GMPLS: Automatyka w wielowarstwowych sieciach transmisji danych

1. GMPLS: Automatyka w
wielowarstwowych
sieciach transmisji danych
Paweł Brzozowski
Control Plane R&D
January 2011

2. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.2
 Integracja wielu warstw technologicznych:
 WDM, Carrier Ethernet, OTN TDM
Wielowarstwowe
Wieloobszarowe
 Duze i złozone sieci transportowe, a skalowalność
 Spinanie wysp i mniejszych obszarów sieci
Wielostopniowe
 Zintegrowany WSS: topologie mesh
 Przestrajalne urzadzenia koncowe i regeneratory
Współczesne sieci transportowe
Wzrasta przepustowość i
inteligencja w sieci
 Automatyczna restoracja poprzez płaszczyznę sterowania
 Wykrywanie awarii, dynamiczna zmiana kanału
Wielousługowe
 Ustandaryzowane protokoły, testy producentów sprzętu
 Rdzeń oparty na GMPLS, zgodność z OIF i ASON
Heterogeniczne

3. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.3

4. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.4
 Integracja wielu warstw technologicznych:
 WDM, Carrier Ethernet, OTN TDM
Wielowarstwowe
Wieloobszarowe
 Duze i złozone sieci transportowe, a skalowalność
 Spinanie wysp i mniejszych obszarów sieci
Wielostopniowe
 Zintegrowany WSS: topologie mesh
 Przestrajalne urzadzenia koncowe i regeneratory
Współczesne sieci transportowe
Wzrasta przepustowość i
inteligencja w sieci
 Automatyczna restoracja poprzez płaszczyznę sterowania
 Wykrywanie awarii, dynamiczna zmiana kanału
Wielousługowe
 Ustandaryzowane protokoły, testy producentów sprzętu
 Rdzeń oparty na GMPLS, zgodność z OIF i ASON
Heterogenicze

5. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.5
Point-to-Point
...
...
...
...
...
...
Ring DWDM
...
...
Sieci mesh
Topologie WDM: ewolucja
1 stopień
2 stopnie
3 stopnie
Cel: Dowolna lambda, dowolny kierunek

6. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.6
Point-to-Point
...
...
Topologie WDM:
Point-to-Point z FOADM
Funkcjonalność:
Add-drop

7. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.7
Topologie WDM: Ring z FOADM
Funkcjonalność:
Add-drop bez rekonf.
Pass-through bez rekonf.
Brak wyboru kierunku
Brak wyboru
Stopień #1 Stopień #2

8. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.8
Cel: Dowolna lambda, w dowolnym kierunku
Elastyczność topologii - directionless
Dynamicznie przełączanie fali w
dowolnym kierunku.
$
$
BSTOK
WAW RADOM
KRK
= klient$

9. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.9
Wejście:
1x40 λ
DWDM
Splitter
1x8
Wavelength
Selective
Switch
Wyjście:
1x40 λ
DWDM
ROADM:
Reconfigurable Optical
Add-Drop Multiplexer
1x8 WSS z 8x1 pasywnym
splitterem
Dowolna w dowolnym kierunku
Jeden ROADM na kierunek,
działanie broadcast-and-select
Wewnątrz lub na krańcu sieci
 Wewnątrz: dynamiczne
przełączanie
 Kraniec sieci: zmiana
kierunku add-drop
(t.j. “directionless”)
Wyjście:
8x40 λ
DWDM
Wejście:
8x40 λ
DWDM
8-stopniowy switch optyczny

10. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.10
Topologie WDM: Ring z ROADM
Funkcjonalność:
Add-drop z rekonf.
Pass-through z rekonf.
Brak wyboru kierunku
Brak wyboru
Stopień#1 Stopień #2

11. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.11
Stopień #1 Stopień #2
WDM topologies:
Ring with directionless ROADM
Funkcjonalność:
Add-drop z rekonf.
Pass-through z rekonf.
Wybór kierunku
Brak wyboru lambdy

12. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.12
Cel: Dowolna lambda, w dowolnym kierunku
Elastyczność topologii - colorless
Dynamiczna zmiana długości fali
by osiągnąć węzeł docelowy.
$
$
BSTOK
WAW RADOM
KRK
= klient$

13. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.13
Wyjście:
8 λ
Combiner
WSS 1x8
Tunable
Filter
Wejście:
40 λ
1x8 WSS i 8x1 pasywny
combiner
Dowolna na Add-Drop
Funckjonalność “colorless”,
n.p. dowolne 8 z 40 kanałów
(100GHz) w paśmie C-band
Wejście:
(Add)
8 λ
Wyjście:
(Drop)
8 λ
8-portowy przestrajalny filtr

14. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.14
Funkcjonalność:
Add-drop z rekonf. (8 )
Pass-through z rekonf.
Fixed direction
Wybór
Topologie WDM:
Ring z colorless ROADM
Pokazany tylko 1 stopień!

15. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.15
 Zastosowanie
NREN, ogólnopolska
sieć szkieletowa
Połączone 21 sieci MAN
 Serwisy
N x 10GbE LAN PHY
ATM622
 Rozmiar
>5.000km
21 ośrodków
akademiczkich
 Funkcjonalność
Redundatne połączenia
Wysokie przepływności
Elastyczna infrastruktura
dla celów badawczych
Przykład wdrożenia: sieć PIONIER
Market
Vertical
Research+Education

16. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.16
OSFMOSCM
8x1 WSS
Splitter
OSFMOSCM
8x1 WSS
Splitter 8x1 WSS
Splitter
8x1 WSS
Splitter
Węzeł w Warszawie
3-stopniowy ROADM Directionless + Colorless
Combiner8CCM
1x8
WSS
Combiner8CCM
1x8
WSS
5PSM
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
XPDR
DCMDCM
DCM
Stopień #1
Stopień #2 Stopień #3
colorless + directionless
directionless
colorless
Dowolna lambda, dowolny kierunek, dowolny transponder

17. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.17
Wsparcie płaszczyzny sterowania
Carrier
 Konfiguracja usług end-to-end
 Odkrywanie zasobów i topologii
 Obliczanie tras z uwzględnieniem ograniczeń
 Dynamiczne zarządzanie serwisami
Dowolna lambda, w dowolnym kierunku, w dowolnym czasie

18. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.18
Obliczanie tras z uwzględnieniem ograniczeń
$
$
BSTOK
WAW RADOM
KRK€
€
= klient$, €

19. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.19
Dynamiczne zarządzanie serwisami
Path
[1533.47][1549.32][1549.32] [1533.47]
Resv
Przepływ Danych
• Reserve channel
• Set facility type
• Set encapsulation
• Set protection
• Enable TX laser
• Connect DN/ADD
• Connect DN/DROP
• Reserve channel
• Set facility type
• Set encapsulation
• Set protection
• Enable TX laser
• Connect UP/DROP
• Connect UP/ADD
• Reserve channel
• Connect UP/DN
• Connect DN/UP
• Reserve UP channel
• Reserve DN channel
• Set UP/DN facilities
• Set UP/DN encaps
• Enable UP TX laser
• Enable UP CL laser
• Enable DN CL laser
• Enable DN TX laser
• Connect UP/DROP
• Connect DN/ADD
• Connect DN/DROP
• Connect UP/DROP
Węzeł Źródłowy Węzeł Tranzytowy Tranzyt + Regeneracja Węzeł Docelowy

20. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.20
Wyrównanie poziomów mocy
Path
[1533.47][1549.32][1549.32] [1533.47]
Resv
Przepływ Danych
[DN EQ]
[UP EQ][UP EQ][UP EQ] [UP EQ]
[DN EQ][DN EQ][DN EQ]
Po skonfigurowaniu HW (maksymalne tłumienie) …
… należy wyrównać poziomy mocy (dopasowanie VOA/ROADM)

21. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.21
 Integracja wielu warstw technologicznych:
 WDM, Carrier Ethernet, OTN TDM
Wielowarstwowe
Wieloobszarowe
 Duze i złozone sieci transportowe, a skalowalność
 Spinanie wysp i mniejszych obszarów sieci
Wielostopniowe
 Zintegrowany WSS: topologie mesh
 Przestrajalne urzadzenia koncowe i regeneratory
Współczesne sieci transportowe
Wzrasta przepustowość i
inteligencja w sieci
 Automatyczna restoracja poprzez płaszczyznę sterowania
 Wykrywanie awarii, dynamiczna zmiana kanału
Wielousługowe
 Ustandaryzowane protokoły, testy producentów sprzętu
 Rdzeń oparty na GMPLS, zgodność z OIF i ASON
Heterogeniczne

22. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.22
Ochrona serwisów
 Protekcja
 Serwis roboczy chroni dedykowany serwis protekcyjny
 Wykrycie awarii i przełączenie ruchu realizowane jest sprzętowo
 Wsparcie płaszczyzny sterowania
 Zestawienie serwisów roboczych i protekcyjnych, konfiguracja protekcji
 Brak działań przy wykryciu awarii i przełączeniu ruchu
 Awaria wykrywana po ok. 10ms, przełączenie po < 50ms
 Restoracja
 Serwis zastępczy tworzony jest jedynie w przypadku awarii
 Wsparcie płaszczyzny sterowania
 Monitorowanie zasobów transportowych używanych przez serwis
 Lokalizacja awarii z dokładnością do linku/zasobu
 Obliczenie ścieżki serwisu omijającej awarię
 Utworzenie serwisu zastępczego
 Po utworzeniu serwisu zastępczego może usunąć serwis pierwotny
 Czas przełączenia ruchu porównywalny z czasem tworzenia nowego
serwisu

23. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.23
Ochrona serwisów: protekcja
TNL-WDM: “trunk”
SRC: A / MOD-1-4
DST: F / MOD-1-5
Prot: Yes
Rest: No
A
B
C
D E
F
= serwis roboczy
= serwis aktywny
= serwis protekcyjny

24. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.24
Ochrona serwisów: restoracja
TNL-WDM: “trunk”
SRC: A / MOD-1-4
DST: F / MOD-1-5
Prot: No
Rest: Yes
A
B
C
D E
F
= serwis roboczy
= serwis aktywny
= serwis zastępczy

25. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.25
Ochrona przed wieloma awariami:
protekcja + restoracja
TNL-WDM: “trunk”
SRC: A / MOD-1-4
DST: F / MOD-1-5
Prot: Yes
Rest: Yes
A
B
C
D E
F
= serwis roboczy
= serwis aktywny
= serwis protekcyjny
= serwis zastępczy

26. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.26
Wieloobszarowe
 Duze i złozone sieci transportowe, a skalowalność
 Spinanie wysp i mniejszych obszarów sieci
Wielostopniowe
 Zintegrowany WSS: topologie mesh
 Przestrajalne urzadzenia koncowe i regeneratory
Współczesne sieci transportowe
Wzrasta przepustowość i
inteligencja w sieci
 Automatyczna restoracja poprzez płaszczyznę sterowania
 Wykrywanie awarii, dynamiczna zmiana kanału
Wielousługowe
 Ustandaryzowane protokoły, testy producentów sprzętu
 Rdzeń oparty na GMPLS, zgodność z OIF i ASON
Heterogeniczne
 Integracja wielu warstw technologicznych:
 WDM, Carrier Ethernet, OTN TDM
Wielowarstwowe

27. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.27
Wielowarstowość - przykład:
DWDM + Ethernet
 Hardware
 Transport optyczny DWDM
 Zintegrowane przełączanie w warstwie Ethernet
 Operacja „Push/pop s-tag” na el. końcowych
 Operacja „zamień s-tag” na el. tranzytowych
 Płaszczyzna sterowania
 Serwisy optyczne zestawiane przez GMPLS; etykieta = lambda
 Serwisy Ethernet także zestawiane przez GMPLS; etykieta = S-tag
 Wsparcie dla zmiany S-stagu na ścieżce
= serwis DWDM 10Gb, lambda A
= Serwis DWDM 10Gb, lambda B
s-tag X
= serwis w L2 1Gb, s-tag X i W
= serwis w L2 2Gb, s-tag Y + Z
s-tag Y
s-tag Z
= zamień tag (Y na Z)
= dodaj/zdejmij s-tag
WROCŁAW
POZNAŃ
WARSZAWA
ŁÓDŹ
s-tag W

28. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.28
Sterowanie w sieciach wielowarstowych
DWDM
Serwisy WDM jako “zwenętrzne” tunele transportowe (fat pipe)
Klienci widzą połączenia jako point-to-point
$
= FSP3000 R7, z WDM + xPCA = klient$
WROC
POZ
WAW
OTN /
Ethernet
WROC
POZ
WAW
Serwisy Ethernet jako “wewnętrzne” tunele (small pipe)
= 10Gb = 2Gb = 1Gb

29. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.29
Kooperacja MPLS + GMPLS
IP /
MPLS
PE
PE
GMPLS
PE
PE
link 10Gb
TE-tnl 10Gb
Potrzebuję pasma
Serwis
10Gb
światł.

30. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.30
 Integracja wielu warstw technologicznych:
 WDM, Carrier Ethernet, OTN TDM
Wielowarstwowe
Wieloobszarowe
 Duze i złozone sieci transportowe, a skalowalność
 Spinanie wysp i mniejszych obszarów sieci
Wielostopniowe
 Zintegrowany WSS: topologie mesh
 Przestrajalne urzadzenia koncowe i regeneratory
Współczesne sieci transportowe
Wzrasta przepustowość i
inteligencja w sieci
 Automatyczna restoracja poprzez płaszczyznę sterowania
 Wykrywanie awarii, dynamiczna zmiana kanału
Wielousługowe
 Ustandaryzowane protokoły, testy producentów sprzętu
 Rdzeń oparty na GMPLS, zgodność z OIF i ASON
Heterogeniczne

31. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.31
= 10GbE / STM64 na 1310nm do WCC-PCTN-10G
= OTn DWDM do 4OPCM lub eROADM
= 10/100 eth (fe0, eth0)
= tunel GRE
= OSC
Juniper – ADVA
SWITCH
320a 320b
R7a R7b
= RSVP-TE, OSPF-TE
SWITCH
Juniper M320
10GbE PIC
10G OTn PIC
Tunnel PIC
ADVA FSP3000R7
WCC10GT
4OPCM
2 x eROADM
Juniper M320
10GbE PIC
10G OTn PIC
Tunnel PIC

32. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.32
Kompatybilność GMPLS:
Projekty badawacze
Źródło: FP7 ICT Objective 1.1 The Network of the Future
Generalized Architecture for Dynamic Infrastructure Services
“… In GEYSERS, high-end IT resources at users’
premises are fully integrated with the network
services ...”
“The [Phosphorus] project … enable[s] on-
demand end-to-end network services
across multiple domains.”
Lambda User Controlled Infrastructure for European Research
Dynamic Resource Allocation via GMPLS Optical Networks
“ The DRAGON project is conducting research …
to enable dynamic provisioning of network
resources on an inter-domain basis across
heterogeneous network technologies.”
Źródło: IST-Integrated Phosphorus 3rd Annual Activity Report, 034115
Źródło: http://dragon.maxgigapop.net
www.ist-geysers.eu

33. IMPORTANT NOTICE
The content of this presentation is strictly confidential. ADVA Optical Networking is the exclusive owner or licensee of the content,
material, and information in this presentation. Any reproduction, publication or reprint, in whole or in part, is strictly prohibited.
The information in this presentation may not be accurate, complete or up to date, and is provided without warranties or representations
of any kind, either express or implied. ADVA Optical Networking shall not be responsible for and disclaims any liability for any loss or
damages, including without limitation, direct, indirect, incidental, consequential and special damages, alleged to have been caused by
or in connection with using and/or relying on the information contained in this presentation.
Copyright © for the entire content of this presentation: ADVA Optical Networking.
wdoonan@advaoptical.com
pbrzozowski@advaoptical.com

34. IMPORTANT NOTICE
The content of this presentation is strictly confidential. ADVA Optical Networking is the exclusive owner or licensee of the content,
material, and information in this presentation. Any reproduction, publication or reprint, in whole or in part, is strictly prohibited.
The information in this presentation may not be accurate, complete or up to date, and is provided without warranties or representations
of any kind, either express or implied. ADVA Optical Networking shall not be responsible for and disclaims any liability for any loss or
damages, including without limitation, direct, indirect, incidental, consequential and special damages, alleged to have been caused by
or in connection with using and/or relying on the information contained in this presentation.
Copyright © for the entire content of this presentation: ADVA Optical Networking.
Slajdy zapasowe

35. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.35
 Flexible, agile WDM transport layer, integrated Carrier-
class Ethernet layer, integrated OTn TDM layer
Multi-Layer
Multi-Region
 Transport networks growing in size and complexity
 Formerly islands, regional networks are linking up
Multi-Degree
 Integrated WSS: Mesh networking, agile endpoint
selection, tunable origination and regeneration
Transport Elements Today
Transport Elements
Gaining in Capability,
Intelligence
 Automated Restoration via Control Plane mechanisms
 Fault detection/reporting, dynamic channel re-route
Multi-Service
 Protocol standardization, proven Interoperability
 GMPLS core, OIF & ASON compatibility
Multi-Vendor

36. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.36
Transport Islands
Area 1
Area 0
Area 2
= NESTART
END
?
Islands have limited
visibility; how to compute
paths end-to-end?

37. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.37
IETF PCE Architecture
 Architecture
 Separate where computation is needed from where it is performed
 End-to-end computation across otherwise-disjoint regions
 Path Computation Client (PCC)
 Entity requesting path computation services
 Input: <request type, ingress/egress, constraints …>
 Output: <explicit path description>
 With standardized architecture, any element can be a PCC
 Network elements, Network management systems
 Diagnostic tools
 Other PCEs (see below)
 Path Computation Element (PCE)
 Entity performing path computations on behalf of PCCs
 Accesses network topology + capabilities data (e.g. via TEDB)
 Performs graph-theoretic computations using that data
 If full topology not locally known, can act as PCC to other PCEs
 Calls other PCEs to generate full end-to-end path

38. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.38
Distributed PCE
Area 1
Area 0
Area 2
= PCC = PCE
= PCEP = LSP
START END

39. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.39
Centralized PCE
Area 1
Area 0
Area 2
= PCC = PCE
= PCEP = LSP
START
END= GRE Tunnel
= OSPF-TE Adjacency
= Backup PCE

40. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.40
Control Plane Support
 IETF PCE Architecture provides basic toolbox
 Separates PCC from PCE, standardized protocol (RFC 5440)
 Toolbox approach allows many deployment options
 Distributed, centralized, hybrid approaches
 Standards-based and interoperable
 Standards are Done, RFCs issued
 RFC4655 – PCE Architecture
 RFC4657 – PCE Protocol Requirements
 RFC4927 – PCE Protocol Requirements for Multi-Area
 RFC5440 – PCE Protocol Specification

41. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.41
Integrated Layer 2 Switching
 Aggregation/Switching of Ethernet flows
 PE: 10x1GbE + 2x10GbE ports
 P: 4x10GbE ports
 Full set of VLAN tagging capabilities
 C-tag, S-tag, tag swapping, etc
 All interfaces pluggable (SFP/XFP)
Ethernet VLAN
Cross Connect
UNI NNIPort
EVC
Packet Channel Module
Aggregation
(PE)
Switching
(P)
PE

42. © 2009 ADVA Optical Networking. All rights reserved.42
Switch-on-a-Card
 As in SONET/SDH networks with multiple switching layers, now
Optical Cross Connects (ROADMs) act as coarse-grained
crossconnects and Ethernet VLAN Cross Connects act as fine-
grained crossconnects
 A highly efficient environment to provide Traffic-Engineered
Transport Ethernet Services
:
GE links 10GE links
L2MUX
1
2
10
1
2
1 GE 10GE
L2MUX
1
2
10
1
2
1 GE10GE
:
L2MUX
10GE10GE
1 1
2 2
VLAN cross-connection
EVC Cross-Connect
PE P PE