Reti ottiche a commutazione automatica: verso i sistemi di nuova generazione

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• Reti ottiche a commutazione automatica verso i
  sistemi di nuova generazione
• Roberto Sabella
• Ericsson Lab Italy
• email roberto.sabella_at_eri.ericsson.se

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Sommario

• Requisiti per le reti di nuova generazione
• Evoluzione del traffico e caratteristiche del
  traffico IP
• Motivazioni per lo sviluppo di nuove reti per il
  traffico IP
• Modelli di trasporto
• Nuovo scenario tecnologico
• Rete ottica commutata
• Tecnologia MPLS
• IP/MPLS over WDM
• Modello di interconnessione
• Piano di controllo unificato GMPLS
• Conclusioni

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(No Transcript)
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La natura frattale del traffico Internet
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Lasimmetria dei flussi dati

• Asimmetria di direzione
• Asimmetria temporale

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Dilemma degli ISPs
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Scenario evolutivo
QoS
Globalizzazione
Competizione
Dinamicità
Aumento del traffico
Reti di nuova generazione
Internet
Flessibilità
ALL IP Multi-servizio Multi-classe
Mobilità
Reti attuali
Scalabilità
Convergenza
Progettate per il traffico telefonico Overprovisi
oned
Tecnologia
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(No Transcript)
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Architettura StratificataIP su ATM su SDH su WDM

• Motivazioni
• Rete di trasporto orientata alla voce
• Router IP lenti
• ATM adattamento tra IP ed SDH
• ATM traffic Engineering e QoS
• SDH gestione e protezione
• WDM capacità trasmissiva
• Limiti
• Costi di acquisizione e di gestione
• Duplicazione di funzioni
• routing (IP, ATM, SDH)
• Protezione (IP, SDH)
• Complessità e scarsa scalabilità

IP
ATM
SDH
WDM
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Packet over SonetIP su SDH/ Sonet
IP
PPP ----------------------- HDLC
IP
ATM
IP
La trasmissione di pacchetti IP su SDH/SONET
avviene tramite protocollo PPP e controllo HDLC
SONET/SDH
SONET/SDH
SONET/SDH
Optical
Optical
Optical

• Motivazioni
• Miglioramento delle prestazioni dei router IP
• Eliminazione delloverhead di ATM ( cell tax
  20)
• Riduzione di apparati da gestire e manutenere
• Meccanismi di protezione ripristino garantito
  in 50 ms
• Limiti
• Traffic Engineering e QoS tipici di ATM vengono
  meno
• Spreco di risorse

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Evoluzione della pila protocollare
IP
ATM
SDH
WDM
Dati QoS
ATM
SDH
IP/MPLS
WDM
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Scenario tecnologico

• La rete ottica commutata
• Tecnologia WDM
• Elementi di rete ottica
• La tecnologia MPLS
• Connessioni virtuali al livello IP (Label
  Switched Paths, LSP)
• Traffic Engineering a livello IP

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Wavelength Division Multiplexing (WDM)
D E M U X
D E MUX
MUX
M U X
OA
OA
Rigeneratori 3R
Canale di supervisione
Canale di supervisione

• Su ogni fibra è possibile multiplare N diverse l
  (DWDM Ngt8)
• Le lunghezze donda sono spaziate di 0.8nm
  (100GHz, ITU-Grid)
• Possono essere trasportati segnali tributari a
  diverse velocità
• Commerciali a 10 Gbit/s
• Presto a 40 Gbit/s

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Crescita della capacità trasmissiva

• Sono state dimostrate capacità complessive
  dellordine del Terabit/s

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Confronto tra sistemi TDM e WDM
Sistema TDM a 10Gb/s
Sistema WDM a 10Gb/s
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Interfacce di un sistema WDM
Sistema WDM
SDH
SDH
Trasponders
Trasponders
MPLS
MPLS


Connessioni dirette
Connessioni dirette

• Ogni lunghezza donda può essere terminata su
  una interfaccia diversa ( ATM,SDH, MPLS..)
• client del canale ottico

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Commutazione ottica
SDH DXC
SDH DXC
WDM T/R
WDM T/R
WDM OXC

• Fino ad oggi la tecnologia WDM è stata
  utilizzata solo per la trasmissione, non per la
  commutazione
• Commutazione tipicamente SDH (DXC, Digital Cross
  Connect)

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Elementi di rete ottica

• Oggi sono disponibili nuovi elementi per la rete
  ottica
• OXC, Optical Cross connect
• OADM, Optical Add and Drop multiplexer

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(No Transcript)
20
Evoluzione della rete ottica

• Sistemi di trasmissione punto-punto
• Anelli WDM
• Interconnessioni di anelli
• Reti magliate

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Controllo della Rete Ottica

Commutazione OtticaOXC
Trasmissione Ottica WDM
Piano di controllo ?


Intelligent Optical Transport Network

• Obiettivi del controllo
• Utilizzazione flessibile della banda ottica
• Fast circuit provisioning
• Gestione dei guasti

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ASONAutomatic Switched Optical Network
Control Plane
NNI
NMI
UNI
client
Network Manag. System
OTN

• Modello di riferimento ITU per una rete di
  trasporto ottica commutata

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Switched Connection
Control Plane
NE
Transport Plane
Switched Connection
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Permanent Connection
Management Plane
NE
Transport Plane
Provisioned Connection
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Soft Permanent Connection
Management Plane
Control Plane
NE
Transport Plane
Switched Connection
Soft-Permanent Connection
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La tecnologia MPLS una buona armonizzazione tra
il mondo IP e WDM
Internet non orientato alla connessione
Rete ottica orientata al circuito

• MPLS consente di supportare una commutazione
  quasi a circuito in un contesto di rete
  Internet
• da un modello connection-less ad un uno
  connection-oriented

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(No Transcript)
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Modelli di interconnessione

• Principali modelli di riferimento oggi in
  discussione
• Modello Overlay
• Modello Peer

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Modello Overlay
Protocollo di controllo (segnalazione, routing)
al livello IP/MPLS
IP
Interfaccia UNI (segnalazione,)
OTN
NNI
Interfaccia NNI Protocollo di controllo
(segnalazione, routing) al livello ottico

• La rete ottica (server) fornisce connessioni
  alla rete IP (client)
• Le due reti hanno piani di controllo separati
• Modello adatto in un contesto con piu domini
  amministrativi

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Modello Peer

• Gli elementi della rete ottica e i router
  agiscono come pari
• Il piano di controllo e unico una singola
  istanza del piano
• di controllo puo coinvolgere piu tecnologie e
  strati.
• Traffic Engineering potenzialmente piu
  efficiente
• piena diffusione di informazione topologica

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GMPLS una linguaggio comune
IP
MPLS
SDH/Sonet
WDM
ATM

• Estensione dei protocolli di controllo basati su
  IP
• per diverse tecnologie ( OXC, LSR..)
• per diversi reti ( IP, MPLS, ATM..)
• per diversi modelli architetturali (Overlay,
  Peer, Hybrid)

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Alcune estensioni necessarie per GMPLS

• Generalizzazione dei concetti di MPLS
• Definizione di una gerarchia di LSPs
• Generalizzazione del concetto di etichetta (l
  per reti WDM, time slot per reti SDH...)
• Estensione dei protocolli di controllo (OSPF
  RSVP TE, CR-LDP)
• Definizione di un nuovo protocollo per il
  management dei link nella rete ottica (Link
  Mangement Protocol, LMP)
• Aggregazione di informazioni su link con
  caratteristiche simili per scalabilità dei
  database, ( Optical Bundling)

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Vantaggi del GMPLS

• Un unico piano di controllo basato su IP
• Semplifica la gestione della rete riducento i
  costi operativi
• Facilita un controllo coordinato e più efficiente
• Possibilità di nuovi servizi (bandwidth on
  demand, QoS end to end, VPN)

Operatori con reti tradizionali già installate
Operatori che cominciano con IP
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Principali Organismi di Standardizzazione

• ITU-T
• ASON
• Optical Internetworking Forum ( OIF)
• OIF- UNI/NNI
• Internet Engineering Task force (IETF)
• GMPLS

• Proposte comuni per integrare protocolli IP-Based
  (GMPLS o sue componenti) nellarchitettura della
  ASON e per definire interfacce standard.

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Rete ottica multiservizio
GMPLS intelligence
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Soluzioni di Traffic Engineering
In una rete tipica si garantisce un engineered
level of service, al fine di servire tutto il
traffico o, come nella figura, gran parte di esso.
Livello di servizio di una rete con assegnazione
dinamica delle risorse di banda. Le risorse sono
ridistribuite per soddisfare le richieste al
meglio.
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Letture consigliate

• M. Listanti, V. Eramo, R. Sabella, Architectural
  and Technological Issues for Future Optical
  Internet Networks, IEEE Communications Magazine,
  vol. 38, no. 9, pp. 82 92, 2000.
• B. Rajagopalan et al., IP over Optical
  Networks Architectural Aspects, IEEE
  Communications Magazine, IEEE Communications
  Magazine, pp. 94-102, September 2000.
• D. Awduche, Y. Rekhter, Multiprotocol Lambda
  Switching Combining MPLS Traffic Engineering
  Control with Optical Crossconnects, IEEE
  Communications Magazine, pp. 111-116, March 2001.
• A. Banerjee et al., Generalized Multiprotocol
  Label Switching an Overview of Routing and
  Management Enhancements, IEEE Communications
  Magazine, pp. 144-150, January 2001.
• D. Awduche et al., Requirements for Traffic
  Engineering over MPLS, RFC 2702, IETF.
• P. Iovanna, M. Settembre, R. Sabella, "A Traffic
  Engineering System for Multi-layer Networks Based
  on the GMPLS Paradigm", IEEE Network - Special
  Issue on "Traffic Engineering in Optical
  Networks, March 2003.

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Conclusioni

• Migrazione di servizi verso IP e la crescita del
  traffico IP rendono necessaria unevoluzione
  della rete del trasporto
• Più flessibile
• Più dinamica,
• Multi-servizio
• Levoluzione della tecnologia ottica
  (trasmissione, commutazione) ha reso le reti WDM
  il paradigma dominante per il trasporto di IP
• Necessità di un piano di controllo evoluto basato
  su IP
• La tendenza emergente è verso lintegrazione di
  IP su ottica con un piano di controllo unico
  (GMPLS)