IP Sobre WDM. IP sobre WDM O Problema. A predominância do IP. WDM: maduro, redes de banda muito elevada. Como transportar IP sobre WDM?

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1 /WDM 1 Sobre WDM /WDM 2 sobre WDM O Problema A predominância do» Tecnologia de convergência (serviços elásticos e de tempo real) WDM: maduro, redes de banda muito elevada» WDM Wavelength Division Multiplexing» 30 canais x 100 GHz/canal Como transportar sobre WDM?» Encapsulamento de datagramas» Protecção» GMPLS

2 /WDM 3 sobre ATM sobre SDH sobre WDM Datagramas» segmentados em células ATM» Atribuídos VCs, na carta do STM16c/ATM interface Células ATM» Enviadas em trama SDH, para comutador ATM ou transponder WDM MPLS pode ser usado sob STM1/ATM interface STM16c interfaces e.g. 32λ WDM ATM switch STM16c/ATM interface sobre ATM sobre SDH sobre WDM Pilha de Protocolos /WDM 4 to be encapsulated, packets between 250 and Octets long LLC/SNAP Logical Link Control, RFC Adds 8 byte overhead to packet to form ATM PDU (Protocol Data Unit) up to octets long. AAL5 ATM Adaptation Layer 5, ITU rec. I-363. Adds 8 overhead bytes (length field, and 4-octet CRC) plus a 0 to 47 octet padding field, to form an AAL5 PDU, which fits into an integral number of 48-octet ATM payloads. ATM Segments AAL5 PDU into 48 octet payloads then adds 5-octet overhead to every 48-octet payload to form 53 octet ATM cells. SDH Put ATM cells in SDH VC4 or concatenated VC4 payload (ITU rec. G.707). Adds the SDH section overhead (81 bytes including AU pointers), and a 9 VC4 byte Path overhead, to the 2340 byte SDH VC4 payload. For concatenated VC4s, a V4-Xc payload is X*2340 long. ATM cells may cross VC4 boundaries, and their payload is scrambled with a 1+x 43 polynomial to provide sufficient transition density to allow for SDH clock recovery. The usual x 7 scrambling is used on top for the SDH payload. The SDH section and path overheads contain identifiers and error checking fields (B-n) for performance monitoring, as well as communication channels for managing the transport network.

3 sobre SDH sobre WDM (ou Pacote sobre SONET) /WDM 5 SDH protecção contra falhas de cabos Automatic Protection Switching (APS) Protecção pode ser feita na camada óptica Datagrama encapsulado em trama PPP com framing HDLC» PPP Encapsulamento para TX sobre vários meios Funcionalidade para estabelecer e terminar ligações (LCP)» HDLC Flags de delimitação de tramas, campo CRC. Bit stuffing Interfaces SDH» VC4 ou VC4 concatenado banda agregada» Canais STM16 óptico, composto por 16 VC4 Separação de serviço por VC4 VC4 encaminhados por SDH para diferentes s OLA SDH ADM WDM mux STM16 transponder sobre SDH sobre WDM Pilha de Protocolocos /WDM 6 datagram with maximum length of octets PPP PPP encapsulation, RFC Adds 1 or 2 octets protocol field and optional padding. PPP also provides for a link establishment protocol, which is not a critical function for over SDH. HDLC Framing, RFC Adds a flag byte indicating frame start, 2 more overhead bytes, and a 2 byte frame check sequence (FCS), resulting in a frame up to 1500 octets long. Together with PPP, HDLC results in a 7 or 8 octet overhead being added to the packet. SDH Put HDLC frames into a VC4 or concatenated VC4 payload, RFC Adds the SDH section overhead (81 bytes including AU pointers), and a 9 VC4 byte Path overhead, to the 2340 byte SDH VC4 payload. For concatenated VC4s, a V4-Xc payload is X*2340 long. The frames are allowed to cross VC4 boundaries. An internet draft [21] specifies using a scrambling 1+x 43 polynomial, like ATM, to minimise the risk that a malicious user may send data which may cause SDH to loose synchronisation.

4 /WDM 7 sobre Gigabit Ethernet sobre WDM e.g. 32λ WDM Gigabit Ethernet interface Idle Preamble Start frame delimiter Destination address Source address Frame length Gigabit Ethernet interface GbE Gigabit Ethernet switch Gigabit Ethernet interfaces GbE Gigabit Ethernet interface Logic link control field + payload (max length 1500 octets) Frame check sequence Ethernet 85% do tráfego de LANs Cartas Gigabit Ethernet para s custam 1/5 de cartas SDH equivalentes Gigabit Ethernet (1000Base-X)» Usado em full-duplex funcionalidade CDMA-CD não é usada» Encapsulamento e framing simples para pacotes Trama Ethernet usa código 8B/10B» 1 Gbit/s de dados 1.25 Gbit/s na linha 4 Total overheads: 38 Comparação de Overheads /WDM 8 encapsulation/ link capacity overhead framing Mbit/s /ATM/SDH 22% /PPP/SDH 6% /GbE 28% 902 Link STM 16

5 /WDM 9 Pilhas sobre WDM - Conclusões /ATM/SDH /PPP em AAL5 sobre SDH Overhead de framing Gestão de 4 camadas /MPLS ATM Packet sobre SONET/SDH /PPP/HDLC sobre SDH 3 camadas de gestão /MPLS sobre WDM Pacotes /PPP/HDLC directamente em luz Problemas no framing e na recuperação de falhas (falta o SDH!) 2 camadas de gestão Aproximação MPLS. Labels são lambdas È necessária uma subcamada para framing e monitoração (detecção e localização de falhas). Pode ser usado framing directo sem monitoração (e.g. Gigabit Ethernet). SDH/SONET SDH/SONET /MPLS Óptico Óptico Óptico /MPLS Físico Camada de adaptação óptica. Gere estabelecimento e terminação de canais WDM. Fornece alguma protecção e recuperação Pode vir a introduzir funções de framing para substituir o SDH. Camada óptica física. Amplificação óptica, Comutação e conversão de lambdas Add/drop de lambdas. Conversão O-E-O /WDM 10 Protecção e Restauro 3 tipos de arquitecturas /WDM para protecção e restauro Protecção contra falhas em cabos» Sistemas WDM com protecção óptica» OMSP Optical Multiplex Section Protection Protecção contra falhas de equipamentos de transporte e de cabos» Arquitecturas SDH, com protecção SDH» Sistemas WDM com OCHP Optical Channel Protection Protecção contra falhas de s» Redes em malha, duplicação de s

6 Protecção OMSP, Contra falhas em cabos /WDM 11 STM16c/64c interfaces (uncoloured) STM16c/64c transponders This architecture provides protection against failures of: Cables West Protection switches East Optical amplifiers But not against failures of WDM mux and demux Transponders line cards Protecção OCHP, Contra falhas de equipamentos WDM /WDM 12 STM16c/64c interface (uncoloured) This architecture provides protection Protection switches West STM16c/64c transponders East against failures of: Transponders Optical amplifiers WDM mux and demux Optionally line cards using 1+1 MSP But not against failures of s

7 /WDM 13 Protecção e Restauro no Domínio Router A (backup) WDM pt-pt Router B (working) Router A (working) Router B (backup) WDM pt-pt WDM pt-pt Router D (backup) WDM pt-pt with OMSP Router C (working) Router D (working) Router C (backup) Access /WDM 14 Comparação de Protecções Protection architecture Degree of protection Speed of protection Cost Remarks WDM OMSP only Fibre and optical amplifiers only Fast, 50ms Lowest of all for high traffic Need to include operations and sparing costs to make a valid comparison with other options. WDM OCHP only Fibre, all WDM equipment Fast, 50ms A little higher than OMSP More flexible protection scheme than OMSP SDH only Fibre, all SDH and WDM equipment Fast, 50ms Depends on traffic volume, high for large traffic Mature technology. restoration only Potentially all failures A few seconds to hours Combination Potentially all failures Fast, 50ms for transport layer failures Needs larger s trade off between capacity and transmission bandwidth. If full resilience is required, s may have to be duplicated at nodes, further increasing the cost. Potentially highest Need careful dimensioning to ensure spare capacity is available, may result in low QoS due to slow restoration The synchronisation of routing tables also needs to be considered when using working and backup s. May be required for high QoS

8 /WDM 15 GMPLS /WDM 16 GMPLS GMPLS - Generalized Multi-Protocol Label Switching Evolução do Multi-Protocol Lambda Switching» a partir do MPLS Conjunto de protocolos de controlo, comum a redes» TDM, pacotes e lambdas Em especificação, no IETF

9 /WDM 17 Motivação do GMPLS GMPLS sinalização para as redes ópticas Operadores querem transportar grandes volumes de tráfego, operar convenientemente a rede difícil, com as arquitecturas actuais Carry applications and services ATM Traffic Engineering SONET/SDH Transport/Protection DWDM Capacity» Problemas Gestão de múltiplas camadas complexa Utilização ineficiente da banda Não escalabilidade» Solução Eliminação de camadas intermédias /WDM Necessários protocolos para desempenhar funções das camadas intermédias /WDM 18 GMPLS Plano de controlo comum» Suporte de vários tipos de tráfego» Suporte de modelos overlay e peer» Fornecimento rápido de serviços» Baseado no MPLS provisioning e engenharia de tráfego UNI UNI Overlay Model Peer Model

10 /WDM 19 GMPLS and MPLS GMPLS deriva do MPLS» Aplicação do plano de controlo do MPLS aos comutadores ópticos» Utilização dos algoritmos de rotas para gerir caminhos de luz Algumas alterações» Separação entre canais de dados e canais de sinalização» Suporte de várias interfaces de controlo Interfaces de Controlo MPLS controlo de comutação de pacotes GMPLS» Packet Switch Capable (PSC) Router/ATM Switch/Frame Reply Switch» Time Division Multiplexing Capable (TDMC) SONET/SDH ADM/Digital Crossconnects» Lambda Switch Capable (LSC) All Optical ADM or Optical Crossconnects (OXC)» Fiber-Switch Capable (FSC) /WDM 20 PSC TDMC TDMC LSC FSC LSC

11 /WDM 21 Problemas, Dificuldades Rotas» Número limitado de rotas» Número grande de ligações Identificação das ligações é complexa Protocolos de rotas de estado das ligações (ex. OSPF) problemas de escalabilidade Detecção de portas Sinalização» Tempo longo de estabelecimento de labels» Estabelecimento bidireccional de LSPs Gestão» Detecção de falhas» Protecção contra falhas e restauro Estabelecimento dos LSPs Problema tempo de estabelecimento longo Solução label sugerido LSR escolhe um label, comunica-o ao seu sucessor, programa o comutador /WDM 22 No suggested label Request Request with suggested label Program Switch λ1 X λ2 Suggested Label = λ1 Suggested Label = λ2 Map Label = λ1 Map Label = λ2 Reserved Label = λ4 Reserved Label = λ3 Program Switch λ1 X λ2 Make sure the programming request has completed

12 /WDM 23 Estabelecimento de LSPs Bidireccionais» Se 2 LSP unidireccionais Overhead de sinalização Coordenação dos pontos extremos» Utilização de uma mensagem única de sinalização Suggested Label = λ1 Upstream Label = λa Suggested Label = λ2 Upstream Label = λb λ4 λ3 Reserved Label = λ4 Reserved Label = λ3 λa λb /WDM 24 Gestão de Ligações Problema» Como localizar com precisão uma falha?» Como verificar a conectividade de nós adjacentes? Solução protocolo de gestão de ligações» Gestão do canal de controlo» Verificação da ligação» Gestão de falhas» Autenticação