Protocols in optical networks - 1
Optical Networks: from fiber transmissionto photonic switching
Protocols in Optical Networks
Fabio Neri and Marco MelliaTLC Networks Group – Electronics Department
e-mail: [email protected]://www.tlc-networks.polito.it/
[email protected] – tel. 011 564 [email protected] – tel. 011 564 4173
Protocols in optical networks - 2
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http://creativecommons.org/licenses/nd-nc/1.0/ or send a letter to
Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA
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Protocols in optical networks - 3
Course program outline• Introduction and motivations• Signal propagation in optical fibers• Components for photonic systems• First-generation optical networks• Broadcast-and-select WDM networks• Multi-hop WDM networks• Wavelength-routing networks• Optical access networks• Protocol architectures in optical networks• Network management, reliability and fault recovery• Optical packet switching
Protocols in optical networks - 4
Course summary• Introduction and motivations• First generation optical network:
– Circuit switched technology: Sonet/SDH– Packet switched technology : Gigabit Ethernet– Storage area networks: Fibre Channel
• Second generation optical network:– Broadcast-and-select networks– WDM rings– Wavelength routing networks
• Optical access networks• Optical packet switched networks• Protocols for optical networks• Fault management in optical networks
Protocols in optical networks - 5
“Network General” Guide to Communication Protocols
Total Network Visibility™Courtesy Network General Corporation
OSI Layers
Application 7Presentation 6
Session 5
Transport 4
Network 3
Logical Link 2
Physical 1
Protocols in optical networks - 6
Goal: reduce complexity
Ethernet
Token Bus
Token Ring
FDDIDQDB ATM
ISDN
Frame Relay
Modems
PPPSMDSSONET
Layer 2Logical Link
Protocols in optical networks - 7
Goal: reduce complexity
DLSw
IPIPX
COFPDRP
IDPDDP
Layer 3Network
VIP
CLNP
VIP
Protocols in optical networks - 8
Convergence = Semplicity
Resolving Network Complexityfrom the Bottom Up
Application 7Presentation 6
Session 5
Transport 4
Network 3
Logical Link 2
Physical 1
Protocols in optical networks - 9
Reference layers and planes
• In today networks, there is a common trend to identify network functions and split them into different planes:
• Transport (or data) plane: information transfer (both user and management information)
• Control plane: considers connection and call management functions
• Management plane: management and configuration of network elements and topology
Protocols in optical networks - 10
Reference Planes
Control plane
Transport plane
Management plane
IP network
Optical network
Protocols in optical networks - 11
Standardization• ITU-T (International Telecommunications Union - ITU -
Telecommunications Standardization Sector) e ANSI– G.872 “Architecture of optical transport networks”, Nov. 2001– G.ASON, “Architecture for the Automatic Switched Optical
Network”, – G.983/984 “Broadband Passive Optical Network”
• IETF (Internet Engineering Task Force)– MPLS, MPλS, G-MPLS, IPO (IP over Optical)
• OIF (Optical Internetworking Forum)– OIF UNI (User-Network Interface) 1.0– Host Interoperability Demo (@Supercomm 2001)
• ODSI (Optical Domain Service Interconnect)
Protocols in optical networks - 12
Digital Wrapper: ITU-T G.709
• PCI of the “Optical Channel” to identify bit errors on WDM lightpaths.
• Features:• Frame delimiting • Bit error rat at the optical layer• Forward Error Correction• Protection and recovery of wavelengths circuits
OCh OAM OCh payload FEC
SDHIP
FDDI Eth. SDL ATM PDH
Protocols in optical networks - 13
ITU-T G.709 e G.872 OTN (Optical Transport Network)
• Evolution of Digital Wrapper• Similarly to SONET/ SDH, it defines an optical
channel - OC - layer, which is divided into a lightpath sub layer, multiplexing sub layer and regeneration sub layer
• It is and alternative to Sonet/SDH, which explicitly considered WDM channels
• It didn’t succeed, being mostly ignored
Protocols in optical networks - 14
ITU-T G.709 e G.872 OTN (Optical Transport Network)
WDMnode
amplifiersection
multiplexsection
channel
amplifiersection
amplifiersection
multiplexsection
WDMnode
amplifiersection
multiplexsection
WDMnode
regenerator
channel
OTS OTS OTS
OMSOMS
Och-S/Och-P
Protocols in optical networks - 15
ITU-T G.ASON: AutomaticallySwitched Optical Network
Clientse.g. IP,ATM,TDM
Clientse.g. IP,ATM,TDM
OCCOCC OCC
CCI
NNI
UNI
Usersignaling
IrDI_NNI
IrDI
OCCASON control plane
Optical Transport Network
Management
NMI-A
NMI-T
OXC OXC OXC
OCC: Optical Connection ControllerUNI: User Network InterfaceCCI: Connection Control InterfaceNNI: ASON control Node Node InterfaceIrDI: Inter Domain InterfaceNMI: Network Management Interface
Protocols in optical networks - 16
Protocol layering
• Today there is a clear winner considering higher layers: Internet applications, based on the WWW architecture, email, file transfer and on the client-server, paradigm, which relies on TCP and UDP at the transport layer, and IP at the network layer
• The IP paradigm identifies subnet among routers, which can be based on different “layer-2” architectures. The subnet can offer some switching capabilities (e.g., Ethernet switching, ATM switches, etc)
Protocols in optical networks - 17
Layers of layers• Today it is possible to find a nested architecture of layers
at the network layers – For examples, in a backbone networks, IP is carried by ATM, which
is carried by Sonet, which is then carried by a WDM network
• Each technology has its own reference model, while its service can be mapped to a OSI layer…
• There is a recursive implementation of the OSI reference model.
Network
Data Link
Physical
NetworkData Link
SON
ETATM
IP
NetworkData Link
Protocols in optical networks - 18
Network architectures
TCPIP
subnet
Internetapplicat.
Internet Protocol
Suite
physicaldata linknetworktransportsessionpresent.applicat.7
654321
OSIBasic
ReferenceModel
TCPIP
WDM
Internetapplicat.
data link
IPoverWDM
TCPIP
ATMSDHWDM
Internetapplicat.
IP/ATM/SDH/WDM
Protocols in optical networks - 19
Transport layer protocols
IP/MPLS = Internet Protocol / Multiprotocol Label SwitchingRPR = Resilient Packet RingPPP = Point to Point ProtocolGFP = Generic Framing ProcedureOTN = Optical Transport Network
WDM/OTN
IP/MPLS
ATMEthernet RPR/PPP
GFP SDH/SONET
Protocols in optical networks - 20
Function replicationIP, ATM, Frame Relay, SONET/SDH, WDM are switching technologies which coexists in the same network. There is a set of functionalities which may be implemented by different technologies, being each “specialized”:• IP: Internet compatible, with efficient resource utilization• ATM (or Frame Relay): traffic engineering, traffic control, QoS• SONET/SDH: framing and synchronization – network management –fault management• WDM: transparency, huge bandwidth• switched Ethernet: high speed for LANs, cheap
Protocols in optical networks - 21
Protocol architectures
• Even if IP and WDM offer all possible requirements, there is the need of introducing a layer-2 protocol (data link) to
– Correctly delimit a frame– Guarantee synchronization (both at bit and frame level)– Eventual error check or correction
• Alternatives– Point-to-Point Protocol (PPP) over SONET/SDH or light-SONET– Generic Framing Procedure (GFP)– Gbit e 10G Ethernet– IEEE 802.17 Resilient Packet Ring– …
Protocols in optical networks - 22
Layer-2 protocols• Gbit Ethernet: simple, backward compatible with
LANs, 8B/10B encoding which is not very efficient, cheap, no management, 10 Gbe?
• PPP+HDLC: multiprotocol multiplexing; Link Control Protocol to manage the link; Network Control Protocol to manage the network; error checking; frame delimitation using flags and stuffing
• SONET/SDH: very good jitter control; alarm management; fault protection; expensive; very reliable
Protocols in optical networks - 23
SONET & WDM• It is possible to have SONET and WDM interoperating by
considering each λ as a different “physical” channel• A fiber with N wavelength is equivalent to N different
channels
PTE PTEREG REGADM REG REGADMPTE PTEREG REGADM REG REGADM
PTE PTEREG REGADM REG REGADMPTE PTEREG REGADM REG REGADM
PTE PTEwavelength wavelength wavelength
Physical Topology
Logical topologyλ1λ2
λN
Protocols in optical networks - 24
Generic Framing Procedure
• Standard ITU-T G.7041, “Generic Framing Procedure” (Dic. 2003)
• GFP it is an evolution of ATM and Simple Data Link (SDL)
• Born to carry packets over SONET/SDH, but can be used also on other link technologies (e.g., PONs)
• Tow kinds of services:• Frame Mapped (GFP-F): designed to carry Ethernet, IP,
PPP packets, etc.• Transparent (GFP-T): designed for block oriented
protocols like Gigabit Ethernet, Fiber Channel, FICON, ESCON
Protocols in optical networks - 25
Classical IP over ATM
• RFC 1577: ATM to transport (IP) packets• Not only IP…
– LAN emulation: allows to carry LAN traffic over WAN
• ATM is the encapsulated over SONET/SDH
SONET
ATM
IP Token Ring EthernetProtocol Interfaces
Protocols in optical networks - 26
IP over ATM over SONET
OADM switchATM
routerIP
ATM overhead is large(> 20%)ATM uses the a virtual circuit design that is not very suitable for IP
Protocols in optical networks - 27
IP over ATM over SDH
IP datagram
PAD+CRC
ATM cell(framing with HEC)
trame SDH
AAL5
Protocols in optical networks - 28
IP over SONET(or “packet over SONET”)
• RFC 2615: carry IP packets directly over SONET/SDH using the Point-to-Point (PPP, RFC 1661) protocol
• PPP offers:– Framing, multiplexing and demultiplexing of different protocols
over the same link layer– Setup, configuration and management of the data link
• RFC 2615 introduces scrambling of PPP bytes
IP Packet
Point-to-Point Protocol (PPP) Packet
SONET SPE
Protocols in optical networks - 29
IP+SONET vs IP+ATM+SONET• Efficiency:
– Let us consider:• IP packets, 576 bytes long• SONET channel at 155 Mbit/s
– The net bandwidth is• 125.918 Mbit/s considering IP+ATM+SONET (efficiency 80%)• 147.150 Mbit/s considering IP+SONET (efficiency 95%)
• Considering QoS support:– ATM guarantees QoS support which is not offered by PPP
• Price considerations:– IP over SONET is cheaper that IP over ATM over SONET
Protocols in optical networks - 30
MPLS / MPλS
• It is an evolution of IP and ATM. Introduces the concept of virtual circuits in the IP world.
• Uses label swapping instead of “longest prefixmatch”.
edge Label table
Label added
Label removedlabel table
Label table
edge
MPLS
MPLS
MPLS
MPLS network
Protocols in optical networks - 31
MPLS / MPλS
• Paths (LSP: Label-Switched Path) are selected at the source.
• A signalling protocol is used to distribute the labels (LDP: Label Distribution Protocol).
• From a soft state “soft-state” to an “hard-state” paradigm.• Allows traffic engineering and to setup Virtual Private
Network (VPN).• It explicitly split the management plane from the user plane.• Label can be added and removed several times, allowing
label stacking.• MPλS uses wavelengths as labels.
Protocols in optical networks - 32
G-MPLS• G-MPLS (IETF RFCs) extends MPλS to support
several technologies at the same time: time, space and λ can be used at the same time.
• It considers the data plane, the control plane and the management plane.
• There is a Link Management Protocol (LMP):– Control Channel Maintenance– Link Property Correlation– Link Connectivity Verification– Fault Management
Protocols in optical networks - 33
Protocols architectures
physicaldata linknetworktransportsessionpresent.applicat.7
654321
TCPIP
subnet
Internetapplicat.
Internet Protocol
Suite
OSIBRM
TCPIP
MPLSPPPSDH
Internetapplicat.
IP over WDM
WDM
Protocols in optical networks - 34
Modelli Peer-to-peer e Overlay
overlay model
peer-to-peer model
UNI
UNI
UNI
UNI
UNIOXC
OXCOXC
(IP)OXC
(IP)OXC
(IP)OXC
IP
IP
IP
IP
IPIP
IP
IP
SonetSonet
Protocols in optical networks - 35
“Network General” Guide to Communication Protocols
Total Network Visibility™Courtesy Network General Corporation
OSI Layers
Application 7Presentation 6
Session 5
Transport 4
Network 3
Logical Link 2
Physical 1
Protocols in optical networks - 36
Ridurre la complessità
Ethernet
Token Bus
Token Ring
FDDIDQDB ATM
ISDN
Frame Relay
Modems
PPPSMDSSONET
Layer 2Logical Link
Protocols in optical networks - 37
Ridurre la complessità
DLSw
IPIPX
COFPDRP
IDPDDP
Layer 3Network
VIP
CLNP
VIP
Protocols in optical networks - 38
Convergenza = Semplicità
Resolving Network Complexityfrom the Bottom Up
Application 7Presentation 6
Session 5
Transport 4
Network 3
Logical Link 2
Physical 1
Protocols in optical networks - 39
Piani funzionali
• Nelle attuali reti di dorsale c’è una tendenza a separare le funzionalità di rete in piani funzionali:
• Piano di trasporto (o dati): trasporto dell’informazione (d’utente, ma anche di gestione e controllo)
• Piano di controllo: funzionalità di controllo di connessioni e chiamate
• Piano di gestione: gestione e configurazione delle risorse di rete e del loro corretto
Protocols in optical networks - 40
Piani funzionali
Piano di controllo
Piano di trasporto
Piano di gestione
Rete IP
Rete ottica
Protocols in optical networks - 41
Standardizzazione
• ITU-T (International Telecommunications Union - ITU -Telecommunications Standardization Sector) e ANSI
– G.872 “Architecture of optical transport networks”, Nov. 2001– G.ASON, “Architecture for the Automatic Switched Optical
Network”, in fase di sviluppo– G.983/984 “Broadband Passive Optical Network”
• IETF (Internet Engineering Task Force)– MPLS, MPλS, G-MPLS, IPO (IP over Optical)
• OIF (Optical Internetworking Forum)– OIF UNI (User-Network Interface) 1.0– Host Interoperability Demo (@Supercomm 2001)
• ODSI (Optical Domain Service Interconnect)
Protocols in optical networks - 42
Digital Wrapper: ITU-T G.709
• Overhead dello strato ottico (Optical Channel) per controllare gli errori sul bit sui canali WDM.
• Funzionalità:• delimitazione delle unità dati• controllo delle prestazioni dello strato ottico• Forward Error Correction
protezione e ripristino per ogni lunghezza d’onda
OCh OAM OCh payload FEC
SDHIP
FDDI Eth. SDL ATM PDH
Protocols in optical networks - 43
ITU-T G.709 e G.872 OTN (Optical Transport
Network)• Evoluzione di Digital Wrapper. • Definisce, in modo simile a SONET/ SDH, un livello
di canale ottico (optical channel - OC), comprendente i sottolivelli di canale (lightpath), sezione di multiplazione (mux/demux su un link) e sezione di amplificazione.
• E’ stato concepito in alternativa a SONET/SDH, introducendo funzionalità specifiche per i canali ottici WDM.
• Di fatto OTN non ha avuto successo.
Protocols in optical networks - 44
ITU-T G.709 e G.872 OTN (Optical Transport
Network)
WDMnode
amplifiersection
multiplexsection
channel
amplifiersection
amplifiersection
multiplexsection
WDMnode
amplifiersection
multiplexsection
WDMnode
amplificatore
channel
OTS OTS OTS
OMSOMS
Och-S/Och-P
Protocols in optical networks - 45
Architetture di protocolli
• Visto l’enorme successo di Internet, i protocolli dominanti negli strati alti delle architetture di rete sono applicativi Internet (WWW, e-mail, file transfer, ecc.) di tipo client-server, TCP o UDP a livello trasporto, per controllare e multiplare end-to-end i flussi di informazione, e IP come protocollo di rete per il piano di trasporto
• Tra router IP Internet prevede sottoreti (LIS) a pacchetto, che possono essere realizzate con tecnologie diverse. All’interno di una sottorete possiamo avere funzionalità di
Protocols in optical networks - 46
Pile di pile• Oggi nel piano di trasporto spesso si usano molti
protocolli in modo stratificato– Per esempio, in una rete di backbone, IP è trasportato
da ATM, che è a sua volta trasportato da SONET• Ogni tecnologia ha una sua pila protocollare, che
può essere mappata su un livello dello standard OSI
• La stratificazione OSI viene applicata ricorsivamente
Network
Data Link
Physical
NetworkData Link
SON
ETATM
IP
NetworkData Link
Protocols in optical networks - 47
Architetture di protocolli
TCPIP
subnet
Internetapplicat.
Internet Protocol
Suite
physicaldata linknetworktransportsessionpresent.applicat.7
654321
OSIBasic
ReferenceModel
TCPIP
WDM
Internetapplicat.
data link
IPoverWDM
TCPIP
ATMSDHWDM
Internetapplicat.
IP/ATM/SDH/WDM
Protocols in optical networks - 48
Protocolli del piano trasporto
IP/MPLS = Internet Protocol / Multiprotocol Label SwitchingRPR = Resilient Packet RingPPP = Point to Point ProtocolGFP = Generic Framing ProcedureOTN = Optical Transport Network
WDM/OTN
IP/MPLS
ATMEthernet RPR/PPP
GFP SDH/SONET
Protocols in optical networks - 49
Duplicazione di funzionalità
IP, ATM, Frame Relay, SONET/SDH, WDM possono essere considerate tecnologie di commutazione che coesistono nelle reti attuali, pur introducendo significative sovrapposizioni di funzionalità, in quanto ciascuna tecnologia offre alcune caratteristiche specifiche:• IP: compatibilità con il mondo Internet - efficiente utilizzo delle risorse• ATM (o Frame Relay): ingegnerizzazione della rete - controllo del traffico - qualità del servizio• SONET/SDH: framing e sincronizzazione - gestione della rete -protezione da guasti - ampia disponibilità dispositivi• WDM: larga banda - insensibilità al bit-rate• switched Ethernet: alta velocità a basso costo in ambito locale
Protocols in optical networks - 50
Architetture di protocolli
• Anche se alcune delle funzionalità viste possono essere inglobate in IP e lo strato ottico WDM è necessario per affrontare l’aumento di banda, serve comunque un livello 2 (data link) tra IP e WDM per delimitare le unità dati, garantire la sincronizzazione e fornire un controllo degli errori. Possibilità:
• Point-to-Point Protocol (PPP) su SONET/SDH e light-SONET
• Generic Framing Procedure (GFP)• Gbit e 10G Ethernet• IEEE 802 17 Resilient Packet Ring
Protocols in optical networks - 51
Protocolli di livello collegamento
• Gbit Ethernet: compatibile con le reti locali; codifica 8B/10B poco efficiente; bassi costi; supporto alla gestione assente; evoluzione a 10 GbE (e 100 GbE?)
• PPP+HDLC: incapsulamento multiprotocollo; Link Control Protocol per gestire il collegamento; Network Control Protocol per gestire diversi livelli rete; controllo d’errore; delimitazione con flag e stuffing
• SONET/SDH: controllo del jitter; gestione allarmi; protezione guasti; costi (ancora)
Protocols in optical networks - 52
SONET & WDM
• È possibile combinare SONET con WDM semplicemente considerando ogni λ come un canale fisico diverso
• Ovvero, una fibra con N lunghezze d’onda è del tutto equivalente a N canali paralleli composti da N fibre
PTE PTEREG REGADM REG REGADMPTE PTEREG REGADM REG REGADM
PTE PTEREG REGADM REG REGADMPTE PTEREG REGADM REG REGADM
PTE PTEN lung. d’onda N lung. d’onda N lung. d’onda
Topologia fisica
Topologia logica: N canali lineari ADM SONET in parallelloλ1λ2
λN
Protocols in optical networks - 53
SONET & WDM
• Un Add-Drop che riceve 40-80 canali a 10Gbit/s deve manipolare nel dominio elettronico un throughput dell’ordine del Terabit/s
• Scenario ancora più complesso per un digitalcross-connect
• Il costo degli apparati SONET risulta– troppo costoso– problematico per dissipazione di potenza– di dimensioni non trascurabili
• Ma in un ADM o DCS, la maggior parte del traffico è in transito e non deve essere necessariamente decodificato
Protocols in optical networks - 54
Estensioni a SONET/SDH
• Sono in fase di definizione e standardizzazione diverse estensioni di SONET/SDH. Esempi:
• Virtual Concatenation: concatenazione logica di di payload SONET/SDH, anche di interfacce diverse
• Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS): consente di modificare dinamicamente la banda dei circuiti SONET/SDH; adatta a traffico dati, ma può anche essere usata in caso di guasto
• Generic Framing Procedure (GFP)• Sono anche state definite versioni
Protocols in optical networks - 55
Generic FramingProcedure
• Standard ITU-T G.7041, “Generic Framing Procedure” (Dic. 2003)
• GFP è una evoluzione di ATM e Simple Data Link(SDL)
• Concepito per incapsulare pacchetti di vario formato in SONET/SDH, ma può anche essere utilizzato indipendentemente da SONET/SDH (per es. nelle PON)
• Due modi di trasporto:• Frame Mapped (GFP-F): pensato per trasportare
pacchetti Ethernet IP PPP ecc
Protocols in optical networks - 56
Classical IP over ATM
• Approccio classico definito dall’ IETF con RFC 1577: usare ATM per trasporto dati
• È possibile mappare altri protocolli per trasporto in ATM oltre IP
– LAN emulation: permette il trasporto LAN (LAN traffic over WAN)
• ATM viene poi trasportato da SONET/SDH
SONET
ATM
IP Token Ring EthernetProtocol Interfaces
Protocols in optical networks - 57
IP over ATM over SONET
OADM switchATM
routerIP
ATM introduce notevoli overhead (> 20%)e impone un paradigma a circuiti virtuali che mal si combina con IP
Protocols in optical networks - 58
IP over ATM over SDH
IP datagram
PAD+CRC
celle ATM(delimitazione con HEC)
trame SDH
AAL5
Protocols in optical networks - 59
IP over SONET(o “packet over SONET”)
• RFC 2615 (ex RFC 1619) prevede l’uso di SONET/SDH da parte di IP usando il protocollo Point-to-Point (PPP, definito da RFC 1661)
• PPP permette di trasportare IP su altri protocolli di livello trasporto, con funzionalità di:
– incapsulamento e multiplexing da diversi strati di livello rete su uno stesso canale
– instaurazione, configurazione e controllo del livello collegamento
• RFC 2615 prevede in aggiunta un’operazione di scrambling dei byte PPPIP Packet
Point-to-Point Protocol (PPP) Packet
SONET SPE
Protocols in optical networks - 60
IP+SONET vs IP+ATM+SONET• Efficienza di incapsulamento:
– Ipotesi:• pacchetti IP di 576 byte• velocità SONET di 155 Mbit/s
– La banda netta è• 125.918 Mbit/s per IP+ATM+SONET (efficienza 80%)• 147.150 Mbit/s per IP+SONET (efficienza 95%)
• Considerazioni di Qualità di servizio:– ATM garantisce una flessibilità che PPP direttamente non
può permettere– indirizzamento, instradamento, controllo di flusso,
reazione ai guasti sono implementati da ATM, non da PPP• Considerazioni di costo:
– IP su SONET costa meno di IP su ATM su SONET
Protocols in optical networks - 61
Qualità del servizioProtocolli:• Integrated Services (IS) con Resource ReservationProtocol (RSVP)• Differentiated Services (DiffServ)• Constraint-Based Routing• Multi-Protocol Label/Lambda Switching (MPLS / MPλS)
Parametri:• banda (throughput)• probabilità di perdita• ritardio medio• variabilità del ritardo (jitter)• ritardo massimo• protezione da guasti
Protocols in optical networks - 62
MPLS / MPλS
• Deriva dalle esperienze ATM e di IP su ATM, introducendo una nozione di circuito virtuale.
• L’operazione base di commutazione, invece del “longest prefix match”, è una commutazione di etichetta (label).
• Le etichette di ingresso e di uscita sono memorizzate in una opportuna tabella al momento della creazione del circuito virtuale.edge tabella
aggiungietichetta
rimuovietichetta
tabella
tabella
edge
MPLS
MPLS
MPLS
rete MPLS
Protocols in optical networks - 63
MPLS / MPλS
• Gli instradamenti (LSP: Label-Switched Path) sono decisi alla sorgente.
• Esiste un protocollo di segnalazione (LDP: LabelDistribution Protocol) per allocare le etichette.
• Implica un passaggio da un paradigma “soft-state” ad un paradigma “hard-state”.
• Permette l’ingegnerizzazione del traffico e la costruzione di reti private virtuali (VPN: VirtualPrivate Network)
• Forza una separazione tra piano di controllo e piano di utente.
• Sono previste funzionalità di aggregazione delle
Protocols in optical networks - 64
G-MPLS
• G-MPLS è una proposta IETF per estendere MPλSin modo da costituire un piano di controllo in grado di supportare diverse tecnologie di commutazione: tempo, spazio, λ, pacchetti
• Si prevedono i tre piani di trasporto, controllo e gestione
• Sono stati recentemente stilati diversi draft IETF su G-MPLS
• E’ previsto un Link Management Protocol (LMP):– Control Channel Maintenance– Link Property Correlation
Li k C ti it V ifi ti
Protocols in optical networks - 65
Architetture di protocolli
physicaldata linknetworktransportsessionpresent.applicat.7
654321
TCPIP
subnet
Internetapplicat.
Internet Protocol
Suite
OSIBRM
TCPIP
MPLSPPPSDH
Internetapplicat.
IP over WDM
WDM
Protocols in optical networks - 66
Modelli Peer e Overlay• Per il piano di controllo, abbiamo diversi approcci.• Modello “overlay”:• router IP e OXC appartengono a due domini
amministrativi diversi; si definiscono delle UNI (User-Network Interface)
• la topologia della OTN non è nota all’esterno• i protocolli di segnalazione e instradamento sono diversi• i router IP possono richiedere la creazione di
connessioni ottiche • Modello “peer-to-peer”:• stesso dominio amministrativo e stesso piano di
controllo; router IP e OXC direttamente connessi• piena conoscenza della topologia• stessi protocolli di segnalazione e instradamento
i router IP possono richiedere connessioni ottiche con
Protocols in optical networks - 67
Modelli Peer-to-peer e Overlay
overlay model
peer-to-peer model
UNI
UNI
UNI
UNI
UNIOXC
OXCOXC
(IP)OXC
(IP)OXC
(IP)OXC
IP
IP
IP
IP
IPIP
IP
IP
SonetSonet
Protocols in optical networks - 68
ITU-T G.ASON: Automatically Switched
Optical Network• Gestione in tempo reale nel piano di controllo
di richieste di connessioni ottiche dinamiche• L’architettura prevede i tre piani di trasporto,
controllo e gestione. I canali di controllo e gestione possono essere “in-band” o “out-of-band”.
• Sono previste connessioni: permanenti, semi-permanenti e commutate
• Nel piano di controllo si gestiscono procedure di controllo di ammissione delle chiamate, di “policing”, di instradamento dinamico
• ASON eredita diversi concetti e approcci di IP Probabilmente sarà implementato
Protocols in optical networks - 69
ITU-T G.ASON
Clientse.g. IP,ATM,TDM
Clientse.g. IP,ATM,TDM
OCCOCC OCC
CCI
I-NNI
UNI
Usersignaling
IrDI_NNI
IrDI
OCCASON control plane
Optical Transport Network
Management
NMI-A
NMI-T
OXC OXC OXC
OCC: Optical Connection ControllerUNI: User Network InterfaceCCI: Connection Control InterfaceNNI: ASON control Node Node InterfaceIrDI: Inter Domain InterfaceNMI: Network Management Interface
Protocols in optical networks - 70
ITU-T G.ASON
• Esistono diversi standard ITU-T.• Funzioni del piano di controllo:• Discovery: configurazione automatica, con
ricerca dei vicini, delle risorse e dei servizi disponibili
• Routing: tenendo conto anche di aspetti trasmissivi sui canali ottici
• Signaling: parte fondamentale della gestione delle connessioni
• Protection & restoration: reagisce ad allarmi
Protocols in optical networks - 71
Evoluzione delle reti ottiche
20001995
WDM punto-punto
Reti ad anello
Reti a maglia (OTN)
Commutazione di λ (ASON)
Commutazione multilivello (ASTN)
Optical Burst Switching
Optical Packet Switching
reti statiche
reti dinamiche
pacchetti ottici
tempo
funzionalità
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