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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CURSO:
CONMUTACIÓN
GRUPO:
208053_12
ACTIVIDAD 3
ESTUDIANTES:
ANNY ESTHER VALLE BARRAGÁN
LUIS DAVID GARZON VASQUEZ
JESUS ALBERTO ACEVEDO
IOHAM MORILLO
ZULEIKA VANESSA FERNANDEZ DE CA
TUTOR:
MARIO ANDRES RAMOS
2020
Introducción
La tecnología que reside en las redes de fibra óptica es capaz de transportar enormes cantidades de datos por segundo, llamando a este valor ancho de banda. La conmutación le permite a los sistemas de redes de telecomunicaciones definir destinos entre sus hosts o cabeceras, logrando encaminar la información por la ruta correcta.
En el presente informe se estarán presentado diferentes métodos de conmutación, sus protocolos y diferencias entre la conmutación por paquetes y por circuitos aplicados en redes ópticas, así como procesos de marcado de paquetes GMPLS y LSP
Objetivos
Comprender la utilidad de la conmutación así como sus ventajas en sistemas ópticos
Conocer el proceso realizado por el protocolo GMPLS y sus jerarquías
Establecer diferencias entre los modos de operación de fibra óptica: Monomodo y multimodo
Comprender la arquitectura de una red GMPLS
ANNY ESTHER VALLE BARRAGÁN
Actividades a desarrollar
1. Desarrollar los siguientes puntos:
a. Consulte y describa con sus propias palabras, las características, tamaños de longitud de onda que maneja y ventanas de trabajo de la fibra óptica monomodo.
Con sus siglas en ingles SM (Single Mode) la fibra óptica permite una velocidad de transmisión más alta y una distancia superior en kilómetros respecto a la fibra MM (Multimodo), la fibra SM cuneta con un núcleo mucho más pequeño que la fibra MM, esto permite que se transfiera una onda de luz única que suprime la mayoría de distorsiones que podrían generar pulsos de luz superpuestos, proporcionando la menor atenuación de señal y las velocidades de transmisión más alta.
Con un núcleo de 9 micras y una cubierta de 125 125 de diámetro, con amplias ventajas como lo son el ancho de banda sin límites, mínima atenuación a grandes distancia, es usada en distancias medidas en kilómetros, adecuada para usarse en multiplexación disminuyendo el despliegue de canales físicos adicionales de fibra óptica.
Sus estándares son:
· IEC 60793-2-50
· UIT G.652B
· 652-2D
· Telcordia GR-20-CORE
· ANSI/IECA S-87-640
b. Consulte y describa con sus propias palabras, las características de la conmutación óptica.
La conmutación totalmente óptica ha sido propuesta como un camino viable para resolver la diferencia de tasas de transmisión de la fibra óptica y de envío de los conmutadores electrónicos, que hasta ahora provocan grandes cuellos de botella en las redes como Internet. Esta técnica implementa el enrutamiento y envío de paquetes directamente en la capa óptica sin conversiones Óptica/Electrónica/Óptica. La principal ventaja de esta alternativa es su habilidad de encaminar paquetes o ráfagas independientemente de la tasa de bit, formato y longitud de paquetes aumentando así la flexibilidad y granularidad de las redes. Además, con esta implementación de nodo totalmente óptico se alcanzan altos anchos de banda al trabajar con etiquetas y se simplifica la implementación de los transmisores.
c. Consulte y describa con sus propias palabras, el funcionamiento de la conmutación óptica de circuitos (OCS), de paquetes (OPS) y de ráfagas (OBS).
d. Consulte y defina con sus propias palabras las características generales, diagrame y explique la arquitectura (elementos), los tipos de conmutación (interfaces) y la pila de protocolos de GMPLS.
GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching)
Soporta cinco interfaces: interfaz de conmutado de paquetes, interfaz de conmutado a nivel 2, interfaz de multiplexado por división de tiempo, interfaz de conmutado por longitud de onda e interfaz de conmutado de fibra.
Una interfaz de conmutado de paquetes reconoce los límites del paquete y puede encaminar paquetes basándose en la cabecera IP. Una interfaz de conmutado de nivel 2 reconoce los límites de una trama o “frame” y puede encaminar los datos basándose en el contenido de la cabecera de la trama o “frame”. Como ejemplo, se puede mencionar a ATM que encamina tramas basándose en su valor VPI⁴ /VCI5 o switches Ethernet que encaminan el tráfico basándose en la información de MAC⁵.
Una interfaz de multiplexado por división de tiempo encamina datos basándose en las ranuras temporales que forman tramas, “frames” en el caso SONET/SDH. Un interfaz de conmutado por longitud de onda encamina señales ópticas de una longitud de onda entrante a otra saliente. Como ejemplo, los OXCs que operan a nivel de longitud de onda individual. Un Interfaz de conmutado por fibra encamina señales de una o más fibras de entrada a una o más fibras de salida; como ejemplo, se tiene a los OXCs que operan a nivel de fibra.
En GMPLS se utiliza la distribución de etiquetas ya que es una evolución de MPLS, algunas formas nuevas de etiquetas son necesarias para soportar la amplia visión de GMPLS en el dominio óptico y en el multiplexado por división temporal.
La nueva etiqueta no sólo permite que las etiquetas tradicionales viajen junto con el paquete asociado, también permite que las etiquetas identifiquen ranuras temporales, longitudes de onda o fibras.
Se ha desarrollado un protocolo para administrar el nivel de enlace en redes ópticas, el protocolo LMP (Link Management Protocol) y junto con los protocolos de distribución de etiquetas LDP y RSVP-TE, los protocolos interiores ISIS⁷ y
OSPF también han sido extendidos para poder utilizarse con las tecnologías ópticas.
2. De acuerdo con los conceptos definidos en la actividad anterior, responda:
a. Realice un cuadro comparativo entre OCS, OPS y OBS, analizando los siguientes elementos:
Uso de ancho de banda, latencia, tolerancia a fallos, granularidad, dificultad de implementación.
b. Realice un diagrama donde muestre la jerarquía de transmisión (interfaces) de los Label Switched path (LSP) enGMPLS.
c. Diagrame y explique detalladamente y con sus propias palabras como se genera un LSP en GMPLS.
Esto deja solo el mplsXCTable que no se modifica en uso desde MPLS. Es decir, se vincula dentro y fuera de los segmentos para proporcionar LSP a través del dispositivo. La Figura muestra todas las tablas MIB utilizadas para administrar un LSR de GMPLS. Con sus relaciones indicadas por flechas. Las cajas grises denotan tablas en el MPLS. Módulo MIB LSR, los cuadros con hash son tablas en módulos MIB externos y blanco. Las cajas son tablas en el módulo MIB GMPLS LSR.
LUIS DAVID GARZON VASQUEZ
1. Desarrollar los siguientes puntos:
a. Consulte y describa con sus propias palabras, las características, tamaños de longitud de onda que maneja y ventanas de trabajo de la fibra óptica monomodo.
La fibra óptica monomodo depende de 2 hilos de fibras para ser transportado, un hilo se usa para TX y otro se usa para RX en cada uno de los terminales SFP
La mayor de las ventajas de este tipo de configuración de fibra óptica es la distancia alcanzada de hasta 100 Km sin necesitar otro receptor o retransmisor intermedio además de la poca perdida y el retorno casi nulo debido a que todos los enlaces son punto a punto
El costo de implementación es más asequible que la fibra multimodo o FTTH
Se caracteriza por utilizar 2 hilos de fibra en lugar de uno y por la distancia alcanzada que puede llegar a ser en algunos casos de cientos de kilómetros al ser utilizados en los cables de fibra óptica submarino que utilizan alta potencia de transmisión
Las longitudes de onda se dividen en 3, cada una con mayor alcance que la anterior
b. Consulte y describa con sus propias palabras, las características de la conmutación óptica.
La conmutación óptica es el proceso en el que se unen más de 2 host de terminales ópticos.
La conmutación óptica es utilizada principalmente en nodos que manejen tecnología multimodo para evitar colisiones entre paquetes y emplear multiplexación entre terminales ópticas
Se divide en tres tipos de conmutación, los cuales son los más ampliamente utilizados
Conmutación óptica de circuitos (OCS), de paquetes (OPS) y de ráfagas (OBS).
Aunque la conmutación es una gran ventaja para Multiplexar enlaces, unir varios hosts en una red, encaminar y marcar paquetes, presenta un proceso bastante complejo que aún no se ha logrado realizar en el dominio óptico, este proceso debe hacerse en la cabecera o conmutador eléctrico, lo que presenta un leve bajón en la capacidad de transmisión y recepción de datos, siendo los haces de luz más rápidos que los impulsos eléctricos.
c. Consulte y describa con sus propias palabras, el funcionamiento de la conmutación óptica de circuitos (OCS), de paquetes (OPS) y de ráfagas (OBS).
OCS
Este tipo de conmutación emplea nuevamente la modulación OOK, utilizada en la conmutación por circuitos telefónicos
Se utiliza debido a que aumenta la capacidad del enlace óptico, es ampliamente utilizada en las redes PTP ópticas, como los enlace monomodos
Este tipo de modulación es utilizada cuando se crea un canal dedicado entre dos terminales ópticas
OPS
La conmutación óptica por paquetes emplea el protocolo MPLS y GMPLS para transportar la información entre nodos ópticos
También logra emplear la interoperabilidad entre protocolos utilizando OLS, pudiendo implementar IP, MPLS y MPS
OBS
La conmutación óptica por ráfagas, representa una mejora de la OPS, aprovechando el envío de paquetes que se dirijan a la misma dirección y enviándolos en una misma trama. Este tipo de conmutación se hace a nivel de longitud de onda
Permite crear caminos entre un nodo óptico a otro, creando jerarquías entre el envío y recepción de los clientes existentes
Algunas veces presenta problema de cuello de botella ya que el medio no se usa constantemente sino en tramas o ráfagas por lo que algunas veces hay alta índice de tráfico a la espera para ser enviado
Este tipo de conmutación se basa en evitar la conversión óptica-eléctrica y eléctrica-óptica, lo que desaprovecha gran parte de la capacidad de la fibra generando los cuellos de botella
La multiplexación de las interconexiones ópticas se establecen tiempos de conmutación del orden de milisegundos pero requieren decenas de milisegundos para preparar la conmutación y efectuarla.
d. Consulte y defina con sus propias palabras las características generales, diagrame y explique la arquitectura (elementos), los tipos de conmutación (interfaces) y la pila de protocolos de GMPLS.
Hoy día, los equipos como routers, switch, nodos, antenas, hosts, interconexiones ópticas para el etiquetado e identificación de paquetes utilizan un conmutador general de etiquetas multiprotocolo.
El GMPLS es la versión extendida del protocolo MPLS, ampliado para ser utilizado de forma nativa en las redes de telecomunicaciones para el etiquetado, encapsulado y envío de paquetes en una red conmutada. Este protocolo utiliza la multiplexación por división de tiempo
Como observamos en el diagrama anterior, el protocolo GMPLS es capaz de interconectar múltiples hosts y es implementado en el transporte externo e interno de los hosts
Este protocolo es utilizado en cada instancia de la conmutación y comunicación entre los hosts, aunque siendo menos eficiente enviado y etiquetando paquetes que el protocolo MPLS ya que es de forma nativa en cada dispositivo y no es configurado sino que viene como default para hacer transporte de tramas, por otro lado el MPLS debe ser adaptado a cada enlace entre hosts e indicar los destinos y rutas por lo que se implementa muchas veces en compañía con el método de ruteo ospf para sacar el máximo provecho a la red
El protocolo GMPLS corre sobre interfaces Ethernet y SFP para fibra óptica
Como se observa en la imagen anterior el protocolo GMPLS corre sobre conmutador y hosts teniendo enlaces directos o utilizando WSS o PXC, cada conmutador o hosts dispone de un controlador GMPLS nativo
2. De acuerdo con los conceptos definidos en la actividad anterior, responda:
a. Realice un cuadro comparativo entre OCS, OPS y OBS, analizando los siguientes elementos:
Uso de ancho de banda, latencia, tolerancia a fallos, granularidad, dificultad de implementación
b. Realice un diagrama donde muestre la jerarquía de transmisión (interfaces) de los Label Switched path (LSP) en GMPLS.
La jerarquía de está dada de la siguiente manera
En lo alto, las interfaces FSC, seguidas de las interfaces LSC y posteriormente las interfaces TDM seguidas por las interfaces L2SC y por ultimo las interfaces PSC
Los LSPs que entran y salen del dominio de transporte óptico del mismo nodo pueden encapsularse en un único LSP, esto permite conservar el número de lamdas que utiliza el dominio MPLS
En el ancho de banda óptico, las jerarquías pueden ayudar a tratar con naturaleza discreta el ancho de banda óptico
c. Diagrame y explique detalladamente y con sus propias palabras como se genera un LSP en GMPLS.
Para establecer un LSP entre dos interfaces sobre GMPLS, primeramente se deben utilizar dos interfaces iguales, posteriormente se genera un túnel LSP en la jerarquía mas baja, esto se consigue al enviar un mensaje de petición con etiqueta de ruta downstream al destino que lleve la jerarquía más baja LSP, posteriormente detrás de una etiqueta Resv del mensaje, se incluye una etiqueta generalizada que puede contener varias etiquetadas, si la etiqueta generalizada es recibida por el destino e informa con el paquete Resv, se puede establecer una LSP con su par utilizando el protocolo RSVP por dominio de la red
3. Actualizar la página web del grupo, con el resumen de los mejores aportes las tareas 1 y 2. Cada estudiante debe colocar su nombre en los aportes que realice.
JESUS ALBERTO ACEVEDO
Actividades a desarrollar
Desarrollar los siguientes puntos:
a. Consulte y describa con sus propias palabras, las características, tamaños de longitud de onda que maneja y ventanas de trabajo de la fibra óptica monomodo.
Fibra óptica monomodo
ØCaracterísticas:
Comprende el uso de una fibra con un diámetro de 5 a 10 micras
tiene muy poca atenuación y por lo tanto se usan muy pocos repetidores para distancias largas
es muy usada para troncales con un ancho de banda aproximadamente de 100 GHz por kilometro (100 GHz-km)
es para troncales de larga distancia
Tamaño de longitud de onda:
La longitud de onda como el color que tiene la luz que circula por el cable de fibra óptica. Por tanto a distinta longitud de onda, distinto color.
Ejemplo: De esta imagen deducimos que la luz que circula por una fibra óptica está entre 850nm y 1550nm, y por tanto es luz infra roja no visible.
Ventanas de trabajo: Las fibras ópticas presentan una menor atenuación (pérdida) en ciertas porciones del espectro lumínico, las cuales se denominan ventanas y corresponden a las siguientes longitudes de onda ( l ), expresadas en nanometros:
Primera ventana 800 a 900 nm utilizada = 850nm
Segunda ventana 1250 a 1350 nm utilizada = 1310nm
Tercera ventana 1500 a 1600 nm utilizada = 1550nm
Consulte y describa con sus propias palabras, las características de la conmutación óptica.
Es viable para resolver la diferencia de tasas de transmisión de la fibra óptica y de envío de los conmutadores electrónicos.
Implementa el enrutamiento y envío de paquetes directamente en la capa óptica sin conversiones óptica/electrónica/óptica
Formato y longitud de paquetes aumentando así la flexibilidad y granularidad de las redes.
Consulte y describa con sus propias palabras, el funcionamiento de la conmutación óptica de circuitos (OCS), de paquetes (OPS) y de ráfagas (OBS).
la conmutación de circuitos ópticos consiste en el establecimiento de caminos ópticos entre los nodos de la red para a continuación encaminar los datos por la longitud de onda correspondiente entre los nodos de entrada y salida (par origen-destino). Esto implica reservar una longitud de onda para cada enlace del camino entre dos nodos cualesquiera.
De paquetes (OPS): procesador de enrutamiento para procesar la etiqueta y enrutar la carga útil, un buffer óptico de demora para sincronización y resolución de la contención, un convertidor de longitud de onda para proveer diversidad, un plano de conmutación para físicamente enrutar la carga útil, y puertos de entrada y de salida para regenerar las señales.
De ráfagas (OBS): es una técnica de conmutación óptica que se sitúa entre la sencilla conmutación de circuitos ópticos (OCS, Optical Circuit Switching), en la que se asignan canales fijos, y la más compleja conmutación de paquetes ópticos.
En la conmutación de ráfagas se agrupan varios paquetes con un mismo destino en un contenedor más grande denominado ráfaga, que es lo que se transmite de extremo a extremo.
Consulte y defina con sus propias palabras las características generales, diagrame y explique la arquitectura (elementos), los tipos de conmutación (interfaces) y la pila de protocolos de GMPLS.
Tipos de Conmutación:
Packet Switch Capable (PSC) interfaces: Interfaces que reconocen el límite de los paquetes y pueden mandar datos basándose en el contenido de sus cabeceras. Se trata de los routers que transmiten datos basados en contenido de la cabecera IP y las interfaces de los routers que conmutan los datos basados en el contenido de la corrección de la cabecera MPLS.
Layer - 2 Switch Capable (L2SC) interfaces: Interfaces reconocen los límites de la trama / celda y pueden conmutar los datos basados en el contenido de las cabeceras de la trama / celda. Son interfaces sobre bridges Ethernet que conmutan datos basados en el coteniedo de la cabecera MAC e interfacies sobre ATM – LSRs que transmiten datos basados en la VPI / VCI de ATM.
Time - Division Multiplex Capable (TDM) interfaces:
Interfaces que conmutan los datos basadas en un intervalo de tiempo repitiendo un ciclo. Un ejemplo de este tipo de interfaces es el SONET/SDH Cross–Connect (XC), Terminal multiplexer (TM), o Add-Drop Multiplexer(ADM). .
Lambda Switch Capable (LSC) interfaces:
Interfaces que conmutan datos basados en longitudes de onda sobre la que se reciben los datos. Un ejemplo de este tipo de interfaces es el Photonic Cross – Connect (PXC) o Optical Cross que pueden operar al nivel de una longitud de onda individual.
Fiber - Switch Capable (FSC) interfaces:
Interfaces que conmutan datos basados en una posición relativa de un espacio físico. Un ejemplo de esta interfaz es el PXC o OXC que pueden operar al nivel de una o múltiples fibras.
Arquitectura
GMPLS es la versión extendida de MPLS para abarcar la división en el tiempo, (por ejemplo, SONET / SDH, PDH, G.709), longitudes de onda (lambdas) y conmutación espacial.
GMPLS está enfocado al plano de control de las distintas capas ya que cada una de ellas puede usar físicamente diferentes tipos de datos. Por lo tanto, la intención es cubrir tanto la señalización como la parte de enrutamiento de este plano de control.
Pila de protocolos de GMPLS:
SOPF-TE: Es un protocolo de plano de control utiliado `por las compañías de transporte para gestionar sus redes basando en MPLS de paquetes o de su red de fibra óptica.
ISIS-TE: Es un protocolo de enrutamiento intradominio muy utilizado en las redes ópticas DCN, tiene la ventaja de enrutamiento dinámico.
RSVP-TE: Es una adición al protocolo RSVP con extensiones especiales, permite configurar rutas ópticas en una red óptica ágil.
CR-LDP: Contiene extensiones para LDP para extender sus capacidades. Esto permite extender la información utilizada para rutas de configuración mas ala de lo que esta disponible para el protocolo de enrutamiento.
De acuerdo con los conceptos definidos en la actividad anterior, responda:
Realice un cuadro comparativo entre OCS, OPS y OBS, analizando los siguientes elementos: Uso de ancho de banda, latencia, tolerancia a fallos, granularidad, dificultad de implementación
Realice un diagrama donde muestre la jerarquía de transmisión (interfaces) de los Label Switched path (LSP) en GMPLS.
Diagrame y explique detalladamente y con sus propias palabras como se genera un LSP en GMPLS.
El GMPLS requiere también de modificaciones en los actuales protocolos de señalización y encaminamiento para adaptarlos a las peculiaridades de los sistemas ópticos. De esta forma, GMPLS añade información adicional a los protocolos IGP, tales como OSPF para que sean capaces de proporcionar información a cerca de la topología y disponibilidad de recursos ópticos e la red. Para ello GMPLS contempla algoritmos de encaminamiento basados en restricciones que utilizan la información topológica y de recursos disponibles para calcular caminos a través de la red y realizar las conexiones ópticas.
Luego de que es seleccionado un camino, GMPLS extiende los protocolos para la señalización e ingeniería del trafico, tales como RSVP o CR-LDP para la creación de los LSP a los largo de la red óptica.
IOHAM MORILLO
Actividad individual
Desarrollar los siguientes puntos:
Consulte y describa con sus propias palabras, las características, tamaños de longitud de onda que maneja y ventanas de trabajo de la fibra óptica monomodo.
La fibra óptica monomodo solo puede propagar un haz de luz, una sola longitud de onda, por lo que no existen interferencias entre diferentes longitudes de onda simultaneas y es ideal para aplicaciones que requieran transportar datos a largas distancias.
La fibra monomodo tiene un núcleo de vidrio con diámetro de 8 a 10 micras, es mucho más pequeño que el de la fibra multimodo, y la luz viaja alineada por el centro sin rebotar por los bordes.
Las transmisiones a través de fibra monomodo permiten un ancho de banda mayor por lo que son ideales para enlaces de redes a grandes distancias conservando el ancho de banda, aplicaciones de CATV y redes troncales entre otras.
La luz ideal para transmitir a través de fibra monomodo es de color por debajo del rojo, luz infrarroja, con longitud de onda entre 850 nm y 1550 nm.
Las fibras monomodo se construyen físicamente a partir de elementos de sílice, las longitudes de onda que mejor se reflejan en la sílice son 850nm 1300nm y 1550nm, por esta razón, las ventanas de trabajo de la fibra monomodo son 850nm, 1300nm y 1550nm.
Consulte y describa con sus propias palabras, las características de la conmutación óptica.
La conmutación, entendida como el proceso de direccionamiento y entrega de la información a través de una red, se puede instrumentar fácilmente a nivel electrónico, pero asumiendo el retardo inherente al procesamiento involucrado. La conmutación óptica dentro de una red totalmente óptica permite lograr una comunicación con menor latencia.
Físicamente la conmutación óptica se puede implementar con dispositivos con puertos de entrada y salida con guías de onda para el direccionamiento de la luz, que permitan por algún medio cambiar entre sus propiedades ópticas el índice de refracción del material óptico, como resultado de la aplicación de un estímulo físico externo. Las tecnologías de conmutación óptica se clasifican según el estímulo físico que causa el cambio del índice de refracción del material óptico, así:
Efecto electro óptico: Cuando un campo eléctrico causa el cambio del índice de refracción
Efecto acústico óptico: Cuando el cambio lo produce una onda sonora.
Efecto termo óptico: Cuando el cambio lo produce un cambio de temperatura.
Efecto opto mecánico: Cuando el cambio se produce mecánicamente por la acción de mecanismos microscópicos.
Efecto por amplificación óptica: Cuando por medios electrónicos se logran crear compuertas lógicas capaces de guiar la luz.
Consulte y describa con sus propias palabras, el funcionamiento de la conmutación óptica de circuitos (OCS), de paquetes (OPS) y de ráfagas (OBS).
Conmutación óptica de circuitos (OCS)
En la conmutación óptica de circuitos un circuito óptico o enrutamiento se establece a través de trayectos de luz preestablecidos entre dos nodos, en una longitud de onda determinada, o lightpath.
Los nodos de conmutación OCS están compuestos por transconectores ópticos (OXC). Un OXC es el responsable de la conmutación desde una entrada de datos transportada sobre una longitud de onda hasta una salida por un puerto determinado, después de establecida la conexión mediante el uso de una longitud de onda en cada salto a lo largo de la ruta de la conexión.
Conmutación óptica de paquetes (OPS)
La OPS lleva los paquetes ópticos entrantes a sus respectivos puertos de salida, esta conmutación de paquetes se realiza en el dominio óptico. Dos conmutadores están interconectados por una o más fibras, cada una con longitudes de onda diferentes. La conmutación de paquetes supone una asignación dinámica de los recursos, en donde el tráfico de varias fuentes puede compartir un enlace en un momento determinado, en un esquema de conmutación no orientado a conexión; agrupando los datos en paquetes a los cuales se adjunta información de control como: dirección de origen, dirección de destino, calidad de servicio, etc. Permitiendo conmutar en la granularidad del paquete, se puede hacer multiplexación estadística en la red, ideal para tráfico generado de forma intermitente, haciendo uso eficiente de los recursos.
En OPS, el tamaño del paquete puede ser variable, pero el tiempo que lleva transmitirlo es fijo. Los paquetes de tamaño variable pueden transmitirse dentro de un intervalo de tiempo de una duración específica variando la velocidad de transmisión.
Un conmutador óptico de paquetes, consta de interfaces de entrada, un módulo de conmutación, interfaces de salida y una unidad de control. Cuando un paquete llega a un conmutador óptico de paquetes, primero se procesa por la interfaz de entrada, el encabezado y la carga útil del paquete se separan, el encabezado se envía a la unidad de control, donde se procesa después de que se haya convertido al dominio eléctrico; la carga útil permanece como una señal óptica y se cambia a la interfaz de salida de destino a través de la estructura del conmutador, en la interfaz de salida, se combina con el encabezado y luego se transmite.
Conmutación óptica de ráfagas (OBS)
OBS fue diseñado para soportar de manera eficiente la transmisión de tráfico en ráfagas a través de una red óptica, se puede entender como un modelo híbrido entre la conmutación de circuitos y paquetes, para superar la baja flexibilidad y poca eficiencia de la Conmutación de circuitos, y la falta de la tecnología necesaria para construir un nodo completamente funcional de conmutación óptica de paquetes.
El nodo OBS puede cambiar una longitud de onda λi de la señal óptica en la fibra de entrada a la misma longitud de onda de una fibra de salida. A diferencia de las redes de enrutamiento de longitud de onda, donde una conexión puede permanecer activa durante mucho tiempo, la estructura del conmutador de un nodo OBS exige un tiempo de configuración extremadamente corto.
A la red OBS se accede mediante dispositivos finales OBS, que son enrutadores IP, conmutadores ATM o conmutadores de retransmisión de tramas, equipados con una interfaz OBS. (Los dispositivos que producen señales analógicas, como el radar, también pueden conectarse a la red OBS). Cada dispositivo final OBS está conectado a un nodo OBS de ingreso.
Un dispositivo final OBS recopila el tráfico de varias redes eléctricas, como ATM, IP y Frame Relay, y luego lo transmite ópticamente a los dispositivos finales OBS de destino a través de la red OBS. Los datos recopilados se clasifican según la dirección de dispositivo final OBS y se ensamblan en unidades de mayor tamaño, llamadas ráfagas. Para transmitir una ráfaga, el dispositivo final primero transmite un paquete de control y, después de un retraso, conocido como desplazamiento, transmite su ráfaga (Ver figura 4). El paquete de control contiene información como la longitud de la ráfaga y la dirección de destino de la ráfaga. Básicamente es una solicitud para configurar una conexión (es decir, un lightpath). Una vez que se completa la transmisión, la conexión se termina.
Consulte y defina con sus propias palabras las características generales, diagrame y explique la arquitectura (elementos), los tipos de conmutación (interfaces) y la pila de protocolos de GMPLS.
La arquitectura GMPLS (Conmutación general de etiquetas multiprotocolo) se diseñó para aplicar técnicas de conmutación de etiquetas a redes de multiplexación por división de tiempo (TDM) y redes de enrutamiento de longitud de onda, además de redes de conmutación de paquetes. GMPLS es una evolución de MPLS, soporta la conmutación de paquetes, conmutación en el tiempo, en longitud de onda y de fibras ópticas.
GMPLS también se puede utilizar para configurar un lightpath en una red óptica y para configurar un OXC de manera que se pueda cambiar la señal óptica completa de una fibra de entrada a una fibra de salida.
Un router LSR compatible con GMPLS puede admitir una o más de las siguientes interfaces:
Interfaces con capacidad de conmutación de paquetes (PSC): son las diferentes interfaces que se utilizan para recibir y transmitir paquetes, como paquetes IP, celdas ATM, tramas frame relay y tramas Ethernet. Para IP, el reenvío de estos paquetes se basa en: una etiqueta encapsulada.
Interfaces con capacidad de multiplexión por división de tiempo (TDM).
Interfaces con capacidad de conmutación de longitud de onda (LSC): envían datos desde una longitud de onda entrante a una longitud de onda saliente. Esta interfaz se utiliza en OXCs.
Interfaces con capacidad de conmutación de fibra (FSC): envían datos de una (o más) fibras entrantes a una (o más) fibras salientes. Se utilizan en un OXC que puede operar al nivel de una (o más) fibras [3].
Para incluir estos tipos adicionales de conmutación se han extendido ciertas funciones base de MPLS. Estos cambios afectan a las propiedades básicas de los LSP, a como se solicitan y comunican las etiquetas, a la naturaleza unidireccional de los LSPs a como se propagan los errores y la información proporcionada para sincronizar los routers LSR de entrada y salida (frontera).
Pila de protocolos de GMPLS.
En el protocolo GMPLS las etiquetas están directamente relacionadas con los elementos y recursos físicos de la red y se introduce el concepto de conjunto de etiquetas para que el LSR del que salga un flujo de datos incluya un conjunto de etiquetas en su solicitud de conexión con el LSP, para restringir a los LSR a los que llegue el flujo de datos la selección de la etiqueta para el enlace entre ellos. El LSR al que llega el flujo de datos debe seleccionar una etiqueta entre el conjunto de etiquetas para el correcto establecimiento con el LSP.
De acuerdo con los conceptos definidos en la actividad anterior, responda:
Realice un cuadro comparativo entre OCS, OPS y OBS, analizando los siguientes elementos: Uso de ancho de banda, latencia, tolerancia a fallos, granularidad, dificultad de implementación
Realice un diagrama donde muestre la jerarquía de transmisión (interfaces) de los Label Switched path (LSP) en GMPLS.
La jerarquía de las interfaces LSP hace referencia a la posibilidad de anidar LSP dentro de otros LSP, porque un LSP es un enlace específico dentro de la base de datos de enlaces utilizados por OSPF. Esta jerarquía se basa en la capacidad de multiplexación de los diferentes tipos de LSP y es necesaria para evitar la conmutación de otros dispositivos con diferentes parámetros, porque un LSP siempre comienza y debe terminar en un equipo similar. Se distinguen cuatro interfaces:
Interface FSC (Fiber Switch Capable): Reenvía datos de una o más fibras entrantes a una o más fibras salientes.
Interface LSC (Lambda Switch Capable): Reenvía datos de una longitud de onda entrante a una longitud de onda saliente.
Interface TDM (Time Division Multiplex Capable): Reenvía datos en función del intervalo de tiempo de los datos que se repiten en una trama.
Interface PSC (Packet Switch Capable): Reconoce paquetes IP, las celdas ATM, las tramas de Ethernet, las tramas MPLS y puede realizar el reenvío en función del contenido del encabezado del paquete.
Diagrame y explique detalladamente y con sus propias palabras como se genera un LSP en GMPLS.
En la figura 8 se representa la generación de un LSP (Línea #8) entre los dos Packet Switch.
La Línea Roja (#1) representa el protocolo de enrutamiento OSPF por el que los LSR tienen conocimiento de la topología de la red para formar las tablas de rutas.
Las Líneas Verdes (#1, #2 y #3) representan el Path Request y llevan la información del tipo de codificación del LSP, el ancho de banda y el tipo de conmutación.
Las Líneas Azules (#5, #6 y #7) representan el RESV Request.
Para generar un LSP entre dos LSR sobre GMPLS, un LSR envía un mensaje de petición con etiqueta de mensaje downstream (Label Message Downstream) a otro LSR, el mensaje contiene un conjunto de etiquetas que incluyen junto a la carga útil el tipo de LSP, el otro LSR compara las etiquetas y si encuentra la adecuada según su tabla de rutas informa a través de RESV Request que puede establecer el LSP con el LSR que hiso la solicitud y se establece el LSP.
ZULEIKA VANESSA FERNANDEZ DE CA
Desarrollar los siguientes puntos:
Consulte y describa con sus propias palabras, las características, tamaños de longitud de onda que maneja y ventanas de trabajo de la fibra óptica monomodo.
El cable monomodo solo dispone de un modo de propagación: una sola longitud de onda de luz en el núcleo de fibra. Esto significa que no hay interferencias ni solapamientos entre las distintas longitudes de onda de luz que pudieran distorsionar sus datos a grandes distancias, como ocurre con el cable multimodo.
El cable monomodo es casi siempre amarillo, por lo que es fácil de identificar.
El cable monomodo (OS2) tiene un núcleo de vidrio pequeño (8-10 micras), que es mucho más pequeño que el multimodo, y solo una ruta para la luz o modo de propagación. (OS significa modo óptico simple.) Con una sola longitud de onda de la luz transmitiéndose a través de su núcleo, la fibra monomodo realinea la luz hacia el centro del núcleo en vez de simplemente rebotarla desde el borde del núcleo como lo hace el cable multimodo. OS1 se aplica a cables de tubo ajustado para uso en interiores, mientras que OS2 se aplica a cables de tubo holgado.
La fibra monomodo puede llegar a cubrir distancias de 40 km o más, sin dañar la señal, siendo ideal para aplicaciones de largo alcance.
Consulte y describa con sus propias palabras, las características de la conmutación óptica.
La conmutación totalmente óptica ha sido propuesta como un camino viable para resolver la diferencia de tasas de transmisión de la fibra óptica y de envío de los conmutadores electrónicos, que hasta ahora provocan grandes cuellos de botella en las redes como. Esta técnica implementa el enrutamiento y envío de paquetes directamente en la capa óptica sin conversiones óptica/electrónica/óptica, encaminando los paquetes o ráfagas independientemente de la tasa de bit, formato y longitud de paquetes aumentando así la flexibilidad y granularidad de las redes. Permitiendo que se alcancen altos anchos de banda al trabajar con etiquetas y se simplifica la implementación de los transmisores.
Desventajas:
El primer problema reside en los conmutadores, ya que no pueden realizar todavía un procesamiento óptico, por lo que es necesario pasar la cabecera al dominio eléctrico y tomar electrónicamente las decisiones oportunas de encaminamiento.
La sincronización que debemos tener entre cabecera y paquete es también un punto delicado en las técnicas de OPS.
Consulte y describa con sus propias palabras, el funcionamiento de la conmutación óptica de circuitos (OCS), de paquetes (OPS) y de ráfagas (OBS).
En la conmutación óptica de circuitos (OCS por sus siglas en inglés), un circuito óptico se establece levantando un camino de luz o light path, en una longitud de onda determinada, entre dos nodos. El enrutamiento por longitud de onda descrito previamente es considerado como un modelo de conmutación óptica de circuitos.
La conmutación de paquetes supone una asignación dinámica de los recursos, en donde el tráfico de varias fuentes puede compartir un enlace en un momento determinado, en un esquema de conmutación no orientado a conexión; agrupando los datos en paquetes a los cuales se adjunta información de control como: dirección de origen, dirección de destino, calidad de servicio, etc. Permitiendo conmutar en la granularidad del paquete, se puede hacer multiplexación estadística en la red, ideal para tráfico generado de forma intermitente, haciendo uso eficiente de los recursos.
Debido a la baja flexibilidad y poca eficiencia que supone un esquema de Conmutación de circuitos; y la falta de la tecnología necesaria para construir un nodo completamente funcional de conmutación óptica de paquetes; se ha Planteado un nuevo paradigma de conmutación óptica: la conmutación óptica por ráfagas.
Conmutación óptica de ráfagas (OBS). Es una de las tecnologías más prometedoras para transmitir el tráfico a ráfagas sobre una infraestructura completamente óptica, que surge como una alternativa a una propuesta de OCS poco flexible y a una solución OPS tecnológicamente inmadura todavía. La tecnología OBS que se soporta en los avances de varios elementos clave de la red, incluyendo conmutadores totalmente ópticos, receptores en modo de ráfaga óptica y convertidores de longitudes de onda, ha recibido considerable atención en los últimos años, y sobre su base se han propuesto y analizado diferentes soluciones en un intento de mejorar su rendimiento, incluyendo técnicas de ensamblado de ráfagas, esquemas de planificación de canal, métodos de resolución de contenciones y provisión de QoS.
Consulte y defina con sus propias palabras las características generales, diagrame y explique la arquitectura (elementos), los tipos de conmutación (interfaces) y la pila de protocolos de GMPLS.
Tipos de Conmutación: Existen tres tipos que son:
Conmutación de circuitos: En la conmutación de circuitos, el camino (llamado “circuito”) entre los extremos del proceso de comunicación se mantiene de forma permanente mientras dura la comunicación, de forma que es posible mantener un flujo continuo de información entre dichos extremos. Este es el caso de la telefonía convencional.
Conmutación de paquetes: La conmutación de paquetes se trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro lo divide en paquetes, todos del mismo tamaño, los cuales contienen la dirección del nodo destino, en este caso, no existe un circuito permanente entre los extremos y, la red, simplemente, se dedica a encaminar paquete a paquete la información entre los usuarios.
Conmutación de mensajes: Es el tipo de conmutación menos utilizadas, para transmitir un mensaje a un receptor, el emisor debe enviar primero el mensaje completo a un nodo intermedio el cual lo encola en la cola donde almacena los mensajes que le son enviados por otros nodos. Luego, cuando llega su turno, lo reenviará a otro y éste a otro y así las veces que sean necesarias antes de llegar al receptor. El mensaje deberá ser almacenado por completo y de forma temporal en el nodo intermedio antes de poder ser reenviado al siguiente, por lo que los nodos temporales deben tener una gran capacidad de almacenamiento.
GMPLS (Generalizad Multiprotocol Label Switching) es la generalización del paradigma de encaminamiento basado en etiquetas de MPLS la cual se define como una tecnología de plano de control multiplataforma que además de dar soporte a dispositivos que efectúen conmutación de paquetes también da soporte a dispositivos que realicen conmutación en tiempo, espacio y longitud de onda. Para tal efecto, el desarrollo de GMPLS requiere algunas modificaciones a los actuales protocolos de señalización y encaminamiento utilizados en MPLS a fin de adaptarse a las peculiaridades de los conmutadores ópticos.
GMPLS permite señalización de un extremo a otro en dominios WDM, TDM, IP, MPLS y MPLambdaS, esencialmente adapta cualquier elemento de red utilizando dominios de conmutación a nivel de tiempo, espacio y longitud de onda. Potencialmente las características de GMPLS también aplican a redes de conmutación de paquetes ópticos basadas en el intercambio de etiquetas siempre que se incorpore una extensión propia para reflejar las características de este tipo de red no disponibles en otras tecnologías. Por lo tanto, la interoperabilidad de las redes de conmutación de paquetes ópticos con otras redes se podrá realizar mediante una apropiada extensión GMPLS. La figura 2.5 muestra un ejemplo de interacción entre varios tipos de red incluyendo MPLambdaS, MPLS y redes de conmutación de paquetes ópticos en la cual se logra operabilidad entre redes heterogéneas debido a la señalización ofrecida por GMPLS.
De acuerdo con los conceptos definidos en la actividad anterior, responda:
Realice un cuadro comparativo entre OCS, OPS y OBS, analizando los siguientes elementos:
Uso de ancho de banda, latencia, tolerancia a fallos, granularidad, dificultad de implementación.
Realice un diagrama donde muestre la jerarquía de transmisión (interfaces) de los Label Switched path (LSP) en GMPLS.
Interfaz PSC (Packet Switch Capable): Esta interfaz reconoce paquetes IP, las celdas ATM, las tramas de Ethernet, las tramas MPLS y puede realizar el reenvío en función del contenido del encabezado del paquete.
Interfaz TDM (Time Division Multiplex Capable): Esta interfaz reenvía datos en función del intervalo de tiempo de los datos que se repiten en una trama.
Interfaz LSC (Lambda Switch Capable): Esta interfaz reenvía datos de una longitud de onda entrante a una longitud de onda saliente.
Interfaz FSC (Fiber Switch Capable): Esta interfaz reenvía datos de una o más fibras entrantes a una o más fibras salientes
Diagrame y explique detalladamente y con sus propias palabras como se genera un LSP en GMPLS
Conclusiones
Conclusiones
Luego de realizar el presente informe se puede concluir lo siguiente:
Se han comprendido las diferentes entre los modos de funcionamiento de fibra óptica, multimodo y monomodo, diferenciándose en distancia, utilidad, multiplexación y soporte multipunto y punto a punto
Se ha entendido la utilidad del protocolo GMPLS y cómo afecta a las redes de telecomunicaciones permitiendo marcar paquetes y etiquetarlos aunque de una forma menos eficiente que el MPLS configurado manualmente en una red
Se han comprendido los niveles de jerarquías de las diferentes capas en el modelo de utilización de GMPLS
Bibliografía
Generalidades de la conmutación óptica y Tipos de conmutación óptica
Farrel, A., & Bryskin, I. (2006). GMPLS: Architecture and Applications. San Francisco: Morgan Kaufmann. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2051/login.aspx?direct=true&db=nlebk&AN=166359&lang=es&site=eds-live&ebv=EB&ppid=pp_C1
Kaidan, М., Andrushchak, V., Kryvinska, N., Klymash, M., & Seliuchenko, M. (2017). Configuration of network management for energy efficiency in optical transport networks using GMPLS and OBS techniques. Simulation Modelling Practice and Theory, 74, 17–27. Recuperado de
OVA - Conmutación óptica
Este Objeto Virtual de Aprendizaje tiene como objetivo, brindar al estudiante, una visión general de la conmutación óptica, a través de la definición de diferentes conceptos relacionados.
Córdoba, C. (2018). Conmutación óptica. [OVA]. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/22353
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