| Artículos | 01 NOV 2002

Integración de redes ópticas e IP mediante GMPLS

Ramón J. Millán.
GMPLS, protocolo evolutivo de MPLS, soporta no sólo dispositivos que conmutan paquetes sino también los que conmutan en el dominio del tiempo, la longitud de onda o el espacio. La introducción de este protocolo en las redes ópticas e IP producirá, de este modo, una integración total en el plano de control de estas redes, posibilitando una rápida y sencilla provisión de servicios a un coste muy bajo.

El espectacular crecimiento de la demanda de ancho de banda por los nuevos servicios de telecomunicaciones ha generado un interés masivo por las redes ópticas durante los últimos años. La infraestructura de estas redes está constituida por tres tecnologías de transporte: la red óptica síncrona o SONET, la jerarquía digital síncrona o SDH y la multiplexación por división en longitud de onda o DWDM.
La tecnología más extendida actualmente es SONET/SDH. Su base funcional es la multiplexación por división en el tiempo o TDM y utiliza la fibra óptica como mero sistema de transmisión, realizando las funciones de amplificación, encaminamiento, extracción e inserción de señales, etc., en el dominio eléctrico, a diferencia de DWDM, que a medida que se desarrolle realizará todas estas funciones en el dominio óptico. Por ello, una vez que madure la tecnología DWDM, hará innecesario el uso de SONET/SDH, pues será capaz de ofrecer la misma funcionalidad con otros muchos beneficios como, por ejemplo, su transparencia respecto a las señales que transporta, el enorme ancho de banda que ofrece y las mayores distancias que soporta sin necesidad de regenerar la señal al dominio eléctrico.
La principal razón del crecimiento de las necesidades de ancho de banda ha sido el exponencial aumento del número de usuarios y el incremento del número de aplicaciones de Internet. En nuestros días, el tráfico de datos supera al tradicional tráfico de voz, lo que ha suscitado un interés sin precedentes en IP, que además ha sido ampliado para soportar todo tipo de servicios. De este modo, es entendible que la convergencia de la capa IP y la capa óptica, inicialmente diseñada para el transporte de servicios telefónicos de conmutación de circuitos, sea el eje central de la siguiente fase de expansión de Internet.
Existen actualmente varios mecanismos en estudio para transportar el tráfico de datos IP directamente sobre DWDM con el fin de reducir la sobrecarga que suponen las capas de adaptación intermedias, conformadas generalmente por ATM y SONET/SDH. No obstante, puesto que no es posible la sustitución de toda la infraestructura implantada en un corto espacio de tiempo, es más importante conseguir antes un mecanismo para integrar el control de todas las capas de esta arquitectura de red heterogénea, proporcionando, de este modo, una administración de la red más sencilla y una provisión más rápida y flexible del ancho de banda para el tráfico IP. Los desarrollos en curso de diferentes cuerpos de estandarización giran en torno a esta idea, siendo GMPLS el que más fuerza está adquiriendo.

Conceptos básicos
GMPLS es una extensión natural del protocolo MPLS (Multiprotocol Label Switching), estandarizado en 1998 por el IETF en la RFC 3031. Su objetivo inicial era proporcionar algunas de las características de las redes orientadas a conexión a las redes no orientadas a conexión, permitiendo así sobre una misma red IP ofrecer todo tipo de servicios.
En el encaminamiento IP sin conexión tradicional, la dirección de destino, junto a otros parámetros de la cabecera, es examinada cada vez que el paquete atraviesa un router, lo que supone que cada router pierda cierto tiempo (variable según el tamaño de su tabla de encaminamiento); además, como la ruta no puede predecirse, es difícil reservar recursos que garanticen la calidad de servicio. Básicamente, MPLS combina las ventajas del encaminamiento inteligente de Nivel 3 con la rápida conmutación de Nivel 2, utilizando para ello la conmutación de paquetes por una pequeña etiqueta de longitud fija, consiguiendo de este modo un mayor rendimiento en el transporte de paquetes IP. Dicha etiqueta es asignada al paquete basándose en su dirección de destino, los parámetros de tipo de servicio, la pertenencia a una red privada virtual o siguiendo otro criterio.
El estándar MPLS abarca la utilización de IPv4 e IPv6 sobre las principales tecnologías de Nivel 2 orientadas a la conmutación de paquetes, como Gigabit Ethernet, ATM y Frame Relay. Por ello, mediante MPLS se consigue también una mayor integración y una menor complejidad en la parte de control de los distintos dispositivos de la red IP, pues los caminos de tráfico o LSP (Label Switch Path), son creados utilizando los mismos protocolos de señalización y de distribución de etiquetas o LDP (Label Distribution Protocol).
Los dispositivos que incorporan el software de control MPLS, ya sean routers o switches de la red troncal IP, se denominan LSR (Label Switching Routers). Los LSR, al igual que los routers convencionales, intercambian información sobre la topología de la red mediante los protocolos de encaminamiento estándar; a partir de ellos construyen tablas de encaminamiento basándose principalmente en la "alcanzabilidad" de las redes IP destinatarias. Mediante estas tablas se establecerán los LSP que seguirán los paquetes, aunque también se pueden establecer LSP que no se correspondan con el camino óptimo calculado por dichos protocolos de encaminamiento. De esta forma, MPLS permite también a las operadoras poder realizar ingeniería de tráfico o TE (Traffic Engineering), cursar tráfico con diferentes calidades de servicio o QoS, y crear redes privadas virtuales o VPN.

Conmutación generalizada
GMPLS (Generalized MultiProtocol Label Switching), en proceso de estandarización por el IETF, es una evolución de MPlS (MultiProtocol Lamba Switching), también del IETF, y de O-UNI (Optical User-Network Interface) del OIF. Se trata asimismo de un avance evolutivo lógico de MPLS que soporta no sólo la conmutación de paquetes, sino también la conmutación en el tiempo, en longitud de onda y de fibras ópticas. Es decir, GMPLS abarca, además de los routers IP y los switches ATM, dispositivos de conmutación tales como conmutadores digitales de señales multiplexadas en el tiempo o DXC, conmutadores de longitudes de onda con conversión electro óptica o OXC y conmutadores de longitudes de onda totalmente ópticos o PXC. Para ello, GMPLS extiende ciertas funciones base del tradicional MPLS y, en algunos casos, añade nueva funcionalidad. Estas adaptaciones han supuesto la extensión de los mecanismos de etiqueta y de LSP para crear etiquetas generalizadas y G-LSP (Generalized LSP); afectan también a los protocolos de encaminamiento y señalización para actividades tales como la distribución de etiquetas, la ingeniería del tráfico y la protección y restauración de enlaces.
Las etiquetas generalizadas extienden la representación de la etiqueta tradicional de un número de 4 bytes a un grupo de bytes de longitud variable, que informan de un número de time-slot, un valor de longitud de onda o un número de fibra dentro del conjunto de fibras del cable. También puede tratarse de la etiqueta MPLS genérica, de la etiqueta de ATM o VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual Channel Ide

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