Resumen ejecutivo
La innovación, es la línea de vida para sobrevivir en el mercado de las telecomunicaciones, ha estimulado la industria de las telecomunicaciones para adoptar la Nueva Generación de SONET/SDH como la solución más económica y tecnológicamente feasible para transmitir Voz y Datos en redes de transporte. De acuerdo con Marian Stasney, analista senior de una organización dedicada al análisis de empresas relacionadas con el mercado de dispositivos electrónicos, "Mientras la demanda de ancho de banda se incremente, o el equipo se torne obsoleto en redes metropolitanas, los proveedores de servicios comprarán equipo de Nueva Generación SONET/SDH para ahorrar costos iniciales, gastos a largo plazo, energía y espacio." De hecho la misma organización estima que el mercado de los dispositivos de Nueva Generación SONET/SDH es de $2.7 billones, y con un tasa de crecimiento anual de 34%, se tiene calculado que las ventas mundiales alcancen cerca de $12 billones de dólares en el 2006.
Diseñada para optimizar el tráfico basado en TDM, la tecnología SONET/SDH es muy robusta y segura, conteniendo mecanismos integrados para proveer 99.99% de disponibilidad de la red. Sin embargo los anillos de SONET/SDH, que son la conexión primaria con la Red de Área Metropolitana (MAN), no están diseñados para manejar eficientemente muchos paquetes de datos.
Las limitaciones adicionales en el desempeño son el resultado de las múltiples capas de la MAN excesivamente complejas de tecnologías, pobremente integradas las cuales limitan la flexibilidad. Además de estas dificultades esta la inmensa cantidad de tráfico de datos generados en las redes LAN, con conexiones de banda ancha DSL, Redes de Área de Almacenamiento SAN, y memoria temporal local de los ISP. El estrés que estas aplicaciones causan a la infraestructura ponen a los operadores en un riesgo financiero ya que todavía no están listos para entregar los servicios con los niveles de desempeño demandados por el mercado.
Sin mejoras a las redes MAN, los operadores no contáran con la flexibilidad para manejar el ancho de banda o la habilidad para aprovisionar servicios rápidamente y asegurar tanto la escalabilidad de la red como la eficiencia operacional. Sin embargo, los operadores saben que su supervivencia económica depende en tener la capacidad de optimizar la red existente de transporte SONET/SDH sin gastar grandes cantidades de dinero o sacar de servicio la infraestructura actual.
NUEVAS VENTAJAS DE LA GENERACIÓN SONET/SDH SOBRE ETHERNET
La nueva generación SONET/SDH es un término sombrilla que describe un rango de desarrollos basados en estándares y propietarios que están construidos en la infraestructura disponible SONET/SDH. Desplegado en primer lugar por operdores de larga distancia como una forma para soportar nuevos servicios tales como Ethernet, Fibre Channel, ESCON, y DVB, la nueva generación SONET/SDH permite la entrega de datos con alta velocidad, y muy alto ancho de banda aún con presupuestos muy limitados.
Propriedades de los servicios de Datos | Propriedades de SONET/SDH |
Transporte asíncrono | Transporte síncrono |
Ancho de Banda Dinámico | Ancho de Banda constante |
No orientados a conexiópn | Orientada a conexión |
El nuevo estandar de Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, no solo será 10 veces más rápido que su predecesor, si no que estara diseñado para promover la convergencia de las tecnologías de redes. Sin embargo, para enviar una señal de 10 Gigabit Ethernet directamente a un sistema de SONET/SDH ADM, el equipo terminal de línea Ethernet debe almacenar en el buffer la señal entrante y convertirla a una señal soportada por SONET.
Aunque Gigabit Ethernet provee una trama común desde la PC hasta el backbone, una tecnología que sirviera como servicio de transporte para almacenamiento de datos brutos y de audio/video, independiente del protocolo, era necesario. Fibre Channel (FC) fue diseñado para eliminar muchas limitantes del desempeño originadas por redes LAN y en canales suministrando tecnología escalable Gigabit, control, auto administración y rentabilidad a distancias de hasta 10 km.
Gigabit Ethernet | Fibre Channel | ||
Aplicaciones | Redes de Datos | Redes SAN audio/video, datos | |
Velocidad de línea | 1.25 Gbps | 1.06 Gbps, 2.12 Gbps, 10 Gbps | |
Tamaño de Tramas | Variable, 0-1.5 kB | Variable, 0-2 kB | |
Conexiones | No | Si | |
La nueva generación de SONET/SDH extiende la utilidad de la red existente de SONET/SDH utilzando la red existente de capa 1 e incluyendo tecnologías tales como la concatenación virtual (VC), el procedimiento genérico de trama (GFP), y el esquema de ajuste de la capacidad de enclaces (LCAS).
COMPONENTES DE LA NUEVA GENERACIÓN SONET/SDH
CONCATENACIÓN VIRTUAL
El método tradicional de concatenación, tal como se define en estándares como ITU-T G.707, es llamado "contiguo". Esto significa que los contenedores adyacentes son combinados y transportados a través de la red SONET/SDH como un solo contenedor. Las limitaciones de las concatenaciones contiguas son la necesidad de que todos los nodos de la red que forman parte de la trayectoria de transmisión deben ser capaces de reconocer y procesar el contenedor concatenado y la falta de granularidad de ancho de banda, que hacen que el transporte de altas cantidades de señales de datos sea ineficiente.
La concatenación virtual, como recientemente definió la ITU, dirige las desventajas asociadas con el método contiguo. La concatenación virtual mapea contenedores individuales en un enlace virtualmente concatenado. Cualquier número de contenedores puede ser agrupado, esto provee mejor granularidad en el ancho de banda que el obtenido usando técnicas tradicionales. Adicionalmente, esto permite a los operadores de redes ajustar la capacidad de transporte requerido para el servicio del cliente para su mejor eficiencia. Debido a que los nodos intermedios de la red tratan cada contenedor en el enlace como uno estándar, solo el equipo de inicio de trayectoria y el del fin de trayecto necesitan reconocer y procesar la estructura de la señal virtual concatenada. Esto significa que cada enlace puede tomar su propia trayectoria a través de la red, lo cual puede conducir a diferencias de fase entre los contenedores llegando al equipo terminal de trayectoria, requiriendo al equipo almacenar en el buffer los retrasos.
Servicio | Efficiencia de la capacidad de Transporte sin VC | Efficiencia de la capacidad de Transporte con VC |
Ethernet (10 Mbit) | VC-3 --> 20% | VC-12-5v --> 92% |
Fast Ethernet (100 Mbit) | VC-4 --> 67% | VC-12-47v --> 100% |
ESCON (200 MByte) | VC-4-4c --> 33% | VC-3-4v --> 100% |
Fibre Channel (1 Gbit) | VC-4-16c --> 33% | VC-4-6v --> 89% |
Gigabit Ethernet (1000 Mbit) | VC-4-16c --> 42% | VC-4-7v --> 85% |
El MFI puede detectar retrasos diferenciales entre miembros del VCG y compensarlos hasta en 512 ms. Los parámetros que describen el contador de trama y el número de secuencia están resumidos en la siguiente tabla.
Número de Tramas | Número de Secuencia | ||
Trayectoria de alto orden | 0 – 4095 | 0 – 255 | |
Trayectoria de bajo orden | 0 – 4095 | 0 – 63 | |
Procedimiento de Tramado Genérico (GFP)
Las técnicas de encapsulado tales como los procedimiento de trama de (GFP) debe ser aplicado para adaptar las ráfagas de tráfico asíncrono y las tramas de distintos tamaños antes que el tráfico de servicio de datos como IP/PPP, Ethernet MAC, Fibre Channel, ESCON y FICON sea transportado sobre redes SONET/SDH. GFP adapta una corriente de datos basados en tramas en corrientes de datos orientados a bytes, por medio de mapeos de los diversos servicios en una trama de propósito general, la cual es después mapeada en las conocidas tramas de SONET/SDH. Esta estructura de trama es mejor para detectar y corregir errores y para proveer mejor eficiencia en el ancho de banda que los procedimientos tradicionales de encapsulado.
•Las cuatro partes que comprende la trama del procedimiento GFP son: Encabezado Principal, Encabezado de Carga Útil, Áea de Carga Real, y campos opcionales para detección de errores
•El Encabezado principal define la longitud de la trama GFP y detecta errores del CRC
•El Encabezado de Carga Útil define el tipo de información transportada, ya sean tramas de administración o de clientes, así como el contenido del área de carga
•La información de la carga del Cliente define la carga de transporte real
•Las tramas opcionales del FCS detectan errores
•Hay actualmente dos modos de señal del Cliente definidas para el procedimiento GFP: GFP con trama (GFP-F), donde una trama de señal de datos es completamente mapeada a una trama GFP
•GFP transparente (GFP-T), donde los códigos de los bloques de la señal de datos son los mapeados a una trama GFP periódica
El modo usado es dependiente del servicio transportado, sin embargo a la fecha, Ethernet es la señal de datos de Cliente definido por el GFP-F, y próximamente canales de Fibra. El procedimiento GFP-T mapea cualquier señal de datos del Cliente incluyendo Ethernet, Fibre Channel, y ESCON. Los servicios mapeados vía GFP-F utilizan la menor cantidad de encabezados para garantizar la mejor eficacia del ancho de banda, donde la prioridad de esos mapeos vía GFP-T es el transporte rápido y eficiente de los datos.
Adicionalmente al procedimiento GFP como mecanismo de adaptación, existen otros métodos. De estos, el protocolo de acceso de enlance (LAPS) y el control de enlace de datos de alto nivel (HDLC) son dos mecanismos de entramado predominantes. Sin embargo, GFP soporta múltiples servicios, y tiene mayor flexibilidad de tal manera que puede ser usado en combinación con ONT con mayor estabilidad, la cual ofrece la posibilidad de introducir estructuras múltiples de GFP.
Modo | Descripción | Aplicación |
GFP-F | El servicio es mapeado trama por trama a la trama GFP Encabezados mínimos Longitud de trama GFP variable | Fast Ethernet, Gig Ethernet, IP, etc. |
GFP-T | El servicio es mapeado byte por byte a la trama GFP. Optimiza el retrazo de transferencia Longitud de trama GFP constante | Fibre Channel, FICON, ESCON, Ethernet, DVB, etc. |
Pruebas ínter operables – El componente clave para asegurar el servicio
Las pruebas son la clave para sobrepasar los retos de entrega de servicios asíncronos sobre redes síncronas SONET/SDH. No es solo el primer paso, es también necesario que en los siguientes procesos para garantizar que todas las capas, desde la capa de servicio hasta la capa GFP así como VC y LCAS, funcionen normalmente.
Áreas a probar
Transparencia de Servicio
Las pruebas en servicios orientados a paquetes como Ethernet deben ser ejecutados en todos los Elementos de Red, incluyendo las interfaces de SONET/SDH y PDH entre Clientes, la red MAN, y la red central. Adicionalmente:
•Cada trama recibida de Ethernet es analizada para encontrar errores y alarmas
•Los perfiles de tráfico de la utilización de la red son generados para indicar como los usuarios nuevos y finales se comportan y para determinar si el tráfico es constante o intermitente
•El peor caso de análisis es realizado con el mapeo y demapeo de un gran número de pequeñas tramas Ethernet y otras condiciones anormales como las tramas demasiado grandes
ADAPTACIÓN DEL ANCHO DE BANDA
Para acomodar la demanda del ancho de Banda de Ethernet del Cliente, el cuál ha crecido de 10 Mbps hasta 30 Gbps, GFP, como la capa de adaptación, utiliza todo el ancho de Banda (llenándolo) disponible de la red de transporte. Cuando se necesita mayor ancho de Banda los contenedores Virtuales son agregados al grupo VCG, el cual, GFP, automáticamente lo reconoce disparándolo para proveer ancho de Banda adicional.
Por medio de pruebas a los elementos de red, se verifica su habilidad para agregar y remover Contenedores Virtuales y se provee la confirmación de que GFP puede responder de manera apropiada a cualquier cambio.
MECANISMO DE COMPENSACIÓN PARA RETARDO DIFERENCIAL
Cuando la red soporta la Concatenación Virtual, la carga útil es separada y enviada por diferentes trayectorias por una red de larga distancia. Debido a que esas dos trayectorias no son de la misma longitud y contienen diferente número de Elementos de Red, los miembros del grupo VCG no alcanzan el punto final al mismo tiempo. Antes de reensamblar la carga útil, el equipo terminal debe compensar este diferencial de retardo. Sin embargo, debido a que en este proceso se consume energía computacional y espacio en memoria, este debe ser revisado completamente para asegurarse que esta siendo implementado correctamente.
Para prevenir un bajo throughput, la pérdida de carga útil, o el colapso total de esta conexión, es importante pobar:
•La habilidad de los Elementos de Red para almacenar los miembros de un grupo para compensar las diferencias por retraso
•El re-ensamble de los miembros de un grupo en el VCG completo
ADAPTACIÓN DEL ANCHO DE BANDA DINÁMICO
Si el protocolo LCAS es utilizado, simulando el incremento y decremento del uso del ancho de banda por medio de la manipulación del estado de máquina del LCAS, se puede verificar si el protocolo fue implementado correctamente. Debido a que el protocolo LCAS no es simétrico, es necesaria una prueba hacia delante y hacia atrás simultáneamente manipulando los comandos de control en el Paquete de Control y monitoreando la respuesta de los elementos de red. Tambien es requerida la verificación de cómo los elementos de red responden si algunos comentarios estandarizados no son usados. Es importante tener la habilidad para realizar pruebas con el equipo que tiene capacidad de handshake y que pueda validar la adaptación del ancho de banda sin interrumpir el servicio.
INTEGRIDAD DE LAS INTERFACES DE LOS ELEMENTOS DE RED
Después de que los Elementos de Red de la Nueva Generación se integran a la red SONET/SDH tradicional, estos deberán ser probados para ver su conformidad con las recomendaciones ITU-ANSI/Telcordia. En particular las pruebas están diseñadas para verificar la correcta implementación de reacción de alarmas y los errores de los identificadores de trazos y del contenido de encabezados de trayecto. Aunque hoy en día, la carga útil del cliente del VCG es transportada por un gran contenedor concatenado que proporciona capacidad extra, los grupos VCG combinan un número de pequeños contenedores virtuales para proveer capacidad individual de transporte. Por lo tanto para verificar la conformidad con las recomendaciones ITU, todas las pruebas deben ser realizadas en cada pequeño contenedor. Además de las interfaces SONET/SDH, todas las interfaces del cliente deben ser probadas .
CONCLUSIÓN
La enorme ventaja de la SONET/SDH de nueva generación es que permite a los operadores introducir nuevas tecnologías a sus redes tradicionales SONET/SDH reemplazando sus elementos de red perimetrales. Con esta capacidad, tanto los servicios TDM y como los orientados a paquetes son manejados eficientemente en la misma longitud de onda. Además, hay mejoras significativas, en el modo en que las redes SONET/SDH manejan el ancho de banda para información en paquetes así como granularidad mas grande mientras se mantiene las funciones críticas de redes TDM tradicionales.
La flexibilidad de la SONET/SDH de nueva generación permite a los operadores de red construir una red usando plataformas para multiservicios híbridos TDM/paquetes o proveer solo la transmisión fundamental de tramas de bits lineales .
Con la transición de la industria de las telecomunicaciones, el énfasis de los operadores es cumplir con las necesidades del cliente con ajustado presupuesto. La SONET/SDH de nueva generación no solo es rentable sino que aumenta las capacidades de las redes tradicionales. Al integrar redes de nueva generación a redes tradicionales se tienen mayor latencia, calidad y disponibilidad de servicio pero algunas pruebas y monitoreo se utiliza para asegurar que la mezcla de tecnología puedan proveer la demanda creciente de ancho de banda .
Los operadores que dejen pasar esos importantes avances, no ahorraran dinero en el largo plazo. Sin la verificación constante de que los elementos de red se desempeñan correctamente, no solo la calidad de servicio se pone en riesgo, los costos a largo plazo asociados con constantes interrupciones al servicio, tiempo de inactividad y mantenimiento innecesario previenen a los operadores,operar provechosamente o consolidar una base de clientes leales
LUIS A. ARAQUE D.
CI 18089210
EES SECCION 2
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