Redes de convergencia
Las redes de transporte actuales basadas en TDM se han diseñado para proporcionar un nivel asegurado de rendimiento y confiabilidad para los servicios predominantes de voz y de línea. Se han implementado ampliamente tecnologías probadas, como SDH, que brindan transporte de alta capacidad, escalable a velocidades de gigabit por segundo, para aplicaciones de voz y de línea alquilada. Los anillos de autorreparación SDH permiten la recuperación del nivel de servicio en decenas de milisegundos después de fallas en la red. Todas estas características están respaldadas por estándares globales bien establecidos que permiten un alto grado de interoperabilidad de múltiples proveedores.
Red de hoy
A diferencia de las redes de transporte basadas en TDM actuales (y, en cierta medida, con las redes ATM), las redes IP de "mejor esfuerzo" generalmente carecen de los medios para garantizar una alta confiabilidad y un rendimiento predecible. El servicio de mejor esfuerzo proporcionado por la mayoría de las redes IP heredadas, con demoras, fluctuaciones y pérdida de paquetes impredecibles, es el precio que se paga para lograr la máxima utilización del enlace a través de la multiplexación estadística. La utilización de enlaces (p. Ej., El número de usuarios por unidad de ancho de banda) ha sido una importante figura de mérito para las redes de datos, ya que los enlaces generalmente se transportan en circuitos arrendados a través de la red de transporte TDM.
Dada la naturaleza intrínsecamente ráfaga del tráfico de datos, las tuberías de ancho de banda fijo del transporte TDM pueden no ser una solución idealmente eficiente. Sin embargo, esta ineficiencia se ha considerado tradicionalmente de menor importancia que la fiabilidad de la red y las características de aislamiento de congestión de un proveedor de red de transporte basado en TDM.
La creciente demanda de servicios de datos diferenciados y de gran ancho de banda desafía ahora este modelo de arquitectura dual de transporte basado en TDM y redes de paquetes de mejor esfuerzo. No es rentable extender la utilidad de las redes de mejor esfuerzo al sobreaprovisionar el ancho de banda de la red y mantener la red ligeramente cargada.
Además, este enfoque no siempre se puede lograr o garantizar debido al crecimiento irregular de la demanda, y es un problema particular para el dominio de acceso a la red, que es más sensible a las limitaciones económicas de las instalaciones infrautilizadas. Como resultado, en general, los proveedores de servicios de datos hoy en día no tienen el soporte de infraestructura de red para brindar garantías de servicio diferenciadas específicas para el cliente y los correspondientes acuerdos de nivel de servicio.
Red de próxima generación
Las arquitecturas de red de próxima generación para una evolución rentable, confiable y escalable emplearán redes de transporte y capas de servicio mejoradas, trabajando juntas de manera complementaria e interoperable. Estas redes de próxima generación aumentarán drásticamente y compartirán al máximo la capacidad de la infraestructura de la red troncal y proporcionarán una diferenciación de servicios sofisticada para las aplicaciones de datos emergentes.
La red de transporte permite que las capas de servicio funcionen de manera más eficaz, liberándolas de las limitaciones de la topología física para centrarse en el desafío suficientemente grande de cumplir con los requisitos del servicio. Por lo tanto, complementando las muchas mejoras de la capa de servicio, la red de transporte óptico proporcionará una capa unificada y optimizada de administración de ancho de banda de alta capacidad y alta confiabilidad, y creará las llamadas soluciones de redes de datos ópticos para servicios de datos de mayor capacidad con calidad garantizada.
Redes de transporte óptico: una visión práctica
Las visiones de las redes ópticas han capturado la imaginación de investigadores y planificadores de redes por igual, desde la rápida y exitosa comercialización de WDM. En la visión original de las redes de transporte óptico, surge una red de transporte flexible, escalable y robusta, que atiende a una variedad en expansión de señales de clientes con requisitos de servicio igualmente variados (flexibilidad, escalabilidad y supervivencia junto con velocidad de bits e independencia del protocolo).
La promesa de una infraestructura de transporte capaz de satisfacer las crecientes demandas de ancho de banda hasta bien entrado este nuevo siglo, en el que las longitudes de onda reemplazan a los intervalos de tiempo como medio para proporcionar una transferencia confiable de servicios de gran ancho de banda a través de la red, es realmente tentadora. Pero, ¿qué son las redes ópticas? La respuesta varía mucho y, de hecho, ha evolucionado en los últimos años. Los primeros intentos de creación de redes ópticas se centraron en una transparencia óptica y el diseño de redes ópticamente transparentes a escala global.
Solución práctica
En ausencia de soluciones viables "totalmente ópticas", las soluciones más prácticas para redes ópticas se adaptan a la necesidad de optoelectrónica para soportar la regeneración de señales ópticas y el monitoreo del rendimiento de las señales ópticas. En lo que se denomina redes totalmente ópticas, las señales atraviesan la red completamente en el dominio óptico, sin ninguna forma de procesamiento optoelectrónico. Esto implica que todo el procesamiento de señales, incluida la regeneración de señales, el enrutamiento y el intercambio de longitudes de onda, se lleva a cabo completamente en el dominio óptico.
Debido a las limitaciones de la ingeniería analógica (por ejemplo, el factor limitante en un sistema digital diseñado correctamente es una precisión de uno en la conversión de la forma de onda del mensaje analógico original en forma digital) y considerando el estado actual de la técnica en tecnología de procesamiento totalmente óptico. , la noción de todas las redes ópticas globales o incluso nacionales no es prácticamente alcanzable.
En particular, la conversión optoelectrónica puede ser necesaria en los elementos de la red óptica para evitar la acumulación de degradaciones de transmisión: degradaciones resultantes de tales factores áreas dispersión cromática de fibra de fibra y no linealidades, cascada de amplificadores de ganancia plana no ideales, diafonía de señal óptica, y estrechamiento del espectro de transmisión de filtros no planos en cascada. La conversión optoelectrónica también puede admitir el intercambio de longitudes de onda, que actualmente es una característica difícil de realizar en todo el dominio óptico.
En resumen, en ausencia de dispositivos disponibles comercialmente que realicen la regeneración de señales para mitigar la acumulación de degradaciones y soportar la conversión de longitud de onda en el dominio totalmente óptico, se debe esperar alguna medida de conversión optoelectrónica en arquitecturas prácticas de redes ópticas a corto plazo. Las arquitecturas de red óptica resultantes se pueden caracterizar por subredes ópticamente transparentes (o totalmente ópticas), delimitadas por optoelectrónica con características mejoradas, como se muestra en la figura anterior.
Transparencia de la señal del cliente
Más allá de la ingeniería de redes analógicas, las consideraciones prácticas seguirán gobernando la realización final de la OTN. Entre estas consideraciones, la principal es el deseo del operador de red de un alto grado de transparencia de la señal del cliente dentro de la futura infraestructura de transporte.
¿Qué se entiende por "transparencia de la señal del cliente"? Específicamente, para el conjunto deseado de señales de cliente destinadas al transporte en la OTN, se definen mapeos individuales para transportar estas señales como cargas útiles de señales de servidor de canal óptico (OCh). Las señales que se esperan en OTN incluyen señales SDH y PDH heredadas y tráfico basado en paquetes, como Protocolo de Internet (IP), ATM, GbE y Ssimple Ddata Llink (SDL). Una vez que una señal de cliente se ha mapeado en su señal de servidor OCh en la entrada de la OTN, un operador que implemente dicha red no necesita tener un conocimiento detallado de (o acceso a) la señal de cliente, hasta que se desmapee en la salida de la red.
Los puntos de entrada y salida de la red óptica deben delimitar el dominio de la transparencia de la señal del cliente OTN. Por lo tanto, el factor más importante para lograr la transparencia de la señal del cliente es eliminar todo el equipo y el procesamiento específicos del cliente entre los puntos de entrada y salida de OTN. Afortunadamente, es más fácil aceptar equipos dependientes del cliente en la entrada / salida, ya que generalmente se dedican por servicio.
Redes de transporte óptico a través de envoltorios digitales
El uso generalizado de la tecnología DWDM ha presentado a los proveedores de servicios un nuevo desafío: cómo gestionar de forma rentable el creciente número de longitudes de onda para proporcionar servicios rápidos y fiables a sus clientes finales. Para gestionar de forma eficaz la longitud de onda o los OCh, es necesario que las redes ópticas admitan las funciones de operación, administración y mantenimiento (OAM) por longitud de onda o nivel de OCh.
Rec. UIT (T) G872 define alguna funcionalidad para OAM de nivel OCh implementada en forma de gastos generales sin especificar cómo se llevarán estos gastos generales. Hasta ahora, la única forma viable de soportar la regeneración de señales y de monitorear, analizar y administrar OChs (longitudes de onda) era confiar en las señales y equipos SDH en toda la red. Esto requiere que las señales en cada una de las longitudes de onda en el sistema WDM tengan formato SDH.
Un canal óptico (longitud de onda)
Aprovechando los puntos de regeneración optoelectrónicos existentes en los sistemas DWDM, la noción de usar tecnología de envoltura digital proporcionará una funcionalidad y confiabilidad similar a SDH, pero para cualquier señal de cliente, acercándonos un paso más a la realización de la visión original de las redes de transporte óptico. .
La tecnología de envoltura digital proporciona las funciones de gestión de red descritas en la Rec. UIT (T). G.872 para habilitar OTN. Estos incluyen el monitoreo del desempeño de la capa óptica, Fforward Eerror Ccorrection (FEC) y protección de anillo y restauración de la red por longitud de onda, todo independiente del formato de la señal de entrada como se muestra en la siguiente figura.
La noción de usar una envoltura digital (o TDM) por "alrededor" del cliente OCh para soportar la sobrecarga OCh asociada al canal se ha propuesto recientemente y, de hecho, se ha adoptado como base para la definición de OCh. Este esquema aprovechará la necesidad de regeneración de OCh para agregar capacidad adicional al cliente de OCh. Por supuesto, una vez que tenemos un medio de agregar digitalmente sobrecarga a la señal del cliente OCh, tiene sentido usar esto para admitir todos los requisitos OAM de nivel OCh.
En particular, la sobrecarga agregada digitalmente hace que sea casi trivial resolver el principal problema de monitoreo del rendimiento de la OTN, es decir, proporcionar acceso a Bbit Eerror Rrate (BER) de una manera independiente del cliente. BAnd al utilizar opcionalmente FEC, el método de envoltura digital puede mejorar significativamente el rendimiento BER de la señal del cliente, minimizando aún más el requisito de conversión optoelectrónica.
Un método para mejorar el rendimiento de la red de transporte es mediante el uso de FEC, que actualmente se proporciona en algunos equipos. Por lo tanto, un beneficio adicional de la técnica de envoltura digital es la capacidad de admitir opcionalmente FEC para mejorar el margen del sistema.
Estructura del marco OCh
En términos funcionales, la carga útil OCh y OAM deben ser separables del mecanismo FEC. Esto permite transportar la carga útil y OAM de un extremo a otro a través de la red, mientras se utilizan diferentes esquemas FEC en diferentes enlaces. Un ejemplo obvio de dónde puede ocurrir esto es entre enlaces submarinos y terrestres. En el primero, se están investigando nuevos códigos FEC para la próxima generación de sistemas.
Figura siguiente La figura siguiente ilustra la estructura de trama básica propuesta del OCh, y los tipos de funciones que pueden llevarse a cabo en la estructura de trama OCh. Si bien se podría argumentar que esta propuesta es inconsistente con los objetivos a largo plazo de todas las redes ópticas, no debemos esperar que desaparezca la necesidad de regeneración.
La distancia entre los puntos de regeneración seguirá aumentando; sin embargo, seguirá existiendo la necesidad de regeneración en los puntos de transferencia de señales. Junto con el uso de Ooptical Ssupervisory Cchannel (OSC) para administrar OChs dentro de subredes ópticamente transparentes, las envolturas digitales admitirán la administración de extremo a extremo de OChs (longitud de onda) a través de OTN nacionales o globales.
La regeneración 3R (remodelación, reprogramación y regeneración) se proporciona mediante conversión óptica a eléctrica y viceversa, y la propuesta de envoltura digital aprovecha esto. ¿Cambiaría la imagen si estuviera disponible la regeneración 3R totalmente óptica? Si la regeneración totalmente óptica es capaz de agregar gastos generales, el argumento no se modifica; solo cambiaría la implementación del regenerador.
Si los regeneradores ópticos no pueden agregar sobrecarga, la necesidad de sobrecarga de OChs no desaparecerá. ; Los regeneradores ópticos simplemente aumentarían la distancia potencial entre los puntos de regeneración optoelectrónicos, y la envoltura digital pasaría transparente a través de ellos. Las implicaciones del uso de envoltorios digitales en la evolución de las redes de transporte óptico pueden ser profundas, especialmente cuando se toman en el contexto de las tendencias de las redes de datos.
Opciones de pila de protocolos
El protocolo IP es claramente la capa de convergencia en las redes de comunicación de datos actuales y es previsible que amplíe este papel a las redes multiservicio en los próximos años. IP se puede transportar a través de una amplia variedad de protocolos de capa de enlace de datos e infraestructuras de red subyacentes. La siguiente figura A continuación, la Fig. Muestra algunas de las posibles pilas de protocolos, o asignaciones, de IP en una infraestructura de red WDM.
¿Qué es IP sobre WDM?
Las pilas de protocolos etiquetadas a, byd en la siguiente figura anterior son las más comúnmente implementadas en la actualidad. Utilizan el mapeo clásico de IP sobre ATM sobre SDH como se muestra en la Fig (a) ;. paquete sobre SDH (POS) como se muestra en la Fig. (b); o la IP clásica y bien extendida sobre Ethernet como se muestra en la Fig. (d). Los casos (e) y (f) utilizan Simple Data Link (SDL), una nueva capa de enlace de datos propuesta recientemente como alternativa a POS. La pila de protocolos etiquetada (c) es una alternativa al caso (a), donde se elimina la capa SDH intermedia y se realiza un mapeo directo de las células ATM en WDM.
Estas diferentes pilas de protocolos proporcionan diferentes funcionalidades, en términos de sobrecarga de ancho de banda, escalabilidad de tasas, gestión del tráfico y QOS. Afirmar que cualquier mapeo en particular representa IP sobre WDM es extremadamente falso.
Esta diversidad de protocolos de capa de enlace de datos y mapeos de IP en diferentes infraestructuras de red subyacentes es una de las principales fortalezas de IP, y es una característica que no desaparecerá. Por el contrario, es muy posible que se proponga un mapeo de protocolos nuevo, innovador y más eficiente para el transporte de paquetes IP. Este ya es el caso de las redes de bajo ancho de banda y baja confiabilidad, y también lo será para las redes ópticas de gran ancho de banda y altamente confiables. Esta visión también encaja dentro de la visión de "todo sobre PI y sobre todo sobre PI".