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Redes ópticas IP

Redes ópticas IP. Javier Aracil Universidad Autónoma de Madrid Javier.aracil@uam.es. Contenido. Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica IP sobre SONET IP sobre WDM: Soluciones estáticas Soluciones dinámicas: OBS y OPS. El origen de la Internet. Trunk IP router. IP host.

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Presentation Transcript

  1. Redes ópticas IP Javier Aracil Universidad Autónoma de Madrid Javier.aracil@uam.es Catedra Telefónica

  2. Contenido • Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica • IP sobre SONET • IP sobre WDM: • Soluciones estáticas • Soluciones dinámicas: OBS y OPS Catedra Telefónica

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

  4. TCP/UDP IP LLC MAC PHY Arquitectura de protocolos (I) IP LLC NET MAC MAC PHY PHY HOST ROUTER Catedra Telefónica

  5. IP host Router IP de acceso Backbone de alta velocidad (ATM/FR) Internet actual Router IP de backbone Catedra Telefónica

  6. TCP/UDP IP IP LLC/SNAP LLC LLC AAL 5 MAC MAC ATM SONET PHY PHY PHY HOST ROUTER Arquitectura de protocolos (III) Catedra Telefónica

  7. ADM ADM ADM ADM Internet óptica - 1ª Generación Gigabit IP router IP host IP router de acceso Troncal SONET Catedra Telefónica

  8. NGI (1ª Generación) IP SONET reconfigurable network Static lightpath network Catedra Telefónica

  9. TCP/UDP IP LLC MAC PHY Arquitectura de protocolos IP PPP LLC SONET MAC PHY PHY HOST ROUTER Catedra Telefónica

  10. Contenido • Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica • IP sobre SONET • IP sobre WDM: • Soluciones estáticas • Soluciones dinámicas: OBS y OPS Catedra Telefónica

  11. 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) Catedra Telefónica

  12. 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 Catedra Telefónica

  13. Packet over SONET (RFC 1662/2615) PPP Frame Flag Addr Ctrl Prot IP Dat FCS Flag 0x7E 0xFF 0x03 16 bits FCS (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 Catedra Telefónica

  14. Eficiencia de POS • Velocidad 2404 Mbps (OC-48) • Sobrecarga de POS (16 bytes FEC, sin stuffing) = 7 bytes Catedra Telefónica

  15. 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 2.035 Gbps Catedra Telefónica

  16. 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 Catedra Telefónica

  17. 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) Catedra Telefónica

  18. 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 PPP Packet Header CRC Length SDL CRC 16 bits 32 bits 16 bits Catedra Telefónica

  19. 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) Catedra Telefónica

  20. Point-to-point Hub IP sobre Gigabit Ethernet 50 m 62.5 m 10 m MM MM SM 1000BASE-SX 525 m. 260 m. N/A 1000BASE-LX 550 m. 550 m. 3000 m. Limitations de nivel físico, no MAC Catedra Telefónica

  21. 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 802.3 Higher Speed Study Group) Catedra Telefónica

  22. 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 Catedra Telefónica

  23. Contenido • Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica • IP sobre SONET • IP sobre WDM: • Soluciones estáticas • Soluciones dinámicas: OBS y OPS Catedra Telefónica

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

  25. NGI - 2ª Generacion IP Dynamic lightpath network Catedra Telefónica

  26. TCP/UDP IP LLC MAC PHY Arquitectura de Protocolos IP WDM-AAL LLC MAC WDM PHY HOST EDGE ROUTER Catedra Telefónica

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

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

  29. WDM Routers WDM RELAY WDM WDM BACKBONE WDM ROUTER Catedra Telefónica

  30. 1 1 1 1 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? Catedra Telefónica

  31. Contenido • Evolución de la Internet hacia la Internet Óptica • IP sobre SONET • IP sobre WDM: • Soluciones estáticas • Soluciones dinámicas: OBS y OPS Catedra Telefónica

  32. Paquetes por flujo WWW 83% de los flujos tienen menos de 10 paquetes Catedra Telefónica

  33. Caracterización de flujos WWW Bytes 80% de los flujos tienen menos de 7 Kbytes Catedra Telefónica

  34. Caracterización de flujos WWW Duración 80% de los flujos tienen menos de 15 segundos Catedra Telefónica

  35. “Burstiness” de los flujos WWW Los flujos tienen menos de 1 - 2 paquetes a la tasa de pico Catedra Telefónica

  36. Comparación con la voz ON-OFF source (voice) TCP Connection Catedra Telefónica

  37. 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) Catedra Telefónica

  38. WRN WRN WRN WRN WRN A dia de hoy : • Configuraciones estáticas • “Lightpath labeling”: WRN: Wavelength Routing Node IP GSR Catedra Telefónica

  39. Lighpath labeling (MPS) Etiquetas de entrada/salida diferentes IP Optical Layer Misma etiqueta de entrada/salida Catedra Telefónica

  40. 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 (lcontrol) • Reserva BW (ldata) y configura switches • La ráfaga se envia despues de un offset • Llega cuando el switch está configurado y no hay necesidad de buffering Catedra Telefónica

  41. Packet (a) vs. Burst (b) Switching Catedra Telefónica

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

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

  44. Nodo con Wavelength Routing Granularidad de wavelength. Sin ganancia estadística Catedra Telefónica

  45. 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 Catedra Telefónica

  46. Labeled Optical Burst Switching Catedra Telefónica

  47. 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). Catedra Telefónica

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