Utilizzo delle tecniche GMPLS per il trasporto di IP su DWDM
Autore
Luca Santini - Università degli Studi di Bologna - [2003-04]
Documenti
Abstract
Prevedere la domanda di servizi e apparecchiature per le telecomunicazioni è stata la sfida degli ultimi due anni, specialmente per quanto riguarda le reti ottiche.
Le reti SONET/SDH sono state la scelta più comune per i service providers, hanno permesso loro di limitare gli investimenti (sempre in continua crescita) rispondendo bene alle crescenti richieste di banda.
Dunque presumibilmente le SONET/SDH continueranno ad essere largamente usate, poiché questa è una tecnologia affermata, stabile, molto usata anche per la trasmissione della voce; ma c'è l'esigenza di aggiungere capacità in risposta alla sempre crescente domanda di banda, cosa infattibile nella SONET a causa del collo di bottiglia causato dalla necessaria conversione ottico-elettrica del segnale prima del multiplexing; l'elettronica "veloce", d'avanguardia, non sarà mai equiparabile, come velocità, alle tecnologie ottiche: questo è il grande limite delle SONET.
Per questo motivo la SONET/SDH è destinata ad essere progressivamente sostituita dalle reti DWDM (Dense wavelength-division multiplexing) tutto-ottiche.
La tecnologia DWDM, sfruttando l'aumento del numero di lunghezze d'onda trasportabili su ogni fibra, aumenta enormemente la capacità delle reti ottiche, d'altro canto smistare il traffico per lunghezza d'onda può rendere obsolete le reti SONET ed i loro vantaggi.
Benché la SONET svolga egregiamente il suo lavoro nell'ambito del trasporto vocale, rimane il fatto che questo è un "piccolo" mercato dell'ambito delle telecomunicazioni, se paragonato al trasporto dati; in molti sistemi oggi i dati sono ancora smistati da multiplexer SONET per poi esser trasportati attraverso sistemi DWDM. Ciò avviene perché la SONET presenta numerosi vantaggi nel multiplexing, in quanto è presente un canale dedicato per il trasporto delle labels, la rilevazione d'errore, i signal traces, il multiplexing e la sincronizzazione [14].
I service providers, spinti dall'ingente quantità di puro traffico internet (protocollo IP) che si trovano a smistare, sono tentati di incrementare l'efficienza delle loro reti eliminando gli "ostacoli" tra IP e DWDM: l’idea è di eliminare per quanto possibile il bisogno di routers e quindi di fasi di processamento del segnale in digitale; instradando il traffico “per lunghezza d’onda” non è necessario processare le intestazioni eliminando in questo modo il collo di bottiglia dovuto al routing, si tende perciò a spostare gran parte del lavoro a Strato 2, dove switches OXC o PXC (cioè operanti direttamente a livello ottico) effettuano la commutazione. Nasce l’esigenza di una famiglia di protocolli, (G)MPLS (Generalized Multi Protocol Label Switching), capaci di replicare le informazioni di Strato 3 (routing) in altre di strato 2 (switching) [17].
Figura 1.1 Generalized Multi Protocol Label Switching
In questo modo l’interfaccia di uscita non è più identificata dall’indirizzo di strato 3 (in Internet praticamente sempre un indirizzo IP) ma da una ETICHETTA (che nel caso del DWDM può essere rappresentata proprio dalla lunghezza d’onda), di qui il nome Label Switching.
Oggi è così possibile, grazie a GMPLS, collegare routers e switches direttamente a sistemi DWDM senza bisogno di passare attraverso un multiplexer SONET (a divisione di tempo TDM); questi oggetti sono capaci di trasportare e multiplare direttamente traffico ATM o IP in formato ottico.
La sfida attuale è riuscire a trasferire su queste reti tutto-ottiche i vantaggi e servizi offerti dalle SONET, ed è di ciò che ci si occupa in questo lavoro: alcuni servizi possono essere facilmente forniti usando un canale di supervisione (Optical Supervisory Channel OSC) che usi una lunghezza d'onda dedicata oppure una piccola quantità di banda su ogni canale, dedicato alla comunicazione fra gli elementi della rete ottica. Il canale OSC tipicamente fornisce, oltre ad un canale di comunicazione, capacità di ordinamento per priorità, di etichettare e tracciare i segnali, e di trasmettere informazioni di errore.
Ciò che non è facile implementare d'altronde sono le tipiche funzioni SONET di sincronismo, protezione, isolamento e recupero dell'errore.
Nel seguito vedremo nel dettaglio quali sono oggi le soluzioni proposte per questi problemi; dopo un breve capitolo preliminare per introdurre i principali concetti e la terminologia riguardanti le architetture di rete ci occuperemo nel capitolo 3 del problema in generale del trasporto di IP su una rete ottica, per poi vedere nel dettaglio l’architettura del GMPLS nel capitolo 4 e i miglioramenti apportati da esso al routing in quello successivo; nel capitolo 6 discuteremo tutti i problemi che possono affliggere una rete ottica GMPLS e le possibili soluzioni, in ultimo nel capitolo 8 faremo brevi considerazioni sul problema della sicurezza.
Le reti SONET/SDH sono state la scelta più comune per i service providers, hanno permesso loro di limitare gli investimenti (sempre in continua crescita) rispondendo bene alle crescenti richieste di banda.
Dunque presumibilmente le SONET/SDH continueranno ad essere largamente usate, poiché questa è una tecnologia affermata, stabile, molto usata anche per la trasmissione della voce; ma c'è l'esigenza di aggiungere capacità in risposta alla sempre crescente domanda di banda, cosa infattibile nella SONET a causa del collo di bottiglia causato dalla necessaria conversione ottico-elettrica del segnale prima del multiplexing; l'elettronica "veloce", d'avanguardia, non sarà mai equiparabile, come velocità, alle tecnologie ottiche: questo è il grande limite delle SONET.
Per questo motivo la SONET/SDH è destinata ad essere progressivamente sostituita dalle reti DWDM (Dense wavelength-division multiplexing) tutto-ottiche.
La tecnologia DWDM, sfruttando l'aumento del numero di lunghezze d'onda trasportabili su ogni fibra, aumenta enormemente la capacità delle reti ottiche, d'altro canto smistare il traffico per lunghezza d'onda può rendere obsolete le reti SONET ed i loro vantaggi.
Benché la SONET svolga egregiamente il suo lavoro nell'ambito del trasporto vocale, rimane il fatto che questo è un "piccolo" mercato dell'ambito delle telecomunicazioni, se paragonato al trasporto dati; in molti sistemi oggi i dati sono ancora smistati da multiplexer SONET per poi esser trasportati attraverso sistemi DWDM. Ciò avviene perché la SONET presenta numerosi vantaggi nel multiplexing, in quanto è presente un canale dedicato per il trasporto delle labels, la rilevazione d'errore, i signal traces, il multiplexing e la sincronizzazione [14].
I service providers, spinti dall'ingente quantità di puro traffico internet (protocollo IP) che si trovano a smistare, sono tentati di incrementare l'efficienza delle loro reti eliminando gli "ostacoli" tra IP e DWDM: l’idea è di eliminare per quanto possibile il bisogno di routers e quindi di fasi di processamento del segnale in digitale; instradando il traffico “per lunghezza d’onda” non è necessario processare le intestazioni eliminando in questo modo il collo di bottiglia dovuto al routing, si tende perciò a spostare gran parte del lavoro a Strato 2, dove switches OXC o PXC (cioè operanti direttamente a livello ottico) effettuano la commutazione. Nasce l’esigenza di una famiglia di protocolli, (G)MPLS (Generalized Multi Protocol Label Switching), capaci di replicare le informazioni di Strato 3 (routing) in altre di strato 2 (switching) [17].
Figura 1.1 Generalized Multi Protocol Label Switching
In questo modo l’interfaccia di uscita non è più identificata dall’indirizzo di strato 3 (in Internet praticamente sempre un indirizzo IP) ma da una ETICHETTA (che nel caso del DWDM può essere rappresentata proprio dalla lunghezza d’onda), di qui il nome Label Switching.
Oggi è così possibile, grazie a GMPLS, collegare routers e switches direttamente a sistemi DWDM senza bisogno di passare attraverso un multiplexer SONET (a divisione di tempo TDM); questi oggetti sono capaci di trasportare e multiplare direttamente traffico ATM o IP in formato ottico.
La sfida attuale è riuscire a trasferire su queste reti tutto-ottiche i vantaggi e servizi offerti dalle SONET, ed è di ciò che ci si occupa in questo lavoro: alcuni servizi possono essere facilmente forniti usando un canale di supervisione (Optical Supervisory Channel OSC) che usi una lunghezza d'onda dedicata oppure una piccola quantità di banda su ogni canale, dedicato alla comunicazione fra gli elementi della rete ottica. Il canale OSC tipicamente fornisce, oltre ad un canale di comunicazione, capacità di ordinamento per priorità, di etichettare e tracciare i segnali, e di trasmettere informazioni di errore.
Ciò che non è facile implementare d'altronde sono le tipiche funzioni SONET di sincronismo, protezione, isolamento e recupero dell'errore.
Nel seguito vedremo nel dettaglio quali sono oggi le soluzioni proposte per questi problemi; dopo un breve capitolo preliminare per introdurre i principali concetti e la terminologia riguardanti le architetture di rete ci occuperemo nel capitolo 3 del problema in generale del trasporto di IP su una rete ottica, per poi vedere nel dettaglio l’architettura del GMPLS nel capitolo 4 e i miglioramenti apportati da esso al routing in quello successivo; nel capitolo 6 discuteremo tutti i problemi che possono affliggere una rete ottica GMPLS e le possibili soluzioni, in ultimo nel capitolo 8 faremo brevi considerazioni sul problema della sicurezza.
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