Evolución Red de Transporte

Francisco Apablaza Martinezfamapablaza@hotmail.com

20141

GRILLA FIJA v/s GRILLA FLEXIBLE en WDM

En WDM la canalización sobre el ancho de banda disponible sobre la fibra óptica, ha sido por mucho tiempo del tipo fija y de asignación fija en las rutas entre nodos. Con la evolución tecnológica se han incorporado las matrices de conmutación óptica, se ha definido una grilla de canalización flexible, y ya aparece la modulación multinivel, para hacer posible la asignación dinámica de canales adaptivo a las demandas de tráfico.

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fo

100peta bps.km [1]

[1] http://phys.org/news173455192.html/

Se define una grilla de canalización como un estándar que permite interconectividad y menor costo por economía de escala.

F ó CAPACIDAD: BW

fo

La grilla evolucionó según se desarrolló la tecnología

193.1 + n × 0.0125 where n is a positive or negative integer including 0193.1 + n × 0.025 where n is a positive or negative integer including 0193.1 + n × 0.05 where n is a positive or negative integer including 0193.1 + n × 0.1 where n is a positive or negative integer including 0

Rec. ITU-T G.694.1 (02/2012)

En cada canal se ubica una portadora modulada con la información y debe quedar una banda de guarda para evitar interferencia entre ellos.

fo

f- XPRMOD

o n

bps

OOK n

Las limitaciones del medio (FO) es la atenuación y dispersión o ensanchamiento del pulso (ISI o

diafonía óptica).Hoy ya lo mas común son las

grillas de 50GHz.

fo

f - XPRMOD

o n

bps

ttxt3t2t1

Los canales se van asignando con el tiempo, a medida que la demanda lo requiere.

Debe haber una planificación y gestión operacional de la ocupación espectral

Proyectar la demanda: matriz de demanda

La demanda proviene de: Mux SDH Nodo MPLS Router ETH-IP Central Telefónica …Traffic grooming: internet; TV, voz,…

Las rutas de transporte entre Nodos POP son utilizadas por los concentradores de tráfico

de extremo a extremo. 7

fo

f - El caso mostrado es idealizado, en cuanto a un

crecimiento homogéneo. Es probable que rutas mas antiguas evolucionen a

un requerimiento de mayor BW. Depende del equipo si dispone de asignación

multigrilla o canalización mixta. No hay limitante teórica para compartir asignaciones

heterogéneas. Por ser SDH la tecnología mas clásica de

concentración es común que también concentre tráfico IP.

t

Redes• Puntos con necesidades de comunicación• Múltiples servicios: base telefónica• Crecimiento demográfico• MAN – WAN – LAN• Conectividad entre POP: medios de Tx a

compartir• MUX-DEMUX, Mux Estadístico, Conmutación de

circuitos y paquetes.• Taxonomía: de acceso, de servicio, de transporte

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La interconexión de nodos dará origen a distintas topología y obedecerá a criterios de demanda y

restauración o tolerancia a fallas.

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Compartir o Conmutar

• La concentración mediante Mux asegura conectividad permanente, se use o no.

• Al utilizar conmutación, se asegura uso del medio de transmisión a medida de la demanda lo requiera.

• Aparece problema de estimar la demanda, para no sobredimensionar.

• Se optimizan costos y se debe acordar una QoS.

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Congestión

Al optimizar uso de recursos aplicando concentración, es decir, potencial demanda mayor que los recursos disponibles, aparece la necesidad de estimar probabilidad de congestión: bloqueo, pérdida, retardo, QoS, GoS, CoS.Modelos de probabilidad de demanda para dimensionar: Nº de servidores menor que Nº de fuentes de tráfico.

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Tráfico

• La conmutación se originó en la telefonía: miles de usuarios requerían un elemento de conexión al desear “llamar”.

• Conmutación local y a un destino externo.• Conmutación de circuitos.• Necesidad de identificación: dirección.• Clásico de la telefonía los modelos de Erlang,

que se han extendido a otras aplicaciones: la teoría e ingeniería de tráfico.

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Modelos

• Definir distribución de probabilidades de instante de aparición de la demanda.

• Definir la distribución de probabilidades de duración de la comunicación.

• Estimar parámetro de congestión.• Erlang B (de pérdida) y Erlang C (de espera)• Otros: Wilkinson, Engset, …

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Matriz de demandademanda DESTINOORIGEN A B C D F G

ABCDFG

Demanda: Nº de solicitudes en un intervalo de tiempo.Llamadas, call center, atención boleterías, Nº paquetes, etc.

tiempodeIntervalo

recursostotalTusoE

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Intensidad de Tráfico

Intensidad de Tráfico MEDIA:

Intensidad de Tráfico A(t): variable aleatoria.Intervalo típico: 1 Hora. Tráfico ofrecido, cursado, bloqueado,

rechazado, o perdido demorado, desborde.16

Comportamiento del Trafico

HORA CARGADA= busy-hour call attempts (BHCA)

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El modelamiento del tráfico establece una distribución de probabilidades para:•Comportamiento de ocurrencia de solicitudes de servicio (sesiones/t)•Duración de las sesiones (t/sesión)

Distribución de Poisson

Solicitudes/minuto en HC

Distribución Exponencial

Duración Solicitudes en HC

minNº

=3

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Diagrama de ocupaciones

Si éste es el tráfico cursado, bastaría con 2 servidores para atender la demanda, y no 10.Si T es la HC, esto se cumpliría en todo t.

123456789

10T

2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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Estados del sistema

Inicio solicitud

t

Término solicitud

Duración servicioactivo

desactivo

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Dimensionamiento

• Se pueden dimensionar por tráfico en telecomunicaciones: dispositivos de generadores de tono, Nº de troncales, elementos de conmutación, capacidad de memoria, Nº de discos, Nº de servidores, Nº de agentes, ancho de banda, …

• En tráfico vial, en ventanillas de atención, en general en todo sistema que presente demanda de servicio NO permanente.

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El tráfico en congestión es una insatisfacción del usuario y una perdida de ingresos. Los recursos subutilizados son una mala inversión.

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Tratamiento tráfico de paquetes

• En las comunicaciones de datos, el tráfico tiene un comportamiento de ráfagas.

• Se definen categorías de clase de servicio según la QoS requerida: Constant Bit Rate (CBR); Real-Time Variable Bit Rate (rt-VBR); Non-Real-Time Variable Bit Rate (nrt-VBR); Available Bit Rate (ABR); Unspecified Bit Rate (UBR) para la prioridad en el tratamiento de los paquetes en la red.

• En general en datos aplica modelos de espera 23

Tráfico de ráfagas WEB y VoIP

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Conmutación en WDM• En las redes de transporte no se ha aplicado

dimensionamiento, pues no ha habido conmutación.

• Al introducir la conmutación óptica a modo de cross-conect se puede realizar conmutación dinámica.

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fo

F -

Para facilitar la asignación de múltiples BW, se define la grilla flexible.

Para el uso eficiente del espectro se desarrolla asignación dinámica: ASON; WSON; GMPLS; OTN.

For the flexible DWDM grid, the allowed frequency slots have a nominal central frequency (in THz) defined by:

193.1 + n × 0.00625 where n is a positive or negative integer including 0and 0.00625 is the nominal central frequency granularity in THz

and a slot width defined by:12.5 × m where m is a positive integer and 12.5 is the slot width

granularity in GHz.

Ejms:

Rec. ITU-T G.694.1 (02/2012)27

Nuevos esquemas de modulación

Modulación multinivel28

Principales características de formatos de modulación a 100 Gbps

Nuevos esquemas de modulación

29

Tolerancias del sistema para formatos de modulación a 100 Gbps

Nuevos esquemas de modulación

30

Resumen de las principales características de los formatos de modulación de 100 Gbps.

Nuevos esquemas de modulación

31

Resumen de esquemas para 400 y 1000 Gbps usando PM-QPSK a 100 Gbps y 200 Gbps con PM-16QAM.

Nuevos esquemas de modulación

32

Ámbitos de estudio y desafíos de aplicación

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Esquemas de modulación multinivel Modulación óptica ortogonal OFDM RoF: Radio sobre Fibra Modelos de control y asignación del

espectro óptico Modelos de estimación de congestión Enrutamiento dinámico para provisión Reenrutamiento automático para

restauración Estrategias de migración tecnológica

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Recomendaciones UIT ASON

•Objetivo de conmutación multiples tecnologías soportando: paquetes, contenedores y ligth path.

• Protección automatizada y restauración. • Provisión automatizada End-to-End.

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Plano de control ASON/GMPLS

36

Objetivos de investigación

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Tráfico internet de un PIT

Al 19 mayo-2014

Si aplicando nuevas tecnologías y se programa una activación automática de 200 Mbps y 640 Mbps según demanda ¿Cuánto puede

ahorrarse en energía? ¿en BW contratado?

Capacidad v/s demanda

Donde se presente esta caso y el recurso físico de fo fuese insuficiente, ¿se puede recuperar por grilla flexible? ¿es

necesario incorporar modulación multinivel? 38

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Enrutamiento y restauración automática

Para profundizar:• Modulation formats for 100G and beyond; E.Lach, W.Idler; 2011• Arquitectura y diseño de un modelo de red OBS para simulación; F.Espina, et al.• FastSurv: A New Efficient Local Search Algorithm for Survivable Routing in

WDM Networks; F.Ducatelle , L.M. Gambardella;.• ASON/GMPLS Optical Control Plane Tutorial; Hans-Martin.Foisel; OIForum• Gridless optical networking field trial: flexible spectrum switching,

defragmentation and transport of 10G/40G/100G/555G over 620-km field fiber; N. Amaya et al; 2011

• Efficiency gain from elastic optical networks; A.Morea ,O.Rival;.• Advanced modulation and signal processing techniques for 40 Gbps optical

transmission systems; J.M. Kahn, H. Po Ho• Beyond 25 Gbps: A Study of NRZ & Multi-Level Modulation in Alternative

Backplane Architectures; A.Healey,, Ch.Morgan, M.Shanbhag; 2013 WP.• Elastic Optical Network Architecture: reference scenario, cost and planning;

Andrew Lord ; 2013.40

• Algoritmos de planificación para redes elásticas; A.Mayoral L; tesis 2013.• Recent Advances in WDM Transmission and Transport Technologies in

Brazil ; A.Paradisi, CPqD 2011.• Multilevel Optical Modulator utilizing PLC-LiNbO3 Hybrid; Shinji Mino et

al; NTT review 2011.• Generic Modeling of Multimedia Traffic Sources; H.Hassan et al.• Models and Methods for Analyzing Internet Congestion Control

Algorithms; R. Srikant.• Optimization models for congestion control with multipath routing in

TCP/IP networks; R.Cominetti, C.Guzman; 2011• Network Capacity Calculation; WP Triangulum PTE LTD ; 2009.• Teletraffic Engineering and Network Planning; Villy B. Iversen; 2010.• Conceptos y Elementos Básicos de Tráfico en Telecomunicaciones;

Diógenes Marcano.41

Para profundizar (cont.):

• Destinado a estudiantes que se inician en el estudio del desarrollo de las redes de transporte en telecomunicaciones.

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FIN

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