MIGRACIÓN DE TOPOLOGÍA LINEAL A TOPOLOGÍA EN ANILLO DE UNA RED SDH DE FIBRA ÓPTICA DE ALTA DISPONIBILIDAD Proyecto de grado Marzo de 2011 Raúl H. Espín

Introducción y Antecedentes Operadores con red de: fibra óptica alta capacidad según las normas G.707, G708, G.709 de la ITU conocido como SDH configuraciones de forma serial (topología lineal) Ventaja de redes en anillo: redundancia de ruta al fallo drástico de uno de los elementos de red (equipo o enlace).

Necesidad vs Costo ¿Cómo cambiar de una red lineal con tráfico de alta disponibilidad a una red en anillo con el menor impacto a los servicios en operación? Opc 1. Proyecto de despliegue red de fibra óptica en paralelo Opc 2. Proyecto sistemático para ejecutar un cambio de topología + Crecimiento progresivo

OPC. 2: ALCANCE Proponer un modelo característico y generalizado de red lineal conformado por tres nodos. Proponer un modelo de red en anillo a conformar, analizando las ventajas y desventajas en implementación, durante su operación y reflejadas en costos. Diseñar y proponer una solución técnica en base a un plan sistemático para cambiar de topología produciendo la menor indisponibilidad de servicio. Sugerir detalles técnicos que se deberán considerar para realizar cambios similares.

OBJETIVO Diseñar a partir de un modelo de red de alta disponibilidad conformado por tres nodos SHD y red de fibra óptica, un proceso general para cambiar de topología de conexión lineal a topología en anillo.

SDH Conceptos básicos Objetivo en la definición de “SDH” adopción de una verdadera norma mundial que posibilitara una compatibilidad máxima entre diferentes suministradores y operadoras. Especifica : velocidades de transmisión, formato de las señales estructura de multiplexación, codificación de línea, parámetros ópticos, Por otro lado, SDH dota a la red de una mayor flexibilidad, un mejor aprovechamiento del ancho de banda potencial de la fibra óptica, y más capacidad de monitorización de la calidad y gestión centralizada. Interfaces de tráfico -> denominadas módulos de transporte síncrono o STM-N (Syncronous Transport Module). 155 Mbps -> STM-1, (interfaz óptica como de cobre) STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2,5 Gbps), STM-64 (10 Gbps) STM-256 (40 Gbps)   SDH se basaen multiplexores digitales que, mediante técnicas de TDM, permiten combinar varias señales digitales (denominadas señales de jerarquía inferior o señales tributarias) en una señal digital de velocidad superior. La fibra óptica se utiliza como mero sistema de transmisión, puesto que las funciones de amplificación, encaminamiento, extracción e inserción de señales, etc., se realizan en el dominio eléctrico.

¿Qué es un multiplexor SDH? Integrar las funcionalidades de multiplexación y conmutación digital. La interconexión de nodos mediante equipos SDH se produce por la trama SDH. Interfaces de línea + sistema de gestión o administración y mantenimiento de la red son dos características adicionales que permite la conexión directa y fácil entre equipos SDH de diferentes fabricantes

Definición de Topología de red en Operación Equipos Hit7070 (Siemens) permite subir y bajar tráfico a nivel de tributarios E1 o VC12 , sistema de Gestión TNMS OS9500 (Huawei) permite subir o bajar tráfico a nivel de conexiones STM-1 o N, Sistema de gestión T2000 facilidad de administración y análisis de tráfico que presenta la plataforma de Huawei que hace que el uso del OSN 9500 sea como equipo de backbone o core.

Definición de Topología de red en Operación HUAWEI OSN9500 SIEMENS HIT7070

Interfaces de línea de multiplexores SDH Local (indicados con I-n, donde n=nivel jerárquico STM). distancia máxima de 2 km, estimaciones de pérdidas entre 0 y 7 dB con fibra monomodo transmisores ópticos I-n pueden ser LEDs o transmisores láser de modo multilongitudinal (MLM) de baja potencia con longitud de onda de 1310 nm. Corto alcance (indicados con S-n.1 ó S-n.2, 1=longitud de onda de 1310nm sobre fibra G.652; 2=longitud de onda de 1550nm sobre fibra G.652). distancia de enlace hasta 15km, con pérdidas entre 0 y 12 dB, con fibra monomodo. Se utilizan transmisores láser de modo monolongitudinal (SLM) o de modo multilongitudinal (MLM) de baja potencia (50W ó -13dBm) con longitudes de onda de 1310 ó 1550nm. Largo alcance (indicados con L-n.1 ó L-n.2 ó L-n.3, 1=longitud de onda de 1310nm sobre fibra G-652; 2=longitud de onda de 1550nm sobre fibra G-652 ó G-654; 3=longitud de onda de 1550nm sobre fibra G-653). distancias de enlace hasta 40km, con pérdidas entre 10 y 28dB, con fibra monomodo. Se utilizan transmisores láser SLM ó MLM de alta potencia (500W ó -3dBm) con longitudes de onda de 1310 ó 1550nm

Definición de Topología de red en Operación Fibra óptica tipo monomodo SM (SingleMode) normalizada en ITU-T G.652 Es factible de usarse en 1300 y 1550 nm. Atenuación de 0,4 a 1 dB/km en 1300 nm. Atenuación de 0,2 a 0,5 dB/km en 1550 nm

Definición de Topología de red en Operación Tabla 1: Característica de fibra óptica entre nodos Tramo Distancia (Km) Ruta Nodo A – Nodo B 9.11 Ruta Nodo B – Nodo C 22.05

Definición de Topología de red en Operación Capacidad e importancia del tráfico que cruza la red inicial. Capacidad de tráfico entre nodos de STM-64 Tráfico efectivo al 46% Esquemas de protección estándar por conmutación automática MSP. Tráfico es bidireccional

CARACTERÍSTICAS DE RED ANILLO A DISEÑAR Reutilizar los enlaces de fibras ópticas existentes entre nodos. Crear un anillo con redundancia de equipo en los extremos. Optimizar el tráfico inicio a fin de tal manera no se utilicen recursos de los equipos. El anillo estará compuesto por equipos de distinto fabricante al que se encuentran en operación en red lineal. La red permitirá cambios a nivel físico y a nivel de servicios o lógico de manera independiente para facilitar el cambio. Todos los elementos o equipos activos del anillo deben poseer gestión remota

PROPUESTA TECNICA La clave en el cambio de topología: “emulación de red” Configuración física Configuración lógica (servicios)

Emulación de Red Instalación de equipos previos para formar el anillo

Emulación de Red Configuración servicios entre Nodo A y Nodo B

Emulación de Red Configuración protección SNCP de servicios entre Nodo A y Nodo B

Emulación de Red Configuración servicios entre Nodo B y Nodo C

Emulación de Red Configuración protección SNCP de servicios entre Nodo B y Nodo C

Emulación de Red Configuración lógica de servicios y protecciones SNCP previa a migrar. Requiere la habilitación de la gestión remota de todos los equipos nuevos

Migración de tráfico Cambio físico de fibra óptica ruta protección Nodo A-Nodo B y ruta Nodo B- Nodo C

Migración de tráfico Cambio físico de fibra óptica ruta principal Nodo A-Nodo B.

Migración de tráfico Cambio físico de fibra óptica ruta principal Nodo B- Nodo C

Inter-operatividad entre equipos de marcas distintas funcionamiento entre equipos de distinta marca es garantizado por el estándar SDH Existe la posibilidad que los parámetros adicionales como gestión, alarmas no sean transferidos Dos o más equipos de distinta marca conectados en serie no podrá tener gestión remota no más halla del primer equipo. Las alarmas de los servicios únicamente se podrán observar en los equipos origen y destino más no en los equipos intermedios dado la estructura SDH

Detalle de tarjetas y configuraciones de equipos en operación Niveles de TX y RX de puertos ópticos Interfaz Tipo Potencia salida máxima (dBm) Potencia salida mínima (dBm) Potencia salida promedio (dBm) Sensibilidad Receptor (dBm) Overload (dBm) Presupuesto Óptico TX (nm) RX (nm) Equipos STM-64 IFS10GB A1207 1550 S64.2 2 -1 0.5 -14 14.5 1550 1310 - 1630 HIT Nodo A Tarjeta 101/102, HIT Nodo B Tarjeta 305/306 STM-64 IFS10GB A1107 1310 S64.1 5 1 3 17 1310 HIT Nodo B Tarjeta 311/312, HIT Nodo C Tarjeta 101/102 STM-64 Le-64.2 4 -22.5 -9 25.5 Huawei Nodo C 1 y 2, Huawei Nodo B, Huawei Nodo A 1 y 2 S-64.2b 1310 - 1550 Huawei Nodo C 1, Huawei Nodo B y Huawei Nodo A 2 I-64.1 -6 -3.5 -11 7.5 Tarjeta a Instalar en Huawei Nodo B y Nodo C 1 para interconexión con HIT Tarjeta S.64.1

Mapa de red Inicial Es necesario contar con toda la información de la red inicial para ello se utiliza un mapa de red en el cual se registra todos los detalles, como son: ubicaciones, tipos de tarjetas, puerto, distancias, ODFs, patch cords, entre otros.

Mapa de red a confirmar

Calculo de potencias en los enlaces de fibra óptica Calculo teóricos de atenuaciones esperadas. Potencia de TX Potencia de RX Es necesario atenuar???

Calculo de potencias en los enlaces de fibra óptica Tramo Distancia (Km) Perdidas en la fibra (dB) Perdidas en empalmes intermedios (dB) Perdidas en ODFs y patch cords (dB) Atenuación del trayecto Proyectada (dB) Atenuador (dB) Potencia de Salida promedio (dBm) Potencia en Receptor (Real) (dBm) Sensibilidad Receptor STM-64 (dBm) Margen (dB) Equipos Ruta Nodo A - Nodo B 9.11 -1.82 -0.8 -3 -5.622 -10 3 -12.622 -22.5 9.878 OSN9500 Nodo A 1 S2, OSN9500 Nodo B S13 Ruta Nodo B - Nodo C 22.05 -4.41 -1.6 -9.01 -5 -11.01 11.49 OSN9500 Nodo C 1 S7, OSN9500 Nodo B S10 Ruta Nodo A - Nodo C 31.16 -6.23 -2.2 -6 -14.432 -11.432 11.068 OSN9500 Nodo C 2 S7, OSN9500 Nodo A 2 S12 Interconexión Local Nodo C A - Nodo C B 0.1 -0.02 -0.1 -2 -2.12 -12 -11.12 11.38 OSN9500 Nodo C 1 S10, OSN9500 Nodo C 2 S11 Interconexión Local Nodo A 1. - Nodo A 2. 0.5 -6.62 -14 7.38 OSN9500 Nodo A 2 S11, OSN9500 Nodo A 1 S15 Interconexión Local HIT - Huawei 1+1 MSP S64.2 con S-64.2b 0.05 -0.01 -2.11 -6.61 7.39 HIT Nodo A Tarjeta 101/102 con Huawei , HIT Nodo B Tarjeta 305/306 con Huawei Interconexión Local HIT (S-64.1) -> Huawei (I-64.1) 1+1 MSP -4.11 -11 6.89 HIT Nodo B Tarjeta 311/312 con Huawei, HIT Nodo C Tarjeta 101/102 con Huawei Interconexión Local Huawei (I-64.1) -> HIT (S-64.1) 1+1 MSP -3.5 -5.61 8.39 Interconexión Local Huawei (S-64.2b) -> HIT (S-64.1) 1+1 MSP Interconexión Local HIT (S-64.1) -> Huawei (S-64.2.b) 1+1 MSP 9.89

Enfoque de Proyecto Riesgos del proyecto Presupuesto no aprobado Incorrecta instalación de equipos o elementos. Perdida de servicio por error humano en los cambios.

Presupuesto Costo vs Beneficio ¿Cómo hacerlo? Menor uso de recurso Ahorro Disminución de perdidas por improductividad Disponibilidad de red Cantidad de tráfico <50% Distribución de tráfico VS Proponer escenarios y evaluarlos

Presupuesto Escenario 1: proyecto de grado Escenario 1 Ítem   Escenario 1 Ítem Descripción Cantidad Costo Unitario Total 1 Consultor especializado (costo/día): incluye análisis, diseño y planificación, documentación y validación por un especialista en Telecomunicaciones en etapa de planificación del proyecto, excluye ejecución, pruebas. 9 $ 2,100.00 $ 18,900.00 2 Técnico especialista (costo/ hora): Incluye servicio profesionales con mano de obra calificada y especializada en equipos Multiplexores en marca Siemens o Huawei, interfaces de línea ópticas y eléctricas, manejo e instalación de fibras ópticas 550 $ 150.00 $ 82,500.00 3 Suministro e instalación de patch cords entre 5 a 30m, incluye: suministro, instalación, etiquetación por canaletas de protección y certificación con OLT 24 $ 450.00 $ 10,800.00 4 Mediciones de Fibra óptica de forma bidireccional con OTDR calibrado dentro de un año: incluye informe de las medición 8 $ 540.00 $ 4,320.00 5 Suministro e instalación de OSN9500. Incluye: fabricación, transporte, instalación, tarjetas corssconetoras de bajo y alto orden, interfaces de línea, comisionamiento y configuración hasta su correcta operación con un año de garantía desde la puesta en operación. $ 82,000.00 $ 410,000.00 $ 526,520.00 Los costos unitarios planteados son referenciales obtenidos de ofertas económicas realizadas por varias empresas como Huawei, NSN, Telconet, Alcatel, Euronet, entre otras.

Presupuesto Escenario 2: Instalación red en paralelo Escenario 2 Ítem   Escenario 2 Ítem Descripción Cantidad Costo Unitario Total 1 Instalación de FO entre nodos de 2 a 6 hilos: incluye, tramites y permisos municipales, siembra de poste y construcción de ductos de a cuerdo a normas vigentes de la zona, operación y mantenimiento por un año. 31.16 $ 15,000.00 $ 467,400.00 2 Técnico especialista (costo/ hora): Incluye servicios profesionales con mano de obra calificada y especializada en equipos Multiplexores en marca Siemens o Huawei, interfaces de línea ópticas y eléctricas, manejo e instalación de fibras ópticas 240 $ 150.00 $ 36,000.00 3 Suministro e instalación de patch cords entre 5 a 30m, incluye: suministro, instalación, etiquetación por canaletas de protección y certificación con OLT 24 $ 450.00 $ 10,800.00 4 Mediciones de Fibra óptica de forma bidireccional con OTDR calibrado dentro de un año: incluye informe de las medición 8 $ 540.00 $ 4,320.00 5 Suministro e instalación de OSN9500. Incluye: fabricación, transporte, instalación, comisionamiento y configuración hasta su correcta operación con un año de garantía desde la puesta en operación. $ 82,000.00 $ 410,000.00 $928,520.00 Los costos unitarios planteados son referenciales obtenidos de ofertas económicas realizadas por varias empresas como Huawei, NSN, Telconet, Alcatel, Euronet, entre otras.

Presupuesto Escenario 1 Ítem Descripción Cantidad Costo Unitario Total   Escenario 1 Ítem Descripción Cantidad Costo Unitario Total 1 Consultor especializado (costo/día): incluye análisis, diseño y planificación, documentación y validación por un especialista en Telecomunicaciones en etapa de planificación del proyecto, excluye ejecución, pruebas. 9 $ 2,100.00 $ 18,900.00 2 Técnico especialista (costo/ hora): Incluye servicio profesionales con mano de obra calificada y especializada en equipos Multiplexores en marca Siemens o Huawei, interfaces de línea ópticas y eléctricas, manejo e instalación de fibras ópticas 550 $ 150.00 $ 82,500.00 3 Suministro e instalación de patch cords entre 5 a 30m, incluye: suministro, instalación, etiquetación por canaletas de protección y certificación con OLT 24 $ 450.00 $ 10,800.00 4 Mediciones de Fibra óptica de forma bidireccional con OTDR calibrado dentro de un año: incluye informe de las medición 8 $ 540.00 $ 4,320.00 5 Suministro e instalación de OSN9500. Incluye: fabricación, transporte, instalación, tarjetas corssconetoras de bajo y alto orden, interfaces de línea, comisionamiento y configuración hasta su correcta operación con un año de garantía desde la puesta en operación. $ 82,000.00 $ 410,000.00 $ 526,520.00   Escenario 2 Ítem Descripción Cantidad Costo Unitario Total 1 Instalación de FO entre nodos de 2 a 6 hilos: incluye, tramites y permisos municipales, siembra de poste y construcción de ductos de a cuerdo a normas vigentes de la zona, operación y mantenimiento por un año. 31.16 $ 15,000.00 $ 467,400.00 2 Técnico especialista (costo/ hora): Incluye servicios profesionales con mano de obra calificada y especializada en equipos Multiplexores en marca Siemens o Huawei, interfaces de línea ópticas y eléctricas, manejo e instalación de fibras ópticas 240 $ 150.00 $ 36,000.00 3 Suministro e instalación de patch cords entre 5 a 30m, incluye: suministro, instalación, etiquetación por canaletas de protección y certificación con OLT 24 $ 450.00 $ 10,800.00 4 Mediciones de Fibra óptica de forma bidireccional con OTDR calibrado dentro de un año: incluye informe de las medición 8 $ 540.00 $ 4,320.00 5 Suministro e instalación de OSN9500. Incluye: fabricación, transporte, instalación, comisionamiento y configuración hasta su correcta operación con un año de garantía desde la puesta en operación. $ 82,000.00 $ 410,000.00 $928,520.00

Instalación de Equipos Estrategias Visitas en sitio para levantar información y procesarla Documentar todos los detalles (investigación, diseño, planificación, implementación, etc.) Comunicación a todos los recursos humanos (reuniones de capacitación en proceso) Revisión continua de cada uno de las partes previa a ejecutar una nueva crítica.

Errores Humanos Estrategias Dividir riesgo para disminuir la probabilidad que ocurran Migración física Migración lógica Asignación de recursos especialistas Sincronización y coordinación de cada integrante con su respectivo rol Preveer posibles riesgos inevitables y planes de solución si sucedieran

Migración física: Cronograma detalle

Pruebas de funcionamiento

Pruebas de funcionamiento

Migración lógica El proceso de identificar, borrar y crear cada servicio y afectando exclusivamente al tráfico del servicio, ¿Cuál es el tiempo que tomaría a un especialista en realizar la migración lógica de toda la red? Considerando: Se ejecuta la reconfiguración de 10 servicios y en promedio se obtiene un tiempo de 10 min cada uno existen 1260 servicios Tiempo de trabajo de 8 horas diarias requeriría de 27 días laborables para concluir la actividad. La identificación de los servicios considerando que en la “Pre configuración” se haya nombrado a cada canal creado por cada time slot de la trama SDH del STM-64 que existe de capacidad.

Resultados: Proyección de la red en la configuración anillo Red SDH que puede migrar a DWDM con menor complejidad

Conclusiones y Recomendaciones Es factible realizar y ejecutar un proyecto en el cual a partir de un modelo simplificado de red de alta disponibilidad SDH conformado por tres nodos e interconectado por fibra óptica mediante un proceso sistemático y general se cambie de topología lineal a topología en anillo reutilizando la infraestructura asumida como instaladas y en operación. El proceso de cambio sugerido es valido aplicar siempre y cuando la suma del tráfico en la topología lineal inicial en cada uno de sus tramos no supere la capacidad total del anillo a conformar. El éxito de la ejecución del proyecto no depende exclusivamente del diseño técnico, sino también de los recursos y por tal es de vital importancia capacitación y comunicación a los recursos del equipo de trabajo sobre todo el procedimiento, las implicaciones y efectos, pasos a realizar en caso de fallas, tiempos de respuesta y demás y sobre todo se deberá garantizar la comunicación directa durante la ejecución de las migraciones para garantizar el éxito.

Conclusiones y Recomendaciones El nivel de detalle que se maneje en esquematizar el diseño de la red para este tipo de cambios constituirá también un punto clave para garantizar el éxito de la ejecución, no se puede pasar por alto detalle mínimo que parezca y es recomendable que todos los recurso lo conozcan. En caso que los sistemas de gestión o equipos lo permitan, previo a realizar cualquier cambio ya sea físico o lógico se recomienda sacar un respaldo de información para que en caso de fallo sea factible utilizar el respaldo para recuperar el tráfico en menor tiempo. La Protección MSP es únicamente aplicable para secciones (tramos) sean estas en una topología lineal o en anillo mientras que la protección SNCP es protección de inicio a fin la ruta completa de un servicio y se la utiliza principalmente en topologías en anillo y mallas.

Gracias