreso y de egreso que habrán de poner o quitar la etiqueta. Etiqueta MPLS Superior Resto de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola Frame Relay Frame Relay Cabecera Frame Relay

Tratamiento del campo TTL
Redes Ópticas Tratamiento del campo TTL Al entrar un paquete en la red MPLS el router de ingreso inicializa el TTL de la etiqueta al mismo valor que tiene en ese momento la cabecera IP Durante el viaje del paquete por la red MPLS el campo TTL de la etiqueta disminuye en uno por cada salto. El de la cabecera IP no se modifica. A la salida el router de egreso coloca en la cabecera IP el valor del TLL que tenía la etiqueta, menos uno Si en algún momento el TTL vale 0 el paquete es descartado Si hay etiquetas apiladas solo cambia el TTL de la etiqueta situada más arriba. Cuando se añade una etiqueta hereda el valor de la anterior en la pila, cuando se quita pasa su valor (menos uno) a la que tenía debajo.

Etiqueta (TTL) de 1er nivel Etiqueta (TTL) de 2º nivel
Redes Ópticas Apilamiento de etiquetas en MPLS IP (17) IP (17) Paquete IP (TTL) Red MPLS ISP A U LSR de Ingreso 2º nivel Etiqueta (TTL) de 1er nivel 2 (15) LSR de Egreso 2º nivel 4 (16) 7 (14) Etiqueta (TTL) de 2º nivel V 2 (15) Red MPLS ISP B LSR de Ingreso 1er nivel W LSR Interior 1er nivel LSR Interior 1er nivel 7 (14) LSR de Egreso 1er nivel X 2 (15) Los routers U y Z han constituido un LSP con dos LSR interiores, V e Y 2 (13) Y Red MPLS ISP C Para el ISP B parece como si V e Y fueran routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’) En esta figura se muestra un ejemplo de cómo podría tener lugar la apilación de etiquetas. Supongamos que los ISP A y C (cuyas redes soportan MPLS) deciden unirse utilizando los servicios del ISP B, que internamente también utiliza MPLS. A y C contratan con B un enlace virtual entre los routers V e Y de un determinado caudal. El ISP B configura en su red MPLS un LSP (Label Switch Path) entre los routers W y X, a los que están conectados los ISPs A y C, respectivamente. A y C han de acordar el número de etiqueta que utilizarán para la FEC correspondiente a esta conexión (en este ejemplo la etiqueta 2, verde) pero dicha etiqueta no es vista por B. Inversamente B ha de utilizar una etiqueta en el LSP que define, en este ejemplo la 7 roja. Para el LSP formado por A y C el router de ingreso es U y el de egreso es Z. Para el LSP de B el router de ingreso es W y el de egreso es X. Evidentemente si, como es lo normal, los LSP son bidireccionales los routers de ingreso serían de egreso para el sentido opuesto, y viceversa. En la práctica es como si A y C hubieran construido un túnel entre V e Y haciendo uso del LSP de B. Durante su viaje por el túnel el paquete posee dos etiquetas MPLS ordenadas en forma de pila (la verde debajo y la roja arriba). A efectos del contador TTL en cada salto solo se decrementa el contador de mayor nivel en la pila. Así por ejemplo el salto de W a X no afecta el TTL de la etiqueta verde, que vale lo mismo que cuando salió de V. Ahora bien, cuando el paquete llega al router de egreso del segundo nivel (en este caso X) la etiqueta roja es destruida y el valor de su contador trasvasado al TTL de la etiqueta inferior (la verde en este caso). Un tratamiento análogo se da con el TTL del paquete IP, que no ve alterado su valor en todo el trayecto MPLS (de U a Z), pero cuyo TTL se decrementa en Z en 6 unidades, tantas como saltos han tenido lugar en todas las redes MPLS por las que ha pasado. 8 (12) Los routers V e Y están enlazados por un LSP que ha creado el ISP B. V e Y no ven las etiquetas rojas que manejan W y X Z En cierto modo es como si entre V e Y se hubiera hecho un túnel que atravesara W y X IP (11)

Redes Ópticas Aplicaciones de MPLS VPN: la posibilidad de crear y anidar LSPs da gran versatilidad a MPLS y hace muy sencilla la creación de VPNs. Soporte multiprotocolo: los LSPs son válidos para múltiples protocolos, ya que el encaminamiento de los paquetes se realiza en base a la etiqueta MPLS estándar, no a la cabecera de nivel de red. Redes de alto rendimiento: las decisiones de encaminamiento que han de tomar los routers MPLS en base a la LIB son mucho más sencillas y rápidas que las que toma un router IP ordinario (la LIB es mucho más pequeña que una tabla de rutas normal). La anidación de etiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el mecanismo es escalable. Ingeniería de Tráfico: se conoce con este nombre la planificación de rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazo con el fin de optimizar los recursos y reducir congestión. QoS: es posible asignar a un cliente o a un tipo de tráfico una FEC a la que se asocie un LSP que discurra por enlaces con bajo nivel de carga.

Referencias Ethernet y MPLS
Redes Ópticas Referencias Ethernet y MPLS Ethernet: Web de la “Road to 100G Alliance”: Web del “Metro Ethernet Forum”: Sobre 100GB Eth.: “Adding scale, QoS and operational simplicity to Ethernet”. MPLS MPLS Forum: MPLS Resource Center: MPLS Working Group: Proyecto MPLS for Linux: ‘MPLS’. William Stallings, Internet Protocol Journal Vo. 4 Nº 3 ‘MPLS: Una arquitectura de backbone para la Internet del siglo XXI’. José Barberá, Boletín RedIRIS Nº 53, septiembre

Hitos de la fibra óptica
Redes Ópticas Hitos de la fibra óptica 1950s: Invención del LASER. Fundamental para conseguir alcances elevados y velocidades elevadas 1970s: Fibra óptica de baja atenuación. Imprescindible para conseguir alcances elevados 1980s: Amplificador de fibra óptica. Permite llegar a grandes distancias sin tener que regenerar la señal 1990s: Rejillas de Bragg en fibra. Reducen el costo de los dispositivos que separan diferentes longitudes de onda

Redes Ópticas Velocidad de la luz La velocidad de la luz en el vacío es la constante universal c ( ,458 Km/s). En cualquier otro medio la luz va más despacio. Generalmente cuanto más denso el medio menor la velocidad. Medio Velocidad (Km/s) Vacío Aire Agua Vidrio (aprox.) Diamante

Redes Ópticas Índice de refracción El índice de refracción de un material es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (constante c) y la velocidad en ese material. Se representa por n. No tiene unidades y siempre es igual o mayor que 1. Material Velocidad (Km/s) n Vacío 1 Aire 1,0003 Agua 1,33 Vidrio (aprox.) 1,46 Diamante 2,42 En el caso del vidrio eligiendo la composición se puede variar ligeramente la densidad y por tanto el índice de refracción.

Redes Ópticas Refracción de la luz Agua n=1,33 Ángulo menor que el ángulo crítico Cuando un haz de luz pasa de un material a otro de distinto índice de refracción el haz se ‘dobla’. El ángulo de desviación depende de la relación entre el índice de refracción de ambos materiales. A partir de un cierto ángulo el haz se refleja en la superficie de separación, como si ésta fuera un espejo. Este se conoce como el ángulo crítico. El ángulo crítico es mayor cuanto menor es la diferencia en el índice de refracción de ambos materiales Vidrio n=1,46 Refracción ordinaria Agua Ángulo crítico Vidrio 66º Agua Ángulo mayor que el ángulo crítico Vidrio Reflexión total

Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica multimodo
Redes Ópticas Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica multimodo Fibra Multimodo (MMF) Estos haces no rebotan y se pierden porque su ángulo es menor que el ángulo crítico LED de luz normal Cubierta 125 m SiO2 SiO2 + GeO2 Núcleo 50 ó 62,5 m Angulo crítico: 85º (aprox.) El núcleo se dopa con 4-10% de GeO2 para aumentar su densidad y con ello su índice de refracción Pulso entrante Pulso saliente La fibra óptica tiene una estructura formada por dos tipos de vidrio concéntricos. El interior, que se denomina núcleo, está envuelto por otro exterior denominado cubierta. El núcleo está formado por óxido de silicio al que se han añadido pequeñas cantidades (entre un 4 y un 10%) de óxido de germanio. La cubierta está formada por óxido de silicio únicamente. El óxido de germanio le confiere al núcleo una mayor densidad y por tanto un mayor índice de refracción que a la cubierta. Existen dos tipos de fibra que se denominan monomodo y multimodo. Se distinguen por el diámetro del núcleo (la cubierta suele ser de 125 micras en ambos tipos de fibra). En la fibra monomodo el núcleo tiene un diámetro de unas 8 micras, mientras que en la multimodo suele ser de 50 ó 62,5 micras. En el caso de la fibra multimodo el haz de luz se inyecta en el núcleo por un extremo y viaja rebotando por las paredes que le separan de la cubierta como si fueran un espejo. Esto se debe a que la cubierta tiene un menor índice de refracción y el ángulo de incidencia normalmente supera el ángulo crítico (salvo probablemente algunos haces que inciden de forma muy oblicua en la fibra y se pierden en la entrada). Si se producen curvas en la fibra el haz seguirá por el núcleo como si se tratara de una ‘tubería de luz’. En caso de producirse curvas muy cerradas algún haz no superará el ángulo crítico, en cuyo caso pasará a la cubierta y se perderá.

Propagación de la luz en f.o. multimodo
Redes Ópticas Propagación de la luz en f.o. multimodo En fibra multimodo la luz se propaga en forma de haces, llamados modos, que se transmiten rebotando en la separación entre el núcleo y la cubierta. La distancia entre rebotes ha de ser un número entero de longitudes de onda, esto produce que el número de modos sea bastante reducido

Propagación de la luz en f.o. multimodo
Redes Ópticas Propagación de la luz en f.o. multimodo En caso de dobleces excesivos o irregularidades de la fibra algunos modos incidirán con un ángulo inferior al crítico y se perderán: Pérdida de luz por un doblez en la fibra Pérdida de luz por una irregularidad en la fibra

Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica monomodo
Redes Ópticas Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica monomodo Fibra Monomodo (SMF) LED de luz láser Cubierta 125 m SiO2 Núcleo 8-10 m (SiO2+GeO2) Pulso saliente El funcionamiento de la fibra monomodo es diferente al de la multimodo. Debido a su pequeño diámetro y a que normalmente se utiliza con emisores láser la luz en este caso viaja directamente por el núcleo, sin apenas rebotar en las paredes. Sin embargo tiene que rebotar cuando se presentan curvas en el trayecto. Pulso entrante

Propagación de la luz en f.o. monomodo
Redes Ópticas Propagación de la luz en f.o. monomodo En la fibra monomodo el diámetro es tan pequeño que el núcleo se comporta como una guía de ondas. Podemos imaginar que el haz tiene el mismo diámetro que el núcleo y viaja por él como si fuera un pistón. En realidad en la fibra monomodo una parte de la luz viaja por la cubierta:

Estructura de una fibra óptica monomodo
Redes Ópticas Estructura de una fibra óptica monomodo El GeO2 aumenta la atenuación de la fibra. Por eso se intenta poner tan poco dopante como sea posible. Esto provoca que la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y la cubierta sea muy pequeña, sobre todo en fibras monomodo. Por consiguiente el ángulo crítico es muy grande, es decir la luz que viaja por el núcleo ha de incidir en las paredes de forma muy oblicua para que rebote. Si la fibra se dobla mucho el haz no rebota, se escapa y la atenuación aumenta. Por eso la instalación de fibra tiene unos requerimientos estirctos en el radio de curvatura Núcleo n=1,4682 (1550 nm) 0,36% n=1,4629 (1550 nm) La proporción de dopante (GeO2) en el núcleo determina su índice de refracción con respecto a la cubierta. En la fabricación de las fibras, especialmente en las monomodo, se intenta añadir tan poco material dopante como sea posible, ya que el GeO2 no es tan transparente como el SiO2. El problema de utilizar una cantidad pequeña de dopante en el núcleo es que el aumento que se consigue en el índice de refracción del núcleo respecto a la cubierta es pequeño, lo que provoca que el ángulo crítico (mínimo para que el haz de luz rebote y no se escape) sea muy grande. Esto aumenta el riesgo de que en una curva cerrada de la fibra el haz de luz se pierda, con lo que la atenuación aumenta. Por tanto es preciso encontrar un compromiso entre ambos factores: por un lado el interés de minimizar la cantidad de dopante para no aumentar de manera importante la atenuación de la fibra, y por otro la necesidad de tener un aumento suficiente en el índice de refracción del núcleo respecto a la cubierta para que la fibra se pueda doblar en un grado razonable sin que la pérdida por atenuación sea importante. La atenuación debida a radios de curvatura crece dramáticamente cuando se superan los valores mínimos permitidos. A modo de ejemplo diremos que la fibra Corning SMF-28, cuyo perfil de índice de refracción se muestra en la figura, tiene una atenuación de 0,1 dB para una bobina de 100 vueltas de 50 mm de diámetro (equivalente a 0,001 dB por vuelta), mientras que con una bobina de 32 mm de diámetro se induce con una sola vuelta una atenuación de 0,5 dB. Índice de refracción de la fibra monomodo Corning SMF-28

Estructura de un cable de fibra óptica
Redes Ópticas Estructura de un cable de fibra óptica PCOF (Primary Coated Optical Fibre) SCOF (Secondary Coated Optical Fibre) Cable de una sola fibra

Fibra óptica submarina
Redes Ópticas Fibra óptica submarina Fibras submarinas en el mundo SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CABLE SUBMARINO Polietileno Cinta “Mylar” Cables de acero ‘Stranded’ Barrera de aluminio protectora del agua Policarbonato Tubo de cobre o de aluminio Gelatina de petróleo Fibras ópticas El primer cable submarino de larga distancia (de cobre) se tendió en 1866 entre Europa y América para aplicaciones de telegrafía, permitiendo transmitir ocho palabras por minuto. El primer cable submarino de fibra óptica de larga distancia se tendió en 1988 entre Estados Unidos, Inglaterra y Francia. Estaba formado por un cable de cuatro fibras que transportaban cada una 20 Mb/s de tráfico con repetidores cada 40 Km y permitían mantener llamadas telefónica simultáneamente. El cable de fibra óptica submarina está expuesto a daños producidos por múltiples factores, como la pesca de arrastre, las anclas de los barcos, terremotos, volcanes e incluso mordeduras de tiburones. Por ese motivo tiene una protección mayor que la fibra terrestre. Curiosamente cuanto mayor es la profundidad del tendido menor es la protección de la fibra, ya que los factores de riesgo disminuyen. Una fibra a 1000 metros de profundidad lleva doble armadura de protección con un diámetro de 46 mm, mientras que a 2000 metros de profundidad o más se utiliza fibra con armadura simple cuyo diámetro es de 31 mm. Mientras que con fibra de armadura sencilla un barco típico puede cargar unos 6000 Km de fibra como máximo, cuando se utiliza doble armadura la capacidad disminuye a unos 4000 Km. Por las mismas razones cuando el tendido discurre a más de 2000 metros de profundidad el cable simplemente descansa sobre la superficie del fondo, mientras que a profundidades menores se entierra unos 10 metros en el fondo del mar. Para efectuar y controlar el enterramiento se utilizan vehículos especiales dotados de cámaras de vídeo operados por control remoto que trabajan a una velocidad media de 1 o 2 Km por hora, día y noche de forma ininterrumpida . Barco utilizado para tender cable submarino

Atenuación de la fibra óptica
Redes Ópticas Atenuación de la fibra óptica Banda E (Extended) 3ª v Banda C (Conventional) Banda U (Ultra-long) 3,0 1ª ventana 2ª v Banda O (Original) Banda S (Short) 4ª v Banda L (Long) Fibra multimodo 2,5 Fibra monomodo 2,0 Absorción producida por el ión hidroxilo, OH- (‘Pico de agua’) 1,5 Atenuación (dB/Km) 1,0 Pérdida debida a la dispersión intrínseca 0,5 Láser CD-ROM Esta gráfica muestra la variación de la atenuación de la fibra óptica en función de la longitud de onda. La fibra multimodo tiene mayor atenuación dado que el núcleo contiene mayor cantidad de material dopante. La cresta que aparece en torno a 1400 nm se debe a la absorción producida por el ión hidroxilo OH- presente en el agua, por eso se denomina ‘pico de agua’. A medida que las técnicas de fabricación de la fibra óptica mejoran y se reduce la cantidad de agua presente en el vidrio la altura de esta cresta disminuye. Las denominadas ‘ventanas’ son las bandas de longitudes de onda en las que la fibra óptica es más transparente. Todas ellas se encuentran fuera del espectro visible, en la zona del infrarrojo, aunque la primera ventana está cerca de la luz visible. La primera ventana no es realmente una zona de baja atenuación, su principal virtud consiste en el bajo costo de los emisores ópticos debido a la posibilidad de aprovechar tecnología desarrollada para los lectores de CD-ROM. A medida que la tecnología ha permitido fabricar emisores capaces de transmitir a longitudes de onda mayores se han ido definiendo ventanas en bandas mas alejadas del espectro visible, que ofrecen menor atenuación. Así han parecido la segunda ventana seguida de la tercera y la cuarta. Esas ventanas también recibían la denominación de bandas O, C y L respectivamente. Recientemente se han definido dos bandas adicionales (Ey S) que abarcan la zona comprendida entre la segunda y tercera ventanas. Estas bandas requieren para poder utilizarse que la fibra utilizada tenga atenuado el ‘pico de agua’. La figura muestra la atenuación de fibras que podemos denominar ‘antiguas’, ya que las fibras actuales tienen atenuaciones notablemente inferiores. La curva discontinua muestra cual es la dispersión intrínseca de la fibra que da una idea de la atenuación que debería tener una fibra que podríamos denominar ‘perfecta’. 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 Longitud de onda,  (nm) Luz visible Luz infrarroja

Segunda ventana (Banda «O»)
Redes Ópticas Primera ventana Segunda ventana (Banda «O») Tercera ventana (Banda «C») Cuarta ventana (Banda «L») Variación de la atenuación de la fibra con las mejoras en el proceso de fabricación

Corning SMF-28e (enhanced)
Redes Ópticas Fibras sin pico de agua Al mejorar los procesos de fabricación de la fibra el ‘pico de agua’ a 1383 nm se ha atenuado bastante en los últimos años. Actualmente se fabrican fibras que casi no tienen pico de agua, se llaman fibras ZWPF (Zero Water Peak Fiber) o LWP (Low Water Peak). Fibra monomodo normal Fibra monomodo LWP O E S C L O E S C L Este es un ejemplo de la atenuación espectral de dos fibras actuales típicas, la muy conocida Corning SMF-28 y la Corning SMF-28e, que se distingue de la anterior por tener especialmente atenuado el pico de agua. La Corning SMF-28e es un ejemplo de las fibras que se denominan LWP (Low Water Peak) que permiten utilizar las nuevas bandas E y S además de las habituales. Corning SMF-28 Corning SMF-28e (enhanced)

Ventanas o bandas de la Fibra Óptica
Redes Ópticas Ventanas o bandas de la Fibra Óptica Ventana Banda (ITU-T)  (nm) Atenuac. típica (dB/Km) Alcance (Km) Costo opto-electrónica Tipo fibra Aplicaciones 1ª (años 70) 2,5 2 Bajo MM 10M/Gb/10Gb Eth 2ª (años 80) O 0,34 40-100 Medio MM y SM 100M/Gb/10Gb Eth, SONET/SDH, CWDM (años 00) E 0,31 (LWP) 100 Alto SM CWDM S 0,25 3ª (años 90) C 0,2 160 10Gb Eth, DWDM, CWDM 4ª L 0,22 DWDM, CWDM U Cada ventana se caracteriza por una atenuación diferente, lo cual condiciona el alcance máximo de la señal luminosa. La tabla muestra la atenuación aproximada de cada banda, si bien estos valores dependen mucho del tipo de fibra. La fibra multimodo solo utiliza la primera y segunda ventanas, mientras que la monomodo puede utilizar todas las bandas excepto la primera ventana.

Redes Ópticas Emisores Ópticos Como fuente de luz se emplean LEDs (Light Emitting Diode) por su rapidez y bajo consumo. Los LEDs pueden ser de dos tipos: LED de luz normal, no coherente: se utilizan en aplicaciones de corto alcance y baja velocidad (600 Mb/s o menos). Son muy baratos. Solo se emplean en fibra multimodo. LED de luz láser, coherente: son más caros pero permiten alcances y velocidades mayores. Se emplean en fibra multimodo y monomodo. Tipo de emisor LED normal LED Láser Ancho de banda espectral nm 0,5 – 5 nm Potencia 0,1 mW 20 – 3200 mW Velocidad máx. Mb/s 10-40 Gb/s Tipo de fibra MM MM o SM Ventana 1ª y 2ª 1ª, 2ª, 3ª y 4ª, Banda E y S Alcance max. 2 Km 160 Km Luz normal Los emisores de fibra óptica son siempre LEDs, que pueden emitir luz normal (no coherente) o luz láser, coherente. Normalmente el costo del emisor (tanto si es de luz normal como si es láser) aumenta conforme aumenta la longitud de onda de funcionamiento. 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 cuatro mil dólares y tiene un alcance de cien kilómetros. Para distancias largas (más de 2 Km) se emplean siempre emisores láser en 2ª, 3ª o 4ª ventana, ya que los LED de luz normal no tienen suficiente potencia para llegar a estas distancias. Por otro lado, cuando se trata de altas velocidades (por encima de 600 Mb/s) siempre se usan lásers, aunque se trate de distancias cortas, porque los LEDs de luz normal no son capaces de emitir pulsos lo bastante cortos. Aunque los emisores láser tienen un espectro de emisión mucho más estrecho que los de luz normal, la luz emitida tiene una cierta anchura, que suele estar entre 0,5 y 5 nm dependiendo del tipo de láser. Luz láser

Redes Ópticas Atenuación La F.O. más moderna tiene una atenuación de 0,15 dB/Km. Esto significa que la señal se debilita a la mitad cada 20 Km. Si la señal que llega al receptor es muy débil la relación señal/ruido es baja, el receptor no detecta correctamente los bits y la tasa de error aumentar Algunos sistemas emplean códigos RS (FEC) para reducir la tasa de error y mejorar el alcance Para aumentar la intensidad de la señal se pueden instalar amplificadores intermedios (uno cada Km dependiendo del tipo de fibra y la señal transmitida)

Esquema de un enlace de fibra óptica simplex sin repetidores
Redes Ópticas Esquema de un enlace de fibra óptica simplex sin repetidores Conversor Electroóptico Conversor Electroóptico Transmisor Eléctrico (Txe) Fibra óptica Transmisor Óptico (Txo) Receptor Óptico (Rxo) Receptor Eléctrico (Rxe) Según la distancia es posible que haya que utilizar amplificadores La información digital no se procesa en los ordenadores en formato óptico sino eléctrico. Por esto siempre que se realiza una transmisión de información a través de una fibra óptica es preciso realizar una conversión de la señal eléctrica en señal óptica en el lado del emisor, y la conversión inversa (de óptica a eléctrica) en el lado del receptor. El conversor electro-óptico es un elemento que no esta presente cuando la señal se transmite en formato eléctrico. Por eso las interfaces en fibra óptica siempre tiene un costo superior que las equivalentes interfaces eléctricas. No obstante las ventajas de la fibra óptica (alcance elevado, baja tasa de error, alta inmunidad frente a interferencias) compensan en muchos casos el costo del conversor electro-óptico. Flujo de bits entrante Flujo de bits saliente

Amplificadores y Repetidores
Redes Ópticas Amplificadores y Repetidores Los amplificadores realizan la función Restore, es decir aumentan la intensidad de la señal, pero no suprimen el ruido ni corrigen los defectos. Decimos que son dispositivos 1R Si la señal pasa por muchos amplificadores llega a ser indescifrable. Para evitarlo hay que poner de vez en cuando un Repetidor, que es un dispositivo 3R: Restore: restaura la intensidad inicial Reshape: corrige las distorsiones en la forma Resynchronize: corrige las desviaciones de reloj (sincronismo) Dependiendo del tipo de señal hay que colocar un repetidor cada amplificadores (2.000 – Km) En SONET/SDH no había amplificadores, se ponía un repetidor cada 40 Km

Diferencia entre repetidor y amplificador
Redes Ópticas Diferencia entre repetidor y amplificador Proceso ‘1R’ de un Amplificador: El repetidor tiene que saber la velocidad de la señal que recibe, para regenerar pulsos de la misma duración. El amplificador no porque solo maneja la señal a nivel analógico. Bit Bit Bit 1R: Restore. El ruido se acumula Pulso llegado al amplificador Pulso original Proceso ‘3R’ de un Repetidor: El repetidor desarrolla tres tareas diferentes, normalmente conocidas como ‘las tres R’, con la señal recibida: Restore: La restaura a una intensidad adecuada para que pueda ser interpretada. Reshape: Corrige las deformaciones que se puedan haber producido en el trayecto debido a interferencias y comportamientos no lineales del medio de transmisión. Resynchronize: Una vez la señal tiene el nivel y la forma adecuados el repetidor la sitúa exactamente en su sitio dentro del bit que le corresponde. La señal normalmente sufre una ligera desviación en el tiempo debido también a fluctuaciones y comportamientos no lineales del medio de transmisión. Si el repetidor se sitúa demasiado lejos del emisor existe el riesgo de que la señal recibida esté tan deformada que el repetidor sea incapaz de determinar el valor (0 ó 1) del bit transmitido. Ahora bien, cuando no se da este problema la señal que sale del repetidor es completamente equivalente a la que salió del emisor inicial. Dado que la calidad de la señal no se degrada se puede utilizar un número ilimitado de repetidores en la transmisión de una señal por un cable, siempre y cuando se asegure que en ningún caso se supera el límite de distancia permitido. A diferencia de un repetidor un amplificador solo realiza la primera ‘R’, es decir solo restaura la intensidad de la señal pero sin darle de nuevo forma ni ponerla en su lugar en el tiempo, es decir sincronizarla. El amplificador actúa sobre la señal únicamente a nivel analógico, por lo que la señal que atraviesa varios amplificadores se deforma de manera paulatina. Existe un número máximo de amplificadores por los que puede pasar una señal digital antes de que la tasa de error introducida sea excesiva. Bit Bit Bit Bit Bit Pulso original Pulso llegado al repetidor 1R: Restore 2R: Reshape 3R: Resynchronize. Pulso enviado por el repetidor

Esquema de un enlace de fibra óptica full-dúplex con un repetidor
Redes Ópticas Esquema de un enlace de fibra óptica full-dúplex con un repetidor Flujo de bits entrante Flujo de bits saliente Txe Rxe f.o. f.o. Txo Rxo Rxe Rg Txe Txo Rxo f.o. f.o. Rxo Txo Txe Rg Rxe Rxo Txo Rxe Txe Repetidor Normalmente la información se transmite por la fibra de forma unidireccional, de modo que para conseguir una comunicación full-dúplex se utilizan dos fibras, una para cada sentido. Por otro lado, aunque la fibra óptica tiene un alcance considerablemente mayor que los cables de cobre la señal se atenúa con la distancia y antes o después es preciso regenerarla, como ya hemos comentado. El dispositivo encargado de esta tarea es un repetidor, que se muestra esquemáticamente en la figura. El Repetidor regenera la señal en formato eléctrico. Por tanto es necesario realizar una doble conversión. Txe: Transmisor eléctrico Txo: Transmisor óptico Rxe: Receptor eléctrico Rxo: Receptor óptico Rg: Regenerador de la señal Flujo de bits saliente Flujo de bits entrante

Fibra multimodo Solo se utiliza en LANs, nunca en largas distancias.
Redes Ópticas Fibra multimodo Solo se utiliza en LANs, nunca en largas distancias. El alcance máximo es de 2 Km, pero a altas velocidades es menor (500 m a 1 Gb/s, 300 m a 10 Gb/s) Es más cara que la fibra monomodo, pero la optoelectrónica es mas barata. Se utiliza en 850 y 1310 nm (1ª y 2ª Ventanas) El estándar de la ITU-T es G.651 En cableado estructurado (norma ISO 11801) se distinguen cuatro tipos de fibra multimodo: OM1, OM2, OM3 y OM4. Estas difieren en el ancho de banda modal (lo vemos luego)

Con pulsos demasiado solapados hay riesgo de errores
Redes Ópticas Dispersión Cuando un pulso de luz se transmite por fibra óptica no conserva su forma original, siempre se ensancha un poco: Fibra 10 Km t t A este efecto lo llamamos dispersión. La dispersión es proporcional a: La longitud del enlace de fibra, y a La frecuencia de los pulsos, es decir la velocidad en bits/s La dispersión se ve afectada por dos factores, la distancia y la velocidad. La distancia recorrida en la fibra afecta negativamente a la señal ya que todos los fenómenos que provocan dispersión se incrementan de forma proporcional con la distancia. Por otro lado el aumento de la velocidad provoca que los pulsos sean mas cortos y por tanto sea mayor el riesgo de solapamiento entre ellos. Generalmente dada una tecnología es posible ir a mayores velocidades si se está dispuesto a sacrificar en alcance, o viceversa, es posible aumentar el alcance si se está dispuesto a transmitir a una velocidad menor. Fibra 20 Km t t Al duplicar la longitud del enlace el efecto de la dispersión se duplica Con pulsos demasiado solapados hay riesgo de errores

Redes Ópticas Dispersión Si el ensanchamiento es excesivo los pulsos consecutivos se solapan, pudiendo llegar a producirse errores en el receptor. El efecto de la dispersión es mayor cuanto mayor es la longitud del enlace de fibra y cuanto más cortos son los pulsos, es decir cuanto mayor es la velocidad de transmisión Actualmente la dispersión es la mayoría de las veces el factor limitante de la capacidad de transmisión de la fibra óptica Hay diversos tipos de dispersión. Los más importantes son: En fibra multimodo la dispersión modal En fibra monomodo la dispersión cromática

Redes Ópticas Dispersión modal Se debe a que los haces de luz (modos) por medio de los cuales se propaga el pulso no recorren todos exactamente la misma distancia Solo ocurre en la fibra multimodo, ya que en la monomodo solo hay un haz Haz corto Haz largo Pulsos salientes Pulsos entrantes El ensanchamiento es directamente proporcional a la distancia y a la velocidad. Por tanto podemos mantener una dispersión constante si aumentamos una reduciendo la otra proporcionalmente. Se produce la misma dispersión en un enlace de 2 Km a 100 Mb/s que en uno de 200 m a 1 Gb/s La dispersión modal se origina por el hecho de que los haces de luz que viajan por la fibra no realizan todos el mismo recorrido. Esto provoca que las distancias sean diferentes y por tanto que unos lleguen antes que otros. En la fibra monomodo no se produce dispersión modal ya que en este caso la luz viaja en único haz o ‘modo’. La dispersión modal es directamente proporcional a la distancia recorrida, ya que la diferencia en la longitud de los recorridos es también proporcional a dicha distancia. Por otro lado cuanto menor sea la separación entre pulsos consecutivos mayor será el riesgo de solapamiento entre ellos, por lo que menor tolerancia podrá haber al ensanchamiento debido a la dispersión modal. Así pues, si por ejemplo la dispersión modal en una fibra dada limita a 2 Km el alcance máximo de una señal a 155 Mb/s podemos predecir que en esa misma fibra una señal a 622 Mb/s, cuatro veces más rápida, tendrá un alcance máximo cuatro veces menor, o sea 500 m La dispersión modal solo es importante en señales superiores a 155 Mb/s. A velocidades menores la atenuación suele limitar el alcance antes de que la dispersión modal sea relevante.

Fibra multimodo de índice gradual
Redes Ópticas Fibra multimodo de índice gradual La dispersión modal en la fibra multimodo puede reducirse haciendo que el índice de refracción cambie de forma gradual al pasar del núcleo a la cubierta. De esta forma los modos tienden a seguir un camino más parecido Esto reduce la dispersión modal y aumenta el alcance a altas velocidades. Pero para ello los procesos de fabricación han de estar muy controlados

Redes Ópticas Ancho de banda modal Para comparar el comportamiento de diferentes fibras ante la dispersión modal se utiliza un parámetro denominado ancho de banda modal (modal bandwidth) que se expresa en MHz*Km. La frecuencia de la señal (MHz) se puede calcular sabiendo la codificación utilizada (por ejemplo para Gb Eth con 8B/10B es 1,25 GHz). De todas formas para cálculos aproximados podemos considerar los Mb/s equivalentes a los MHz. Así p. ej. una fibra con ancho de banda modal de 500 MHz*Km nos permitiría transmitir (aproximadamente): 250 Mb/s a 2 Km, ó 500 Mb/s a 1 Km, ó 1 Gb/s a 500 m

Redes Ópticas Alcance de fibra multimodo en 1ª ventana en función del ancho de banda en Gigabit y 10 Gigabit Ethernet Núcleo Ancho de banda modal (MHz*Km) a 850 nm Estándar ISO Alcance 1000BASE-S 10GBASE-S 62,5 µm 160 (1) Sí 220 m 26 m 200 Sí (OM1) 275 m 33 m 50 µm 400 500 m 66 m 500(2) Sí (OM2) 550 m 82 m 950 No 750 m 150 m 2000 (3) Sí (OM3) 1000 m 300 m 4700 Sí (OM4) 1100 m La dispersión modal no se da en la misma medida en todas las fibras multimodo, suele ser menor en las que tienen unos procesos de fabricación más estrictos. Los fabricantes de fibras ópticas suelen indicar en sus catálogos un parámetro característico denominado ancho de banda modal o modal bandwidth que permite comparar las prestaciones de dos fibras cualesquiera. El ancho de banda modal se expresa en MHz*Km. Los valores mayores suelen indicar que la fibra es de mayor calidad. Con la aparición de las redes locales de alta velocidad, primero Fibre Channel (800 Mb/s) y más tarde Gigabit y 10 Gigabit Ethernet, el uso de fibras multimodo se veía limitado cada vez más por el ancho de banda. Por esto los fabricante empezaron a producir fibras multimodo con mayor ancho de banda modal, especialmente en la primera ventana que es donde trabajan los láseres de menor costo. Cuando se empezó a utilizar la fibra multimodo a finales de los 80, básicamente en redes FDDI, se utilizaba generalmente la de núcleo de 62,5 micras pues permite más tolerancia en los LED y conectores que la de 50 micras. Sin embargo la fibra de 50 micras tiene un ancho de banda mayor (el haz no rebota tanto en las paredes al ser el núcleo más estrecho) lo cual se traduce en un alcance proporcionalmente mayor. Por eso en este tipo de aplicaciones de emisores láser de alta velocidad se ha extendido más la fibra con núcleo de 50 micras. Los estándares de cableado se modifican continuamente para incorporar las nuevas fibras. Sin embargo los fabricantes suelen ir por delante y normalmente ofrecen en su catálogo de productos fibras que superan las especificaciones requeridas por los estándares. (1) Referida como fibra ‘Calidad FDDI’ (2) Referida como fibra ‘Calidad Fibre Channel’ (3) Referida como fibra ‘Calidad 10 Gigabit Ethernet’

Ancho de Banda Modal a 850 nm
Redes Ópticas Alcance de la fibra multimodo a 1 y 10 Gb/s en función del ancho de banda Distancia (m) 1200 Alcance teórico para 1,25 GHz 1000BASE-S 1000 800 600 10GBASE-S 400 200 Alcance teórico para 10,3125 GHz 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 Ancho de Banda Modal a 850 nm (MHz*Km)

Factores que limitan el rendimiento de la F.O. monomodo
Redes Ópticas Factores que limitan el rendimiento de la F.O. monomodo Atenuación. Pérdida de intensidad de la señal con la distancia. El uso de amplificadores reduce el problema pero los amplificadores también amplifican el ruido. Se mide en dB/Km. Dispersión cromática: se produce por las diferencias en la velocidad de propagación de la luz a distintas longitudes de onda. Se mide en ps/nm/Km Dispersión de Modo Polarización (PMD): las imperfecciones del núcleo provocan que diferentes polarizaciones de la misma longitud de onda viajen a diferente velocidad. Su efecto suele ser importante a partir de 5 Gb/s. Se mide en ps/Km.

Redes Ópticas Dispersión cromática La luz emitida en la fibra óptica monomodo, incluso siendo de una fuente láser, no tiene toda exactamente la misma longitud de onda. La anchura de banda espectral está entre 0,5 y 5 nm (depende del emisor) Las distintas longitudes de onda viajan a distinta velocidad, lo cual ensancha el pulso en el receptor Puesto que se debe a las diferencias en longitud de onda se la denomina dispersión cromática (debida al color) La dispersión cromática tiene dos componentes: Dispersión material Dispersión por guía de ondas

Velocidad de la luz (Km/s)
Redes Ópticas Dispersión material La dispersión material se debe al material, es decir al vidrio. El índice de refracción del vidrio (y por tanto la velocidad de la luz) varía con la longitud de onda. Las longitudes de onda mayores viajan más despacio y llegan más tarde:  (nm) Índice de refracción Velocidad de la luz (Km/s) 1310 1,4677 1550 1,4682

Dispersión por guía de ondas
Redes Ópticas Dispersión por guía de ondas Como ya hemos visto cuando la luz viaja por la fibra monomodo lo hace en parte por la cubierta. La proporción de luz que viaja por la cubierta crece conforme aumenta la longitud de onda, por ejemplo: Pero la cubierta tiene un índice de refracción menor que el núcleo, por tanto la luz por allí viaja más deprisa (0,3%) y llega antes, ensanchando el pulso La dispersión por guía de ondas acelera las longitudes de onda mayores, ya que las hace ir en mayor proporción por la cubierta.  (nm) Diámetro utilizado por la luz (núcleo de 8,2 µm) 1310 9,2 µm 1550 10,4 µm

Compensación de los dos tipos de dispersión
Redes Ópticas Compensación de los dos tipos de dispersión Las dos componentes de la dispersión cromática actúan en sentido contrario: La dispersión material ralentiza las longitudes de onda mayores La dispersión por guía de ondas acelera las longitudes mayores En cualquier fibra hay una longitud de onda determinada a la que ambos efectos se neutralizan y la dispersión cromática es nula (o despreciable) Ajustando una serie de características de la fibra se puede conseguir que ese punto de dispersión cero esté justo en los 1310 nm

Redes Ópticas Dispersión en fibra monomodo estándar o fibra NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber) Dispersión (ps/nm/km) 40 Dispersión material 30 20 Dispersión cromática 10 -10 -20 Dispersión por guía de ondas -30 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600  (nm) 1310 nm

Fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber)
Redes Ópticas Fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber) La fibra NDSF (monomodo estándar) fue diseñada pensando en su uso en 2ª ventana. Por eso se ha buscado que en esa  las dos formas de dispersión se cancelen. La 3ª ventana tiene menor atenuación y permite mayores distancias, pero en esa  hay mucha dispersión, lo cual limita el alcance a grandes velocidades. Solución: fabricar fibra en la que la dispersión se cancele a 1550 nm, no a Esta se denomina fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber) y se introdujo a mediados de los 80 para mejorar el alcance en 3ª ventana Para ello se modifica la fibra para hacer que más parte del haz viaje por la cubierta. De este modo se aumenta la dispersión por guía de ondas.

Redes Ópticas Dispersión en fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber) Dispersión (ps/nm/km) 40 Dispersión material 30 20 10 Dispersión cromática -10 -20 -30 Dispersión por guía de ondas 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600  (nm) 1550 nm

Servicios de fibra oscura
Redes Ópticas Servicios de fibra oscura El operador solo suministra la fibra y el usuario se encarga de poner los emisores láser, es decir de ‘iluminarla’ El usuario elige el transporte: ATM POS Ethernet Otros La distancia máxima suele ser unos 100 Km para evitar el uso de amplificadores o repetidores Estos servicios se ofrecen ya de forma habitual en régimen de alquiler a largo plazo

Red de fibra oscura de la UV
Redes Ópticas Red de fibra oscura de la UV m Campus Burjassot- Paterna Campus Naranjos 5.159 m m Campus Blasco Ibáñez Jardín Botánico 4.042 m Escuela de Magisterio Edif. Histórico C/Nave C. M. Rector Peset

Trazado de la red de fibra oscura
Redes Ópticas Trazado de la red de fibra oscura Vinalesa Líneas de alta tensión Burjassot Tranvía Fase 1 (5/04) Metro Fase 2 (5/05) Blasco Ibáñez Fase 3 (5/06) Botánico Naranjos C.M.R.Peset Nave Magisterio

Routing en el anillo de la UV
Redes Ópticas Routing en el anillo de la UV El protocolo de routing permite redirigir el tráfico por una ruta alternativa en caso de fallo de algún enlace o equipo. Siempre se elige la ruta de métrica más baja Naranjos Burjassot Si falla enlace Burjassot-Blasco Ibáñez el tráfico se reencamina por Burjassot-Naranjos Blasco Ibáñez

Problemas de la alta velocidad
Redes Ópticas Problemas de la alta velocidad El tope actual de SONET/SDH es 40 Gb/s (OC-768) pero: Los equipos de 40 Gb/s son extremadamente caros (mas del cuádruple que los equipos de 10 Gb/s) El alcance a 40 Gb/s es muy limitado (la dispersión crece con el cuadrado de la velocidad) Tecnológicamente 40 Gb/s es un límite muy difícil de superar Si se quiere más capacidad hay que enviar varias señales de 40 Gb/s en paralelo, usando un par de fibras para cada una. Pero a veces no quedan fibras libres y es muy caro tirar fibras nuevas, especialmente cuando se trata de largas distancias o de enlaces submarinos

Influencia de la velocidad en el alcance
Redes Ópticas Influencia de la velocidad en el alcance Alcance (Km) 16000 La dispersión cromática y otros tipos de dispersión que limitan el alcance de la fibra óptica crecen de forma proporcional al cuadrado de la velocidad. Por tanto cuando se cuadruplica la velocidad el alcance se reduce en 16 veces Los valores de esta gráfica corresponden a fibra con un PMD (Dispersión del Modo de Polarización) de 0,1 ps Km1/2, valor típico de la fibra moderna 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Los valores representados en la gráfica son los siguientes: Velocidad Alcance 10 Gb/s – Km 12 Gb/s – Km 20 Gb/s – Km 25 Gb/s – Km 40 Gb/s – Km 80 Gb/s – Km 100 Gb/s – Km 120 Gb/s – Km 2000 Velocidad (Gb/s)

Redes Ópticas 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’)

Narrowband o Coarse WDM
Redes Ópticas Evolución de la WDM Generación Ventana o banda Nº de  Denominación Separación Período 1ª 2ª y 3ª 2 Wideband WDM 240 nm Finales de los 80 2ª 3ª 2-8 Narrowband o Coarse WDM 3,2 nm Principios de los 90 16-40 Dense WDM 0,8-1,6 nm Mediados de los 90 4ª 3ª y 4ª 64-160 0,2-0,4 nm A partir del 2000 5ª 3ª, 4ª, E, S 8-16 Coarse WDM 20 nm A partir del 2002

Relación capacidad/número de canales
Redes Ópticas Relación capacidad/número de canales 08 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. 04

Los dos tipos de WDM Característica CWDM DWDM Número de canales 18
Redes Ópticas Los dos tipos de WDM Característica CWDM DWDM Número de canales 18 40 – 320 Longitudes de onda 1270 – 1610 nm nm Estándar ITU-T G.694.2 G.694.1 Separación entre canales 20 nm 0,8 nm (100 GHz): 40 canales 0,4 nm (50 GHz): 80 canales 0,2 nm (25 GHz): 160 canales 0,1 nm (12,5 GHz): 320 canales Alcance max. 60 Km (aprox) Ilimitado (con amplificadores y repetidores) Aplicación LAN, MAN MAN, WAN Costo Bajo Medio-Alto

Elementos tecnológicos de WDM
Redes Ópticas Elementos tecnológicos de WDM Los principales avances tecnológicos que han permitido el desarrollo de WDM son: Los emisores láser sintonizables Las rejillas de Bragg, integradas en la fibra, para separar las lambdas en el receptor Los amplificadores EDFA integrados en la fibra Las fibras sin ‘pico de agua’ (LWP) y las fibras con baja dispersión (NZDSF)

Funcionamiento de WDM 1532 1536 1 1 1540 2 Combinador Óptico 2 1544 3
Redes Ópticas Funcionamiento de WDM 1532 1 1536 Amplificadores EDFA 1 1540 2 2 3 1544 3 Combinador Óptico 1548 Filtro DWDM 4 4 5 1552 5 6 1556 Fibra NZDSF 6 1560 7 7 Rejilla de Bragg Láser sintonizable 1310 nm 15xx nm 15xx nm Rx Amplifica Da forma Sincroniza 1310 nm Rx Tx Modulador Externo En este esquema se muestra como funciona un equipo multiplexor DWDM de ocho canales. Por la izquierda llegan ocho señales todas ellas a 1310 nm (segunda ventana) que corresponde a la longitud de onda estándar de SONET/SDH. Esas señales llegan por ocho fibras diferentes. Cada una de las 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 que le corresponde a ese transponder de acuerdo con la asignación de canales efectuada previamente. 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 EDFA intermedios. En el trayecto se utilizará fibra NZ-DSF para reducir el efecto de dispersión debido a la distancia y velocidad. Una vez recibido el haz luminoso se ha de dividir en las ocho componentes iniciales, para lo cual se emplea una Rejilla de Bragg, 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 (3R, amplificarla, darle forma y sincronizarla). Después se genera a partir de esa señal eléctrica una señal óptica en segunda ventana, equivalente a la señal inyectada en el lado del emisor. Por supuesto en un sistema DWDM bidireccional (como son la mayoría) habrá una serie equivalente de dispositivos para la transmisión en sentido opuesto. Láser 3ª vent. Transponder receptor Transponder emisor F.O. 2ª vent. Restore Reshape Resyncronize F.O. 3ª vent. 3R: Eléctrico

Redes Ópticas Amplificadores EDFA Con DWDM interesa que los amplificadores tengan un comportamiento lo más lineal posible en todo el rango de  utilizado. De lo contrario la señal se distorsiona demasiado y habrá que poner repetidores más a menudo (más costo) En 3ª y 4ª ventana se usan amplificadores EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) que tienen fibra óptica dopada con erbio (metal usado en algunas aleaciones). 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 longitudes de onda 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 después hasta el siguiente repetidor.

Fibra dopada con erbio (10-50 m)
Redes Ópticas Esquema 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 Uno de los elementos clave en el desarrollo de DWDM ha sido la comercialización de los denominados amplificadores EDFA. Estos aparatos están formados por una bobina de 10 a 50 metros de fibra óptica 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’ en el que actúan como acumuladores de energía. Cuando pasa por la fibra un haz láser de tercera o cuarta ventana los átomos de erbio vuelven a su estado fundamental liberando la energía almacenada anteriormente y generan 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 energía en forma de luz de 980 y 1480 nm para que los átomos de erbio vuelvan a excitarse, por lo que el amplificador requiere una constante aportación de energía externa. Dicha energía puede suminstrarse en forma de energía eléctrica que se transmite por un cable de cobre que forma parte de la misma manguera de fibra óptica, o bien se puede inyectar el haz láser de 980 y 1480 nm en algún otro punto de la fibra que no necesariamente sea en la bobina de fibra dopada. Ganancia dB

Ganancia de un EDFA y de una cadena de EDFAs
Redes Ópticas Ganancia de un EDFA y de una cadena de EDFAs Obsérvese que la escala no empieza en cero Ganancia de un amplificador EDFA Ganancia de un amplificador EDFA aislado Ganancia de un conjunto de amplificadores

Amplificadores EDFA y DWDM
Redes Ópticas Amplificadores EDFA y DWDM Los amplificadores EDFA amplifican la señal óptica en ruta sin tener que convertirla al dominio eléctrico. Al desempeñar su función en el dominio analógico son independientes del número de  transmitidas por la fibra, y de la velocidad de la señal transportada en cada . En cambio los repetidores requieren separar cada  para regenerar la señal, y tienen que saber la velocidad de cada señal transmitida (para realizar correctamente el ‘resynchronize’). Los amplificadores EDFA reducen mucho el costo de DWDM y permiten cambiar el número de  en una fibra sin modificarlos. Pero su efecto está limitado a la 3ª y 4ª ventanas (bandas C y L).

Ventaja de DWDM con amplificadores EDFA
Redes Ópticas Ventaja de DWDM con amplificadores EDFA Valencia Km Madrid 40 80 120 160 200 240 280 320 360 Enlace WAN de 40 Gb/s con SONET/SDH: 2ª Ventana REP REP REP REP REP REP REP REP Repetidor Alcance: 40 Km Interfaces STM-64 de 10 Gb/s Enlace WAN de 40 Gb/s con DWDM: Fibra NZDSF 3ª - 4ª Ventana 2ª Ventana Esta figura muestra de manera gráfica la diferencia entre el equipamiento necesario para establecer cuatro enlaces SONET/SDH OC-192 (10 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 por ejemplo duplicar la capacidad en el primer caso habría que instalar 32 nuevos repetidores, suponiendo que hubiera fibras ópticas libres. En cambio en el segundo caso solo seria necesario sustituir el multiplexor de cuatro canales por uno de ocho, sin realizar ninguna modificación en los amplificadores ni aumentar el número de fibras utilizadas. Amplificador EDFA Alcance: 160 Km Interfaces STM-64 de 10 Gb/s

Valores típicos de equipos DWDM
Redes Ópticas Valores típicos de equipos DWDM No. Canales Veloc/canal Dist. amplif. Dist. Repet. 80 40 Gb/s 140 Km 2000 Km 10 400 Km 256 10 Gb/s 500 Km 11000 Km Valores para fibra G.652 con 0,15-0,16 dB/Km de atenuación

Estándares ITU-T para DWDM
Redes Ópticas Estándares ITU-T para DWDM El estándar G.692 fija unas longitudes de onda o ‘canales’ utilizables para DWDM. Estos canales se conocen como rejillas ITU o ’ITU grids’ Las rejillas se especifican en frecuencia con espaciados constantes de 100, 50, 25 ó 12,5 GHz (40, 80, 160 ó 320 canales, respectivamente) La rejilla ITU abarca las bandas S, C y L aunque los equipos DWDM actuales solo usan las C y L para poder utilizar amplificadores EDFA Los sistemas comerciales llegan como máximo a 160 canales. A veces se denominan UDWDM (Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing) A medida que aumenta la densidad de canales se complica la tecnología y se reduce el alcance y la velocidad máxima de cada canal

Conversión: c = * (c: velocidad luz en vacío, : frecuencia)
Redes Ópticas Rejilla ITU-T en la banda C a 100 GHz Canal Frec. (THz)  (nm) Frec. (THz) 61 196,1 1528,77 46 194,6 1540,56 31 193,1 1552,52 60 196,0 1529,55 45 194,5 1541,35 30 193,0 1553,33 59 195,9 1530,33 44 194,4 1542,14 29 192,9 1554,13 58 195,8 1531,12 43 194,3 1542,94 28 192,8 1554,94 57 195,7 1531,90 42 194,2 1543,73 27 192,7 1555,75 56 195,6 1532,68 41 194,1 1544,53 26 192,6 1556,56 55 195,5 1533,47 40 194,0 1545,32 25 192,5 1557,36 54 195,4 1534,25 39 193,9 1546,12 24 192,4 1558,17 53 195,3 1535,04 38 193,8 1546,92 23 192,3 1558,98 52 195,2 1535,82 37 193,7 1547,72 22 192,2 1559,79 51 195,1 1536,61 36 193,6 1548,51 21 192,1 1560,61 50 195,0 1537,40 35 193,5 1549,32 20 192,0 1561,42 49 194,9 1538,19 34 193,4 1550,12 19 191,9 1562,23 48 194,8 1538,98 33 193,3 1550,92 18 191,8 1563,05 47 194,7 1539,77 32 193,2 1551,72 17 191,7 1563,86 Esta tabla muestra la denominada ‘rejilla ITU, que consiste en un espaciado de canales fijado por la ITU con el fin de permitir la interoperabilidad de equipos de diferentes fabricantes. Siguiendo su costumbre habitual la ITU ha especificado los canales por la frecuencia correspondiente, que se encuentra en el rango de los Terahertzios. Se puede convertir a la longitud de onda correspondiente usando la fórmula que se indica al pie de la tabla. La rejilla especifica los valores regularmente espaciados en 100 GHz de frecuencia, que da una separación en longitud de onda de unos 0,8 nm. La frecuencia de referencia es 193,1 THz, que corresponde al canal 31. Las frecuencias mostradas corresponden a la tercera ventana (banda C) aunque la rejilla continúa hacia arriba y hacia abajo abarcando también las bandas S y L. Los fabricantes pueden elegir que longitudes de onda de la rejilla quieren utilizar, pero solo deben utilizar longitudes de onda de las que se encuentran en la rejilla. Tomando únicamente canales pares o impares se dispone de una rejilla con espaciado de 200 GHz, o uno de cada cuatro una rejilla de 400 GHz. Además de la rejilla con 100 GHz de separación hay otra con separación de 50 GHz, para sistemas que soporten una mayor densidad de canales. La rejilla de 100 GHz es adecuada para sistemas de 16 a 40 canales, la de 200 GHz para 8 a 16 y la de 400 GHz para sistemas de 2 ó 4 canales. En el mercado existen sistemas que utilizan separaciones de 25 GHz, pero este espaciado de canales aun no esta estandarizado por la ITU. Conversión: c = * (c: velocidad luz en vacío, : frecuencia)

Factores que limitan el rendimiento de la F.O. monomodo en DWDM
Redes Ópticas Factores que limitan el rendimiento de la F.O. monomodo en DWDM Mezclado de cuatro ondas (FWM, Four Wave Mixing): consiste en una diafonía (crosstalk) entre canales contiguos. Afecta a sistemas DWDM y aumenta conforme disminuye el espaciado entre canales y conforme aumenta la potencia de la señal. Para reducirlo se pueden utilizar canales de anchura desigual o incrementar la dispersión cromática Aunque parezca extraño en DWDM no interesa tener dispersión cero en ninguna longitud de onda pues entonces el efecto de FWM se hace muy notable y el rendimiento decae

Redes Ópticas Fibra NZDSF La fibra DSF se diseñó pensando en transmitir una sola λ en 3ª ventana con una dispersión lo más pequeña posible. La dispersión tan baja a ciertas λ provoca efectos no lineales e introduce interferencias cuando se utiliza DWDM. Por eso la fibra DSF no es adecuada en este tipo de aplicaciones Para resolver este problema se desarrollaron a mediados de los 90 fibras denominadas NZDSF (Non Zero Dispersion Shifted Fiber) que por diseño tienen dispersión no nula en la 3ª y 4ª ventana. Esta fibra es la más utilizada actualmente en larga distancia. La fibra DSF ya no se utiliza.

Tipos de fibra monomodo
Redes Ópticas Tipos de fibra monomodo Nombre común Epoca de desarrollo Aplicación ITU-T IEC TIA Bandas NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber) La más extendida. Se esta sustituyendo rápidamente por la LWP (G.652.c ó d), que permite extender el uso a la banda E. Es adecuada para CWDM G.652.a G.652.b B1.1 OS1 O,C,L NDSF LWP (Low Water Peak) 2000- Está sustituyendo rápidamente a la A ó B. Especialmente adecuada para aplicaciones CWDM. Alta dispersión en banda C, poco apta para DWDM G.652.c G.652.d B1.3 OS2 O,E,S,C,L DSF (Dispersion Shifted Fiber) ¿ ? Diseñada a mediados de los 80 para 3ª v. No apta para DWDM pues se ve muy afectada por FWM. G.653 B2 C,L Cut-off Shifted Fiber Diseñada para grandes distancias (cables submarinos). Muy baja atenuación en 3ª v., alta potencia de emisión. Elevado costo. G.654 B1.2 C NZ-DSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber) 1996- Diseñada a mediados de los 90 para sustituir a la DSF en aplicaciones DWDM G.655 B4 W-NZDSF (Wideband Non-Zero Dispersion Shifted Fiber) 2004- Diseñada en 2004 para aplicaciones híbridas (C/DWDM). Conjuga las virtudes de G.652.C/D y G.655.B/C G.656 B5 Bending loss insensitive Fiber Para aplicaciones de fibra monomodo en el interior de edificios G.657-A B6_a G.657-B B6_b Esta tabla resume los tipos de fibra monomodo que hemos ido describiendo. En primer lugar tenemos la fibra monomodo estándar, que también se denomina NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber) pues tiene el punto de dispersión cero en la 2ª ventana, que es lo que se considera ‘normal’. En segundo lugar tenemos la fibra LWP (Low Water Peak) desarrollada recientemente, que también es NDSF, ya que esta fibra no modifica el punto de dispersión cero. En tercer lugar la fibra DSF (Dispersion Shifted Fiber) en la que se ha trasladado el punto de dispersión cero a la 3ª ventana con el objeto de ofrecer un mejor comportamiento para la transmisión de señales de alta velocidad a grandes distancias. Esta fibra, desarrollada a mediados de los años 80, no es adecuada para aplicaciones DWDM por la interacción que se produce entre las señales como resultado del fenómeno conocido como ‘Four Wave Mixing’ (FWM), que paradójicamente se produce a causa de la ausencia de dispersión en la fibra. En cuarto lugar aparece en la tabla es la denominada ‘Cutoff Shifted Fiber’. Esta es una fibra especialmente diseñada para aplicaciones en las que se pretende obtener grandes alcances. Tiene una atenuación muy baja y soporta el uso de emisores de mayor potencia que el resto de fibras. Esta fibra tiene un proceso de fabricación muy complejo que la hace mucho más cara que el resto de fibras monomodo, por lo que se utiliza casi exclusivamente en tendidos submarinos en los que el alcance tiene una importancia primordial para minimizar el número de amplificadores y repetidores La fibra que aparece en quinto lugar, llamada NZDSF (Non Zero Dispersion Shifted Fiber), se creó para resolver los problemas de la fibra DSF en aplicaciones DWDM. En esta fibra se introduce intencionalmente cierta dispersión en la zona de la tercera ventana para reducir los problemas de la FWM. Por último la fibra W-NZDSF intenta aunar las ventajas de la NDSF LWP y la NZDSF.

Redes Ópticas CWDM (Coarse WDM) DWDM se utiliza generalmente en enlaces de largo alcance porque es donde sale más rentable. En distancias medias o cortas el ahorro en fibras generalmente no compensa el costo de los equipos. Para alcances de hasta unos 100 Km hay una tecnología alternativa nueva más barata llamada CWDM (Coarse WDM) que se diferencia de la DWDM en que: No utiliza amplificadores Utiliza canales mucho más separados (20 nm frente a 0,4-0,8 nm) Emplea un rango de longitudes de onda mucho más amplio. Se pueden llegar a usar todas las bandas desde la 2ª hasta la 4ª ventana. Esto ha sido posible gracias a las fibras LWP (Low Water Peak) El uso de canales más anchos reduce el costo de los emisores láser en 4-5 veces 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 conoce 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 mucho más reducido. Esto se conoce como CWDM (Coarse WDM). Estos equipos tienen generalmente un alcance menor, por lo que resultan idóneos en redes de ámbito metropolitano. Su popularidad ha crecido muchísimo en los últimos años gracias a su bajo costo y a la oferta de servicios de fibra oscura por parte de las operadoras.

Canales de 20 nm de separación
Redes Ópticas Canales estandarizados por la ITU-T para CWDM Normalmente no utilizados (atenuación pico de agua) Canales de 20 nm de separación 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Estimación del mercado de fibras mundial (fuente KMI Research 2004)
Redes Ópticas Fibras utilizadas en CWDM CWDM prefiere fibras sin ‘pico de agua’ G.652.D G.652.B Estimación del mercado de fibras mundial (fuente KMI Research 2004) Comparación del espectro de propagación de CWDM sobre fibra sin pico de agua (G.652.D) y con pico de agua (G.652.B)

Diferencia en tolerancias de fabricación y temperatura de CWDM y DWDM
Redes Ópticas Diferencia en tolerancias de fabricación y temperatura de CWDM y DWDM La variación de  con la temperatura en un láser CWDM supera la anchura de un canal DWDM

Multiplexor y GBICs para CWDM con Gb Eth.
Redes Ópticas Multiplexor y GBICs para CWDM con Gb Eth. Network 1 2 3 4 5 6 7 8 2 4 6 8 Multiplexor de ocho  Este dispositivo no requiere alimentación eléctrica 1 3 5 7 3 2 4 5 1 En esta figura se muestran los elementos necesarios para realizar una red como la de la figura siguiente. Por una lado tenemos un multiplexor de ocho lambdas que como ya hemos comentado es un dispositivo completamente pasivo, sin alimentación eléctrica. Por otro tenemos un conjunto de ocho GBICs preparados con láseres ajustados a las ocho diferentes frecuencias que se quieren utilizar, que son los canales 11 a 18 de la rejilla CWDM de la ITU. 8 7 6 GBICs (Gigabit Interface Converter) CWDM de diferentes 

Multiplexor WDM de 8 canales (11 a 18)
Redes Ópticas Aplicaciones de CWDM. Enlace punto a punto 8 Gb/s en 8 pares de fibras Multiplexor WDM de 8 canales (11 a 18) 1- 8 8 Gb/s en un par de fibras Aquí tenemos un sencillo ejemplo de aplicación de CWDM. En el primer caso se establecen ocho enlaces Gigabit Ethernet para lo cual se necesita disponer de ocho pares de fibras. En el segundo caso se consigue el mismo rendimiento pero esta vez utilizando únicamente un par de fibras, gracias al empleo de un multiplexor CWDM. Obsérvese que en este caso el multiplexor es un dispositivo pasivo, las ocho señales ya salen del conmutador en láseres de diferentes lambdas, utilizando los canales 11 a 18 de la rejilla CWDM de la ITU Este enlace CWDM se puede establecer sin necesidad de repetidores hasta una distancia máxima de unos 100 Km. El costo del equipamiento necesario para realizar esta red CWDM es de $ para el ejemplo de la figura, y de $ para el equivalente con cuatro canales únicamente. Alcance 100 Km Costo del equipamiento CWDM (8 canales): $ Con cuatro canales: $26.000

Sistemas híbridos C/DWDM
Redes Ópticas Sistemas híbridos C/DWDM Algunos fabricantes ofrecen sistemas que utilizan DWDM y CWDM sobre la misma fibra. Esto permite un crecimiento ‘escalable’ C. 11 C. 12 C. 17 C. 18

Sumario SONET/SDH POS (Packet Over SONET) Ethernet MPLS
Redes Ópticas Sumario SONET/SDH POS (Packet Over SONET) Ethernet MPLS Transmisión por fibra óptica WDM (Wavelength Division Multiplexing) Redes ópticas

Enlace multipunto con CWDM
Redes Ópticas Enlace multipunto con CWDM B 1, 3, 5, 7 1, 3, 5, 7 1- 8 1- 8 N P P N A C C Topología lógica: 1,3,5,7 1,3,5,7 B Este es otro ejemplo de aplicación de CWDM. En este caso se interconectan tres sedes, A, B y C. Entre A y B e establecen cuatro enlaces Gigabit Ethernet mediante cuatro canales. Para segregar esos cuatro canales de la fibra se utiliza un ADM óptico cuyo esquema de funcionamiento aparece en la figura. Entre A y C se establecen otros cuatro enlaces Gigabit Ethernet mediante los cuatro canales disponibles. Dado que entre A y B únicamente se utilizan cuatro canales es posible establecer otros cuatro enlaces Gigabit Ethernet entre B y C, para lo cual se instala en B un segundo ADM pero esta vez orientado al este, no al oeste como el primero. De esta forma estamos utilizando ocho canales en todo el trayecto de la fibra. Pass A C 1 3 5 7 Network 2,4,6,8 ADM óptico unidireccional de cuatro  Costo del equipamiento CWDM: $

Anillo CWDM 1 2 3 1- 8 4 5 8 7 6 1- 8 C D E A F G B J I H
Redes Ópticas Anillo CWDM ADM óptico bidireccional de una  C D E 1 2 3 1- 8 4 A F Dos fibras entre cada par de ADMs. Máxima longitud del anillo: 100 Km 5 G B En este ejemplo se establece una topología en anillo entre las diferentes sedes. El uso de ADM ópticos de una lambda permite segregar un canal en cada sede para establecer una conexión gigabit Ethernet con la oficina principal. Sin embargo este es un ADM bidireccional, es decir un solo equipo es capaz de segregar la lambda por ambos lados (este y oeste). Por tanto podemos establecer dos conexiones gigabit Ethernet desde cada oficina utilizando una sola lambda, una conexión hacia el este con el conmutador B y otra hacia el oeste con el conmutador A. Esta propiedad se aprovecha aquí para establecer una topología de anillo redundante. Suponiendo que los conmutadores actúan a nivel 2 la protección la daría el protocolo Spanning Tree. Si actuaran a nivel 3 la daría el protoc<olo de routing. 8 7 6 1- 8 J I H Costo del equipamiento CWDM: $

Topología lógica correspondiente al anillo CWDM de la red anterior
Redes Ópticas Topología lógica correspondiente al anillo CWDM de la red anterior G C H D A B I E F En caso de un corte en el anillo el servicio se restablecería mediante Spanning Tree, OSPF, IS-IS, etc. J

Febrero 2005. Problema 3.1 A partir de la siguiente topología física:
Redes Ópticas Febrero Problema 3.1 A partir de la siguiente topología física: Oficina 1 Oficina 2 Oficina 3 Oficina 4 Diseñe la siguiente topología lógica: Oficina 1 Oficina Oficina 3 Oficina Contando con los siguientes elementos: Cuatro conmutadores LAN, cada uno con 16 puertos Gigabit Ethernet (8 se utilizarán para conectar las oficinas entre sí y 8 para la LAN de cada oficina). Cuatro multiplexores de ocho lambdas. Cuatro ADMs ópticos unidireccionales de lambdas impares (1,3,5,7). Cuatro ADMs ópticos unidireccionales de lambdas pares (2,4,6,8).

Febrero 2005. Problema 3.1, solución
Redes Ópticas Febrero Problema 3.1, solución 1- 8 1, 3, 5, 7 Oficina 1 Oficina 2 C Oficina 4 Oficina 3 Utilizamos las lambdas impares para enlazar la oficina1 con la 2, la 2 con la 3 y la 3 con la 4. Utilizamos las lambdas pares para enlazar la oficina 1 con la 4 Los ADMs de lambdas pares no se utilizan

ADM óptico bidireccional
Redes Ópticas Febrero Problema 2.2 1- 4 1 2 3 4 ADM óptico bidireccional de una  Multiplexor de 4  C D E F A B n Explicar como funciona esta red, a que topología equivale y que debería hacerse para obtener el máximo rendimiento

Redes Ópticas Febrero Problema 2.2, solución C F D E A B Es una red CWDM que utiliza un anillo de fibra óptyica y 4 longitudes de onda diferentes para que los routers A y B tengan cada uno un enlace con los otros cuatro. La topología es resistente a fallos ya que si se rompe el anillo de fibra se mantendrá la conectividad de toda la red. Para que ello sea posible es preciso utilizar un protocolo de routing, por ejemplo IS-IS u OSPF.

ADM óptico bidireccional
Redes Ópticas Febrero Problema 2.2 Se ha montado una red de acuerdo con el siguiente esquema: 1 2 ADM óptico bidireccional de una  C D E F n B A Explique en detalle como funciona dicha red, cual es la topología equivalente y que debería hacerse para obtener de ella el máximo rendimiento y fiabilidad ante posibles averías.

Redes Ópticas Febrero Problema 2.2, solución Topología equivalente: A C E B F D Routers: máximo rendimiento y resistencia a fallos con OSPF o IS-IS. Conmutadores: se debería utilizar spanning tree, ya que de lo contrario la red se bloquearía. Con el spanning tree no se conseguiría aprovechar más que uno de los enlaces. En el caso de tener varias VLANs en los conmutadores se podría aprovechar mejor la capacidad disponible si se utilizara un enlace diferente para cada VLAN. Esto se podría conseguir usando la prioridad de los puertos para que el camino al raíz elegido no fuera el mismo para todas las VLANs.

OADM: Optical Add-Drop Multiplexor
Redes Ópticas 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 sufren 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)

Cuando las λ son configurables tenemos un ROADM (Reconfigurable OADM)
Redes Ópticas Esquema de un OADM Cuando las λ son configurables tenemos un ROADM (Reconfigurable OADM)

Anillo WDM 4  con protección
Redes Ópticas Anillo DWDM Similar a los anillos SONET/SDH B 1 2 3 4 1 2 4 3 2 1 Anillo WDM 4  con protección 2 C 1 A 3 4 1 2 3 4 AB: 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. En caso de un corte en la fibra se podría pensar en principio en una restauración automática tipo SONET/SDH. Sin embargo DWDM no define protocolos ni mecanismos para realizar dicha restauración. En su lugar se prevé utilizar para ello los que ya incorpora SONET/SDH. Así, en el ejemplo de la figura una de las cuatro lambdas podría ser un circuito SONET/SDH y las tres lambdas restantes enlaces 10 Gigabit EThernet, que no posee mecanismos de protección propios. En este caso si se produce un corte en la fibra la capa de gestión de SONET/SDH, al detectar la avería, daría las instrucciones oportunas a los ADM ópticos para que cerraran el anillo y resolvieran el incidente para todas las lambdas, no solo para la que transporta el circuito SONET/SDH. La utilidad de SONET/SDH como sistema de gestión es tal que se prevé que se pueda utilizar una lambda con este fin, aun en el caso de que no haya ninguna necesidad de transporte SONET/SDH en la red. 4 3 BC: 2 4 3 2 1 D CD: 3 OC-48c f.d. (2ª vent.) DA: 4 4 * OC-48c (4  3ª vent.) 4 * OC 48c (4 3ª vent.) reserva

Wavelength Translating
Redes Ópticas Tipos de OXC (Optical Cross Connect) 1 F-OXC Fibra a fibra 1 2 2 1 WR-OXC Wavelength Routing 1 2 2 Los Cross Connect Ópticos (OXC) son funcionalmente equivalentes a los eléctricos de SONET/SDH. Igual que aquellos permiten unir anillos entre sí para crear redes mas grandes y complejas. Los OXC pueden ser de tres tipos: Los F-OXC desvían todas las lambdas de un anillo a otro. Son los más sencillos ya que simplemente han de desviar todas las señales de una fibra a otra. Los WR-OXC permiten segregar una serie de lambdas de una fibra y meterlas en otra, manteniendo inalterado el resto de lambdas de la misma fibra. Los WT-OXC son los más complejos. Permiten desviar una lambda como los WR-OXC pero además son capaces de modificar su longitud de onda. Esto permite meter una señal que viaja por una fibra en otra aun en el caso de que la lambda de la señal original ya se encuentre utilizada en la fibra de destino. Existen WT-OXC que para poder realizar la traslación convierten la señal original a formato eléctrico y generan una señal óptica nueva en la lambda de destino. Pero también existen WT-OXC que son capaces de realizar la transformación completamente en el dominio óptico, sin convertir la señal a formato eléctrico en ningún momento. 3 WT-OXC Wavelength Translating 1 2 2

Topologías malladas con cross-connects
Redes Ópticas Topologías malladas con cross-connects Optical Cross Connect (OXC) 1310 nm 4 25 7 1310 nm 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. 1  32  Circuito OC-48 (2,5 Gb/s)

Routers por longitud de onda
Redes Ópticas 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 El problema es muy similar a la asignación de etiquetas en el trayecto por una red MPLS. Por eso se ha desarrollado el protocolo conocido como GMPLS (Generalized MPLS).

Redes Ópticas Red con Routers GMPLS

Redes Totalmente Ópticas
Redes Ópticas Redes Totalmente Ópticas El siguiente paso en la WDM es la conmutación óptica de paquetes, sin convertirlos a señales eléctricas. Pero para esto es preciso disponer de buffers ópticos Los bits se pueden mantener ‘rodando’ en una bobina de fibra. A 10 Gb/s caben 512 bytes en 150 m de fibra, a 40 Gb/s caben 2 KBytes. Actualmente ya es posible hacer buffering a nivel óptico durante períodos de tiempo cortos. Para estancias de mayor duración se ha de recurrir al buffer eléctrico De momento no hay productos comerciales, solo prototipos de laboratorio Ejemplo: proyecto 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 datos, 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.

Redes Ópticas

Redes Ópticas Servicios de  oscura Consiste en que el operador alquila al usuario una  determinada dentro de la fibra Es similar a los servicios de fibra oscura, pero permite al operador alquilar varias veces la misma fibra. En este caso el usuario no puede emplear equipos WDM. Además el operador puede ofrecer la  protegida, por ejemplo dedicar una  a un canal SONET/SDH para monitorizar la red y reconfigurarla en caso de avería El servicio no es totalmente transparente, el usuario ha de acordar con el operador la señal que va a inyectar (STM-16, Gigabit Ethernet, etc.) para instalar el módulo correspondiente en el multiplexor de entrada 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 a cubrir. Dado que los equipos actualmente disponibles para DWDM en el mercado soportan sobre todo transporte SONET/SDH es condición necesaria en estos casos 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) que Ethernet se va convirtiendo cada vez más en una tecnología válida no solo para LAN sino también para WAN. Un operador puede ofrecer servicios de  protegida si su red está preparada para ello, es decir si tiene algún tipo de mallado e incorpora los mecanismos de recuperación automática frente a averías. Dicha red podría ser por ejemplo un doble anillo DWDM que incluye en una de sus  un circuito SONET/SDH con el único fin de monitorizar la red y reprogramar los ADM ópticos a fin de restaurar el trayecto óptico en caso de avería en algún punto.

Proveedor del servicio: Albura (Red Eléctrica Española)
Redes Ópticas Topología de RedIRIS 10 Proveedor del servicio: Albura (Red Eléctrica Española)

Esquema de la conexión óptica de RedIRIS en la Comunidad Valenciana
Redes Ópticas Esquema de la conexión óptica de RedIRIS en la Comunidad Valenciana Carcagente (Centro de transformación de Red Eléctrica Española) L’Eliana (Centro de transformación de Red Eléctrica Española) Burjassot (SIUV) Oeste Este 1 STM-16 Madrid Esta fibra (alquilada a Iberdrola) transporta simultáneamente múltiples lambdas 2 STM-16 Barcelona 3 STM-16 Sevilla 4 STM-4 Murcia 5 STM-1 Palma de M. Fibra activa Fibra de reserva

ADM óptico de RedIRIS en Valencia
Redes Ópticas ADM óptico de RedIRIS en Valencia Oeste Madrid Barcelona Sevilla Murcia Palma de M. Este

Redes Ópticas GMPLS Conjunto de protocolos desarrollados por el IETF para permitir que los routers IP se comuniquen con equipamiento WDM y SONET/SDH y realicen un enrutado óptimo sobre fibras, longitudes de onda o timeslots concretos Básicamente es un protocolo de señalización que establece una ruta bajo demanda a través de la infraestructura de transporte, siguiendo las indicaciones de los protocolos de routing En el caso SDH se asigna un circuito. En el caso óptico se asigna una lambda (lightpath) Puesto que se asigna una lambda la capacidad es estática, no hay multiplexación de tráfico entre lambdas. La separación entre circuitos es total, se puede dar garantías estrictas de calidad de servicio

OTN (Optical Transport Network)
Redes Ópticas OTN (Optical Transport Network) Estándar de la ITU-T (G.709) aprobado en 2003, que permite transmitir SONET/SDH y Ethernet en redes WDM de forma unificada OTN define un contenedor óptico que puede transportar señales de ambos tipos mezcladas. Parecido a nivel óptico a lo que hacía SONET/SDH OTN incorpora su propio overhead y a cambio ofrece funciones de OAM&P (Operation, Administration, Maintenance and Provisioning) También aumenta el alcance gracias a la introducción de un código FEC RS (Forward Error Correction Reed-Solomon). Esto supone un overhead del 6,5% El uso de códigos correctores es cada vez más necesario para compensar la degradación de la señal debido a los efectos de dispersión no lineal de la fibra

Efecto de los códigos FEC
Redes Ópticas Efecto de los códigos FEC Con códigos FEC se mejora la relación S/N en unos 6-8 dB, lo cual se traduce en un considerable aumento en el alcance Normalmente se requiere una tasa de error (BER) por debajo de Con códigos FEC se consigue una BER por debajo de 10-15

Velocidades de OTH (Optical Transport Hierarchy)
Redes Ópticas Velocidades de OTH (Optical Transport Hierarchy) Nombre Carga útil Velocidad ‘en bruto’ (Gb/s) Diseñado para transportar OTU1 STM-16 (2,488 Gb/s) 255/238 STM-16 (2,666 Gb/s) STM-1, STM-4, STM-16, FE, GE OTU2 STM-64 (9,953 Gb/s) 255/239 STM-64 (10,709 Gb/s) STM-64, 10 GE OTU3 STM-256 (39,813 Gb/s) 255/236 STM-256 (43,018 Gb/s) STM-256, 40 GE OTU4 (pendiente) 120 100 GE

Alternativas en redes sobre Fibra Óptica
Redes Ópticas Alternativas en redes sobre Fibra Óptica IP POS Ethernet Ethernet SONET/SDH CWDM/DWDM Fibra Óptica

Evolución del transporte de IP
Redes Ópticas Evolución del transporte de IP Principio de los 90s 1996 - 1997 - 1999 - 2002 - IP IP PPP/HDLC IP IP IP POS Eth PDH ATM PPP/POS PPP/POS GMPLS SDH SDH SDH DWDM C/DWDM Fibra Fibra Fibra Fibra Fibra 155 Mb/s 622 Mb/s 2,5 Gb/s 10 Gb/s 10GB Eth. GMPLS CWDM ATM POS DWDM

Referencias fibras ópticas y WDM
Redes Ópticas Referencias fibras ópticas y WDM Harry J. R. Dutton: “Understanding Optical Communications” : Rüdiger Paschotta: “An Open Access Encyclopedia for Photonics and Laser Technology” : Vivek Alwayn: “Fiber Optic Technologies” Walter Goralski, “Optical Networking & WDM”, McGraw-Hill, 2001 “Key parameters when Selecting Dark Fiber & The Nordic Fibre Experience”:

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