Este documento proporciona una introducción a la nueva generación de tecnologías SONET/SDH. Explica que estas tecnologías permiten transmitir voz y datos de manera más eficiente y económica a través de redes de transporte mediante el uso de técnicas como la concatenación virtual, el procedimiento genérico de trama y el esquema de ajuste de capacidad de enlaces. También describe algunos de los componentes clave de la nueva generación SONET/SDH como la concatenación virtual y el procedimiento genérico de trama
investigación de los Avances tecnológicos del siglo XXI
Ng Sdh
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Nueva Generación SONET/SDH
Tecnologías y Aplicaciones
de la nueva generación SONET/SDH
Resumen ejecutivo conexión primaria con la Red de Área
La innovación, es la línea de vida para Metropolitana (MAN), no están diseña-
sobrevivir en el mercado de las telecomu- dos para manejar eficientemente muchos
nicaciones, ha estimulado la industria de paquetes de datos.
las telecomunicaciones para adoptar la Las limitaciones adicionales en el des-
Nueva Generación de SONET/SDH como empeño son el resultado de las múltiples
la solución más económica y tecnológi- capas de la MAN excesivamente
camente feasible para transmitir Voz y complejas de tecnologías, pobremente
Datos en redes de transporte. De acuerdo integradas las cuales limitan la flexibili-
con Marian Stasney, analista senior de dad. Además de estas dificultades esta
una organización dedicada al análisis de la inmensa cantidad de tráfico de datos
empresas relacionadas con el mercado generados en las redes LAN, con con-
de dispositivos electrónicos, “Mientras exiones de banda ancha DSL, Redes de
la demanda de ancho de banda se incre- Área de Almacenamiento SAN, y memoria
mente, o el equipo se torne obsoleto en temporal local de los ISP. El estrés que
redes metropolitanas, los proveedores estas aplicaciones causan a la infrae-
de servicios comprarán equipo de Nueva structura ponen a los operadores en un
Generación SONET/SDH para ahorrar riesgo financiero ya que todavía no están
costos iniciales, gastos a largo plazo, listos para entregar los servicios con los
energía y espacio.” De hecho la misma niveles de desempeño demandados por
organización estima que el mercado de el mercado.
los dispositivos de Nueva Generación Sin mejoras a las redes MAN, los opera-
SONET/SDH es de $2.7 billones, y con dores no contáran con la flexibilidad para
un tasa de crecimiento anual de 34%, manejar el ancho de banda o la habilidad
se tiene calculado que las ventas mun- para aprovisionar servicios rápidamente
diales alcancen cerca de $12 billones de y asegurar tanto la escalabilidad de la
dólares en el 2006. red como la eficiencia operacional. Sin
Diseñada para optimizar el tráfico basado embargo, los operadores saben que su
en TDM, la tecnología SONET/SDH es muy supervivencia económica depende en
robusta y segura, conteniendo mecanis- tener la capacidad de optimizar la red
mos integrados para proveer 99.99% de existente de transporte SONET/SDH sin
disponibilidad de la red. Sin embargo gastar grandes cantidades de dinero o
los anillos de SONET/SDH, que son la sacar de servicio la infraestructura actual.
2. Nuevas Ventajas de la Generación net, 10 Gigabit Ethernet, no solo será 10 La nueva generación de SONET/SDH
SONET/SDH sobre Ethernet veces más rápido que su predecesor, si extiende la utilidad de la red existente de
La nueva generación SONET/SDH es un no que estara diseñado para promover la SONET/SDH utilzando la red existente
término sombrilla que describe un rango convergencia de las tecnologías de redes. de capa 1 e incluyendo tecnologías tales
de desarrollos basados en estándares y Sin embargo, para enviar una señal como la concatenación virtual (VC), el
propietarios que están construidos en la de 10 Gigabit Ethernet directamente procedimiento genérico de trama (GFP), y
infraestructura disponible SONET/SDH. a un sistema de SONET/SDH ADM, el el esquema de ajuste de la capacidad de
Desplegado en primer lugar por oper- equipo terminal de línea Ethernet debe enclaces (LCAS).
dores de larga distancia como una forma almacenar en el buffer la señal entrante
Componentes de la nueva
para soportar nuevos servicios tales y convertirla a una señal soportada por
generación SONET/SDH
como Ethernet, Fibre Channel, ESCON, y SONET.
DVB, la nueva generación SONET/SDH Aunque Gigabit Ethernet provee una Concatenación Virtual
permite la entrega de datos con alta velo- trama común desde la PC hasta el El método tradicional de concatenación,
cidad, y muy alto ancho de banda aún con backbone, una tecnología que sirviera tal como se define en estándares como
presupuestos muy limitados. como servicio de transporte para ITU-T G.707, es llamado “contiguo”. Esto
Propriedades de los Propriedades de almacenamiento de datos brutos y de significa que los contenedores adyacen-
servicios de Datos SONET/SDH audio/video, independiente del proto- tes son combinados y transportados a
Transporte asíncrono Transporte síncrono colo, era necesario. Fibre Channel (FC) través de la red SONET/SDH como un
Ancho de Banda con- fue diseñado para eliminar muchas solo contenedor. Las limitaciones de las
Ancho de Banda Dinámico
stante
Gigabit Ethernet Fibre Channel
No orientados a conexiópn Orientada a conexión
Aplicaciones Redes de Datos Redes SAN audio/video, datos
Velocidad de línea 1.25 Gbps 1.06 Gbps, 2.12 Gbps, 10 Gbps
La proliferación de Ethernet en redes LAN
es debido en gran parte a su simplicidad Tamaño de Tramas Variable, 0-1.5 kB Variable, 0-2 kB
Conexiones No Si
y su efectividad a bajo precio. Las tasas
de las líneas estándares de Ethernet son
limitantes del desempeño originadas por concatenaciones contiguas son la necesi-
de 10/100/1000 Mbps con 10 Gbps
redes LAN y en canales suministrando dad de que todos los nodos de la red que
contendiendo por una presencia sig-
tecnología escalable Gigabit, control, forman parte de la trayectoria de trans-
nificativa en las redes MAN. Debido a
auto administración y rentabilidad a dis- misión deben ser capaces de reconocer
que Ethernet esta basado en el principio
tancias de hasta 10 km. y procesar el contenedor concatenado
del mejor esfuerzo, la transferencia
Sin embargo, cuando el FC deja la red SAN y la falta de granularidad de ancho de
de datos no esta garantizada, he allí la
e interactúa con la SONET/SDH, ocurren banda, que hacen que el transporte de
preocupación de que Ethernet no puede
errores y pérdidas de tramas. altas cantidades de señales de datos sea
proveer una buena calidad de servicio,
ineficiente.
seguridad, redundancia, y capacidad de Aunque TCP corrija esto, los retrasos y el
restauración necesarias para el tráfico de reducido ancho de banda, generan prob- La concatenación virtual, como reci-
voz y datos. El nuevo estandar de Ether- lemas de desempeño. entemente definió la ITU, dirige las
LAN Virtual Private Network (VPN)
PC
Ethernet LAN
Server
Core network
SONET/SDH
Fiber Channel Edge network
SONET/SDH
Storage server
Storage Area Network (SAN)
figura1 Los nuevos servicios exigen nuevos requisitos en herencia SONET/SDH
2
3. desventajas asociadas con el método un servicio de 1 Giga es transportado por grupo, un número de secuencia (SQ) es
contiguo. La concatenación virtual un canal STM-16. En este caso, la eficien- asignado a cada miembro.
mapea contenedores individuales en cia actual de la capacidad de transporte El MFI puede detectar retrasos dife-
un enlace virtualmente concatenado. es de alrededor del 42%. El grupo VC-4-7v renciales entre miembros del VCG y
Cualquier número de contenedores es un grupo virtual concatenado (VCG), compensarlos hasta en 512 ms. Los
puede ser agrupado, esto provee mejor donde VC-4 define la granularidad básica parámetros que describen el contador
granularidad en el ancho de banda que y 7v define el número de miembros en el de trama y el número de secuencia están
el obtenido usando técnicas tradiciona- grupo, por aproximadamente un 85% de resumidos en la siguiente tabla.
les. Adicionalmente, esto permite a los mejora en la eficiencia.
Número de Número de
operadores de redes ajustar la capacidad La información requerida para concat- Tramas Secuencia
de transporte requerido para el servicio enación virtual es transportada en el Trayectoria de 0 – 4095 0 – 255
del cliente para su mejor eficiencia. encabezdo de trayectoria (path over- alto orden
Debido a que los nodos intermedios de la head) de los contenedores individuales. Trayectoria de 0 – 4095 0 – 63
red tratan cada contenedor en el enlace bajo orden
SDH SONET
como uno estándar, solo el equipo de
Trayectoria de alto H4 H4
inicio de trayectoria y el del fin de trayecto orden
necesitan reconocer y procesar la estruc- Trayectoria de bajo K4 Z7
tura de la señal virtual concatenada. Esto orden
significa que cada enlace puede tomar
su propia trayectoria a través de la red, Los parámetros requeridos para concat-
lo cual puede conducir a diferencias de enación virtual son el contador de trama
fase entre los contenedores llegando al (MFI) y el número de secuencia (SQ).
equipo terminal de trayectoria, requi- Debido a que los miembros de un VCG
riendo al equipo almacenar en el buffer puedan viajar a través de la red por
los retrasos. diferentes trayectorias, no significa que
Hoy en día las granularidades del trans- todos los miembros lleguen al puerto de
porte estan definidas por las tasas de destino al mismo tiempo. Para eliminar
líneas estándar STM-0/1/4/16 y STM-64 este retraso diferencial y garantizar la
(OC-1/3/12/48 y OC-192). Por ejemplo, integridad de todos los miembros en un
Servicio Efficiencia de la capacidad de Efficiencia de la capacidad de
Transporte sin VC 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%
Ethernet
GFP VC LCAS
Native interfaces
MUX/DEMUX
Ficon
Generic
Link SONET/
Virtual Capacity SDH
Frame
Escon Concatenation Adjustment
Procedure
Scheme
Fiber
channel LAPS
figura 2 Resumen de la Nueva Generación SONET/SDH
3
4. Procedimiento de Tramado Genérico canales de Fibra. El procedimiento GFP-T
(GFP) mapea cualquier señal de datos del Cli-
Core header ente incluyendo Ethernet, Fibre Channel,
Las técnicas de encapsulado tales como
los procedimiento de trama de (GFP) y ESCON. Los servicios mapeados vía
debe ser aplicado para adaptar las ráfa- GFP-F utilizan la menor cantidad de enca-
Payload headers bezados para garantizar la mejor eficacia
gas de tráfico asíncrono y las tramas de
distintos tamaños antes que el tráfico de del ancho de banda, donde la prioridad
servicio de datos como IP/PPP, Ethernet de esos mapeos vía GFP-T es el transporte
MAC, Fibre Channel, ESCON y FICON sea rápido y eficiente de los datos.
transportado sobre redes SONET/SDH. Client Adicionalmente al procedimiento GFP
payload
GFP adapta una corriente de datos basa- como mecanismo de adaptación, existen
information
dos en tramas en corrientes de datos otros métodos. De estos, el protocolo
orientados a bytes, por medio de mapeos de acceso de enlance (LAPS) y el control
de los diversos servicios en una trama de enlace de datos de alto nivel (HDLC)
de propósito general, la cual es después Optional son dos mecanismos de entramado pre-
mapeada en las conocidas tramas de payload FCS dominantes. Sin embargo, GFP soporta
SONET/SDH. Esta estructura de trama es múltiples servicios, y tiene mayor flexibi-
mejor para detectar y corregir errores y lidad de tal manera que puede ser usado
para proveer mejor eficiencia en el ancho en combinación con ONT con mayor esta-
de banda que los procedimientos tradi- bilidad, la cual ofrece la posibilidad de
figura 3 Trama GFP
cionales de encapsulado. introducir estructuras múltiples de GFP.
– Las tramas opcionales del FCS de-
– Las cuatro partes que comprende la
tectan errores
trama del procedimiento GFP son:
– Hay actualmente dos modos de señal
Encabezado Principal, Encabezado
del Cliente definidas para el proced-
de Carga Útil, Áea de Carga Real, y
imiento GFP: GFP con trama (GFP-F),
campos opcionales para detección de
donde una trama de señal de datos es
errores
completamente mapeada a una trama
– El Encabezado principal define la
GFP
longitud de la trama GFP y detecta
– GFP transparente (GFP-T), donde los
errores del CRC
códigos de los bloques de la señal de
– El Encabezado de Carga Útil define el
datos son los mapeados a una trama
tipo de información transportada, ya
GFP periódica
sean tramas de administración o de
El modo usado es dependiente del servi-
clientes, así como el contenido del
cio transportado, sin embargo a la fecha,
área de carga
Ethernet es la señal de datos de Cliente
– La información de la carga del Cliente
definido por el GFP-F, y próximamente
define la carga de transporte real
STS-n-2v STS-n-2v Modo Descripción Aplicación
VC-n-2v VC-n-2v
GFP-F El servicio es mapeado trama por trama a Fast Ethernet, Gig Ethernet, IP, etc.
n n la trama GFP
n n
Encabezados mínimos
SONET/SDH
Longitud de trama GFP variable
GFP-T El servicio es mapeado byte por byte a la Fibre Channel, FICON, ESCON, Ethernet,
trama GFP. DVB, etc.
Optimiza el retrazo de transferencia
Differential delay t
Longitud de trama GFP constante
figura 4 Retraso diferencial causado por distintos caminos a
través de la red
4
5. LCAS – Comandos de Control (CTRL) sincroni- Áreas a probar
El desarrollo mas reciente de un están- zan la fuente y el receptor y transpor-
dar, es el protocolo LCAS, el cual corre tan la información respetando el Transparencia de Servicio
entre dos Elementos de Red que están estatus de los miembros individuales Las pruebas en servicios orientados a
conectados en una interfase del cliente de los grupos VCG paquetes como Ethernet deben ser eje-
hacia la tradicional red SONET/SDH. – El identificador de fuente (GID) le dice cutados en todos los Elementos de Red,
Cada byte H4/K4 transporta un paquete al receptor a cual VCG pertenece cada incluyendo las interfaces de SONET/SDH
de control, el cuál contiene información miembro y PDH entre Clientes, la red MAN, y la red
sobre la concatenación virtual y sobre los – Resequence Acknowledgement, central. Adicionalmente:
parámetros del protocolo LCAS. reconocimiento de re-secuencia (RS- – Cada trama recibida de Ethernet es
Ack) notifica a la fuente que el receptor analizada para encontrar errores y alar-
Para determinar que miembros de un
recibió los cambios iniciales mas
grupo VCG están activos y cuales son
– El estatus del miembro (MST), trans- – Los perfiles de tráfico de la utilización
usados, LCAS permite al equipo origen,
fiere el estatus del enlace desde de la red son generados para indicar
cambiar dinámicamente el número de
el receptor hasta la fuente de cada como los usuarios nuevos y finales
contenedores en un grupo concatenado
miembro del VCG (OK=0, FAIL=1) se comportan y para determinar si el
en respuesta a un cambio en tiempo real
– Error de protección (CRC), detecta tráfico es constante o intermitente
de los requisitos del ancho de banda.
errores y desecha paquetes de control – El peor caso de análisis es realizado
Este incremento o decremento en el
erróneos para miembros individuales con el mapeo y demapeo de un gran
ancho de banda de transporte puede ser
del VCG número de pequeñas tramas Ethernet
realizado sin influenciar negativamente
el servicio. Por ejemplo, una compañía Pruebas ínter operables y otras condiciones anormales como
que tiene un enlace de 500 Mbps entre – El componente clave para las tramas demasiado grandes
sucursales durante un día hábil necesita asegurar el servicio
un ancho de banda más grande para Las pruebas son la clave para sobrepasar
ejecutar actualizaciones en horas sin los retos de entrega de servicios asíncro-
uso. Con LCAS, 1 Gig de ancho de banda nos sobre redes síncronas SONET/SDH.
adicional es automáticamente aprovi- No es solo el primer paso, es también
sionado sin ningún impacto adicional al necesario que en los siguientes procesos
servicio. para garantizar que todas las capas,
Los siguientes parámetros en el paquete desde la capa de servicio hasta la capa
de control son relevantes para el proto- GFP así como VC y LCAS, funcionen nor-
colo LCAS: malmente.
LCAS
VCG LCAS LCAS LCAS LCAS
Frame resequence
sequence control source member error
counter acknow-
indicator commands identifier status protection
ledgement
MFI SQ CTRL GID RS-Ack MST CRC
Virtual concatenation LCAS information
information
figure 5 Control de Paquetes VC/LCAS
5
6. Adaptación del Ancho de Banda Para prevenir un bajo throughput, la Integridad de las Interfaces de los
Para acomodar la demanda del ancho pérdida de carga útil, o el colapso total de Elementos de Red
de Banda de Ethernet del Cliente, el cuál esta conexión, es importante pobar: Después de que los Elementos de Red de
ha crecido de 10 Mbps hasta 30 Gbps, – La habilidad de los Elementos de Red la Nueva Generación se integran a la red
GFP, como la capa de adaptación, utiliza para almacenar los miembros de un SONET/SDH tradicional, estos deberán
todo el ancho de Banda (llenándolo) dis- grupo para compensar las diferencias ser probados para ver su conformidad
ponible de la red de transporte. Cuando por retraso con las recomendaciones ITU-ANSI/Tel-
se necesita mayor ancho de Banda los – El re-ensamble de los miembros de un cordia. En particular las pruebas están
contenedores Virtuales son agregados al grupo en el VCG completo diseñadas para verificar la correcta
grupo VCG, el cual, GFP, automáticamente implementación de reacción de alarmas
Adaptación del Ancho de Banda
lo reconoce disparándolo para proveer y los errores de los identificadores de
Dinámico
ancho de Banda adicional. trazos y del contenido de encabezados
Si el protocolo LCAS es utilizado, simu- de trayecto. Aunque hoy en día, la carga
Por medio de pruebas a los elementos
lando el incremento y decremento del útil del cliente del VCG es transportada
de red, se verifica su habilidad para
uso del ancho de banda por medio de por un gran contenedor concatenado que
agregar y remover Contenedores Virtuales
la manipulación del estado de máquina proporciona capacidad extra, los grupos
y se provee la confirmación de que GFP
del LCAS, se puede verificar si el proto- VCG combinan un número de pequeños
puede responder de manera apropiada a
colo fue implementado correctamente. contenedores virtuales para proveer
cualquier cambio.
Debido a que el protocolo LCAS no es capacidad individual de transporte. Por lo
Mecanismo de compensación para simétrico, es necesaria una prueba hacia tanto para verificar la conformidad con las
Retardo Diferencial delante y hacia atrás simultáneamente recomendaciones ITU, todas las pruebas
manipulando los comandos de control deben ser realizadas en cada pequeño
Cuando la red soporta la Concatenación
en el Paquete de Control y monitoreando contenedor. Además de las interfaces
Virtual, la carga útil es separada y enviada
la respuesta de los elementos de red. SONET/SDH, todas las interfaces del cli-
por diferentes trayectorias por una red de
Tambien es requerida la verificación de ente deben ser probadas .
larga distancia. Debido a que esas dos
cómo los elementos de red responden si
trayectorias no son de la misma longitud
algunos comentarios estandarizados no
y contienen diferente número de Elemen-
son usados. Es importante tener la habi-
tos de Red, los miembros del grupo VCG
lidad para realizar pruebas con el equipo
no alcanzan el punto final al mismo
que tiene capacidad de handshake y que
tiempo. Antes de reensamblar la carga
pueda validar la adaptación del ancho de
útil, el equipo terminal debe compensar
banda sin interrumpir el servicio.
este diferencial de retardo. Sin embargo,
debido a que en este proceso se con-
sume energía computacional y espacio
en memoria, este debe ser revisado
completamente para asegurarse que esta
siendo implementado correctamente.
OC-48/STM-16 Cross connect
Out In
In Out
VC VC
GFP GFP
MAC MAC
Out In Management
Ethernet
figura 6 Pruebas ínter operables usando el equipo de Acterna ONT-50
6
7. Conclusión Los operadores que dejen pasar esos
La enorme ventaja de la SONET/SDH de importantes avances, no ahorraran
nueva generación es que permite a los dinero en el largo plazo. Sin la verificación
operadores introducir nuevas tecnologías constante de que los elementos de red se
a sus redes tradicionales SONET/SDH desempeñan correctamente, no solo la
reemplazando sus elementos de red calidad de servicio se pone en riesgo, los
perimetrales. Con esta capacidad, tanto costos a largo plazo asociados con con-
los servicios TDM y como los orientados a stantes interrupciones al servicio, tiempo
paquetes son manejados eficientemente de inactividad y mantenimiento innec-
en la misma longitud de onda. Además, esario previenen a los operadores,operar
hay mejoras significativas, en el modo provechosamente o consolidar una base
en que las redes SONET/SDH manejan de clientes leales.
el ancho de banda para información en
paquetes así como granularidad mas
grande mientras se mantiene las funcio-
nes 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 disponib-
ilidad 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 .
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