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PLANO DE CONTROLE GMPLS PARA REDES OTN

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Apresentação em tema: "PLANO DE CONTROLE GMPLS PARA REDES OTN"— Transcrição da apresentação:

1 PLANO DE CONTROLE GMPLS PARA REDES OTN
FELIPE PEDRONI FAVORETO Orientador: Prof. Dr. Anilton Salles Garcia Co-orientador: Prof. Dr. Marcelo Eduardo Vieira Segatto

2 Sumário Contextualização Redes OTN GMPLS Proposta de Implementação
Validação da proposta Resultados e Conclusões Sugestões de Trabalhos Futuros

3 1. Contextualização

4 1. Contextualização Crescimento de tráfego de Internet / Telefonia
QoS: Alta largura de banda / Baixa latência. Primeiras redes ópticas Ponto-a-ponto; Multimodo / Conversão O-E-O; SONET/SDH (Multiplexação TDM). Segunda geração - Redes DWDM (Dense Wavelength- Division Multiplexing) Alta largura de banda/ equipamentos sem O-E-O; (R)OADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer) – “roteamento” na camada óptica. OTN (Optical Transport Networks) Padronização da ITU-T para a segunda geração.

5 1. Contextualização Fato sobre as redes OTN Plano de controle GMPLS
Numero extensivo de links (comprimentos de onda entre dois pontos) gera dificuldades de operação: Engenharia de Tráfego, controle dos comprimentos de onda alocados. Plano de controle GMPLS Baseado em IP/MPLS; Fornece um mecanismo genérico para alocação e manutenção de serviços(circuitos) em diversos tipos de rede (camada3, camada2, TDM, WDM).

6 Plano de transporte, controle e gerência

7 1.1 Objetivos/Metodologia
Objetivo principal Propor uma solução de plano de controle GMPLS que permita o estabelecimento de caminhos ópticos na rede OTN. Metodologia: Relacionar recomendações da ITU-T/IETF; Propor solução baseada em padrões; Desenvolver modelos de simulação (no OMNET++) para validação.

8 2. Redes OTN

9 2.1 O que é a OTN? É uma descrição funcional/arquitetural do ITU para redes ópticas WDM, baseado no SONET/SDH, para redes WDM. Serviços Oferecidos pela OTN: Hierarquia digital com multiplexação TDM; Transporte transparente do sinal cliente (SONET, SDH, Ethernet); Mecanismo de FEC (Foward Error Correction); OAM&P (Operation, Administration, Maintenance and Provisioning).

10 2.2 Arquitetura – Camadas da OTN

11 2.3 Equipamentos OTN São as redes de 2ª geração (acima), modeladas funcionalmente por camadas, com uma hierarquia digital similar ao SONET/SDH (TDM + FEC), e com mecanismos de OAM&P também para a camada óptica.

12 3. GMPLS

13 3.1 Definição GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) é uma extensão do MPLS para prover o estabelecimento de serviços (circuitos) em outras tecnologias de transmissão além do IP.

14 3.2 Hierarquia no GMPLS

15 3.3 Controladores e Elementos da Rede de Transporte

16 3.4 Componentes do GMPLS Plano de Sinalização Plano de Roteamento
Implementado por um protocolo de sinalização, tem como função estabelecer circuitos, também conhecidos como LSP (Label Switched Path) no plano de dados Protocolos: RSVP-TE ou o CR_LDP Plano de Roteamento Distribuir informações de topologia (OSPF-TE ou IS-IS-TE) Gerência de Link Verificação do canal de controle (separação dos planos) Descoberta e verificação de link de dados Agrupamento e correlação de propriedades de link

17 3.5 Exemplo de Estabelecimento de um LSP

18 4. PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO DE CONTROLE GMPLS PARA OTN

19 4.1 Questões Gerais Como os recursos da rede OTN são representados pelo plano de controle? Como será a relação controlador X ONE? E o endereçamento? (decisões de arquitetura da solução) Que processos da gerência de link devem-se usar?

20 4.2 Tipos de LSP’s na OTN ODU LSP OCh LSP Fim-a-fim TDM
Fim-a-fim comprimento de onda

21 4.3 Representação da OTN no Plano de Controle

22 4.3.1 Mapeamento das Camadas Ópticas

23 4.3.2 Representação dos “Links” da OTN
Elementos que realizam comutação de comprimento de onda: (R)OADM, OXC’s  Nós no GMPLS. Link componente de uma OCh LSP: OCh_LC (Link Connection) – equivale a um comprimento de onda que transporta carga útil entre dois nós que terminam a camada OMS; Um OCh_LC é o elemento comutado em cada nó. * Análogo para camada ODU.

24 4.3.3 Proposta de Agrupamento de Links
Regras para o agrupamento, segundo RFC3945: Mesmo par de terminações; Mesmo tipo de link (métricas, camada). Todos os OCH_LC’s que estão limitados pelos mesmos nós são transportados por uma mesma trilha OMS. Possíveis formas de agrupamento: (1) TE link = OCh_LC; (2) TE link = OCh’s na mesma trilha OMS (uma fibra); (3) TE link = todas as trilhas OMS entre dois pontos (várias fibras). (2) ESCOLHA ADOTADA.

25 4.3.4 Base de Dados do Plano de Controle
Roteamento – TED Contém um grafo com todos os nós da rede; Os nós são ligados pelos TE links; Populado através do processo de anúncio de links do OSPF-TE. Sinalização - Tabela de rótulos Indica alocação de comprimentos de onda em um nó: {interfaceIn, lambdaIn, interfaceOut, lambdaOut} Com isso é possível saber se um comprimento está ou não alocado em um determinado link.

26 4.4 Arquitetura: Controladores e Canal de Controle
Um controlador por ONE (nó). Uso do OSC compartilhado Gerência; Controle; Overhead das camadas OCh, OMS e OTS da OTN. Justificativa: Simplicidade do IP; ITU deixa livre a implementação do OSC.

27 4.4.1 Endereçamento

28 4.5 Gerência de Links para OTN
Processos do LMP analisados: Gerência do canal de controle; Descoberta e gerência dos canais de dados; Correlação de propriedades dos links. Foram necessárias adaptações nos processos descritos na RFC4204 do LMP para atender as restrições das redes ópticas.

29 4.6 Gerência de Links para OTN
Gerência do canal de controle: Aproveitar o processo de HELLO do RSVP (RFC3209) em vez do LMP. Descoberta e verificação de links: Aproveitar topologia da DCN = topologia da OTN; Adjacência de controle = adjacência de dados. Correlação de propriedades dos links: *Endereçamento herdado da DCN para TE links; Link componentes (os OCh_LC’s): número de 32bits de 0 a n-1 (n=numero de canais). *Possível pois há um canal de controle para cada TE link

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31 4.7 Sinalização Generalizada
Base nas RFC3471 (geral), RFC3473 (RSVP-TE), e RFC4328 (G.709). Extensões da RFC3473 para: Estabelecimento de conexões bidirecionais: Label Upstream object Controle explícito de rotas através do ERRO: Label ERO subobject Controle de alocação de rótulos aprimorado: Label_Set object e Suggested_Label object

32 4.7 Sinalização Generalizada
Extensões da RFC4328: Generalized Label_Request LSP Encoding Type, Switching Type, G-PID Parâmetros específicos de tráfego – novos campos nos objetos sender_tspec (na mensagem de PATH) e Flowspec (na mensagem de RESV) ST (Signal Type): ODU[1..3], OCh[1..3] NMC (Number of Multiplexed Components): sinais ODU’s multiplexados (não utilizado no caso das OCh LSP’s) NVC (Number of Virtual Components): Concatenação virtual na camada ODU (não utilizado no caso das OCh LSP’s) Multiplier (MT): Número de copias do sinal original do LSP (transmissão em paralelo)

33 5. Validação da Proposta

34 5.1 Simulação OTN no OMNET++
Comportamento dos canais no OMNET++ É no canal que é modelado o tempo de transmissão.

35 5.1.1 Modelagem do Canal DWDM (OpticalChannel)
Requisitos: Modelar um sinal óptico WDM em termos de potência do sinal óptico e relação sinal ruído; Modelar o envio de diferentes sinais WDM de forma independente, permitindo que sejam transmitidos ao mesmo tempo. Mensagem “óptica” (OTNMsg): Representa um sinal DWDM atravessando o canal; Mais de uma mensagem pode ser enviada ao mesmo tempo, desde que diferentes comprimentos de onda.

36 5.1.2 OTNMsg Campos da OTNMsg: Parâmetros do OpticalChannel:
Wavelength: indica o comprimento de onda do sinal que a mensagem representa; Power: a potência no sinal óptico; Signal Noise Ratio (SNR): relação sinal ruído; Length: número de bits do fluxo que a mensagem representa. Parâmetros do OpticalChannel: Distance: tamanho do canal (fibra); Powerdecrease: taxa de queda de potencia dependendo da distância; Datarate: taxa de transmissão; BER: taxa de erro de bit.

37 5.1.3 Modelagem dos Equipamentos OTN no OMNET++ (1/3)
Modelagem dos blocos funcionais da recomendação ITU-T G.798. Apenas elementos da parte óptica.

38 5.1.3 Modelagem dos Equipamentos OTN no OMNET++ (2/3)

39 5.1.3 Modelagem dos Equipamentos OTN no OMNET++ (3/3)
Equipamentos com ou sem conversão O-E-O. OBS.: Implementação no simulador - Recebimento da OTNMsg NO2 sem tempo de transmissão da mensagem.

40 5.1.4 Modelagem do Canal de Serviço

41 5.1.5 Testes dos Módulos do Plano de Transporte OTN

42 5.1.6 Extensão dos Módulos MPLS do INET (1/3)

43 5.1.6 Extensão dos Módulos MPLS do INET (2/3)
Rede utilizada para teste do GMPLS.

44 5.1.6 Extensão dos Módulos MPLS do INET (3/3)
Log do TED:

45 Simulação do Estabeleci-mento de um LSP

46 5.1.7 Validação com a Simulação (1/2)
Proposta Módulo(s) do OMNET++ que implementa(m) Verificação e resultados obtidos Processo para a gerência do canal de controle grsvp É verificado que os OCh LSP’s só começam a ser estabelecidos após o grsvp concluir o processo de HELLO Processos de descoberta de links e de correlação de propriedades dos links glinkStateRouting, gted, OTN_Adaptation A simulação demonstra que, como proposto, estes processos podem ser realizados de forma simples, sem a necessidade da troca de mensagens do LMP. Endereçamento e controladores Toda a simulação, em geral Na simulação, o uso de um controlador por OXC, o uso do endereçamento IP para os TE links e a associação de um-para-um entre TE link e adjacência de controle simplificou muitos processos, especialmente os relacionados com a descoberta de recursos.

47 5.1.7 Validação com a Simulação (1/2)
Proposta Módulo(s) do OMNET++ que implementa(m) Verificação e resultados obtidos Sinalização Generalizada Grsvp, glibTable A simulação mostra a validade das extensões adotadas dos objetos descritos nas e . O uso dos objetos Label_Set, Upstream_Label e Label ERO subobject demonstram como esses objetos podem ser usados para aplicação de métodos de engenharia de tráfego e fornecem um mecanismo para que futuras implementações com RWA sejam incluídas na simulação. DCN e implementação do canal de controle networkLayer, routingTable, interfaceTable, blocos OTSn_TT_So/Sk do OXC Como não houve alterações nos módulos do IP, apenas ajustes nas terminações da camada OTS para (de)modular o OSC, a simulação mostra que o IP é uma alternativa viável e simples de implementação do canal de serviço das redes OTN

48 6. Resultados e Conlusões

49 Resultados e Conclusões (1/3)
A proposta oferece: Uma forma de representar a OTN no GMPLS baseada em padrões; Uma solução específica para redes OTN de COMO usar os protocolos do GMPLS; de escolher quais processos de sinalização/roteamento/gerência de link de fato são aplicáveis às redes OTN; No caso da gerência de links, foi analisado a aplicabilidade dos processos descritos na norma, e na proposição de simplificações específicas para a solução de plano de controle proposta.

50 Resultados e Conclusões (2/3)
O modelo de simulação permitiu validar a proposta através da implementação de todos os seus elementos. Foi possível verificar o resultado de cada escolha através da análise de que se unindo todos esses elementos o plano de controle conseguiria estabelecer LSP’s pela rede OTN.

51 Resultados e Conclusões (3/3)
Como resultados adicionais, tem-se: Análise e mapeamento de redes DWDM com as normas da ITU; Modelo de representação da OTN para GMPLS (pode ser usado em outra proposta); Modelos de simulação no OMNET++ de redes OTN, canal óptico DWDM e plano de controle GMPLS.

52 Principais Contribuições
Artigo no SBrT2009; Estudo do plano de controle em uma tecnologia específica WDM em vez de modelos simplistas, encontrados em muitos trabalhos relacionados; Um estudo aprofundado das normas do ITU e mapeamento dos elementos funcionais em elementos físicos típicos de uma rede OTN; Um exemplo de metodologia utilizada para unir padronizações de diferentes órgãos e modelagens; Contribuições para a Nova Geração de Produtos da Padtec.

53 Sugestões de Trabalhos Futuros
Aperfeiçoar o modelo de simulação da OTN no OMNET++; Avaliar sinais da correlação de alarmes da OTN, descritos na (ITU-T, G.798 , 2006), podem indicar estado de link/TE link; Aperfeiçoar a simulação do GMPLS no estabelecimento das OCh LSP’s – RWA, H-LSP’s, ODU LSP’s, RWA; Métodos de Engenharia de Tráfego, incluindo proteção e restauração (link/LSP); Resiliência do plano de controle.

54 Agradecimentos Padtec pelo Apoio no Desenvolvimento do trabalho: convênio de P&D UFES-Padtec; CNPq pela cessão da bolsa de mestrado; PPGEE; LabTel; Aos meus orientadores pelas oportunidades de aprendizado e apoio; Ao todo grupo de trabalho do projeto com a Padtec; Aos amigos, familiares e pessoas que conheci durante o mestrado.

55 OBRIGADO


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