Una red de malla óptica es un tipo de red de telecomunicaciones ópticas que emplea comunicación de fibra óptica por cable o comunicación óptica inalámbrica de espacio libre en una arquitectura de red de malla .
La mayoría de las redes de malla óptica utilizan comunicaciones de fibra óptica y son operadas por proveedores de servicios de Internet en escenarios metropolitanos y regionales, pero también nacionales e internacionales. Son más rápidos y menos propensos a errores que otras arquitecturas de red y admiten planes de respaldo y recuperación para redes establecidas en caso de cualquier desastre, daño o falla. Las constelaciones de satélites actualmente planificadas tienen como objetivo establecer redes de malla óptica en el espacio mediante el uso de comunicaciones láser inalámbricas .
Historia de las redes de transporte
Las redes de transporte, la capa subyacente basada en fibra óptica de las redes de telecomunicaciones , han evolucionado desde las arquitecturas de malla basadas en el sistema de conexión cruzada digital (DCS) en la década de 1980 a las arquitecturas de anillo SONET / SDH (Redes ópticas sincrónicas / Jerarquía digital sincrónica) en la década de 1990 . En arquitecturas de malla basadas en DCS, los operadores de telecomunicaciones implementaron sistemas de restauración para circuitos DS3 como AT&T FASTAR ( Restauración automática FAST ) [1] [2] [3] y Restauración en tiempo real (RTR) de MCI , [4] restaurando circuitos en minutos después una falla en la red. En los anillos SONET / SDH, los operadores implementaron protección de anillo como SONET Unidirectional Path Switched Ring (UPSR) [5] (también llamado Sub-Network Connection Protection (SCNP) en redes SDH ) o SONET Bidirectional Line Switched Ring (BLSR) [6] (también llamada Sección Multiplex - Anillo de protección compartido (MS-SPRing) en redes SDH ), que protege y se recupera de una falla de red en 50 ms o menos, [7] una mejora significativa sobre el tiempo de recuperación admitido en la restauración de malla basada en DCS y un impulsor clave para la implementación de protección basada en anillo SONET / SDH.
Ha habido intentos de mejorar y / o desarrollar arquitecturas de anillo tradicionales para superar algunas de sus limitaciones, con arquitectura de anillo transoceánica (definida en la Rec. UIT-T G.841 [8] ), protección de "ciclos P", [ 9] equipo SONET / SDH de próxima generación que puede manejar varios anillos, o tener la capacidad de no cerrar el lado del anillo de trabajo o de protección, o de compartir la capacidad de protección entre los anillos (p. Ej., Con Virtual Line Switched Ring (VLSR) [10] ).
Los avances tecnológicos en los conmutadores de transporte óptico [11] en la primera década del siglo XXI, junto con el despliegue continuo de sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM), han llevado a los proveedores de servicios de telecomunicaciones a reemplazar sus arquitecturas de anillo SONET por arquitecturas basadas en malla para tráfico nuevo. Las nuevas redes ópticas de malla admiten la misma recuperación rápida anteriormente disponible en las redes en anillo, al tiempo que logran una mayor eficiencia de capacidad y dan como resultado un menor costo de capital. Esta recuperación rápida (de decenas a cientos de milisegundos) en caso de fallas (por ejemplo, falla de enlace de red o nodo) se logra a través de la inteligencia incorporada en estos nuevos equipos de transporte óptico, lo que permite que la recuperación sea automática y manejada dentro de la propia red. como parte del plano de control de la red , sin depender de un sistema de gestión de red externo .
Redes de malla óptica
Las redes de malla óptica se refieren a las redes de transporte que se construyen directamente a partir de la infraestructura de fibra de tipo malla desplegada en áreas metropolitanas, regionales, nacionales o internacionales (por ejemplo, transoceánicas) mediante el despliegue de equipos de transporte óptico que son capaces de cambiar el tráfico (en el longitud de onda o sub-nivel de longitud de onda) de una fibra entrante a una fibra saliente. Además de cambiar las longitudes de onda, el equipo normalmente también puede multiplexar el tráfico de baja velocidad en longitudes de onda para el transporte y preparar el tráfico (siempre que el equipo sea opaco; consulte la subsección sobre transparencia). Finalmente, estos equipos también prevén la recuperación del tráfico en caso de falla de la red. A medida que la mayoría de las redes de transporte evolucionan hacia topologías de malla que utilizan elementos de red inteligentes ( conexiones cruzadas ópticas o conmutadores ópticos [11] ) para el aprovisionamiento y recuperación de servicios, se han desarrollado nuevos enfoques para el diseño, implementación, operaciones y gestión de ópticas de malla. redes.
Interruptores ópticos construidos por empresas como Sycamore yCiena (con granularidad de conmutación STS-1 ) yEl telio (con granularidad de conmutación STS-48 ) se ha implementado en redes de malla operativas. Calient ha construido conmutadores totalmente ópticos basados en tecnología MEMS 3D .
Hoy en día, las redes de malla óptica no solo brindan capacidad de enlace a redes de capa superior, como conectividad entre enrutadores o conmutadores en una infraestructura de paquetes centrada en IP , MPLS o Ethernet , sino que también admiten enrutamiento eficiente y recuperación rápida de fallas de alta velocidad. servicios Ethernet punto a punto de ancho de banda y SONET / SDH.
Varias constelaciones de satélites planificadas , como SpaceX Starlink, destinadas al aprovisionamiento global de Internet, tienen como objetivo establecer redes de malla óptica en el espacio. Las constelaciones que constan de varios cientos a miles de satélites utilizarán comunicación láser para enlaces ópticos entre satélites de alto rendimiento. La arquitectura de la red interconectada permite el enrutamiento directo de los datos del usuario de satélite a satélite y permite una gestión de red sin problemas y la continuidad del servicio. [12]
Recuperación en redes ópticas de malla
Las redes de malla óptica apoyan el establecimiento de servicios orientados a la conexión en modo circuito . En las redes malladas se encuentran disponibles múltiples mecanismos de recuperación que proporcionan diferentes niveles de protección [13] o restauración [14] contra diferentes modos de falla . La protección de canal , enlace , segmento y ruta son los esquemas de protección más comunes. P-ciclos [9] es otro tipo de protección que aprovecha y extiende la protección basada en anillo. La restauración es otro método de recuperación que puede funcionar por sí solo o complementar esquemas de protección más rápidos en caso de múltiples fallas.
En redes de malla protegidas por rutas, algunas conexiones pueden estar desprotegidas; otros pueden protegerse contra fallos únicos o múltiples de diversas formas. Una conexión puede protegerse contra un solo fallo definiendo una ruta de respaldo, distinta de la ruta principal que toma la conexión a través de la red en malla. La ruta de respaldo y los recursos asociados se pueden dedicar a la conexión (Protección de ruta de respaldo dedicada, también conocida como protección de ruta dedicada (1 + 1), Protección de conexión de subred (SNCP) en redes SDH , o UPSR en redes de anillo SONET ), o se pueden compartir entre múltiples conexiones ( Protección de ruta de respaldo compartida ), generalmente aquellas cuyas rutas primarias probablemente no fallen al mismo tiempo, evitando así la contención por los recursos compartidos en caso de falla de un solo enlace o nodo. Se pueden implementar varios otros esquemas de protección, como el uso de rutas prioritarias o rutas de respaldo solo parcialmente diversas. Finalmente, se pueden diseñar múltiples rutas diversas de modo que una conexión tenga múltiples rutas de recuperación y pueda recuperarse incluso después de múltiples fallas (ejemplos de redes de malla en los océanos Atlántico y Pacífico [15] ).
Transparencia
Las redes de transporte tradicionales están hechas de enlaces basados en fibra óptica entre las oficinas de telecomunicaciones, donde múltiples longitudes de onda son multiplexadas para aumentar la capacidad de la fibra. Las longitudes de onda terminan en dispositivos electrónicos llamados transpondedores , que se someten a una conversión óptica a eléctrica para reamplificación, remodelación y reprogramación de la señal (3R) . Dentro de una oficina de telecomunicaciones, las señales son luego manejadas y conmutadas por un conmutador de transporte (también conocido como conexión cruzada óptica o conmutador óptico) y se dejan caer en esa oficina o se dirigen a un enlace de fibra saliente donde se transportan nuevamente como longitudes de onda multiplexadas. en ese enlace de fibra hacia la próxima oficina de telecomunicaciones. El hecho de pasar por la conversión Óptico-Eléctrico-Óptico (OEO) a través de una oficina de telecomunicaciones hace que la red se considere opaca . Cuando las longitudes de onda entrantes no se someten a una conversión óptica a eléctrica y se conmutan a través de una oficina de telecomunicaciones en el dominio óptico utilizando conmutadores totalmente ópticos (también denominados multiplexor de conexión cruzada fotónica , multiplexor óptico de adición y caída o adición óptica reconfigurable Sistemas multiplexores (ROADM) ), la red se consideratransparente . Los esquemas híbridos que aprovechan las derivaciones ópticas y proporcionan conversiones OEO limitadas en ubicaciones clave de la red se denominan redes translúcidas .
Las redes de malla óptica transparente basadas en ROADM se han implementado en redes metropolitanas y regionales desde mediados de la década de 2000. [16] A principios de la década de 2010, las redes operativas de larga distancia todavía tienden a permanecer opacas, ya que existen limitaciones de transmisión y deficiencias que impiden la extensión de la transparencia más allá de cierto punto. [17]
Enrutamiento en redes ópticas de malla
El enrutamiento es un aspecto clave de control y funcionamiento de las redes ópticas de malla. En las redes transparentes o totalmente ópticas, el enrutamiento de las conexiones está estrechamente vinculado al proceso de selección y asignación de longitud de onda (denominado enrutamiento y asignación de longitud de onda , o "RWA"). Esto se debe al hecho de que la conexión permanece en la misma longitud de onda de un extremo a otro en toda la red (a veces denominada restricción de continuidad de longitud de onda, en ausencia de dispositivos que puedan traducirse entre longitudes de onda en el dominio óptico). En una red opaca, el problema de enrutamiento consiste en encontrar una ruta principal para una conexión y, si se necesita protección, una ruta de respaldo diferente de la ruta principal. Las longitudes de onda se utilizan en cada enlace independientemente de las demás. Se pueden usar y combinar varios algoritmos para determinar una ruta primaria y una ruta de respaldo diversa (con o sin compartir recursos a lo largo de la ruta de respaldo) para una conexión o servicio, como: ruta más corta , incluido el algoritmo de Dijkstra ; k-ruta más corta , [18] como el algoritmo de Yen ; enrutamiento de bordes y nodos diversos o disjuntos , incluido el algoritmo de Suurballe ; [19] y numerosas heurísticas . Sin embargo, en general, los problemas de enrutamiento óptimo para la protección de ruta de respaldo dedicada con grupos de enlaces de riesgo compartido arbitrarios (SRLG) , [20] y para la protección de ruta de respaldo compartida son NP-completos . [21]
Aplicaciones
El despliegue de redes ópticas en malla está permitiendo nuevos servicios y aplicaciones para que los proveedores de servicios ofrezcan a sus clientes, tales como
- Protección de calidad de servicio (QoS), que permite servicios con diferentes niveles de protección: preferente, desprotegido, protegido con recuperación garantizada contra fallo de enlace único o nodo único, protegido contra fallos múltiples (mediante una combinación de protección [13] y restauración [ 14] )
- Servicios dinámicos como Bandwidth-on-Demand (BoD), [22] Just-In-Time (JIT) ancho de banda, programación de ancho de banda y corretaje de ancho de banda
- Redes privadas virtuales ópticas [23]
- Senderos de luz de multidifusión
También es compatible con nuevos paradigmas de red como
- Arquitecturas de red IP sobre óptica [24]
Arquitecturas de red relacionadas
Redes de malla en general y redes de malla inalámbricas en particular.
Ver también
Telecomunicaciones y redes
- Red de computadoras
- Redes ópticas de longitud de onda múltiple
- Red de transporte óptico
- Red óptica conmutada por longitud de onda
- Telecomunicaciones
- Redes de malla inalámbricas
Equipo de telecomunicaciones
- Conexión cruzada
- Multiplexación por División de Longitud de Onda
Red de paquetes
- Protocolo de Internet
- Cambio de etiquetas multiprotocolo
- Conmutación de ráfagas ópticas
- Enrutador
Redes orientadas a la conexión
- Cambio de circuito
- Orientado a la conexión
Disponibilidad
- Disponibilidad
Referencias
- ^ Restauración automática FAST - FASTAR .
- ^ Restauración automática FAST - FASTAR .
- ^ Restauración automática FAST - FASTAR .
- ^ Restauración en tiempo real (RTR) .
- ^ Anillo conmutado de trayectoria unidireccional (UPSR) .
- ^ Anillo de conmutación de línea bidireccional (BLSR) .
- ^ ¿Son necesarios 50 ms?
- ^ Rec. UIT-T G.841
- ^ a b W. D. Grover, (artículo invitado) "p-Cycles, híbridos de malla de anillo y" Ring-Mining: "Opciones para redes ópticas nuevas y en evolución", Proc. Conferencia de comunicaciones por fibra óptica (OFC 2003), Atlanta, 24-27 de marzo de 2003, págs.201-203. ( presentación relacionada ).
- ^ Anillo conmutado de línea virtual (VLSR).
- ^ a b También se denominan conexiones cruzadas ópticas o interruptores ópticos . El término óptico no implica que el equipo maneje señales completamente en el dominio óptico, y la mayoría de las veces, no lo hace y, en cambio, prepara, multiplexa y conmuta señales en el dominio eléctrico, aunque algunos equipos (denominados cruz fotónica -conectar ) realice la conmutación (solo) completamente en el dominio óptico sin ninguna conversión OEO.
- ^ "Elon Musk está a punto de lanzar el primero de los 11.925 satélites de Internet propuestos para SpaceX, más que todas las naves espaciales que orbitan la Tierra en la actualidad" . Business Insider . Consultado el 15 de abril de 2018 .
- ^ a b La protección se refiere a un sistema planificado previamente donde se calcula previamente una ruta de recuperación para cada falla potencial (antes de que ocurra la falla) y la ruta utiliza recursos preasignados para la recuperación de fallas (dedicados para escenarios de falla específicos o compartidos entre diferentes escenarios de falla)
- ^ a b Con la restauración , la ruta de recuperación se calcula en tiempo real (después de que ocurre la falla) y la capacidad disponible en la red se utiliza para desviar el tráfico alrededor de la falla.
- ^ La red de malla óptica demuestra su valía para Verizon durante el terremoto de Japón [ enlace muerto permanente ]
- ^ ROADM y el futuro de las redes ópticas de Metro, informe de lectura pesada
- ^ J. Strand, A. Chiu y R. Tkach. Problemas para el enrutamiento en la capa óptica. IEEE Communications Mag., Febrero de 2001.
- ^ K-ésimo problema del camino más corto.
- ^ JW Suurballe, RE Tarjan, "Un método rápido para encontrar los pares más cortos de caminos disjuntos".
- ^ "Grupo de enlace de riesgo compartido (SRLG)" . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2013 . Consultado el 20 de septiembre de 2012 .
- ^ "G. Ellinas, E. Bouillet, R. Ramamurthy, J.-F. Labourdette, S. Chaudhuri, K. Bala, Arquitecturas de enrutamiento y restauración en redes ópticas de malla (Revista de redes ópticas, enero / febrero de 2003)" (PDF ) . Archivado desde el original (PDF) el 12 de septiembre de 2006 . Consultado el 21 de septiembre de 2012 .
- ^ Ancho de banda a pedido de Verizon (BoD)
- ^ COMUNICACIONES DE RED FOTÓNICA, número especial sobre "Redes privadas virtuales ópticas (oVPN)"
- ^ RFC 3717 - IP sobre redes ópticas: un marco
Otras lecturas
- "Site on Network Protection: técnicas de protección de red, recuperación de fallos de red, eventos de fallo de red" [1]
- "Redes de transporte de supervivencia basadas en malla: opciones y estrategias para redes ópticas, MPLS, SONET y ATM", por Wayne Grover [2]
- "Control de red óptica: arquitectura, protocolos y estándar", por Greg Bernstein, Bala Rajagopalan y Debanjan Saha [3]
- "Ruta de ruta en redes ópticas de malla", por Eric Bouillet, Georgios Ellinas, Jean-Francois Labourdette y Ramu Ramamurthy [4] , [5] , [6]
- "P-ciclos: una descripción general", R. Asthana, YN Singh, WD Grover, IEEE Communications Surveys and Tutorials, febrero de 2010 [7]
- "Redes de supervivencia: algoritmos para enrutamiento diverso", por Ramesh Bhandari [8]
enlaces externos
- Surgen redes ópticas de malla autocurativa [9]
- El ancho de banda óptico a pedido de AT&T gana velocidad con más velocidades para el aprovisionamiento de clientes [10]
- AT&T ofrece un servicio óptico completamente en malla [11]
- Verizon Business mejora la red transatlántica [12]
- Verizon Business mejora el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas de cable submarino del Pacífico en la red global [13]
- El Internet2 red dinámica Circuito (DCN) [14]
- La malla óptica inteligente habilita la red de medios digitales [15]
- VSNL y Tata Teleservices construyen la primera red de malla óptica inteligente a nivel nacional en India utilizando CoreDirector de Ciena [16] , [17]
- 360networks implementa la red de malla óptica más extensa del mundo [18]
- Globo terráqueo Verizon Business Circles con red de malla óptica; Comienza la extensión a Oriente Medio [19]
- La inversión en la red de malla global de Verizon Business paga grandes dividendos para los clientes empresariales durante múltiples interrupciones del sistema de cable submarino en la región de Asia y el Pacífico [20]
- Verizon construye una malla óptica de 18 ciudades [21]
- La red de malla óptica demuestra su valía para Verizon durante el terremoto de Japón [22] [ enlace muerto permanente ]