3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Redes ópticas IP Javier Aracil Universidad Autónoma de Madrid

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Contenido Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica IP sobre SONET IP sobre WDM: –Soluciones estáticas –Soluciones dinámicas: OBS y OPS

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica El origen de la Internet IP host Edge IP router Enlaces de baja velocidad y con pérdidas Trunk IP router

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Arquitectura de protocolos (I) TCP/UDP IP LLC MAC PHY LLC MAC PHY IP NET MAC PHY HOSTROUTER

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Internet actual IP host Router IP de acceso Backbone de alta velocidad (ATM/FR) Router IP de backbone

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Arquitectura de protocolos (III) TCP/UDP IP LLC MAC PHY LLC MAC PHY IP AAL 5 LLC/SNAP PHY HOSTROUTER ATM SONET

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Internet óptica - 1ª Generación IP host IP router de acceso Troncal SONET ADM Gigabit IP router

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica NGI (1ª Generación) Static lightpath network SONET reconfigurable network IP

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Arquitectura de protocolos TCP/UDP IP LLC MAC PHY LLC MAC PHY IP PPP PHY HOSTROUTER SONET

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Contenido Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica IP sobre SONET IP sobre WDM: –Soluciones estáticas –Soluciones dinámicas: OBS y OPS

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica IP sobre SONET - Ventajas Mayor eficiencia (la sobrecarga de ATM para tamaños de paquetes IP típicos es de 25%) Soporte OAM Soporta velocidades de hasta OC-48 (ATM SAR es dificil a esa velocidad)

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica IP over SONET - Desventajas SONET tiene únicamente granularidad de tributarios. SONET es para canales de voz y no de datos. Es necesario scrambling adicional por encima de la capa SONET

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Packet over SONET (RFC 1662/2615) FlagAddrCtrlProtIP DatFCSFlag 0x7E0xFF0x03FCS (16 or 32 bits (AAL5)) Transmissión: IP  PPP  FCS generation  Byte stuffing (escape flags)  Scrambling (line clock)  SONET/SDH framing Recepción: SONET/SDH framing  Descrambling  Byte destuffing  FCS detection  PPP  IP 16 bits PPP Frame

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Eficiencia de POS Velocidad 2404 Mbps (OC-48) Sobrecarga de POS (16 bytes FEC, sin stuffing) = 7 bytes

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Prestaciones necesarias en el router Tamaño de paquete pequeño  Mas de 5 Mpps a tasas OC-48 Para un tamaño de paquete IP de 300 bytes la tasa que se puede obtener es de Gbps

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Problemas de POS El scrambler de SONET utiliza una secuencia pseudoaleatoria de 7 bits Es facil encontrar el periodo (90 datagramas de MTU de Ethernet!) Se pueden provocar alarmas LoS/LoF  Caida del enlace Necesidad de scrambling adicional

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Problema de POS Flag de delineacion de HDLC = Ox7e se debe “escapar” a Ox7d Ox7e Se puede incrementar de modo artificial el tamaño del datagrama Como resultado se puede alterar el mecanismo de scheduling. CONCLUSION: HDLC por encima de velocidades OC-48 no es tan facil Otras propuestas: Simplified Data Link de Lucent (DETROIT chipset)

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica PPP over SDL - RFC 2823 (Experimental) Sincronización similar a I.432 ATM HEC delineation (HUNT  PRESYNC  SYNC). Los datos se pasan por un scrambler x^43+1 Existe la posibilidad de set-reset scrambler independiente de los datos de usuario Header CRC PPP Packet SDL CRC Length 16 bits 32 bits

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica IP sobre Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet es un modo de transferencia que se usa sobretodo en el acceso Tecnología Full-duplex technology sobre monomodo, multimodo u STP (1000BASE- X encoding 8B/10B) Es simple y eficiente pero no permite reserva de ancho de banda (as SONET/ATM)

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica 50  m 62.5  m 10  m MMMMSM 1000BASE-SX525 m.260 m.N/A 1000BASE-LX550 m.550 m.3000 m. Limitations de nivel físico, no MAC IP sobre Gigabit Ethernet Point-to-point Hub

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Gigabit Ethernet y DWDM Soluciones “Inverse multiplexing” para dar 10 Gbps OC-192 / 10 GbE 4 x OC-48 / 8 x 1 GbE Ejemplos: Avici´s composite links, Lucent´s Gigachannel, HP´s SpectraLAN Trabajo en la actualidad en el 10 Gigabit Ethernet (IEEE Higher Speed Study Group)

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica IP sobre SONET frente a IP sobre WDM IP sobre SONET añade sobrecarga a nivel físico que no es necesaria para transporte asíncrono de datos. SONET permite mayor granularidad en asignación de ancho de banda (por encima de lightpath) En algunos casos como links de muy alta velocidad entre routers puede ser conveniente pero normalmente se necesita una mayor granularidad

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Contenido Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica IP sobre SONET IP sobre WDM: –Soluciones estáticas –Soluciones dinámicas: OBS y OPS

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Next Generation Optical Internet - 2ª Generación? IP host IP router de acceso Troncal óptico dinámico WDM router WDM router WDM router WDM router Lightpath

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica NGI - 2ª Generacion Dynamic lightpath network IP

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Arquitectura de Protocolos TCP/UDP IP LLC MAC PHY LLC MAC PHY IP WDM-AAL HOST EDGE ROUTER WDM

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Funcionalidad WDM AAL Delimitación y sincronización de trama Encapsulación multiprotocolo (LLC) Señalización para asignación dinámica de recursos (dynamic lightpath/optical burst) FEC

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Ejemplo de WDM AAL : Digital Wrappers (Lucent) Monitorización, FEC y protección en la capa óptica independiente de la señal de entrada. Och OAM FEC SONET/ATM/SDL/IP/GbE/PDH

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica WDM Routers WDM WDM RELAY BACKBONE WDM ROUTER WDM

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Resumen WDM estático: –Canales en paralelo –Muchos caminos para un solo salto WDM dinámico  Asignación dinámica de ancho de banda a nivel óptico. ¿Es esto posible?

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Contenido Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica IP sobre SONET IP sobre WDM: –Soluciones estáticas –Soluciones dinámicas: OBS y OPS

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Paquetes por flujo WWW 83% de los flujos tienen menos de 10 paquetes

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Caracterización de flujos WWW Bytes 80% de los flujos tienen menos de 7 Kbytes

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Caracterización de flujos WWW Duración 80% de los flujos tienen menos de 15 segundos

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica “Burstiness” de los flujos WWW Los flujos tienen menos de paquetes a la tasa de pico

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Comparación con la voz ON-OFF source (voice) TCP Connection

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Resumen Hoy en dia el tráfico de Internet se compone de muchas conexiones cortas de WWW Rafagas cortas (1-2 paquetes) por conexión (interleaving, dinámica de TCP)

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica A dia de hoy : Configuraciones estáticas “Lightpath labeling”: WRN IP GSR WRN: Wavelength Routing Node

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Lighpath labeling (MP S) Optical Layer IP Misma etiqueta de entrada/salida Etiquetas de entrada/salida diferentes

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Optical Burst Switching (OBS) Una idea de investigación Un burst (ráfaga) es de longitud variable –Eficiencia alta Paquete de control se envia fuera de banda ( control ) –Reserva BW ( data  y configura switches La ráfaga se envia despues de un offset –Llega cuando el switch está configurado y no hay necesidad de buffering

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Packet (a) vs. Burst (b) Switching

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Nodo Optical Burst Switching Muchos canales de datos comparten uno de control. Las ráfagas siempre permanecen en el dominio óptico!!

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Nodo Optical Packet Switching Procesado óptico no disponible. Necesita conversión O/E/O de la cabecere en cada (cientos de ellas en cada fibra)

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Nodo con Wavelength Routing Granularidad de wavelength. Sin ganancia estadística

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Labeled OBS (LOBS ) [Qiao, 2000] Extensión de GMPLS a redes OBS, –Los CPs llevan información de las etiquetas No es MP S: –No asocia con una etiqueta –Soporta granularidad sub- y multiplexación estadística Temas abiertos! –Enrutamiento y asignación de wavelength para LOBS paths –Protección y reparación

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Labeled Optical Burst Switching

3 de Diciembre 2004Catedra Telefónica Conclusiones Las redes ópticas IP se encuentran en sus comienzos: conmutación de wavelengths El modo de transferencia (previsible) es a ráfagas: OBS (datos optico y control electrónico) El modo de transferencia objetivo es OPS (datos+control óptico).