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					       Reti ottiche a commutazione
        automatica: verso i sistemi
           di nuova generazione
                                 Roberto Sabella
                             Ericsson Lab Italy
                  email: roberto.sabella@eri.ericsson.se




Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
   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

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center       Roberto Sabella
    Come sta evolvendo il Traffico?
   Traffico IP e’ destinato a diventare
   sempre piu’ predominante:
       »Tecnologie    di   accesso    ad   alta
     Il volume di traffico sta
      velocita’
     aumentando rapidamente
      »Crescita di prestazioni e funzionalita’
       di Router IP (Gigabit router, MPLS..)
     La tipologia di servizi verso IP
      »Migrazione dei traffico sta
      (linee dedicate -> IP-VPN, Voice over
     variando
      IP, applicazioni multimediali…)

   Traffico voce aumenta in maniera piu’
   ridotta




Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
      La natura frattale del traffico Internet


                                            1 user



    Average Load
                                                                                        Average Load
                                           100 users
                                      Need big buffers
                                      or big bandwidth
                                                                                        Average Load
    Average Load



                                          1 million
                                          users            Traditional Voice Traffic
                   Internet Traffic

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                          Roberto Sabella
      L’asimmetria dei flussi dati


                                               20:1
                                                                          Cnet
        Regional Network
                                                            4:1

     To Other Regionals




                                                 6:1
                   Backbone Network
                             2:1                       3:1
                                                       Big Server       Big Server
              Tx:Rx
                                                       e.g. Microsoft   e.g. Netscape

        Asimmetria di direzione
        Asimmetria temporale

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center             Roberto Sabella
    Dilemma degli ISPs
   Il traffico dati non genera profitti come il traffico voce
   I costi per espandere l’infrastruttura e servire più utenti
  tendono ad aumentare più delle entrate

                                                        ISPs devono
                                                         Ridurre I costi
                                                         Aumentare le entrate

                                                                   ?

                                                      Usando meglio le risorse

                                                      Offrendo più servizi

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center           Roberto Sabella
    Scenario evolutivo

    Globalizzazione
               Competizione

                 Aumento del traffico
                                                                Reti di nuova
                                                                generazione
                            Internet                               “ALL  IP”
                                                                 Multi-servizio
                                                                 Multi-classe
                                        Mobilità
   Reti attuali
   Progettate per il           Convergenza
  traffico telefonico
  “Overprovisioned“                     Tecnologia
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center          Roberto Sabella
       Motivazioni per lo sviluppo di
       reti di nuova generazione
   Flessibilità e dinamicità per gestire variazioni di traffico
   Gestione della Qualità di servizio (verifica degli SLA)
   Capacità multi-servizio
   Gestione intelligente del traffico
   Protezione degli investimenti e minimizzazione dei rischi
                                          Modelli architetturali
              Strategie di routing

                                                          Piano di controllo
                  Tecnologie

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                  Roberto Sabella
   Architettura Stratificata:
   IP su ATM su SDH su WDM
 Motivazioni:                                     IP
      » Rete di trasporto orientata alla voce
      » Router IP “ lenti”
      » ATM adattamento tra IP ed SDH
      » ATM: traffic Engineering e QoS           ATM
      » SDH gestione e protezione
      » WDM capacità trasmissiva
                                                 SDH
 Limiti
      » Costi di acquisizione e di gestione
      » Duplicazione di funzioni                 WDM
        » routing (IP, ATM, SDH)
        » Protezione (IP, SDH)
      » Complessità e scarsa scalabilità

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
    Packet over Sonet:IP su SDH/ Sonet:
                                                                                IP

        IP                                                                    PPP
                                                                      -----------------------
                                                                             HDLC
       ATM                    IP       La trasmissione di pacchetti
                                                                         SONET/SDH
   SONET/SDH             SONET/SDH     IP su SDH/SONET avviene
                                       tramite   protocollo PPP e           Optical
     Optical                Optical
                                       controllo HDLC
       Motivazioni:
             » Miglioramento delle prestazioni dei router IP
             » Eliminazione dell’overhead 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
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center              Roberto Sabella
Evoluzione della “pila protocollare”
                                                     Dati
                                                                              Voce
                                                                Dati QoS
  QoS, Traffic Engineering                           IP
     Protezione , Gestione                                ATM
      Capacità trasmissiva                                         SDH
 Dati QoS                                                          WDM
             Voce               Voce

                 Dati                    Dati
     ATM                                                        QoS, Traffic Engineering
                                                                Protezione, Gestione
         SDH                       IP/MPLS
                                                                Capacità trasmissiva
                        WDM                                     Optical Networking


Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                Roberto Sabella
          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




Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
 Wavelength Division Multiplexing (WDM)




                                          Rigeneratori 3R
                                                                             D
                                     D                                       E
                    M                                       M
                        OA           E
                    U                M                      U           OA   M
                    X                U                      X                U
                                     X                                       X


           Canale di                                            Si li            Canale di
           supervisione                                                          supervisione
                                                                   l
    Su ogni fibra è possibile multiplare N diverse l (DWDM : N>8)
    Le lunghezze d’onda 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

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                           Roberto Sabella
  Crescita della capacità trasmissiva




  Sono state dimostrate capacità complessive dell’ordine
 del Terabit/s

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
  Confronto tra sistemi TDM e WDM
                              Sistema TDM a 10Gb/s




                               Sistema WDM a 10Gb/s




Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
                     Interfacce di un sistema WDM


   SDH                                                                                SDH

                 Trasponders                                      Trasponders         MPLS
  MPLS
                                      Sistema WDM
    …                                                                                  …
             Connessioni dirette                                Connessioni dirette


          Ogni lunghezza d’onda può essere terminata su
         una interfaccia diversa ( ATM,SDH, MPLS..)
              »“client” del canale ottico

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                 Roberto Sabella
                            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)

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center             Roberto Sabella
  Elementi di rete ottica

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



    i1                                   o1            i1                        o1

         i2                         o2                 i2                        o2
                    OADM                                        OXC




Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center         Roberto Sabella
  Commutazione ottica: opaca o trasparente?
        OXC “Opaco” (OEO)                               OXC “Trasparente” (OO)
                                            Elettrico
                                            Ottico




   •Vantaggi
     Client                                        •Vantaggi              Client
       –Maturità tecnologica                        –Trasparenza al bit rate,
                                      continuità ottica:
       –Rigenerazione del segnale                   protocollo, servizio
       e minori OXC trasmissivi
                vincoli                             –Scalabilità
                                    O    OXC                           OXC
                          O
       –Facile conversione di l                       O        O
                                                    –Probabile minore costo (???)
                           A        A                 A        A
       –Fault detection / isolation                 –Soluzione emergente, ma non
      O-E-O                                         consolidata

        OO


Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center             Roberto Sabella
     Evoluzione della rete ottica


 Sistemi di trasmissione punto-punto

 Anelli WDM

 Interconnessioni di anelli

 Reti magliate


Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
     Controllo della Rete Ottica

         Trasmissione               Commutazione                   Piano
             Ottica
             WDM             +         Ottica
                                       OXC
                                                           +    di controllo
                                                                     ?




               =      Intelligent Optical Transport Network


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

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center              Roberto Sabella
   ASON:Automatic Switched Optical Network


                 Control Plane

                                 NNI
             UNI                                                NMI


   client                                                             Network Manag.
                                                                      System
                                    OTN
     Modello di riferimento ITU per una rete di trasporto
    ottica commutata
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center              Roberto Sabella
   Switched Connection

                                           Control Plane
               Connection
                Request                                                    Connection
                               Setup               Setup         Setup      Request
                              Request             Request       Request
                        UNI                                          UNI

       Connection                                                              Connection
        end point                                                               end point
                            NE                 NE                 NE
           A                                                                       B
                                         Transport Plane
                                        Switched Connection



Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                    Roberto Sabella
   Permanent Connection

                                       Management Plane
                         Provisioned            Provisioned     Provisioned
                           request                request         request



       Connection                                                             Connection
        end point                                                              end point
                       NE                     NE                    NE
           A                                                                     B
                                         Transport Plane
                                       Provisioned Connection



Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                  Roberto Sabella
   Soft Permanent Connection
                                     Management Plane
                           Connection
                            Request

                                         Control Plane
                            Setup                 Setup          Setup
                           Request               Request        Request



       Connection                                                             Connection
        end point                                                              end point
                         NE                  NE                   NE
           A                                                                     B
                                        Transport Plane
            Permanent                Switched Connection                  Permanent
            Connection                                                    Connection
                                     Soft-Permanent Connection
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                  Roberto Sabella
   La tecnologia MPLS: una buona
   armonizzazione tra il mondo IP e WDM

            Internet:                                           Rete ottica :
         non orientato                                    orientata al circuito
       alla connessione
                                           &




 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
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center               Roberto Sabella
  Caratteristiche della tecnica MPLS
                                                                 R6         R9
                              R1        R2                                           Egress
                                                  R4                  R7              LSR
                       Edge
                       LSR                                                 R8
                                             R3                 R5                      CBR
                 IP shortest path                                                       Path
                                                                                        Resv

    Introduzione del concetto di circuito virtuale su una rete IP
    Separazione tra il piano dati e piano di controllo
    Forwarding basato sull’assegnazione di una etichetta
    Possibilità di instaurare cammini ottici con vincoli (CBR)
    Possibilità di riservare le risorse
    Possibilità di una struttura gerarchica con label-stacking
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                    Roberto Sabella
Modelli di interconnessione

       Principali modelli di riferimento oggi in discussione:

           » Modello Overlay

           » Modello Peer




Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
        Modello “Overlay”
                                                          Protocollo di controllo
                                                          (segnalazione, routing)
   IP                                                     al livello IP/MPLS


                                                                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

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center                     Roberto Sabella
    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

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
   GMPLS: una linguaggio comune

                IP
                      MPLS                                  SDH/Sonet

           ATM                                                  WDM



   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)

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center           Roberto Sabella
    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)



Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
 Vantaggi del GMPLS

     Un unico piano di controllo
    basato su IP:                                                Operatori con reti
                                                                 tradizionali già
         »Semplifica la gestione
         della rete riducento i costi                            installate
         operativi
         »Facilita   un     controllo
         coordinato e più efficiente
         »Possibilità di nuovi servizi                          Operatori che
         (bandwidth on demand,                                  cominciano con
         QoS end to end, VPN…)                                  IP


Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center            Roberto Sabella
 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) nell’architettura della
      ASON e per definire interfacce standard.

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center   Roberto Sabella
   Rete ottica multiservizio



                                  GMPLS
                                intelligence




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Soluzioni di Traffic Engineering




In una rete tipica si garantisce un             Livello di servizio di una rete con
“engineered level of service”, al fine di       assegnazione dinamica delle risorse di
servire tutto il traffico o, come nella         banda. Le risorse sono ridistribuite per
figura, gran parte di esso.                     soddisfare le richieste al meglio.

Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center              Roberto Sabella
   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.
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center     Roberto Sabella
            Conclusioni
  Migrazione di servizi verso IP e la crescita del traffico IP
   rendono necessaria un’evoluzione della rete del trasporto
      » Più flessibile
      » Più dinamica,
      » Multi-servizio
  L’evoluzione 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 l’integrazione di IP su
   ottica con un piano di controllo unico (GMPLS)
Ericsson Lab Italy – Research, Technology & Innovation Center     Roberto Sabella

				
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posted:6/6/2012
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