El papel del Plano de Control en Redes de ROADM

Publicado: 29 agosto, 2011 en Tecnología
Etiquetas:, , , ,

La gestión y el control de una red óptica inteligente es necesario y deseable independientemente de las arquitecturas de capas que se adopte. Un plano o capa es una construcción conceptual que se asocia con una funcionalidad. Veamos con un poco más de detalle cada una de las capas que puede componer una arquitectura de red:

Plano de Gestión: Representa la infraestructura que se utiliza para gestionar la red desde un punto de vista de Operación, Administración y Mantenimiento (OAM). Proporciona las interfaces y la infraestructura bajo el plano para configurar las redes y supervisar las funcionalides y las alarmas. Un sistema de gestión de elemento (EMS), un sistema de gestión de red (NMS), una interfaz Web para actuar manualmente (craft terminal), o una interfaz de línea de comando (CLI), son herramientas típicamente asociadas al plano de gestión.

Plano de Control: Automatiza funcionalidades dentro de una red, como añadir o eliminar circuitos ópticos y restauración de mallas. Abarca protocolos de señalización internodos e intercomponentes, descubrimiento de la topología, anuncio y reserva de recursos, cálculo de caminos y cálculos de enrutamiento e información a intercambiar, y gestión automatizada de los estados de los enlaces. El plano de control propociona interfaces al plano de gestión mediante objetos gestionables, permitiendo al plano de gestión administrar el plano de control.

Capa Óptica Automatizada: Está íntimamente relacionada con el plano de control y podría ser considerada una parte de él. Realiza ajustes automáticos dentro de una red para controlar los niveles de potencia óptica. Puede incluir un controlador de enlaces automatizado, que se encargue por ejemplo de realizar ajustes en la ganancia del amplificador óptico de manera que se optimice la relación óptica señal a ruido (OSNR) global

Red de Comunicación de Datos (DCN): Proporciona la infraestructura para transportar la gestión y la información del plano de control entre dispositivos. La DCN puede constituirse con una infraestructura diferente a la de la red de transporte a la que da servicio, pero en la mayoría de los casos, utiliza componentes que forman parte del sistema de transporte, como los canales de comunicación proporcionados por los bytes de cabecera de OTN y/o SONET/SDH, canales de sublambdas en agregación Ethernet o tarjetas muxponder, o canales supervisión ópticos dedicados (OSC). Router y/o conmutadores de nivel 2 pueden tambien ser integrados dentro del equipamiento de transporte que da soporte a una DCN.

Plano de Transporte: Se trata de los aspectos de arquitectura de un sistema que directamente soporta el transporte de los servicios y la continuidad de los mismos. Una parte importante del plano de transporte se representa a menudo por los bytes de cabecera que acompañan a un flujo de servicio para el soporte de las funcionalidades OAM y el transporte seguro de cada instancia de servicio, así como a las señales OTN o SONET/SDH. Funcionalidades comunes ofrecidas por el plano de transporte incluye la supervisión del trazado de la señal, localización de fallos, indicación remota de fallos, supervisión de la calidad de la señal y las alarmas, correción de errores FEC, tipo de carga útil e indicaciones de mapeado, y conmutación de proteción automática.

Plano de Datos: Representa los datos reales de los usuarios. Por ejemplo, los bits de información contenidos en los flujos de datos de un circuito óptico que lleva un servicio o múltiples servicios.

Una vez aclarados estos conceptos de partida, vamos a centrarnos en el papel que tiene el plano de control para automatizar la provisión de circuitos en redes ROADM.

Partamos de una red con control estático. En ella, el operador debe manualmente configurar cada ROADM y otros dispositivos que intervengan en el camino de un circuito, mediante una interfaz de gestión. Establecer un circuito de manera manual requiere el conocimiento de los recursos disponibles, así como el equipamiento físico y cuales son las longitudes de onda que están disponibles en cada enlace. El camino seleccionado manualmente debe ser el adecuado, y la OSNR (Optical Signal to Noise Ratio, Relación Señal Óptica a Ruido) resultante, la dispersión y otras restricciones acumulativas del camino seleccionado tienen que ser evaluadas para asegurar la viabilidad del circuito. En algunos casos, se requerirá regeneradores, y su localización debería ser determinada manualmente.

Con control estático, la mayoría de la información que se necesita para establecer un nuevo circuito óptico, debe estar almacenada en una base de datos separada, hojas de cálculo o cualquier otra herramienta, y/o ser extraídas mediante interfaces de gestión. Para algunas redes, los operadores prefieren usar control estático,ya que es a menudo suficiente y fácilmente entendible, particularmente en redes pequeñas.

En los enlaces de larga distancia, los niveles de potencia óptica dependen de las condiciones de carga del canal, por ello, en los sistemas ópticamente amplificados es necesario y deseable un balanceo automático de la potencia cuando se usa control estático, ya que sin él, difícilmente se podrían cumplir los acuerdos sobre el nivel del servicio (Service Level Agreement, SLA).

El concepto de plano de control normalmente se asocia a control dinámico o automatizado de la red. Un plano de control, dependiendo de su ámbito, automatiza la mayoría de los procesos descritos en las redes de control estático.

Para sistemas ópticos de transporte, el plano de control sirve las peticiones de conexión y automatiza el proceso añadiendo o eliminando circuitos ópticos. Una petición para establecer un circuito puede ser originada por una persona mediante una interfaz de gestión que directamente gestiona la red, o mediante mensajes de un protocolo que se envían a través de una interfaz de red usuario red (UNI User Network Interface), o una interfaz red red (NNI Network Network Interface). A continuación, uno o más caminos viables se calculan automáticamente mediante un elemento calculador de caminos (PCE Path Computation Element), teniendo en cuenta la disponibilidad de recursos y cualquier restricción de enrutamiento. La viabilidad de un camino debe considerar todas las restricciones que impone la red, y si es necesario una regeneración óptica-eléctrica-óptica (OEO) para el circuito, entonces también deben ser considerados el emplazamiento y la reserva de los regeneradores

Una vez que se han calculado uno o más caminos viables, se selecciona uno de ellos para el nuevo circuito, en este caso se debería usar la señalizació automatica para configurar cada componente del camino, incluyendo transceptores sintonizables y ROADMs. Después es necesario verificar la continuidad del circuito y a continuación informar al usuario que el circuito está constituido. Para mantener y supervisar la implementación del circuito durante la vida del servicio, se debería usar una interfaz de gestión de servicio asociada al circuito. En la recomendación G.8080 de la ITU-T se muestra un modelo de arquitectura para una red óptica de conmutación automática (ASON Automatically Switched Optical Network).

 

Para las redes que usan el Protocolo Internet (IP), y el Multiprotocolo de conmutación de etiquetas (MPLS Multi-Protocol Label Switching), el IETF especificó un número de protocolos para el control distribuido, tales como IS-IS (Intermedium System-Intermedium System), OSPF (Open Shortest Path First), RSVP (Protocolo de Reserva de Recursos) y LDP (Label Distribution Protocol). Tradicionalmente estos protocolos han sido usados para redes de paquetes, con mensajes de protocolo transportados a lo largo del plano de datos. Añadiendo extensiones a estos protocolos, y la habilidad de operar de manera independiente del plano de datos, los protocolos fueron generalizados permitiéndoles ser usados en cualquier tipo de red,y eso es lo que se conoce como MPLS Generalizado, o GMPLS. Por lo tanto, GMPLS puede ser usado para el control de redes que conmutan fibras, longitudes de onda, ranuras de tiempo en una red TDM (Time Division Multiplexation) o paquetes en una red de paquetes, incluso en una mezcla de todas o algunas de ellas.

Estrictamente hablando, el término GMPLS hace referencia a un concepto de arquitectura mediante el cual una etiqueta y un camino de etiquetas conmutadas se generalizan, de manera que puede aplicarse a cualquier tipo de red y de tecnología de conmutación. Por lo tanto, el concepto de GMPLS en sí mismo no implica ningún protocolo específico. El IETF, sin embargo, ha definido un conjunto de protocolos como extensiones a los protocolos MPLS existentes para conseguir los objetivos de GMPLS, esto es lo que se conoce como la suite o pila de protocolos GMPLS, los cuales se usan para implementar redes GMPLS.

El modelo de referencia para la arquitectura ASON descrita en la recomendación ITU-T G.8080, describe la conmutación automática en una red óptica; sin embargo, no hay unos requisitos específicos de protocolos para realizar una red ASON, aunque se asume que se debería utilizar preferentemente la suite GMPLS definida por el IETF. Por esta razón, el modelo se conoce como plano de control ASON/GMPLS, incluso, se podrá ver, en la literatura técnica que hable de redes ópticas automatizadas, el uso de manera intercambiable de los términos ASON y GMPLS.

La suite de protocolos GMPLS se asocia normalmente con el control distribuido, en el que los nodos automáticamente descubren la topología de la red y las funcionalidades de sus vecinos. Todos los nodos tienen la misma visión de la red. Cualquier cambio en la red se difunde automáticamente a todos los nodos para que tengan constancia del mismo. Este tipo de control distribuido se usa ampliamente en las redes de routers, pero su aplicación a redes de transporte es más complicado y se convierte en un desafio.

El control distribuido plantea una serie de ventajas, como la mayor disponibilidad y resistencia, ya que se ajusta automáticamente a los requisitos cambiantes de la red. Sin embargo, todos los nodos deben ser compatibles con los protocolos que se usen, y difundir la información de estado en redes de gran tamaño, y/o con cambios frecuentes, puede afectar a los aspectos de escalabilidad de las mismas.

Con control centralizado, una aplicación central tiene una visión completa del dominio de red y sus elementos constitutivos. Se puede automatizar completamente la tarea de establecer o eliminar circuitos, y puede integrarse de manera efectiva con un PCE, gestor inteligente de circuitos. Esta alternativa se considera generalmente un control dinámico de la red, ya que cumple los mismos objetivos que un control distribuido. Debido a que un control centralizado automatiza las tareas que de otra manera deberían ser realizadas manualmente mediante una interfaz de gestión, esta alternativa se conoce como control conducido por un EMS o NMS.

El control centralizado sólo necesita recursos de cálculo en el controlador principal.Pueden usarse controladores redundantes para proteger ante fallo o caída del principal. Cualquier cambio de software que sea necesario (para el plano de control), sólo tendrá que realizarse en un sólo nodo, y no en todos los nodos de la red.

Ya que el control centralizado implica que tanto el cálculo del camino como la visibilidad global de la red están centralizados, todos los equipos deben ser capaces de interoperar con el controlador centralizado. Por lo tanto, hay generalmente un componente distribuido embebido para el control centralizado, y los protocolos que usan el controlador centralizado y los componentes embebidos pueden formar parte de la suite de protocolos GMPLS.

El PCE debe considerar para todas las rutas, las restricciones asociadas, tales como cuáles son las longitudes de onda disponibles en cada enlace, los recursos disponibles de cada nodo, y la topología y conectividad de los recursos. En el caso de redes ópticas que usan ROADMS y amplificadores ópticos, el PCE debe además ser capaz de predecir con precisión la viabilidad de implementación de los circuitos ópticos candidatos, atendiendo a los presupuestos ópticos establecidos.

Para determinar si un circuito óptico es viable, el PCE debe conocer el tipo de fibra, pérdidas y longitud de cada vano, y el nivel de potencia óptica de cada longitud de onda a la entrada de cada vano. Esto implica que los niveles de potencia deben ser controlados en determinados puntos por la capa óptica automatizada. El PCE debe ser capaz de obtener la OSNR del sistema y la dispersión residual de un circuito. Para componentes como transmisores, receptores y filtros deben emplearse modelos que sean precisos, además de utilizar modelos para todas las fuentes de ruido producido por los efectos no lineales de la fibra, tales como la modulación de autofase (Self-Phase Modulation, SPM), Modulación de fase cruzada ( Cross-Phase Modulation, XPM) y el mezclado de cuatro ondas (Four-Wave Mixing, FWM). Márgenes apropiados deben ser establecidos para las perdidas dependientes de la polarización (Polarization Dependent Loss, PDL), Dispersión por modo de polarización (Polarization Mode Dispersion, PMD), y cualquier otras restricciones estáticas o dinámicas, como la Dispersión Cromática que afecta a canales de alta velocidad. Teniendo todas estas consideracionbes en cuenta es necesario para establecer un cálculo de rutas libres de problemas.

Aunque una arquitectura con PCE distribuido es posible, un PCE que cumpla los requisitos anteriores, se implementa mejor como PCE centralizado, de manera que tenga la visibilidad completa del dominio de red. Por lo tanto, un plano de control centralizado y un PCE con servidores redundantes es una estrategia razonable para todas las redes de circuitos ópticos que se enruten dentro de un dominio. Lo que sucede entre diferentes dominios es otra historia que habrá que contar otro día.

Anuncios
comentarios
  1. Anónimo dice:

    Esto es fantástico¡¡¡

  2. La pagina de tu Blog se ha actualizado…

    [..]Articulo Indexado Correctamente en la Blogosfera de Sysmaya[..]…

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s