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OTN

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by

Romina Filardi

on 27 May 2014

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Transcript of OTN

¡MUCHAS GRACIAS!
Gran demanda de ancho de banda.
Necesidad de una infraestructura común para combinar múltiples redes y servicios.

La fibra óptica es el medio más utilizado para esto y además provee inmunidad a interferencias y alta seguridad de la señal.

OTN surge como tecnología de transporte de nueva generación destinada para redes de fibra óptica, permitiendo una gestión de banda ancha integrada en el núcleo de la red de transporte.
OTN
Optical Transport Network
¿POR QUÉ?
OTN fue diseñado con el objetivo de optimizar los recursos existentes de una red de transporte, para proporcionar soporte a redes ópticas con tecnología DWDM, que permita manejar transmisiones de múltiples longitudes de onda sobre una única fibra para lograr mayores capacidades de transmisión, mejor rendimiento de transporte, gestión y supervisión de los canales ópticos que llevan señales cliente.
INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
Incorpora su propia cabecera y ofrece funciones de administración, mantenimiento, entre otras.

Cuando se utiliza OTN, los operadores pueden combinar múltiples redes y servicios sobre una infraestructura común.

Arquitectura basada en la tecnología DWDM, donde la carga de datos es soportada por una longitud de onda, incluyendo canales de supervisión y de administración para establecer la señalización de la red.

OTN es conocido como un "contenedor digital" debido a su capacidad para adjuntar cualquier servicio en los contenedores digitales ópticos.

Posee jerarquías similares a la tecnología SDH con la diferencia que maneja mayores velocidades de conmutación

Tanto OTN como DWDM trabajan en la misma Grilla de frecuencia asignado por la UIT -T G. G94. Grilla espectral de aplicaciones WDM.
ARQUITECTURA


Permite el transporte multiservicio de paquetes basado en el tráfico de datos.

Gestión de cada canal óptico asignado a una determinada longitud de onda.

Se agrega una cabecera (OH) a la señal cliente.

Se hace corrección de errores en recepción para lo que se introducen dos capas de red digital: la ODU y OTU, con el propósito de que todas las señales cliente correspondan a un canal óptico.


Según la recomendación G.872 de la UIT - T, una red de transporte óptico se descompone en capas de red independientes en la que cada una puede ser dividida por separado de manera que refleje la estructura interna de esa capa de red. Una red OTN básicamente se compone de tres secciones.

o Sección de Transporte Óptico (OTS)
o Sección de Multiplexación Óptica (OMS)
o Canal Óptico (OCh)
 Sección de Transporte Óptico

Proporciona el transporte de una sección de multiplexación a través de un camino de transmisión óptica entre puntos de acceso. Una sección de transporte óptica de orden n soporta un solo ejemplar de una sección de multiplexación óptica del mismo orden. La OTS define una interfaz física, con parámetros tales como frecuencia, nivel de potencia y relación señal/ruido.
Sección de Multiplexación Óptica


La capa de red proporciona el transporte de canales ópticos a través de un camino de multiplexación entre puntos de acceso para la interconexión de redes de una señal óptica con múltiples longitudes de onda. Estas capacidades de interconexión permiten soportar la operación y la gestión de redes ópticas
 Canal Óptico

Se descompone en:

Dos capas de red:
-Unidad de datos del canal óptico (ODU).
-Unidad de carga útil de canal óptico (OPU)

Capas de transporte independientes:
-Unidad de transporte del canal óptico (OTU), donde cada capa puede ser dividida por separado de manera que refleje la estructura interna de esa capa de red.

El canal óptico OCh está estructurado en capas a fin de soportar la gestión de red, conexiones de red transparentes entre puntos de regeneración 3R de la OTN y funcionalidades de supervisión.
TRAMA OTN
La trama básica de una red de transporte óptico contiene varios bytes dirigidos a operaciones específicas como la carga útil del canal óptico (OPU) que contiene todos los canales de la trama OTN, la unidad de datos del canal óptico (ODU) que cumple funciones de transporte a nivel de ruta de la OPU, la unidad de transporte óptico (OTU) que proporciona el encabezado a nivel de sección para la ODU y suministra los bytes para el canal de comunicaciones .

 Unidad de Datos de Canal Óptico (ODU)

Se encarga del transporte de extremo a extremo de señales de cliente digitales a través de la OTN, está formada como una estructura de trama de bloque basadas en octetos con cuatro filas y 3824 columnas colocadas en los extremos iniciales de la OPU.

Provee monitoreo del path extremo a extemo (PM).

Dispone de función de Automatic Protection Switching (APS).

Dispone de dos campos de canales de comunicación entre 2 elementos de red (GCC1 y GCC2).

Monitoreo de la conexión.

 Unidad de carga útil del canal óptico (OPU)

Contiene la carga útil de la señal cliente y la cabecera (OH) para llevarla dentro de la trama OTN, la OPU es la unidad de trama básica de una OTN, la cual puede soportar señales SDH de 2,5Gbps, 10Gbps y 40Gbps.

Incluye los Justification Control bytes (JC), que son bytes de justificación para que el payload se pueda desplazar dentro de la trama OTN, como puede ser el caso en que las señales de cliente y proveedor son asincrónicas. También se incluye el byte Payload Type (PT) que identifica contenidos como SDH, GFP, IP o GbE.
 Unidad de Transporte Óptico (OTU)

La OTU acondiciona la ODU para el transporte por conexiones de red de canal óptico, se basa en la estructura de trama de ODU y la amplía con la corrección de errores (FEC) en la recepción de la señal.
 Corrección intrínseca de errores (FEC)

Permite la detección y corrección de errores de bits causados por fallos físicos en el medio de transmisión, en caso de recibir una señal de calidad más baja los errores recibidos son corregidos por el FEC, mejorando el BER a la salida de la señal, además permite extender la distancia de la señal óptica sin regeneración.
¿VENTAJAS?
El uso del FEC en las redes ópticas mejora potencialmente la calidad de la señal en un enlace óptico ofreciendo ventajas en la reducción del uso de regeneradores 3R (Regeneración, Reformación y Resincronización) lo que permite incrementar la distancia entre enlaces.

Con un 7% de FEC se obtiene una mejora de 5 dB (equivalentes a aprox. 20 km).

Permite además warnings en forma más temprana.

PARÁMETROS OTN
Parámetros fundamentales pare el desarrollo de la red:

Velocidades de trabajo de las interfaces.

La atenuación.

Dispersión cromática de los enlaces.

Amplificación de la señal.
 Interfaces OTN

Se pueden encontrar interfaces de interdominios y de intradominios cuya estructura de información es soportada por el módulo de transporte óptico n (OTM-n).
 Interfaz Interdominios (IrDI)

Define la frontera entre dos dominios administrativos.
Puede ser de un solo canal o multicanal.
Son definidas con procesamiento 3R en cada extremo de la interfaz.
 Interfaz Intradominio (IaDI)

Aquellas interfaces que están dentro de un dominio administrativo.
Grilla de Frecuencias

La fibra óptica puede transmitir simultáneamente varias longitudes de onda sin interferirse entre ellas.

Se utiliza un plan de canalización conocido como grilla de frecuencias: conjunto de longitudes de onda utilizadas para denotar las frecuencias nominales centrales.
La ITU -T establece:

fn = fo + nDf

Donde:

fo: Frecuencia central = 193100 GHz
Df: Espaciamiento entre canales (12,5 : 25 : 50 : 100) GHz
n: Entero (positivo, negativo, cero)
En los sistemas OTN, así como en sistemas DWDM, se utiliza la banda C (1550nm).

En esta se sustituye una única lambda hasta 96 lambdas.
¿VENTAJAS?
Transparencia de protocolo


Empleo de codificación FEC


Mapeo y adaptación de señales


Servicios totalmente programables por software a través de una sola tarjeta de línea.
CONCLUSIONES
EVOLUCIÓN DE LA RED
ÓPTICA

¿QUÉ ES?

La ITU-T define a las redes de transporte óptico como un conjunto de elementos de red ópticos conectados mediante fibra óptica, capaces de proveer transporte, multiplexación, enrutado, gestión y supervisión de las señales ópticas

Es la nueva generación de tecnologías de transmisión digital.
DIFERENCIAS CON SDH
OTN combina la flexibilidad y gestionabilidad de SDH con la transparencia y la capacidad de WDM.

Puede fácilmente combinar múltiples redes y servicios tales como SDH/SONET tradicional, Ethernet, protocolos de almacenamiento y video sobre una infraestructura común.
GENERALIDADES
Framing (FA)

Sirven para delinear las tramas G.709 (donde comienza y donde termina la trama)
Primera generación: el enrutamiento y la conmutación se procesa en el dominio eléctrico.

Segunda generación: se habla de una capa óptica, se adicionan funciones de gestión y protección en el dominio óptico.
Estas redes están formadas por multiplexores de adición extracción de longitud de onda y matrices de conmutación óptica.

Las matrices de conmutación óptica (crossconectores) conmutan longitudes de onda.

Tercera generación: enrutamiento y conmutación de longitudes de onda directamente en el dominio óptico.
Se habla de conmutación de ráfagas ópticas. Cada ráfaga tiene asociado una cabecera la cual contiene datos necesarios para el direccionamiento.
A esta cabecera se la denomina paquete de control y es enviado un período de tiempo antes con el propósito de reservar recursos en el nodo.

Esta evolución da lugar a redes transparentes o completamente ópticas.

El procesamiento de señales en el dominio óptico minimiza la carga de los circuitos electrónicos, mejorando la transferencia de paquetes, aprovechando el ancho de banda y evitando los cuellos de botella.
SERVICIOS SOPORTADOS
Agregación masiva: habilidad para utilizar el ancho de banda disponible de fibra. Tecnologías de multiplexación que permiten la transmisión simultánea de diferentes tipos de tráficos y tasas.

Reconfiguración: permite adecuar la señal que proviene del cliente a una long de onda particular.

Brinda reducción de regeneración 3R que minimiza la complejidad de la red. Los utiliza sólo en los extremos en vez de en cada nodo de la red.

Transparencia: capacidad de ser compatible con protocolos existentes. Permite soportar SDH, Ethernet, redes de transporte con encaminamiento de long de onda mediante Matrices y Multiplexores.

Escalabilidad: puede acomodar rápidamente nuevas demandas de capacidad en enlaces punto a punto y en tramos individuales de anillos (SDH) existentes,

Aprovisionamiento dinámico e interoperabilid: habilidad de proveer gran ancho de banda de transporte e interoperabilidad a través de todos los dominios de la red de transporte óptico.

Cuando se utiliza OTN los operadores pueden combinar fácilmente múltiples redes y servicios tales como:

SDH

Ethernet

Gigabit Ethernet

10-Gigabit Ethernet

Protocolos de almacenamiento sobre una infraestructura común.
CARACTERÍSTICAS
Una red de transporte de banda ancha:
Orientada a tráfico IP
Rentable
Escalable
Flexible

SERVICIOS SOPORTADOS
SERVICIOS SOPORTADOS
RESULTADO FINAL
REDUCE GASTOS DE OPERACIÓN
ENCAPSULAMIENTO
La señal cliente es primero adaptado por la OPU.
Se ajusta la tasa de señal añadiendo una cabecera que contiene información para apoyar la adaptación.

El OPU es insertado en el ODU y se agrega las cabeceras necesarias para asegurar supervisión de extremo a extremo y monitoreo.

Al ODU se le añade una cabecera que proporciona entramado, sección de monitoreo y FEC formando así el OTU

Siguiendo la estructura OTN, las OTU son transportadas utilizando el canal óptico OCh. Cada canal es asignado a una longitud de onda específica de la red.
Varios canales pueden ser asignados en el OMS y entonces transportados a través de la capa OTS.

Cada una de las capas tiene su propia cabecera para la gestión en el nivel óptico.

Fiber Channel:

-Estándar de la ANSI para garantizar la interoperabilidad.

-Protocolo de canal de fibra fue desarrollado para dispositivos de alto desempeño que se comunican con procesadores.

-Define 5 capas:
-FC-0 especifica la interfase física
-FC-1 protocolo de transmisión que especifica los aspectos de mantenimiento de enlace y la codificación/decodificación
-FC-2 protocolo de señalización que especifica el formato, segmentación y reensamblaje de tramas; control de flujo, clases de servicio, administración secuencia e intercambio, topología y procedimientos de inicio y cierre de sesión.
-FC-3 especifica un servicio común para múltiples puertos en un solo modo.
-FC-4 designa y mapea tradicionalmente protocolos de capas más altas.




SERVICIOS SOPORTADOS
ESCON- Conexión de sistemas empresariales

Es una tecnología de conmutación punto a punto de entrada y salida que provee transmisión serial de bit bidireccional sobre dos cables de fibra óptica unidireccional ya sea fibra multimodo o monomodo.

Define dispositivos conocidos como repetidores o convertidores de señal para monitorear el uso del enlace de fibra y recoger estadísticas de errores.

Implementado a través de:

- Secuencias de caracteres especiales que señalan tanto estados específicos como transición de estados.

-Tramas con formato de caracteres de longitud variable que transportan datos.

La funcionalidad de conmutación es implementada con dispositivos llamados directores: no se obstruyen y pueden conmutar el tráfico estática o dinámicamente.


Las redes actuales son muy diversas por lo que se debe tener la capacidad de incluir tramas de un amplio aspecto y forma.

Para el transporte de datos las señales son mapeadas en contenedores. El mecanismo mas utilizado es el GFP(procedimiento de entramdo genérico) que me permite que topologías de red como las LAN tengan muy baja latencia.

Existe además el mapeo del tipo de clientes de velocidades constantes (síncrono y asíncrono)

Los protocolos, la conectividad y funcionalidad se pueden re-programar de forma remota a medida que cambian los servicios o clientes.
Una red OTN ofrece canales ópticos transparentes al formato y a la velocidad de la señal que transportan, lo que permite crear una plataforma multi-cliente (IPM,ATM,SDH,PDH,Eth) donde cada cliente puede operar con una velocidad independiente de las demás.

Los caminos ópticos proporcionados por la capa óptica pueden ser transparentes al protocolo, formato y velocidad de datos una vez establecida la conexión.

Esta transparencia trae ventajas y beneficios:

Posibilidad de proporcionar diferentes servicios en una única infraestructura.

Posibilidad de que la infraestructura de la red pueda soportar modificaciones en los formatos y protocolos futuros.

Permite la detección y corrección de errores de bits causados por fallos físicos en el medio de transmisión (efectos lineales y no lineales).

La mejora del potencial en la calidad de la señal ofrece ventajas como:

Ganancia en el nivel de potencia de 5dB.

Reducción en el uso de regeneradores 3R que me permite incrementar la distancia entre enlaces.

Posibilidad de aviso anticipado de algunos elementos de la red.
DIFERENCIAS CON WDM

Grandes capacidades de conmutación y transporte que aseguran mayor efectividad y menores costos cuando se utiliza en servicios IP.

Mejoramiento de funcionalidades de red como el planeamiento de administración de capas, mecanismos avanzados de flexibilidad, FEC, monitoreo de conexiones y el mapeo GFP.

A diferencia de SDH, los elementos en OTN no necesitan ser sincronizados con reloj central.

Provee mecanismos de supervisión y mantenimiento estandarizados en el dominio óptico.

Alta capacidad de transporte: interacción sin problemas entre dominios de res eléctricos y ópticos, mantenimiento de señal y monitoreo de canales de banda ancha.

Escalabilidad
FICON- Protocolo de conexión de fibra

Es la siguiente generación ESCON desarrollada por IBM para dar soporte de conectividad entre unidades centrales y dispositivos de almacenamiento localizados a distancias que requieren enlaces de fibra más largos y tasas de transmisión mayores.

Provee capacidades de networking de extremo a extremo:

Provisión
Cross-conectividad,
Grooming de tráfico

Más capacidades de operación y mantenimiento.

Esto posibilita extender los sistemas WDM a redes ópticas de múltiples long. de onda.
La red de transporte óptico deberá poder detectar degradaciones de calidad de funcionamiento para evitar fallos y verificar la calidad de servicio.

Los parámetros ópticos que se han de comprobar deben ser establecidos y definidos conforme a requisitos específicos.

La supervisión óptica es un proceso activo que puede ayudar a gestionar los acuerdos de nivel de servicio y reducir los costes operacionales.

Es de importancia creciente ya que mantiene un alto grado de fiabilidad de los equipos.
CALIDAD DE FUNCIONAMIENTO DE LA RED

Una solución de supervisión óptima en una red de transporte incluye los siguientes puntos:

Se debe tener en cuenta el diseño de la red adecuado para limitar las fuentes de ruido y los efectos de la dispersión e intermodulación.

Alarmas adecuadas en los componentes ópticos activos dentro de la red para la detección y localización de fallos.

Utilización de una supervisión óptica apropiada en toda la red para controlar los puntos más críticos.
CALIDAD DE FUNCIONAMIENTO DE LA RED
El gran avance de la FO responde al desarrollo de dispositivos y la aparición de una serie de importantes tecnologías de conmutación en el dominio óptico.

La tecnología OTN es un punto clave en la infraestructura de las telecomunicaciones para las redes regionales. El gran aumento de los servicios de telecomunicaciones es posible debido al gran desarrollo de tecnologías y redes ópticas.

OTN:

Permite un incremento de ancho de banda y una baja atenuación superando notablemente a otros medios de transporte.

Reduce el uso de regeneradores, permitiendo incrementar la distancia entre los enlaces ópticos.

Permite el monitoreo de la red de extremo a extremo al igual que la detección de degradación y fallas.

Brinda la posibilidad de añadir nuevos canales de cabecera que le permiten a la señal desempeñar operaciones mantenimiento Y aprovisionamiento de la red.

Introduce una flexibilidad avanzada que se constata en la restauración basada en protocolos de señalización.

Arquitectura diseñada para satisfacer las necesidades de los operadores que buscan una solución rentable que les permita soportar múltiples servicios en una plataforma común.

BIBLIOGRAFÍA:

Diseño de una Red OTN Soportada de transporte DWDM para Perú - Carlos A. Vásquez y Tatiana M. Albán

Estudio de redes de transporte óptico, como plataforma para redes multiservicios - Daisy E. Vásquez.

Wikipedia - http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_Transport_Network
Romina Filardi - Claudia García
¡MUCHAS GRACIAS!
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