Nuevas redes de transporte de paquetes MPLS, T MPLS y MPLS TP

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(1)Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Nuevas redes de transporte de paquetes MPLS, T_MPLS y MPLS_TP Autor: Marlén Álvarez Díaz Tutor: Dr. Félix Álvarez Paliza. Santa Clara 2011 "Año 53 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Automática y Sistemas Computacionales. TRABAJO DE DIPLOMA Nuevas redes de transporte de paquetes MPLS, T_MPLS y MPLS_TP Autor: Marlén Álvarez Díaz Email: [email protected]. Tutor: Dr. Félix Álvarez Paliza Email: [email protected]. Santa Clara 2011 "Ano 53 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. Qué es la poesía?....es el acto de atender en toda su pureza. Sirvan entonces los poemas para ayudarnos a atender como nos ayudan el silencio o el cariño. No es por azar que nacemos en un sitio y no en otro, sino para dar testimonio. A lo que Dios me dio en herencia he atendido tan intensamente como pude; a los colores y sombras de mi patria; a las costumbres de sus familias; a la manera en que se dicen las cosas; y a las cosas mismas, oscuras a veces y a veces leves…. Eliseo Diego.

(5) ii. DEDICATORIA A mis hijas para las que quiero ser un ejemplo..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS A mis padres y mi abuela que han cubierto mi ausencia en la retaguardia para que yo esté a la vanguardia. A mi esposo que siempre ha estado a mi lado en la trinchera. A mi tutor que ha sido paciente conmigo y me ha apoyado. A mis compañeros de trabajo que me han ayudado durante estos 6 años. A mis compañeros de estudio porque gracias a los lazos que hemos estrechado he recorrido este camino en el menor tiempo posible..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. La revisión de la bibliografía que permita conocer los trabajos relacionados con las redes MPLS, T-MPLS, los servicios de Carrier Ethernet y MPLS-TP. 2. La actualización en los estándares emitidos por IETF (RFC) y UIT-T. 3. La organización y estructuración de la información disponible sobre las redes de transporte de ETECSA y la posibilidad de su transición a MPLS-TP. 4. La actualizarse en el empleo de la herramienta de modelación y simulación de redes OPNET. 5. La simulación de diferentes proyectos y escenarios para transición hacia redes MPLS. 6. La evaluación experimental. 7. El informe Final.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. En este trabajo se realiza un estudio de la evolución de la tecnología MPLS hasta llegar a MPLS-TP. Se tuvo en cuenta la actualización de los estándares emitidos por IETF (RFC) y UIT-T. Se ha organizado y estructurado la información disponible sobre las redes de transporte de ETECSA y se realiza una propuesta para la transición a MPLS-TP. Se proponen varios escenarios para demostrar la superioridad de la tecnología MPLS sobre otras del legado. Para ello fue empleado el Opnet Modeler V.14. Los resultados son apoyados con gráficos obtenidos mediante estadísticas normalizadas. Mediante la comparación de un escenario en el que no se usaban protocolos MPLS y uno en el que si se usan quedo demostrado que con la Ingeniería de Tráfico de MPLS mejoran en gran medida los rendimientos de la red. La selección del camino más conveniente para el tráfico cuando la ruta más corta no satisface las restricciones configuradas se realiza con el uso de LDP y CSPF. Por otra parte, el respaldo de LSP mediante túneles tiene mejor comportamiento que el respaldo en el Ingreso. De esta forma se demuestra que si la simulación de escenarios MPLS arrojaron mejores resultados que tecnologías tradicionales, entonces la aplicación de “T-MPLS” y “MPLSTP” ofrecerá resultados superiores..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .......................................................................................................................i DEDICATORIA........................................................................................................................ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA................................................................................................................iv RESUMEN .............................................................................................................................v INTRODUCCIÓN..................................................................................................................1 Organización del informe ................................................................................................4 CAPÍTULO 1.. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRASPORTE. ............................5. 1.1 Redes de nueva generación. ...............................................................................5 1.1.1 Caracteristicas de las rede Redes de Transporte de paquetes. ............8 1.2 Redes SDH/NG-SDH..........................................................................................10 1.3 Red de transporte MPLS....................................................................................12 1.3.1 Principales protocolos utilizados por MPLS.............................................15 1.4 Evolución de MPLS a T-MPLS..........................................................................16 1.4.1 Diferencias de T-MPLS respecto a MPLS. ..............................................19 1.5 Red MPLS-TP. .....................................................................................................21 1.5.1 Beneficios de las redes de transporte (PTN) basadas en MPLS-TP...23 1.5.2 OAM y supervivencia MPLS-TP ................................................................26.

(10) vii 1.5.3 Plano de control MPLS-TP .........................................................................27 Conclusiones parciales. ............................................................................................27 CAPÍTULO 2.. ANÁLISIS DE LAS REDES DE TRANSPORTE DE ETECSA ......29. 2.1 Redes de trasporte de ETECSA .......................................................................29 2.1.1 Antecedentes. ...............................................................................................29 2.1.2 Equipamiento de CUBADATA....................................................................30 2.1.1 Elementos necesarios para la implementación IP/MPLS en Cuba......33 2.2 Pasos a seguir para la transición hacia MPLS-TP.........................................34 2.3 Escenarios y modelos MPLS.............................................................................35 2.3.1 Presentación de los escenarios y los objetivos planteados ..................36 2.3.2 Atributos de los nodos.................................................................................37 Conclusiones parciales. ............................................................................................40 CAPÍTULO 3.. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ...................................................41. 3.1 Escenario #1 Sin Ingeniería de Tráfico............................................................41 3.1.1 Análisis de los resultados: igp_routing .....................................................42 3.2 Escenario #2: Realización de Ingeniería de Tráfico. .....................................42 3.2.1 Análisis de Resultados: TE_Improve_Utilizations...................................43 3.3 Escenario #3 MPLS con servicios diferenciados............................................45 3.3.1 Análisis de resultados: MPLS_with_Diffserv ...........................................46 3.4 Escenario #4 Configuración dinámica de LSPs. ............................................47 3.4.1 Analisis de los resultados: LDP_with_CSPF ...........................................49 3.5 Escenario #5 Empleo de RSV-TE para configurar LSPs dinámicamente..50 3.5.1 Análisis de resultados: RSVP-TE with Fast Reroute..............................52 Conclusiones parciales. ............................................................................................53.

(11) viii CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................54 Conclusiones...................................................................................................................54 Recomendaciones .........................................................................................................55 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................56 GLOSARIO ..........................................................................................................................61 ANEXOS ..............................................................................................................................65.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. Las red de próxima generación (NGN) son aquellas redes basada en paquetes que permite prestar servicios de telecomunicación y en la que se pueden utilizar múltiples tecnologías de transporte de banda ancha propiciadas por la QoS, y en la que las funciones relacionadas con los servicios son independientes de las tecnologías subyacentes relacionadas con el transporte. Permite a los usuarios el acceso sin trabas a redes y a proveedores de servicios y/o servicios de su elección. Soporta movilidad generalizada que permitirá la prestación coherente y ubicua de servicios a los usuarios Ref.Y2001 UIT-T. Las funciones de transporte proporcionan la conectividad. En particular, las funciones del estrato de transporte, ellas son: • conectividad entre usuarios; • conectividad entre el usuario y la plataforma de servicios; • conectividad entre plataformas de servicio. Las NGN proporcionará capacidades de infraestructura y protocolos que permitan la creación, introducción y gestión de todos los tipos de servicios (conocidos o aún no conocidos) posibles, incluidos los que utilizan diferentes tipos de medios (audio, visual o audiovisual), con todos los tipos de esquemas de codificación y servicios de datos, servicios de conversación, unidifusión, multidifusión y radiodifusión de mensajería, de transferencia simple de datos en tiempo real y en tiempo no real, sensibles al retardo y tolerantes con el retardo. Deben soportarse, dentro de las capacidades de las tecnologías de transporte, servicios con diferentes demandas de anchura de banda, desde algunos kbit/s hasta centenares de Mbit/s, garantizados o no. Se hace cada vez más hincapié en la NGN en la personalización del servicio por parte de los proveedores de servicios, en virtud de la cual ofrecerán a sus clientes la posibilidad de personalizar sus propios.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. servicios. La NGN debería disponer de API relacionadas con el servicio a fin de soportar la creación, aprovisionamiento y gestión de los servicios. En el marco de las NGN se considera que el Protocolo de Interconexión (IP) puede ser el protocolo preferido para la prestación de servicios NGN así como para el soporte de los servicios tradicionales. Ref.Y2011 UIT-T. La respuesta a muchas de las limitaciones señaladas a las redes de Multiplexado por División de Tiempo (TDM) y a las redes basadas en las Jerarquías de Transmisión Digital (SDH/SONET), se encuentran en la tecnología de Conmutación de Etiquetas de Múltiples Protocolos (MPLS), debido a que es un protocolo que permite el transporte de diferentes tipos de protocolos a la vez y proporciona un método común que posibilita asegurar, para todas ellas, calidad de servicio. MPLS se considera fundamental en la construcción de los nuevos cimientos para las redes de nueva generación y las organizaciones internacionales de estándares. T-MPLS, como una nueva formulación de MPLS, se diseñó específicamente para su aplicación en redes de transporte sobre IP/MPLS pero con una implementación más simple. UIT e IETF han unido fuerzas en desarrollar MPLSTP a partir de T-MPLS MPLS-TP fue diseñado para usarse como una tecnología de capa de red en las redes de transporte con las extensiones de protocolo requeridas para MPLS especificadas por la IETF Relacionados con la red de transporte MPLS se han desarrollado múltiples trabajos desde finales de la década de los 90 del siglo pasado y la misma ha ido ganando terreno como protocolo de red que permite el transporte de otros protocolos. Ha sido la respuesta de poder ofertar Calidad de Servicio (QoS), ante el crecimiento explosivo del tráfico en Internet. Con los protocolos habituales de encaminamiento basados en métrica del menor número de saltos, el aprovechamiento del ancho de banda global no resultaba efectivo y no se podía realizar Ingeniería de Tráfico (TE). Como consecuencia, se impulsaron los esfuerzos para poder aumentar el rendimiento de los routers tradicionales. MPLS-TP es una evolución de MPLS y T-MPLS donde se adoptan todas las facilidades de calidad de servicio y otros mecanismos ya definidos dentro del estándar, pero también brinda nuevos beneficios que basado en trayectorias, opera, gestiona y mantiene (OAM) mecanismos de protección dentro de la banda encontrados en tecnologías tradicionales de transporte como ATM..

(14) INTRODUCCIÓN. 3. Las características esenciales de MPLS-TP definidas por el IETF y la ITU-T son: plano de conducción MPLS, arquitectura PWE3, plano de control (estático o dinámico con GMPLS), funciones OAM enriquecidas, monitoreo OAM y protección de la conmutación, uso de GACh para soportar fallas, configuración, contabilización, desempeño y funciones de seguridad (FCAPS). En Cuba, la introducción de las NTIC en la sociedad requiere incrementar la conectividad entre las redes LAN de empresas, hospitales, universidades, sedes universitarias, gobiernos municipales, entre otras. ETECSA tiene hoy una red de transporte IP/MPLS, pero no dispone de las nuevas facilidades de MPLS-TP que le permitirán dar un salto adelante. En la FIE, por la importancia que le acontece se han desarrollado trabajos de diploma y maestrías abordando MPLS y se han puesto en marcha proyectos de servicios de banda ancha. Sin embargo con el objetivo de actualizar e incorporar nuevos métodos que permitan la asimilación de esta tecnología es que se continúa esta temática. El problema fundamental encontrado: es cómo lograr el tránsito de una red de transporte MPLS a una red MPLS-TP, es por ello que el objetivo general del mismo consiste en valorar los cambios introducidos por MPLS-TP como una opción a considerar para las redes de transporte MPLS. Para llevar a cabo este fin se trazaron los siguientes objetivos específicos: 1. Analizar la evolución y despliegue que han tenido las redes de transporte MPLS, TMPLS hasta llegar a MPLS-TP. 2. Analizar el estado de las redes de transporte de ETECSA para la migración a MPLS-TP. 3. Determinar los escenarios y aplicaciones en los que mejor se utiliza MPLS. 4. Simulación de los diferentes escenarios que demuestren la superioridad de MPLS. 5. Analizar los resultados de la modelación. Para alcanzar estos objetivos se realizó una revisión técnica y bibliográfica a través de la búsqueda automatizada de información, la que permitió hacer una selección de las fuentes primarias y secundarias que sustentan esta tecnología y conocer el estado de desarrollo las redes MPLS, T-MPLS, los servicios de Carrier Ethernet y MPLS-TP. Actualizarse en los estándares emitidos por IETF (RFC) y UIT-T. Organizar y estructurar la información disponible sobre MPLS-TP. Utilización de la herramienta de trabajo OPNET.

(15) INTRODUCCIÓN. 4. como la más efectiva y adaptable a las condiciones de modelación y simulación de redes y actualizarse en el empleo las herramientas que provee. Crear un modelo de proyecto de red para la simulación de varios escenarios. Se recrearán ambientes que podrían ser la estructura final de la red MPLS en Cuba. Mediante el análisis de las simulaciones se demostrará la superioridad de la tecnología MPLS. .Para ello nos hemos planteado varias interrogantes científicas: 1. ¿Cuál es la situación actual de las redes de transporte MPLS y T-MPLS? 2. ¿Cuáles son las ventajas y potencialidades MPLS-TP? 3. ¿Cuál es la estructura actual de las redes de transporte de ETECSA y los pasos a tener en cuenta para la migración a MPLS-TP? 4. ¿Cuáles son los escenarios más adecuados para demostrar la superioridad de las redes MPLS? Organización del informe Por estas razones el trabajo está organizado de la siguiente forma: 1. Capítulo I Evolución de las redes de transporte: MPLS, T-MPLS hasta llegar a MPLS-TP, nuevos estándares, aplicaciones etc. 2. Capítulo II Análisis de la red de transporte de ETECSA, fundamentación de los modelos acordes a la realidad cubana. 3. Capítulo III Análisis de resultados de las simulaciones. 4. Conclusiones 5. Recomendaciones 6. Referencias Bibliográficas 7. Anexos. 8. GLOSARIO Y/O SIGLARIO.

(16) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 5. CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE. TRASPORTE.. El desarrollo de múltiples tecnología, incluyendo la gestión de redes basadas en paquetes, ha motivado una ola de cambios con implicaciones en la red. Su aplicación trae consigo importantes beneficios de negocio y de tecnología, incluyendo nuevos ingresos de servicio, administración mejorada y ahorros en gastos de operación. La migración hacia redes basadas en paquetes ha sido una tendencia dominante en la industria. Actualmente se está enfocando la atención en la optimización de redes de transporte para la entrega del multiservicio. Estas redes de transporte han consistido históricamente en las Redes de Sincronismo Digital Jerárquico (SDH) y las Redes de Área Metropolitana (MAN). A lo largo de este capítulo se comentará la evolución de las redes de transporte de paquetes (PTN) como respuesta a las limitaciones de las tecnologías de transporte y a los requisitos de servicio que han surgido. Se profundizará en la situación actual de las redes. MPLS, T-MPLS, los servicios de Carrier Ethernet y MPLS-TP. Quedarán resaltadas las ventajas y potencialidades de MPLS-TP.. 1.1 Redes de nueva generación. El entorno de la infraestructura mundial de la información (GII) crea una combinación heterogénea de dominios tecnológicos y operacionales. Pueden elegirse diferentes tecnologías básicas y ofrecerse un conjunto exhaustivo de servicios, por ejemplo, una red multiservicio. Por consiguiente, un trayecto de extremo a extremo puede atravesar tecnologías muy diversas junto con una gran variedad de disposiciones de protocolo. Considerando las nuevas realidades del mercado caracterizadas por factores tales como: competencia abierta entre operadores debido a la desregulación de los mercados,.

(17) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 6. explosión del tráfico digital, demanda creciente de nuevos servicios multimedia, demanda creciente de movilidad general, convergencia de redes y servicios, la NGN (red de próxima generación) se concibe como una implementación concreta de la GII (infraestructura mundial de la información). Sus fundamentos se encuentran en las Recomendaciones de serie Y. Sin embargo, los aspectos relativos a su implementación no se trataron adecuadamente en la GII. En consecuencia, la NGN hay que entenderla como el siguiente paso en la realización del concepto de GII. Su objetivo es asegurar que todos los elementos necesarios para la interoperabilidad y las capacidades de red soporten aplicaciones mundialmente a través de la NGN, pero manteniendo el concepto de separación entre transporte, servicios y aplicaciones.[51] Definición de Red de próxima generación (NGN): Red basada en paquetes que permite prestar servicios de telecomunicación y en la que se pueden utilizar múltiples tecnologías de transporte de banda ancha propiciadas por la QoS, y en ellas las funciones relacionadas con los servicios son independientes de las tecnologías subyacentes relacionadas con el transporte. Permite a los usuarios el acceso sin trabas a redes y a proveedores de servicios y/o servicios de su elección. Se soporta movilidad generalizada que permitirá la prestación coherente y ubicua de servicios a los usuarios.[50] _El factor diferenciador de las características de la NGN es la separación entre servicios y transporte, de modo que los servicios puedan ofrecerse por separado y evolucionar independientemente Rec. UIT-T Y.2001.[50] La separación se representa mediante dos bloques o extractos de funcionalidad distintos. Las funciones de transporte residen en el estrato de transporte y las funciones de servicio relacionadas con las aplicaciones residen en el estrato de servicio. En primer lugar, hay un conjunto de funciones de transporte que se encargan únicamente del transporte de información digital de cualquier tipo entre dos puntos físicamente separados. Las funciones de transporte proporcionan la conectividad. En general, en el estrato de transporte puede utilizarse cualquier tipo, o todos ellos, de tecnologías de red, en particular las tecnologías de capa con conmutación de circuitos orientada a la conexión (CO-CS, Connection-Oriented Circuit-Switched), con conmutación de paquetes orientada a la conexión (CO-PS, Connection-Oriented Packet-Switched) y con conmutación de paquetes sin conexión (CL-PS, Connectionless Packet-Switched), de conformidad con las Recs. UIT-T G.805 [45] y G.809 [48]. En el marco de las NGN se.

(18) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 7. considera que el protocolo Internet (IP) [51] puede ser el protocolo preferido para la prestación de servicios NGN así como para el soporte de los servicios tradicionales. En segundo lugar existe un conjunto de funciones de aplicación relacionadas con el servicio solicitado. En este estrato los servicios pueden ser, por ejemplo, servicios de voz (incluido el servicio de telefonía), servicios de datos (no limitándose éste a los servicios basados en la web), o servicios de vídeo (no limitándose tampoco a las películas y a los programas de televisión), o una combinación de éstos (por ejemplo, servicios multimedia, como la telefonía vídeo y los juegos. Existen muchas maneras de clasificar los servicios (por ejemplo, servicios en tiempo real/no en tiempo real y servicios unidifusión/multidifusión/radiodifusión). En general, cada estrato tiene su conjunto de cometidos, ejecutores y dominios administrativos (véase la Rec. UIT-T Y.110 [43]). Los cometidos que intervienen en la prestación de servicios son independientes de los que intervienen en la prestación de conectividad de transporte. Cada estrato se ha de tratar independientemente desde el punto de vista técnico. Para ello se descomponen obligatoriamente los planos de usuario (o de datos) de los dos estratos: Estrato de servicio de la NGN Estrato de transporte de la NGN _El segundo factor importante de las redes NGN es su relación con los principios de las Recs. UIT-T G.805 [3], G.809 [4] e Y.110 [5]. En la Rec. UIT-T Y.110 se describe formalmente un modelo estructural en el que los servicios y los componentes de servicio se describen por separado, la cual puede emplearse como vía para el desglose en servicios infraestructurales, servicios de aplicación, servicios de soporte medio y servicios de soporte básico. Los aspectos funcionales de la explotación de la red de transporte son tratado en las Recomendaciones de la UIT-T G.805[45], G.809[48], G.807/Y.1302 [46], M.3010 [44, 47], M.3400 [8], M.3050.x [49], X.700 [41] y X.701[42]. Estos aspectos son importantes en el estudio de las NGN e identifican la relación entre funciones, servicios y recursos de los estratos. Los servicios y funciones están relacionados entre sí, dado que las funciones se utilizan para construir los servicios. Además, existen ciertas similitudes entre los subtipos de.

(19) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 8. servicios y funciones. Sin embargo, no hay una relación biunívoca entre funciones y servicios; ésta es una de las razones por las que deben mantenerse separados.. 1.1.1 Caracteristicas de las rede Redes de Transporte de paquetes. La evolución de las redes de transporte hacia las de redes basada en paquetes es una necesidad dado el amplio despliegue de los servicios Ethernet de clase portadora. Estas soluciones incluyen NG-SDH con GFP/VCAT/LCAS, los Router IP con MPLS, T-MPLS y MPLS-TP. Los requisitos necesarios de una red de transporte de próxima generación[34]: Calidad de servicio (QoS) punto a punto: Permite a los proveedores entregar proporción de Información Comprometida (CIR) y Proporción de Información Máxima (PIR) a cada flujo de tráfico que es clasificado física (basado en la interface) o lógicamente (basado en cliente VLAN o tipo de la aplicación) y garantiza más baja la latencia y jiter para el tráfico sensible al retraso. Este nivel de QoS es similar al de una línea privada SDH y tiene mejor soporte para el tráfico de datos debido a un PIR que les permite a los subscriptores estallar su tráfico a una velocidad tan alta como la del cableado. El portador Ethernet también tiene una manera eficaz de ocuparse de la congestión en la red para mantener el CIR para el flujo de tráfico bajo congestión. La Ethernet de clase portadora usa MPLS (Multiprotocol Label Switching) para lograr una mejor ingeniería de tráfico. Protección Sub-50ms Una de las ventajas fundamentales de SDH es su fuerte mecanismo de protección. El portador Ethernet logra una protección sub-50ms implementando Reruteo MPLS Rápido (MPLS Fast Reroute) en el hardware y este no usa los mecanismos del software para la convergencia de la red. Otra ventaja del mecanismo de esta protección es que funciona en cualquier topología, no sólo en un anillo. El protocolo de Árbol en Expansión (STP) o los protocolos de ruteo, como OSPF, involucran implementaciones de software y su tiempo de convergencia es mucho más que 50ms y no es determinístico. Operación, Administración y Gestión de Ethernet (OAM, Operations Administration and Management) Originalmente, Ethernet no tenía las capacidades de OAM. Esto era aceptable para una LAN pero no para una MAN que se extiende por un área grande y soporta un gran número de usuarios. En una MAN, solucionar problemas es más difícil y OAM se.

(20) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 9. vuelve una necesidad. Ha habido un progreso significativo hecho hacia la definición Ethernet OAM en el Grupo del Funcionamiento IEEE 802.3 y en el Foro de Ethernet Metropolitano. Algunos vendedores ya han implementado funciones OAM pre-norma en sus productos como Ethernet loop-back, detección de Error de Bit, medición del Nivel de Servicio, y alarmas para los problemas críticos. Escalabilidad Ethernet de la clase empresa tiene limitaciones inherentes en la escalabilidad cuando es usada como una red pública. Estas limitaciones incluyen: el número de VLANs por red, el número de direcciones MAC que pueden aprenderse y guardarse en el dispositivo, y el largo y no-determinístico tiempo de convergencia del Protocolo STP. El uso de MPLS en el Portador las aplicaciones de Ethernet les permiten a los portadores direccionar la escalabilidad de la red y la adición de servicios como las LANs Empresariales. Seguridad Los estudios muestran que la seguridad es la consideración máxima para los usuarios de empresa cuando escogen los proveedores de servicio de red. La efectividad del costo de un servicio Ethernet no puede ser a costa de la seguridad. Los usuarios de empresa están esperando el mismo nivel de seguridad como en las redes SDH, las de Modo de Transferencia Asíncrono (ATM, Asynchronous Transfer Mode) o las redes Frame Relay. Para proporcionar un servicio Ethernet de Clase Portadora, así como otros servicios generadores de ganancias, la red de transporte de Próxima-Generación debe tener las características siguientes: Basada en Paquetes y Orientada a Conexión - Transición inexorable a las redes basadas en paquetes. Alta Escalabilidad - Se espera que la red dure décadas y sirva un número siempre creciente de usuarios. Alta Seguridad – Los clientes deben tener confianza sobre la seguridad de sus datos. Soporte de Multiservicio transparente - los servicios de Múltiplexación por División de Tiempo (TDM) todavía son necesarios para muchos proveedores de.

(21) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 10. servicio y deben soportarse transparentemente en la red. La ventaja es que la nueva red podrá llevar otras aplicaciones para bajar los costos. Alta disponibilidad y Protección Sub-50ms - El tiempo de convergencia es considerado como un factor crucial en una red de clase portadora. QoS punto a punto - Latencia predecible, baja proporción de error y entrega de servicios determinísticos. Además los proveedores de servicio quieren mantener el mismo nivel de QoS como en las redes de TDM/ATM tradicionales mientras ganan la simplicidad y el más bajo costo del Portador Ethernet. Administración simple y Bajo Costo Total de Propiedad (TCO) - Reuso tanto como sea posible de los medios de red existentes y las habilidades/experiencia del personal de apoyo. OAM reforzado - Una red de transporte sólo puede garantizar alta calidad de transmisión de tráfico si tiene un mecanismo de OAM eficiente. Basado en Normas e Interoperabilidad - Habilitando un ambiente multiproveedor vendedor y multi-operador efectivo.. 1.2 Redes SDH/NG-SDH Un acercamiento para implementar Ethernet de clase portadora es aprovechar la infraestructura existente de SDH y agregar nuevos dispositivos de acceso o tarjetas de la interfaz que puedan encapsular tramas Ethernet en las cargas útiles apropiadas de SDH y transmitir el tráfico Ethernet al otro extremo. Esta solución recibe el nombre de Próxima Generación SDH (NG-SDH). Los tres bloques esenciales de un sistema de NG-SDH son GFP (Procedimiento de Entramado Genérico), la concatenación virtual (VCAT), y el esquema de regulación de capacidad (LCAS). GFP es un estándar ITU-T especificado en la G.7041 (2001) es mecanismo genérico para la encapsulación de señales cliente (Ethernet, Canales Fibra, DVB (Digital Video Broadcasting), RPR (Resilient Packet Ring), IP*). Soporta multiplexación de tributarios y se perfila como la opción dominante para transportar Ethernet sobre SDH que provee un proceso de entramado para servicios de paquetes (GFP-F o GFP basado en tramas) y los servicios de almacenamiento (GFP-T o GFP transparente). Esto permite la transmisión de cargas útiles no-nativas sobre la red SDH..

(22) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 11. VCAT incorporado a la G.707 en el 2000, es la agrupación de múltiples VCs enrutados sin dependencia (fibras distintas, nodos distintos).Sólo requiere procesamiento en los puntos de terminación es válido para VC-12, VC-3 y VC-4 Utilizando VCAT, el tráfico de datos es transportado simultáneamente en un número de envases pequeños de carga útil a través de la red y reensamblado en su destino. Cada canal dentro de un Grupo de Concatenación Virtual (VCG) puede estar en diferentes caminos. La asignación flexible del ancho de banda se logra escogiendo el número y el tamaño apropiado de los recipientes de la carga útil. VCAT mejora la eficiencia del servicio de transporte de datos comparado con un recipiente virtual SDH de ancho de banda fijo. LCAS especificado en G.7042 (2001) y extensiones de G.707 y G.783, es un esquema de señalización de ITU que le permite a dos puntos finales de un canal VC sintonizar dinámicamente el ancho de banda a solicitud del sistema de gestión de la red sin perturbar el tráfico. Un concepto erróneo común es que ese LCAS le permite automáticamente a SDH poner a punto un canal de VCAT según la velocidad de tráfico. Pero de hecho el sistema de gestión de redes necesita enviar una orden al nodo fuente para adicionar/eliminar un subcanal hacia/desde el canal VCAT existente. El nodo fuente usa comandos LCAS para notificar al nodo destino la adición/supresión del sub-canal. Muchos proveedores de servicio con una gran base de SDH instalada creen que pueden ofrecer servicios de Ethernet cuando y donde quiera que se origine la demanda. Este servicio es simplemente un canal SDH con interfaces de acceso Ethernet hacia los suscriptores empleando mapeo GFP. Con VCAT, los proveedores de servicio pueden asignar el ancho de banda correctamente dimensionado según los requisitos del cliente. Además, LCAS le provee protección a los grupos VCAT en lo más alto de la protección nativa SDH. Todo esto suena muy prometedor, pero los proveedores de servicio necesitan entender la falta de eficiencia de NG-SDH en el suministro de servicios de datos. La ineficiencia de NG-SDH en dar soporte a los servicios de datos recae sobre dos áreas: Asignación inflexible del ancho de banda La asignación de ancho de banda para un servicio Ethernet en una red NG-SDH debe ser un factor integral de VC-12/VC-3/VC-4. Una restricción futura es que los miembros en el VCG deben ser del mismo tamaño..

(23) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 12. Por ejemplo, si un cliente comienza con un servicio de 100Mbps usando un envase VC-12-46V, pero más tarde quiere mejorar el ancho de banda a 1000Mbps, el servicio sería perturbado porque el operador de esa red estaría obligado a recrear la ruta (utilizando VC-4-7V). Esto da como resultado la interrupción del servicio porque el circuito de orden inferior debe ser suprimido y el circuito de orden superior debe ser añadido. Sobre-reservación ancho de banda para QoS El Acuerdo de Nivel de Servicio (SLA) usualmente define el ancho de banda, el retraso, la variación del retraso, y las reglas para dejar caer el paquete. Para garantizar el ancho de banda, un proveedor de servicio tendría que proveer un servicio Ethernet sobre un circuito SDH, virtualmente concatenado o no, teniendo en cuenta las proporciones pico (máximas) de los servicios de mayores ráfagas que él vende a sus clientes. El tráfico de datos es inherentemente en ráfagas y las velocidades pico de los múltiples flujos de tráfico no ocurren al mismo tiempo. Por consiguiente, el promedio de utilización real en cada uno de estos circuitos SDH usualmente es una fracción de esa velocidad pico, lo cual hace baja la utilización global de la red. Por ejemplo, un anillo STM-16 puede soportar hasta dos conexiones de Gigabit Ethernet (GE) utilizando VCAT. Por contraste, los proveedores de servicio de Ethernet se sienten muy cómodos usando un solo anillo GE para mantener a dos clientes GE porque saben que el tráfico más pesado de ambos clientes raras veces es simultáneo, y ambos clientes percibirán una velocidad máxima de 1Gbps. Aún cuando el tráfico de múltiples ráfagas ocurra simultáneamente, Ethernet puede emplear funciones de control de flujo y conformación de tráfico para evitar la pérdida de paquetes. Finalmente el costo de un anillo GE es sustancialmente más barato que un anillo STM-16.. 1.3 Red de transporte MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching)[1] es un mecanismo de transporte de datos estándar creado por la IETF y definido en el RFC 3031[8]. Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo OSI. Fue diseñado para unificar el servicio de transporte de datos para las redes basadas en circuitos y las basadas en paquetes. Puede ser utilizado para transportar diferentes tipos de tráfico, incluyendo tráfico de voz y de paquetes IP; por la misma vía usando información contenida en etiquetas en las cabeceras de los paquetes (encapsulamiento) y de enrutadores específicos capaces de reconocerlas [1, 3]. Este protocolo se basa en la asignación e intercambio de etiquetas en.

(24) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 13. base a criterios de prioridad y/o calidad (Qos) [6]. MPLS es una tecnología que permite ofrecer QoS, independientemente de la red sobre la que se implemente [2]. El etiquetado en capa 2 permite ofrecer servicio multiprotocolo y ser portable sobre multitud de tecnologías de capa de enlace: ATM, Frame Relay, LANs (Local Area Network) [1, 2, 4]. Es un avance en la evolución de las tecnologías de enrutamiento y transmisión en las redes IP[6], lo que implica un progreso en la forma de construir y gestionar estas redes. Resuelve deficiencias de las redes ATM, como la expansión sobre una topología virtual superpuesta y la complejidad en la gestión de dos redes con tecnológicamente diferentes, mezclando la inteligencia del enrutamiento con la rapidez de conmutación. (Ver figura 1.1)[5] MPLS satisface posibilidades en la gestión de backbones, y permite nuevos servicios de valor añadidos, así como la gestión de diferentes niveles de servicios con una mayor fiabilidad y con las garantías necesarias.. Figura 1 1: Ubicación de MPLS en modelo Osi. Su importancia radica en: El aprovechamiento de las funciones de conmutación del nivel 2 con el enrutamiento del nivel 3. Es una tecnología sencilla y barata, que puede acelerar el encaminamiento y la conmutación en los dorsales de las redes de datos con protocolos Permite una gran interoperabilidad. No hay necesidad del modelo de superposición de IP sobre ATM y por tanto se eliminan las dificultades asociadas con su administración y la gestión. Proporciona los medios para el mapeo de direcciones IP a simples etiquetas de longitud fija utilizadas por diferentes tecnologías de envío y conmutación de paquetes..

(25) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 14. Usa protocolos existentes como son el Protocolo de Reserva de Recursos (RSVP, Resource Reservation Protocol) y el Primer Camino Abierto más Corto (OSPF, Open Shortest Path First) Permite proporcionar servicios diferenciados (Diff-Serv, Differentiated Services) así como QoS e Ingeniería de tráfico y crear Redes Virtuales Privadas (VPN, Virtual Private Network). Funcionamiento de una red MPLS: En MPLS, al ser una arquitectura orientada a conexión, la transmisión de los datos ocurre en las trayectorias establecidas por la operación de intercambio de etiquetas denominadas caminos de etiquetas conmutados (LSPs, Label Switched Path). a)Un dominio MPLS está formado por nodos del tipo LSR, cuya función es la conmutación y envío de los paquetes en base a una etiqueta que se le agrega a cada paquete. Las etiquetas definen un flujo de paquetes entre dos puntos terminales) o, en caso de multicast, entre el punto terminal y la fuente. Para cada FEC se define un camino específico a través de la red de LSR. Cuando un paquete llega a un LER, este examina la información entrante y de acuerdo con una base de datos que asocia la calidad de servicio que se requiere, asigna al paquete una etiqueta (Ver anexo 1 ) En el extremo de salida de una red MPLS se presenta la situación opuesta, siendo estos dispositivos los responsables de remover la etiqueta para entregar el paquete en la forma en que fue recibido. De esta manera, los ruteadores frontera de etiquetas pueden convertir paquetes IP en paquetes MPLS y viceversa. Después de que los paquetes portan su etiqueta, éstos comienzan a ser transportados por la red MPLS, encontrándose en su trayectoria con los LSRs que dirigen el tráfico en el interior de la red de acuerdo con las etiquetas asignadas. Cuando un paquete arriba a un LSR, éste examina su etiqueta y la utiliza como un índice en una tabla propia que especifica el siguiente "salto" y coloca una nueva etiqueta. El LSR intercambia entonces esta etiqueta por la que contenía el paquete y lo envía hacia el siguiente ruteador. La ruta que sigue un paquete entre dos nodos de la red MPLS se conoce como LSP. Cada LSP es unidireccional, por lo que el tráfico de regreso deberá utilizar un LSP diferente. Como se mencionó anteriormente los LSRs no necesitan examinar la cabecera.

(26) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 15. IP, simplemente envían cada paquete basándose en el valor de su etiqueta, por tal razón el proceso de envío es más rápido que en otras tecnologías (Ver figura 1.2)[5].. Figura 1 2: Funcionamiento de una red MPLS. 1.3.1 Principales protocolos utilizados por MPLS. MPLS permite varios protocolos de enrutamiento y de señalización para la distribución de etiquetas entre LSR: Protocolo de Distribución de Etiquetas (LDP): Definido en la RFC 3036[9] es un protocolo creado específicamente para la distribución e intercambio de etiquetas entre los LSRs de una red MPLS. Protocolo de Compuerta de Interior (IGP): Es un protocolo para el intercambio de información de enrutamiento entre gateways o routers adentro de una red autónoma. Este protocolo consiste básicamente en calcular el camino más corto a través del algoritmo SPF considerando la topología de la red y la métrica de los enlaces entre nodos. Protocolo de Reservación de Recursos (RSVP): Especificado en la RFC 2205[53] fue diseñado para especificar requerimientos de ancho de banda y condiciones de tráfico para una trayectoria definida y para funcionar sobre cualquier protocolo de enrutamiento en unidifusión o multidifusión. No es un protocolo de transporte ni de enrutamiento. Protocolo de Distribución de Etiquetas con Ruta Restringida (CR-LDP): Definido en la RFC 3212[11] el protocolo CR-LDP contiene extensiones para incrementar las funcionalidades de LDP, lo cual permite la configuración de trayectorias más allá de lo que permite el protocolo de enrutamiento. ..

(27) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 16. Protocolo de Reservación de Recursos con Ingeniería de Tráfico (RSVP-TE): Definido en la RFC 3209[10] el protocolo RSVP-TE[29] es una extensión del protocolo RSVP original, que fue diseñado para ejecutar la distribución de etiquetas sobre MPLS. RSVP-TE soporta además la creación de rutas explícitas con o sin reserva de recursos. Protocolo Sistema Intermedio-Sistema Intermedio (IS-IS)[13]: Protocolo de enrutamiento de estado enlace jerárquico del modelo OSI. La extensión del protocolo IS-IS fue propuesta por el IETF con el objetivo principal de añadir más información sobre las características del enlace a un LSP del tipo IS-IS. El segundo objetivo de esa extensión incluye el incremento del alcance dinámico de la métrica IS-IS y la creación de una codificación de prefijos IP. Protocolo del primer camino más corto (OSPF): Protocolo de enrutamiento de estado de enlace jerárquico, que se basa en la información de estado de enlace acumulada por los ruteadores OSPF para calcular la trayectoria más corta hacia un destino. Según la RFC 3630[9] la información por esa extensión puede ser utilizada para crear una base de datos con información de estado de los enlaces con atributos adicionales de ingeniería de tráfico. Principales aplicaciones que tiene MPLS: Ingeniería de tráfico. Calidad de Servicio (QoS) a través de la diferenciación de niveles de servicio mediante clases (CoS). Servicio de redes privadas virtuales (VPN) En la actualidad se están introduciendo alternativas para flexibilizar la asignación del ancho de banda y mantener el nivel de fiabilidad de las redes tradicionales SDH. La más adelantada y con un desarrollo futuro es el Transporte MPLS (T-MPLS, Transport Multiprotocol Label Switching) y el Perfil de Transporte MPLS (MPLS – TP, Multiprotocol Label Switching Transport Profile).. 1.4 Evolución de MPLS a T-MPLS Con el auge de la gestión de paquetes, la ITU-T se interesó en adaptar MPLS para convertirlo en una "clase portadora", según reconocidos principios de arquitectura de la ITU-T. El resultado es Transporte MPLS (T-MPLS)[36], una red de transporte de paquetes.

(28) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 17. orientada a conexión basada en MPLS que proporciona conexiones administradas punto a punto hacia redes de computadoras con diferentes capas del cliente similar a Ethernet. T-MPLS, como una nueva formulación de MPLS, se diseñó específicamente para su aplicación en redes de transporte. Ella fue construida sobre muy conocidas y desplegadas tecnologías y normas de IP/MPLS, pero ofreciendo una implementación más simple, dónde las características no relevantes a las aplicaciones orientadas a conexión son eliminadas y se direccionan los huecos críticos de funcionalidad de transporte. Una red de T-MPLS puede ser completamente operada en la ausencia de protocolos del plano de control para la configuración dinámica. T-MPLS ha estado bajo desarrollo por el ITU-T desde Febrero del 2006. Usa los mismos principios arquitectura de la capa de redes[37] empleados en otras tecnologías como SDH y la Red de Transporte Óptica (OTN). Los proveedores de servicio ya han desarrollado los procesos de administración y los procedimientos de trabajo basados en estos principios. De esta manera proporciona una tecnología fiable basada en paquetes que está familiarizada y alineada con la gestión de redes de transporte basada circuitos. Así apoya a actuales procesos de organización y procedimientos de trabajo de gran escala. Dentro de las mejoras de T-MPLS respecto a MPLS se encuentran: Diseño LSPs bidireccional punto a punto[29] Protección LSP de fin-a-fin Soporte OAM avanzado Las mismas permites el control óptimo de recursos de la red de transporte que conllevan más bajos gastos operacionales, A diferencia de MPLS, T-MPLS no proporciona un modo no orientado a conexión y tiene el propósito de ser más simple en el alcance, menos complejo en el funcionamiento y más fácilmente administrable(ver Figura 1.3). Los rasgos de capa 3 se han eliminado y el plano de control emplea un mínimo de mecanismos de IP que conllevan a implementaciones de equipamiento que soportan las necesidades de los proveedores de servicio para costos más bajos y altos-volúmenes de paquetes en sus arquitecturas de próxima-generación..

(29) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 18. Figura 1 3: Modelo de referencia T-MPLS. T-MPLS se formula junto con las redes de transporte basado en circuitos, siguiendo el mismo modelo de arquitectura, de dirección y operacional. Se piensa que así provee un camino de evolución óptimo para los proveedores de servicio en sus redes metro y de acceso, a medida que ellos transitan hacia un futuro basado en paquetes. T-MPLS = MPLS + OAM – L3 Complexity Otra manera de ver T-MPLS es pensar en él como un subconjunto de MPLS estrictamente orientado a conexión: La supervivencia es específica a la red de transporte. T-MPLS define su capacidad de protección empleando las recomendaciones de la ITU-T G.8131/Y.1382 (T-MPLS conmutación de protección lineal con opciones 1+1, 1:1 y 1:N)[39] y G.8132/Y.1383 (T-MPLS conmutación de protección en anillo). La capacidad de enrutamiento rápido de MPLS (FRR) requiere el uso de LSP combinado (Merge), que se excluye de T-MPLS. Debido a que ningún plano de control está involucrado, el desempeño de la protección de conmutación puede ser muy rápido. OAM [27]es específico a la red de transporte y la funcionalidad es referenciada del Y.1711 de la ITU-T (el mecanismo de OAM para las redes MPLS). Esto proporciona los mismos conceptos y métodos de OAM (por ejemplo la comprobación de conectividad, la supresión de alarma, la indicación remota de defecto) ya disponible en otras redes de transporte, sin requerir capacidades de planos de datos IP complejos. El plano de control T-MPLS (específico para la red de transporte) es actualmente nulo. En otros términos, el plano de administración se empleará para el aprovisionamiento manual/automatizado, de la misma manera como se aprovisionan en la actualidad las redes SDH y OTN. Sin embargo, como es el caso para otras tecnologías de red de transporte, el plano de control para TMPLS se enfrenta a ser del tipo ASON/GMPLS y así habilitará un funcionamiento más dinámico e inteligente..

(30) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 19. No existe reservación de etiqueta. T-MPLS no reservará etiquetas para su propio uso independientemente de MPLS. Cualquier requisito para la asignación de etiqueta especial será manejado por el IETF y coordinado con los estándares MPLS. Esto ayuda a asegurar que la interoperabilidad y el interfuncionamiento se puede lograr fácilmente.. 1.4.1 Diferencias de T-MPLS respecto a MPLS. Con el fin de definir un subconjunto de MPLS que es orientado a conexión y que se presta para el modelo establecido de transporte OAM[27], varias características del protocolo MPLS han sido excluidas de T-MPLS. Las principales diferencias de T-MPLS en comparación con MPLS son[37, 38]: El uso de LSP bidireccional. Mientras que los LSP de MPLS son unidireccionales, las redes de transporte tradicionalmente proveen conexiones bi-direccionales. Por tanto T-MPLS utiliza simultáneamente los LSPs hacia adelante y hacia atrás para seguir los mismos nodos y enlaces. No existe opción de penúltimo salto (PHP)[14]: PHP, simplifica el proceso de salida requerido mediante la eliminación de la etiqueta MPLS un nodo antes del nodo de salida. De hecho, se trata de un legado histórico de querer minimizar los requerimientos de procesamiento del router. Sin embargo, la interfaz cuenta con una mezcla de paquetes IP y MPLS y en su lugar el nodo final debe realizar una look-up IP (u otra carga útil). Más importante aún, OAM es más complejo o incluso imposible, ya que el contexto de etiqueta MPLS se pierde. No hay opción LSP Merging. LSP Merge significa que todo el tráfico remitido a lo largo del mismo camino hacia el mismo destino puede emplear la misma etiqueta de MPLS. Mientras esto puede promover la escalabilidad, de hecho hace difícil o incluso imposible la efectividad del OAM y de la Supervisión del Desempeño (PM) debido a que la fuente de tráfico se torna ambigua y desconocida. Lo que en consecuencia no es un concepto orientado a conexión. No hay opción Multiples Caminos de Igual Costo (ECMP). ECMP permite que el tráfico dentro de un LSP sea encaminado a lo largo de múltiples caminos de la red. Esto no sólo hace que se requiera procesamiento adicional del encabezamiento IP, así como procesamiento de etiquetas MPLS, sino que también hace al OAM más complejo debido a que el Chequeo de Continuidad (CC) y los flujos de PM.

(31) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 20. pueden seguir caminos diferentes. Este concepto no se necesita en una red orientada a conexión. T-MPLS también se ha simplificado eliminando el plano de control IP esperando que utilice GMPLS[34]. Es una variante de MPLS denominada Generalized Multiprotocol Label Switching ,el cual dota a los routers de la capacidad de señalizar de manera inteligente el nivel óptico, permitiendo a los proveedores establecer, cambiar o cancelar enlaces ópticos en tiempo real. La motivación de T-MPLS es proporcionar transporte de red compatible con la idea de convergencia de la IP NGN soportando simultáneamente la tecnología vigente a nivel óptico. La evolución ha ido mayormente impulsada por los altos costes de OPEX de las redes basadas en IP/MPLS que por una necesidad de mejora del control de las redes ópticas. Redes de transporte basadas en T-MPLS Los equipos PTN (Packet Transport Network) se conectan por Ethernet desde (1 Gb/s o 10 Gb/s) definiendo un anillo. En estos anillos se definen LSP (Label Switch Path) entre nodo origen y nodo destino. Cada LSP cuenta con un LSP de protección. Internamente al LSP se enrutan los PW (PseudoWire), configurados entre puertos de nodo origen y nodo destino, que transportan los diferentes tipos de trafico definidos por VLAN. No existen funcionalidades de nivel 3 (IP) y la configuración de LSP y PW es manual por sistema de gestión. (Ver Figura 1.4). Figura 1 4: Flujo de tráfico en la red T-MPLS Fuente ITU-T. Beneficios de una red PTN con protocolo T-MPLS:  Protección rápida basada en anillos (OAM end-to-end, fault detection)  OAM de las conexiones (LSP y PW).

(32) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE.  transportar E1 utilizando CES (Circuit Emulation Service)  Transporta sincronización (Sync Eth y 1588v2)  Transportar tráfico Ethernet con multiplexación estadística  Aplicar políticas de QoS al tráfico Ethernet  No utiliza protocolos IP de enrutamiento  Utilizando PW, no sufre de la limitación del número de VLAN  Resolver la falta de la funcionalidad QinQ  Alta escalabilidad para el trafico Ethernet Resumiendo a T-MPLS –. Plano de Datos  basado sobre PW y conceptos de Túnel (como MPLS). – Plano Control •. basado sobre protocolos GMPLS (OSPF-TE, RSVP-TE). – Transporte Orientado •. Cliente/Servidor dividido en capas y separados, soporta de cualquier cliente.. •. P2P y P2MP.. •. Conmutación bidireccional.. •. Soporta control manual.. •. OAM (Performance Monitoring, Fallos, Verificación de Conectividad, etc.). •. Protección sub 50ms.. •. Complemento de la red transporte SDH/SONET.. •. Capa de Protección (Linear, Ring, Sub-Red).. •. QoS.. 1.5 Red MPLS-TP. Redes de Transporte basadas en MPLS-TP. 21.

(33) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 22. En febrero de 2008, la UIT-T y el IETF acordaron trabajar en forma conjunta en el diseño de MPLS-TP. En base a este acuerdo los expertos de la IETF y UIT-T establecieron de forma conjunta los requisitos de trabajo y soluciones. La decisión fue transferir el control a IETF para desarrollar un perfil de transporte de MPLS. UIT-T a su vez, actualizará las RFC-TP relacionados con MPLS teniendo en cuenta las normas existentes basadas en TMPLS [31]. La nueva tecnología intenta ser la red básica de transporte de datos de la siguiente generación. MPLS-TP[23-25] puede ser comparado con SDH en términos de fiabilidad y capacidad de monitoreo. Provee el transporte de paquetes y servicios de TDM sobre redes ópticas. Asegura que el tráfico sea transportado de manera fiable a través de un monitoreo de fin a fin con el mejor rendimiento. Permite ingeniería de tráfico y reserva de recurso si es necesario. Tecnología altamente escalable. Tiene la habilidad de soportar varios clientes con diferentes tráficos. Además puede trabajar sobre otras tecnologías como Ethernet, SDH y ATM. Soporta multiservicios, permite transportar cualquier tipo de tráfico de los clientes. Alta eficiencia en relación al CAPEX (complejidad en protocolo de capas menores Layer 2 y Layer 1) y en cuanto al OPEX (unificación del control y gestión de acceso de los paquetes y servicios TDM) [34]. Su diseño es una continuación del trabajo empezado por los expertos en redes de transporte del ITU-T, específicamente SG15[40], como T-MPLS con las extensiones de protocolo requeridas para MPLS especificadas por la IETF. Es una aplicación de conmutación de paquetes orientada a conexión que ofrecerá una implementación de MPLS quitando las características que no son relevantes para las aplicaciones orientadas a conexión y añadiendo mecanismos que provean el soporte de la funcionalidad de transporte crítico. MPLS-TP está basado en los mismos principios de la arquitectura de la capa conexión de redes usadas anteriormente en otras tecnologías de redes de transporte como SDH y OTN. Los proveedores de servicios ya han desarrollado procesos de administración y procedimientos de trabajo sobre la base de estos principios. MPLS-TP proporcionará a los proveedores de servicio una tecnología fiable basada en paquetes que se sustenta en la gestión de redes de transporte basada en circuitos, y así se espera que se alinee con los actuales procesos de organización y procedimientos de trabajo de gran escala similar a otras tecnologías de transporte de paquetes..

(34) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 23. Se espera que MPLS-TP sea una tecnología de capa dos (L2) de bajo costo que proveerá QoS, OAM[20] de punto a punto y conmutación de protección. Los siguientes borradores de RFCs de la IETF existen para MPLS-TP: draft-jenkins-mpls-mplstp-requirements – Requerimientos de MPLS-TP. draft-sprecher-mpls-tp-oam-analysis – Análisis de OAM MPLS-TP. draft-vigoureux-mpls-tp-oam-requirements - Requerimientos para OAM en las Redes de Transporte MPLS. draft-vigoureux-mpls-tp-gal - Asignación de la etiqueta de encabezamiento del canal genérico asociado (GAL) draft-blb-mpls-tp-framework – Un entramado para MPLS en las redes de transporte. draft-andersson-mpls-tp-oam-def - “La definición de siglas de OAM”. draft-bocci-pwe3-mpls-tp-ge-ach – Canal Genérico Asociado a MPLS. draft-gray-mpls-tp-nm-req - Requisitos de administración de la red de MPLS-TP. draft-sprecher-mpls-tp-survive-fwk - Entramado de supervivencia de MPLS-TP.. 1.5.1 Beneficios de las redes de transporte (PTN) basadas en MPLS-TP La tecnología MPLS-TP [34] [15] usa el plano de datos de MPLS y ha simplificado los complicados escenarios de aplicación de MPLS. Reduce equipamiento, operación, y gastos de mantenimiento. El plano de datos es separado del plano de control (Ver Figura 1.5). Esto conduce hacia una más alta estabilidad, confiabilidad y flexibilidad de la red. Con un OAM fortalecido [20] y una función de conmutación de protección de PTN basado en MPLS-TP podría conseguir la misma confiabilidad y nivel de resistencia que SDH/NGSDH. En comparación con las extensamente desplegadas redes basadas en SDH/NGSDH, PTN basado en MPLS-TP es un paso evolutivo [17, 18]:.

(35) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 24. Figura 1 5: Plano de Control MPLS-TP. La metodología de funcionamiento es similar a la de una red SDH. Esto es particularmente importante para grandes proveedores de servicios quienes pueden tener un extensivo sistema automatizado de abastecimiento y control desarrollado durante muchos años. Evitan un impacto grande en lo relacionado al entrenamiento del personal y al desarrollo de habilidades. La red de administración utiliza los procesos de estilo de transporte familiares: o Aprovisionamiento de lo que usted desee. o Recuperación de instantáneamente.. informes. de. rendimiento. periódicamente. o. o Recuperación de alertas de las alarmas si ocurre una falla. o Fácil localización de fallas empleando relaciones de Defecto-Alarma determinadas y eliminadas. La extensión hacia el trabajo en redes de paquetes complementa el plano de transporte existente. El nivel de control de GMPLS[34] es similar a SDH y a OTN y también está alineado con modelos de dirección existentes. El trabajo en redes basado en paquetes proporciona una eficacia del ancho de banda más alta que el trabajo en redes basadas en circuitos. Esto es especialmente verdadero con el tráfico de datos creciendo y volviéndose dominante..

(36) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 25. Comparado con las redes basadas en IP/MPLS, PTN basado en MPLS-TP proporciona las ventajas siguientes: 1. Enfocándose en el dominio de transporte, en lugar de intentar también cubrir las aplicaciones de asignación de ruta, MPLS-TP es un acercamiento más simple que un acercamiento equivalente basado IP/MPLS. Una vez más, esto debe evitar un impacto grande sobre el entrenamiento del personal, el desarrollo de habilidades y la complejidad de la red. 2. Un TCO que es más bajo que el de IP/MPLS debido a que omite el enrutamiento orientado a IP y la complejidad del control. 3. MPLS-TP soporta OAM & protección/redundancia en cada capa. 4. Enfoque orientado a conexión con los esquemas de protección tradicionales y las herramientas de OAM centrado a transporte que se alinean con las arquitecturas establecidas. 5. Actuación de transporte y QoS garantizados para cada tipo soportado de servicio del cliente. 6. Diseñado desde el comienzo para una red de transporte, el equipamiento basado en MPLS-TP provee una solución de sincronización completa, garantizando la exactitud del cronometraje 3G. Características técnicas específicas de MPLS-TP: LSP bidireccional. No existe mescla de LSP. No se realiza PHP (Ver. Figura 1.6) No hay equilibrio de carga (Ver Figura 1.7). Figura 1 6: Opción del Penúltimo Salto.

(37) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 26. Figura 1 7: Equilibrio de carga.. La implementación de PTN basada en MPLS-TP no sólo provee reducción en los gastos y operacionales para los proveedores de servicio, sino que, al mismo tiempo ofrece altos servicios de ARPU con garantías SLAs. Aprovechan la efectividad de los costos y la facilidad usada por el cableado sobre la arquitectura de IP/MPLS, y agrega rasgos de clase portadora como la ingeniería de tráfico, QoS, y el aprovisionamiento orientado a conexión.. 1.5.2 OAM y supervivencia MPLS-TP Las funciones de OAM y supervivencia de redes MPLS-TP intentan reducir la complejidad operacional de la red, asociadas con el monitoreo y administración del comportamiento de la red, la administración de falla y la conmutación de protección. Esto es una exigencia para operar sin ninguna función de las capas IP. Una de las metas de OAM MPLS-TP es proporcionar las herramientas necesarias para supervisar y manejar la red con los mismos atributos ofrecidos por las tecnologías de transporte legadas. Por ejemplo, OAM MPLS-TP supervisa tanto los PWs como los LSPs. Dos mecanismos importantes de OAM de MPLS son: el canal genérico asociado (G-ACh) y la etiqueta de alerta genérica (GAL). Estas le permiten a un operador enviar cualquier tipo de tráfico de mando en un PW o en un LSP. El G-ACh se usa en PWs y LSPs de MPLS-TP, GAL se usa actualmente en LSPs de MPLS-TP para marcar el G-ACh. Los G-ACh son muy parecidos a los canales asociados definidos por la RFC4385. Es como un envase o un canal que corre en el PW y lleva mensajes OAM. Por ejemplo, la Verificación de Conectividad de Circuito Virtual (VCCV) puede ser enviada por un canal asociado para monitorear si el PW está disponible. El canal asociado es una función.

(38) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 27. genérica, de forma tal que también puede correr sobre LSPs. Esta función genérica es capaz de conllevar tráfico de usuario, trafico de OAM, y tráfico administrativo sobre un PW o un LSP. También puede portar información de conmutación automática de protección (APS), y el tráfico de administración de los canales de comunicación de Datos (DCC), de Señalización (SCC) y de Administración (MCC). Es importante resaltar que esta construcción genérica definida para MPLS-TP será rehusada por IP/MPLS. Esto proveerá un conjunto amplio de herramientas OAM, y el soporte de funciones FCAPS para administración de fin a fin.. 1.5.3 Plano de control MPLS-TP Dentro del contexto de MPLS-TP, el plano de control es el mecanismo usado para configurar el LSP automáticamente a través de un dominio de red de conmutación de paquetes. El uso del protocolo del plano de control es optativo en MPLS-TP. Algunos operadores pueden preferir configurar los LSPs y PWs usando un Sistema de la Dirección de la Red, de la misma forma que se usaría para aprovisionar una red SONET. En este caso, ningún protocolo IP o de ruteo será usado. Por otra parte, cabe usar un plano de control dinámico con MPLS-TP a fin de que los LSPs y PWs sean configurados por la red utilizando G-MPLS y designación de protocolo de distribución de etiqueta (T-LDP) respectivamente. G-MPLS se basa en las extensiones TE para MPLS (MPLS-TE). También puede usarse para establecer la función OAM y definir mecanismos de recuperación. T-LDP es parte de la arquitectura PW y es ampliamente usado en la actualidad para señalizar PWs y sus estatus.. Conclusiones parciales. Hay una enorme demanda de recursos debido a los nuevos servicios que están emergiendo, como son los servicios orientados a datos, desde todos los segmentos del mercado. Los clientes residenciales cuentan con vídeo, voz y el acceso del Internet desde sus plataformas fijas y movibles, con aplicaciones tales como bajar o subir video a la red, juego interactivo y flujo de datos de alta velocidad, por solo nombrar algunos. Crecientemente, los grandes clientes, que constituyen un número elevado y en constante expansión, como instituciones financieras y de investigaciones, están exigiendo servicios de gran ancho de banda y que además aumentan la complejidad en la red desafiando requisitos tales como obtener acuerdos de nivel de servicio (SLAs) más rigurosos..

(39) CAPÍTULO 1. EVOLUCIÓN DE LAS REDES DE TRANSPORTE. 28. Para que se puedan utilizar estos servicios, los proveedores de la red de transporte deben hacerle frente manteniendo en equilibrio dos opciones. Una, los costos continúan intensificándose con el aumento de la complejidad de las capacidades y las operaciones y otra es que el tráfico aumenta más rápido que la disponibilidad de recursos en la red. Todo esto ha traído como consecuencia el surgimiento de MPLS la cual ha evolucionado a T-MPLS y posteriormente MPLS-TP. MPLS-TP es un estándar emergente que proporciona a los proveedores de la red de transporte la oportunidad de explotar la infraestructura de red de transporte SONET/SDH ya instalada y las redes IP/MPLS en conjunto, forjando un híbrido tomando lo mejor de cada una de ellas. Este híbrido proporciona los ricos servicios de IP/MPLS y el funcionamiento seguro y robusto de las redes de transporte ópticas SONET/SDH. Con su uso los proveedores de servicio pueden aliviar la presión que ejerce la demanda cada vez más creciente de los clientes de recursos de la red..

(40) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS DE LAS REDES DE TRANSPORTE DE ETECSA. CAPÍTULO 2.. ANÁLISIS DE LAS REDES TRANSPORTE DE ETECSA. 29. DE. En el presente capítulo se expondrán algunos aspectos relacionados con el estado de las redes de transporte de ETECSA, único operador de este tipo de redes en Cuba. Se exponen los resultados del estudio del equipamiento de la red CUBADATA y sus posibilidades para brindar servicios IP, en especial para el soporte IP+MPLS/ATM. Para el análisis se seleccionó la herramienta OPNET Modeler versión 14.0 que será utilizada en la modelación y simulación de diferentes escenarios con el empleo de MPLS. Se presentará la topología general de la red experimental y por último se pasa a la selección de los parámetros que serán utilizados para el análisis del comportamiento de la red.. 2.1 Redes de trasporte de ETECSA 2.1.1 Antecedentes. ETECSA, la empresa de telecomunicaciones de Cuba, ha realizado desde su surgimiento importantes inversiones con el objetivo de elevar el nivel de las redes de datos nacionales a escala internacional. La unidad organizativa encargada de la transmisión de datos es CUBADATA. Luego de su creación, CUBADATA desplegó una red de datos troncal X.25 y más tarde, en 1999, procedió al montaje de una red troncal ATM con puntos de acceso Frame Relay. Hasta el año 2002 la estructura de la red estuvo basada en enlaces ATM inter-nodales y hasta los clientes finales enlaces TDM y Frame Relay, manejando velocidades de hasta 2 Mbps. Sin embargo la búsqueda de soluciones más eficientes ha estado impulsada por los nuevos requerimientos de los clientes y por la aparición de los enlaces nacionales de fibra óptica. En algunos casos la implementación de ideas novedosas, trajo consigo.

(41) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS DE LAS REDES DE TRANSPORTE DE ETECSA. 30. enlaces de hasta 34 Mbps disponibles para los clientes de la red lo que daba solución a la necesidad de aumentar la velocidad. Los servicios Frame Relay sobre ATM se encontraban muy bien definidos, pero la mayoría de los clientes utiliza el protocolo IP. El encapsulamiento de IP sobre Frame Relay provocó una sobrecarga de la red por lo que la migración a una plataforma de multiservicio se hizo inevitable. La nueva red debía soportar parámetros de calidad de servicio (QoS), para poder ofertar diferentes clases de servicios (CoS) en dependencia del tipo de tráfico que requieran los clientes finales como video-conferencia, voz sobre datos y telemedicina. Estos parámetros se tuvieron en cuenta en la compra del equipamiento necesario para el tránsito.. 2.1.2 Equipamiento de CUBADATA. La red de datos montada por CUBADATA, sustenta su infraestructura ATM basada en equipamiento NewBridge, un proveedor canadiense que luego fuera adquirido por Alcatel, para ello ha instalado nodos en cada una de las capitales de provincia del país y múltiples puntos de acceso en los lugares de mayor concentración de clientes. Esta distribución ha permitido ir cubriendo las necesidades del tráfico de datos en todo el país. Es una plataforma potente y flexible que permite ofertar nuevos servicios a través de la adaptación o migración de los componentes de la red. Inicialmente se montaron equipos Alcatel 7470 (Anexo 2) en los nodos principales de Ciudad Habana así como en las capitales de las provincias con mayor potencial de clientes para estos nuevos servicios. Contaba con la configuración necesaria para brindar servicios ATM entre nodos y servicios Frame Relay a los usuarios finales, especialmente a través de los nodos de acceso NewBridge 3600. (Ver Figura 2.1 a)).

(42) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS DE LAS REDES DE TRANSPORTE DE ETECSA. 31. Figura 2 1: a) Red de Transmisión de Datos en ETECSA. b) Nuevos Puntos de Acceso a la Red de Transmisión de Datos.. Los nodos 7074 cuentan con la tarjeta ISC (IP Service Card), lo que les permite, manejar el protocolo IP+MPLS y trabajar como LSR, pero solamente en tránsito. Con las prestaciones que brinda el equipamiento Alcatel 7470 MSP se pueden brindar diferentes clases de servicios IP, pero no posee facilidades para trabajar como enrutador de borde dentro de un dominio MPLS [35]. Posteriormente se instalaron puntos de accesos que tienen como objetivo principal el de lograr una cobertura para la red que tenga el mayor alcance posible. Se adicionaron Shelf CN4 Telindus para lograr conexiones con tecnologías XDSL, así como equipos DSLAN para lograr conexiones ADSL. Con esto se logró la conexión a la red dorsal aprovechando las capacidades TDM que poseen (Ver Figura.1 b)).. Figura 2 2: Optimización de la Red de Transmisión de Datos en ETECSA.