Dwdm, Cwdm, y Mpls

5/7/2018 Dwdm, Cwdm, y Mpls - slidepdf.com

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DEPARTAMENTO CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN

DWDM, CWDM Y MPLS

RICARDO BARRERA

ALEX HERNADEZ

IVAN HIDALGO

ANDREA JARAMILLO

CARLOS YANEZ

10Mo C



DWDM

DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) es una técnica usada para

incrementar la capacidad de transmisión de una fibra óptica, ésto se logra transmitiendo

múltiples señales en diferentes longitudes de onda a través de una sola fibra. Cada señal

obtiene una única longitud de onda, o color en el espectro de colores de la luz. Despuéstodas las señales son transmitidas juntas y combinadas como una sola señal.

Figura 4. DWDM

La longitud de onda está representada por la letra griega lambda representada por .

WDM (Wave Division Multiplexing) es una solución ideal para rutas críticas con un alto

crecimiento que tienen una necesidad inmediata de más ancho de banda, o incorporar

nuevos servicios a la red existente. WDM nos ayuda a disminuir la inversión del capital y

los largos tiempos asociados a añadir más fibra. WDM nos brinda las siguientes ventajas:

Maximiza la capacidad de la fibra

Incrementa la capacidad de la fibra óptica existente.

Disminuye el número de fibra óptica nueva que se necesita añadir.

Permite un crecimiento gradual de la capacidad a medida que se vaya demandando.

Transmite una gran variedad de señales ópticas diferentes.

Es capaz de manejar diferentes tipos de señales, por ejemplo OC-48 y/o OC-192 y/o

señales asíncronas al mismo tiempo.

Es protocolo independiente, ésto quiere decir que sólo transporta señales. Puede

transportar FDDI, ESCON, FICON, y o ethernet.

WDM y TDM (Time Division Multiplexing) trabajan en conjunto para optimizar la

capacidad de la fibra. TDM genera los flujos de bits de la forma más rápida. Este tren de

bits, ya sea síncrono o asíncrono, es ingresado a un sistema de WDM, en conjunto con

otros flujos multiplexados. Estos flujos que provienen de un sistema TDM sonmultiplexados a longitudes de onda asignadas para ser trasportadas sobre una fibra

óptica. Cada proceso incrementa el total de la capacidad del enlace.



Figura 5. Capacidad de DWDM

Una desventaja de WDM es que los componentes ópticos son más caros debido a la

necesidad de utilizar filtros ópticos, y láser que soporte una tolerancia a longitudes de

onda compactas. Un dispositivo externo de acoplamiento es usado para acoplar la mezcla

de las diferentes señales ópticas.

El multiplexor óptico (también llamado acoplador óptico) multiplexa múltiples

longitudes de onda en una misma fibra común. El demultiplexor óptico (también llamado

filtro osplitt er) divide las longitudes de onda en señales individuales iguales a las de la

estación receptora. Frecuentemente un dispositivo funciona como multiplexor y

demultiplexor.

Hay dos consideraciones que se deben tener en dispositivos de WDM, éstas son:

Pérdida de inserción, es la atenuación de de una onda viajando del puerto de entrada

al puerto de salida. La pérdida de inserción debe ser tanto baja como uniforme. En unmultiplexor/demultiplexor se dice que tiene uniformidad cuando la pérdida de inserción es

casi la misma para cada canal multiplexado.

Interferencia intercanal, es la atenuación de onda medida en un puerto de salida no

intencionado. Esto básicamente es un problema del receptor.

Figura 6. Pérdida en un enlace de fibra

En WDM con tráfico unidireccional múltiples longitudes de onda o lambdas viajan en

la misma dirección en una fibra óptica. Se utilizan dos fibras para tener tráfico en dos



sentidos. En un sistema bidireccional sólo se utiliza una sola fibra para tener tráfico en dos

sentidos. El sistema bidireccional utiliza la mitad de las lambdas para transmitir en un

sentido y la otra mitad para el otro sentido sobre la misma fibra.

Figura 8. Sistema unidireccional y bidireccional

Las ventajas de WDM bidireccional son:

Se utiliza una sola fibra, en consecuencia es más barato.

Puede ser configurado para manejar tráfico asimétrico. Por ejemplo un número de

lambdas puede ser usado en una dirección y otro número para la otra dirección.

Las ventajas de WDM unidireccional son:

Utilización más eficiente de la capacidad disponible.

Generalmente es más fácil para diseñar e instalar.

Puede no requerir una banda de guarda entre los dos conjuntos de lambdas para

eliminar el crosstalk.

La tecnología de WDM puede ser clasificada en banda ancha y banda angosta:

En banda amplia los canales de las longitudes de onda están ampliamente

espaciados.

En banda angosta los espacios entre las longitudes de onda de los canales son más

reducidos.

Los primeros diseños de los equipos de WDM fueron basados en la tecnología de

banda amplia. Esta tecnología duplica la capacidad de una fibra combinando la longitud

de onda de 1310 nm, con una segunda longitud de onda de menor pérdida en la ventana

de 1528 nm y 1560 nm.



Figura 9. WDM

WDM de banda amplia es una solución para aplicaciones con un alcance limitado,

sus capacidades de mantenimiento son limitadas ya que usualmente el sistema consta

sólo de un acoplador óptico y un filtro.

Así como WDM de banda amplia, así mismo WDM duplica la capacidad de la fibra.

Utiliza dos lambdas de baja pérdida típicamente 1533 y 1557 nm como se muestra en la

siguiente ilustración (Figura 10).

Figura 10. WDM Bidireccional

DWDM (Dense Wavelenght Division Mutiplexing) es WDM de banda angosta, que

generalmente involucra ocho o más longitudes de onda de luz. El primer sistema DWDMfue diseñado para aplicaciones de intercambio de una red long±haul. Por long-haul nos

referimos a distancias arriba de los 100 Km.

Sistemas contemporáneos de uso comercial utilizan hasta ochenta longitudes de

onda, y en equipos de próximos a ser lanzados soportan hasta 160 longitudes de onda, y

con una mucha mayor capacidad han sido demostrados en laboratorio. Las longitudes de

onda utilizadas se ubican en el rango de los 1550 nm, este rango nos permite el uso de la

tecnología de amplificadores de erbio dopado EDFA.

Con DWDM las salidas de dos o más terminales SONET/SDH son multiplexadasópticamente en una fibra. El diagrama a continuación ilustra un enlace bidireccional de

corto alcance en una configuración con ocho longitudes de onda de señales OC-192.



Figura 11. Enlace bidireccional

En redes long±haul, la combinación de DWDM y los amplificadores de línea nos

brindan una transmisión costo efectiva muy buena, ya que se pueden transmitir tasas

debit agregadas a través de una sola fibra en largas distancias. Las largas distancias en

redes long-haul hacen prácticamente imposible el colocar mayor cantidad de fibra óptica.

Los proveedores de servicios de larga distancia ganan capacidad adicional utilizando su

infraestructura existente.

OADM (Optical Add Drop Multiplexer) son básicamente acopladores de DWDM

con la capacidad de añadir o entregar lambdas en un punto intermedio de la red.

Figura 12. OADM

La longitud de onda de la salida de un equipo SONET/SDH está centrada en los

1310nm o en los 1550nm con una tolerancia aproximada de ±20 nm. Esas longitudes de

onda deben de estar ampliamente espaciadas, para que después del multiplexaje óptico

sólo algunas sean amplificadas por un amplificador pasabandas EADF.

Los sistemas DWDM trasladan la longitud de onda de la salida de equipo

SONET/SDH, a una longitud de onda específica, estable, y angosta en el rango de los

1550 nm para que pueda ser multiplexada con otras señales similares. El dispositivo que

realiza esta translación es a veces llamado trasladador de longitud de onda ot ransponder.

Un transponder puede funcionar como un regenerador de SONET donde su

encabezado esté basado en estándares. La ITU-T (The International Telecomunications

Union- Telecommnuications Standards Sector) ha estandarizado la escala de longitudes



de ondas a usar en los sistemas de WDM y en DWDM. Estas escalas son también

llamadas planes de longitud de onda.

El uso de una escala definida significa que los fabricantes del láser, ya cuentan con

valores fijos a los cuales deben de trabajar sus componentes. Ya pueden construir filtros y

el láser a una especificación común.

El espacio entre los canales es un intervalo entre longitudes de onda. Entre más

apretado estén los espacios entre las longitudes de onda, es más difícil construir sistemas

de láser con tolerancia a longitudes de onda apretadas y filtros que separen las lambdas.

La banda C requiere de 50GHz de separación moviéndose de 32 a 80 longitudes de onda.

Conforme la tecnología avanza se hace más posible el hecho de poder meter más

longitudes de onda. Existe otra ventana llamada banda L, la cual ha probado ser capaz de

transportar 80 lambdas. La fibra existente también es capaz de soportar esta banda L

aunque no fue diseñada o especificada para ese uso.

Hoy en día los esfuerzos de investigación se están enfocando en una nueva banda

llamada banda S, la cual tiene mayor espacio de banda, esto significa que las longitudes

de onda tendrán más espacio entre ellas y como consecuencia el costo de los sistemas

de láser será reducido.

La escala para DWDM define un mínimo espacio de 50, 100, o 200 GHz en el

dominio de la frecuencia. El espacio de 200GHz es mostrado en el siguiente diagrama

(Figura 13).

Figura 13. Escala de longitud de onda.

WDM tiene un factor de costo asociado, el cual se refiere a los costos relativos

asociados a diferentes opciones de diseño de redes ópticas. Cuesta menos usar un OC-

192 que 16 OC- 12s. Por otro lado, el OC-192 requiere usar más módulos de dispersión.

Para conocer este costo hay que tomar en cuenta varios parámetros, como lo son:

El costo de la fibra existente, nueva, o rentada.



Distancia entre puntos a comunicar.

Nuevos equipos contra existentes.

La tasa de datos que se necesita para transmitir la información.

APLICACIONES

Como lo vimos en el capítulo anterior el objetivo de DWDM es multiplicar la capacidad

de transmisión de datos a través de una fibra óptica. Actualmente existen dos tipos de

equipos.

Equipos para redes de larga distancial ong- haul.

Equipos para redes metropolitanas.

Para las redes de long-haul, esta tecnología es de suma importancia, debido a que

muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones estaban muy limitados al

crecimiento, por que el expandir sus redes era sumamente costo y tardado. Se tenía que

pensar en tender fibra óptica y no nada más hacia las zonas donde se quería llegar, si no

también crecer en elba ck bon e de la red para evitar cuellos de botella.

Con DWDM es sumamente sencillo expandir estas redes existentes y aumentar la

capacidad de transporte, lo cual se traduce en poder brindar más servicios, poder llegar a

más clientes y ser más competitivos.

La propuesta de DWDM es sencillamente aumentar la capacidad de la fibra existente,

y mantener la tecnología instalada, simplemente es añadir equipos con esta tecnología en

puntos estratégicos e inmediatamente tener mucha más capacidad de transporte aun

costo accesible, ésto permite reducir los costos y brindar la oportunidad de disminuir losprecios al usuario de estos servicios.

Los equipos de redes metropolitanas al igual que los equipos para redes long-haul

nos van a ayudar a aumentar la capacidad de las fibras ópticas tendidas en las ciudades,

con esto los proveedores de servicios son capaces de rentar no solamente fibras

obscuras sino también entran a un nuevo nicho de oportunidades como lo son la renta de

lambdas o longitudes de onda.

Con la tecnología que existe actualmente se pueden transmitir información a

velocidades de 10 Gbps a través de cada lambda, y ésto es una ventana de

oportunidades tanto a empresas del sector corporativo como acarriers de volverse máscompetitivos en sus negocios adoptando esta tecnología y hacer uso de aplicación

demandantes de ancho de banda. Esta tecnología es independiente al protocolo, con lo

cual simplifica las comunicaciones de las empresas debido a que todavía se manejan una

gran diversidad de éstos.

Las aplicaciones que actualmente se están usando son:



Sector educación que se compone de escuelas distritales, universidades, colegios. En

este sector se ha visto que las aplicaciones más comunes son redes convergentes de

voz, datos y video. Con las cuales destacan aplicaciones como educación a distancia

entre diferentes campus de las universiadades, efectuando investigaciones y trabajando

en diferentes sitios sobre un mismo archivo al mismo tiempo. Otra aplicación que también

destaca es la de tener un sitio espejo para contingencias en donde se tiene una réplica delas bases de datos tanto académicas como de la biblioteca.

Redes convergentes de voz, datos y video, en donde se mejoran las comunicaciones

gubernamentales con los ciudadanos y entre las diferentes dependencias.

o Aplicaciones de SAN (Storage Area Network), que con DWDM es posible interconectar

dispositivos de almacenamiento masivo y verlos como una sola entidad.

Sector financiero se compone de todas las instituciones de crédito y financieras. En

este sector después del 11 de septiembre de 2001surge la necesidad de contar consites

de contingencia y en muchos países se ha decretado por ley la necesidad de contar con

un plan de recuperación de desastres, esta es una aplicación típica para esta tecnología,

debido a que se forma un anillo de fibra óptica entre dos centros de datos y se mantienen

operado en línea ambos sitos. En caso de que uno falle el otro continúa con la operación.

Sector Salud compuesto por hospitales e instituciones de salud. Esta tecnología

permite la distribución de imagenología, expedientes médicos, así como intervenciones

quirúrgicas a distancia.

CONCLUSIONES

El láser viene a revolucionar las redes de comunicación, ésta nueva forma de

transmitir de datos permite construir redes con distancias más largas. Se puede enviar

información evitando el ruido ocasionado por electromagnetismo existente en

comunicaciones electrónicas, y la interferencia en las comunicaciones inalámbricas.

Facilita el construir redes más eficientes; la tecnología óptica también nos incrementa la

capacidad de transmisión.

Queda el trabajar con parámetros como la dispersión cromática, atenuación y la

difracción, estos tres parámetros son los que se deben de conocer y cuidar cuando se

trabaja con redes ópticas.

La tecnología DWDM viene a resolver el problema de la capacidad de transmisión en

redes ópticas, aunque antes de su descubrimiento existían protocolos de transmisión de

información como SONET y SDH los cuales trabajan a alta velocidad, DWDM hace que se

puedan transmitir varias de estas señales por un solo enlace de fibra óptica.

DWDM no es dependiente de protocolo, debido a que su operación se realiza en

capa uno del modelo OSI de las redes, básicamente toma las entradas ópticas sin



importar el protocolo que esta señal óptica contenga y modula cada señal óptica usando

una longitud de onda como portadora, lo que resulta en poder transmitir tantas señales

como longitudes de onda soporte el equipo o equipos que se estén utilizando. El ancho de

banda soportado para cada señal óptica que es modulada en una longitud de onda, es de

10 Gbps, ésto quiere decir que en cada longitud de onda podemos transmitir una señal de

hasta 10 Gbps.

Seguramente estas velocidades se verán incrementadas en los próximos años. Los

equipos actuales soportan 32 longitudes de onda y están siendo liberados equipos que

soportan 80 longitudes de onda en un solo enlace de fibra óptica. Esta tecnología permite

a loscarriers, incrementar la capacidad de sus redes utilizando la infraestructura existente,

sin tener que instalar más fibra, esto nos ayuda a reducir tiempos de implantación y una

reducción tremenda en costos.

Este crecimiento permite aumentar los servicios que ofrecen e incluso innovar en

servicios que ya están siendo demandados por corporativos, como es el rentar una

longitud de onda para conectar dos puntos, o porque no si se tiene fibra disponible

rentarla para que alguna empresa pueda hacer uso de DWDM, en vez de utilizar los

típicos enlaces E1 o E3, que aparte de ser de baja velocidad el costo de renta y

administración se incrementa. DWDM permite que las empresas comiencen a utilizar

aplicaciones que por limitantes de ancho de banda no podían ser implantadas como lo es

tener sites espejo, para contingencias o aumentar el desempeño de los sistemas de

información, el uso de dispositivos de almacenamiento masivo en diferentes localidades,

la consolidación de servidores y el uso de aplicaciones de multimedia a distancia.

CWDM

INTRODUCCIÓNLas redes metropolitanas o MAN (Metropolitan Area Network ) son redes que cubren

ámbitos de una ciudad o varias ciudades cercanas que hacen de interfaz entre las redes

de acceso y las redes troncales de transporte a largas distancias. Las necesidades de

estas redes son típicamente: escalabilidad, bajo coste, flexibilidad, robustez,

transparencia y anchos de banda relativamente altos y adaptados al cliente.

La demanda de capacidad de transporte en el entorno metropolitano es cada vez mayor,

debido a la introducción de servicios y aplicaciones con gran consumo de ancho de

banda. Esta necesidad de ancho de banda en la red metropolitana suscitó hace unos

años un gran interés en los sistemas WDM (Wavelength Division Multiplexing ), pues

además la transparencia inherente a esta tecnología se adapta muy bien a este entorno,

caracterizado por la necesidad de integrar una gran diversidad de clientes, servicios y

protocolos. Sin embargo, estos sistemas no cumplieron en ningún momento las

previsiones, debido principalmente a que tenían un coste muy alto y no permitían un

rápido retorno de las inversiones realizadas en su adquisición y despliegue.

Sin embargo, la madurez de la tecnología WDM ha permitido conseguir sistemas

adaptados específicamente al entorno metropolitano, ofreciendo altos anchos de banda a

un coste relativamente bajo. Dentro de la familia de tecnologías WDM, la



económicamente más competitiva en cortas distancias es la CWDM (C oarse WDM ). La

tecnología CWDM se beneficia del menor coste de los componentes ópticos asociados a

una tecnología menos compleja, que aunque limitada en cuanto a capacidad y distancia,

se adapta perfectamente a las necesidades de las redes empresariales y metropolitanas

de corta distancia.

CARACTERÍSTICAS DE CWDMLa multiplexación por división en longitud de onda, multiplexación óptica o WDM

(Wavelength Division Multiplexing ) tiene su origen, en la posibilidad de acoplar la salida de

diferentes fuentes emisoras de luz, cada una a una longitud de onda o frecuencia óptica

diferente, sobre una misma fibra óptica. Después de la transmisión a través de la fibra,

cada una de estas señales o canales ópticos en distintas longitudes de onda, pueden ser

separadas entre sí hacia diferentes detectores en su extremo final. El componente

encargado de inyectar las distintas fuentes sobre la misma f ibra óptica es el multiplexor, el

de separarlas es el demultiplexor, y el de adaptar las longitudes de onda recibidas a una

longitud de onda estandarizada, estabilizada y susceptible de ser multiplexada y

demultiplexada, es el transpondedor.

En WDM se distinguen típicamente cuatro familias de sistemas: DWDM de ultra larga

distancia, DWDM de larga distancia, DWDM metropolitano, y CWDM. Las cuatro familias

de sistemas WDM utilizan componentes ópticos distintos, siendo más complejos y caros

los que soportan mayores capacidades por canal y agregadas, y los que soportan

mayores distancias de transmisión. En DWDM de larga y ultralarga distancia el

espaciamiento de frecuencias actual es de 50-100 GHz (0,4-0,8 nm), en DWDM

metropolitano de 100-200 GHz (0,8-1,6 nm), y en CWDM de 2.500 GHz (20 nm). En

cuanto al número de longitudes de onda, mientras en DWDM se utilizan hasta 160 y en

DWDM metropolitano hasta 40, en CWDM se suelen utilizar hasta 18. Mientras los

sistemas DWDM de larga y ultralarga distancia soportan canales de hasta 40 Gbps, la

mayoría de los sistemas DWDM metropolitanos soportan hasta 10 Gbps y los CWDMactuales tienen su límite en 2,5 Gbps. En cuanto a las distancias que se suelen cubrir, los

sistemas DWDM de ultralarga distancia alcanzan hasta unos 4.000 Km sin regeneración

electroóptica, los de larga distancia hasta unos 800 Km, los DWDM metropolitanos hasta

unos 300 Km, y los CWDM hasta unos 80 Km.

Figura 1: Concepto de WDM.

Las longitudes de onda utilizables por los sistemas CWDM fueron estandarizadas por la

ITU-T (International Telecommunication Union ± Telecommunication sector ) en el año

2002. La norma, denominada ITU-T G.694.2, se basa en una rejilla o separación de



longitudes de onda de 20 nm (o 2.500 GHz) en el rango de 1.270 a 1.610 nm; pudiendo

así transportar hasta 18 longitudes de onda en una única fibra óptica monomodo. De

acuerdo con esto, se tienen dos importantes características inherentes a los sistemas

CWDM que permiten emplear componentes ópticos más sencillos y, por lo tanto, también

más baratos que en los sistemas DWDM:

y Mayor espaciamiento de longitudes de onda. De esta forma, en CWDM se

pueden utilizar láseres con un mayor ancho de banda espectral y no

estabilizados, es decir, que la longitud de onda central puede desplazarse

debido a imperfecciones de fabricación o a cambios en la temperatura a la

que está sometido el láser y, aún así, estar en banda. Esto permite fabricar

láseres siguiendo procesos de fabricación menos críticos que los utilizados en

DWDM, y que dichos láseres no tengan sofisticados circuitos de refrigeración

para corregir posibles desviaciones de la longitud de onda debidos a cambios

en la temperatura a la que está sometido el chip; lo cual reduce

sensiblemente el espacio ocupado por el chip y el consumo de potencia,

además del coste de fabricación. Por lo general en CWDM se utilizan láseres

de realimentación distribuida o DFB (Distributed Feed-Back ) modulados

directamente y soportando velocidades de canal de hasta 2,5 Gbps sobre

distancias de hasta 80 Km en el caso de utilizar fibra óptica G.652. Por otro

lado, CWDM utiliza filtros ópticos y multiplexores y demultiplexores basados

en la tecnología de película delgada o TFF (Thin-Film-Filter ), donde el número

de capas del filtro se incrementa cuando el espaciamiento entre canales es

menor. Esto supone de nuevo una mayor capacidad de integración y una

reducción de coste. Estos filtros CWDM de banda ancha, admiten variaciones

en la longitud de onda nominal de la fuente de hasta unos 6-7 nm y están

disponibles generalmente como filtros de uno o dos canales.y Mayor espectro óptico. Esto, que permite que el número de canales

susceptibles de ser utilizados no se vea radicalmente disminuido a pesar de

aumentar la separación entre ellos, es posible porque en CWDM no se

utilizan amplificadores ópticos de fibra dopada con Erbio o EDFA (E rbium

Doped Filter Amplifier ) como ocurre en DWDM para distancias superiores a

80 Km. Los EDFA son componentes utilizados antes de transmitir o recibir de

la fibra óptica, para amplificar la potencia de todos los canales ópticos

simultáneamente, sin ningún tipo de regeneración a nivel eléctrico. Los

sistemas CWDM utilizan, de ser necesario por las distancias cubiertas o

número de nodos en cascada a atravesar, regeneración; es decir, cada uno

de los canales sufre una conversión óptico-eléctrico-óptico de forma

totalmente independiente al resto para ser amplificado. El coste de la

optoelectrónica en CWDM es tal, que es más simple y menos caro regenerar

que amplificar. Por otro lado, puesto que los regeneradores realizan por

completo las funciones de amplificación, reconstrucción de la forma de la

señal, y temporización de la señal de salida, compensan toda la dispersión

acumulada; esto no ocurre en la amplificación óptica, a no ser que se utilicen



fibras con compensación de dispersión o DCF (Dispersion C ompensation

Fiber ), de alto coste y que además suelen requerir de una etapa de

preamplificación previa dada la alta atenuación que introducen.

Además, CWDM es muy sencillo en cuanto a diseño de red, implementación, y operación.

CWDM trabaja con pocos parámetros que necesiten la optimización por parte del usuario,mientras que los sistemas DWDM requieren de complejos cálculos de balance de

potencias por canal, algo que se complica aún más cuando se añaden y extraen canales

o cuando DWDM es utilizado en redes en anillo, sobre todo cuando los sistemas

incorporan amplificadores ópticos.

Figura 2: Rejilla de longitudes de onda en CWDM.

Con el fin de reducir costes, los suministradores de sistemas CWDM también utilizan

protocolos de gestión diferentes a los de los sistemas DWDM. Los sistemas DWDM

utilizan el protocolo CMIP (C ommon Management Information Protocol ) de la familia de

protocolos OSI (Open Systems Interconnection). Para reducir los costes, los fabricantes

de sistemas CWDM utilizan SNMP (Simple Network Management Protocol ) de la pila de

protocolos TCP/IP (Transmission C ontrol Protocol/Internet Protocol ). La utilización de

SNMP frente a CMIP supone, para los fabricantes de equipos, una menor complejidad en

el desarrollo de sus herramientas de gestión de red, lo cual redunda en un menor coste de

éstas. Por otro lado, el operador se beneficia también porque SNMP está más extendido yes más conocido, consume menos recursos y es más barato de implementar en la red de

routers que interconectará la red de equipos CWDM con el centro de supervisión central.

BENEFICIOS DE CWDMLas tecnologías que lideran el mercado metropolitano en la actualidad, son ATM, SDH y

Gigabit Ethernet. Cuando la capacidad de transmisión en un enlace óptico no puede ser

cubierto por estos sistemas basados en TDM (Time Division Multiplexing ), la solución es



introducir sistemas WDM de modo que varios equipos basados en TDM puedan compartir

una única fibra óptica por sentido de transmisión; es decir, las tecnologías TDM y WDM

son, por el momento, complementarias. De hecho, muchos sistemas WDM, tanto CWDM

como DWDM, también pueden multiplexar en TDM las señales de entrada, con el fin de

aprovechar al máximo el espectro óptico disponible y el ancho de banda ofrecido por la

fibra óptica.Según esto, es conveniente centrarse en los beneficios que ofrece CWDM respecto a

DWDM para las redes ópticas metropolitanas, sin tener en cuenta otras posibles

tecnologías competidoras. Podemos enumerar las ventajas de los sistemas CWDM

respecto a los sistemas DWDM, como: menor coste del equipo, menor coste del sistema

de gestión asociado, mayor facilidad de instalación y configuración inicial de la red, mayor

facilidad de operación y mantenimiento de la red, menor consumo de potencia, y menor

espacio ocupado. En definitiva, CWDM es una tecnología muy sencilla y tiene un coste

muy bajo, típicamente de alrededor del 35-65% al de DWDM para el mismo número

longitudes de onda, lo que permite que los desembolsos en capital sigan la trayectoria de

la generación de beneficios.

La única limitación que puede presentar CWDM frente a DWDM en el entorno

metropolitano es la menor capacidad soportada. No obstante, varios suministradores

WDM ofrecen esquemas de migración entre CWDM y DWDM metropolitano, de tal modo

que, cuando la capacidad de los sistemas CWDM deba ser extendida, algunos puertos

CWDM puedan ser substituidos por puertos y filtros DWDM. Según este esquema de

migración, hasta 16 canales DWDM separados 50 GHz pueden ser ubicados en el

espectro ocupado por un único canal CWDM.

CWDM vs. DWDM

Dentro de WDM hay diferentes implementaciones: DWDM (con 3 modalidades en función

de la distancia a cubrir) y CWDM. Los elementos ópticos usados en CWDM son los más

simples y baratos, y también los que permiten soportar una menor capacidad de canal y

distancia. Mientras que en DWDM vemos espaciamientos de canal de 50-100 GHz (por

ello Dense WDM), en CWDM estos son de 2500GHz (por ello Coarse WDM). Esto

significa que en lugar de 40 Gbps, CWDM está limitado a 2,5 Gbps. Mientras que con

DWDM se pueden llegar a cubrir 4000Km con CWDM la limitación es de 60-80 Km.

Hay dos importantes características inherentes a los sistemas CWDM que permiten

emplear componentes ópticos más sencillos y, por lo tanto, también más baratos que en

los sistemas DWDM:

- Mayor espaciamiento de longitudes de onda: los láseres utilizados puede ser de menor

calidad puesto que no se necesita una longitus de onda tan estable. Además estos

láseres no necesitan complejos chips de refrigeración como en DWDM para estabilizar la

longitud de onda. Por tanto en CWDM esto implica un mejor precio, menor consumo

energético, y menor espacio ocupado.



-Mayor espectro óptico: mientras que en DWDM se utilizan amplicadores ópticos EDFA

(Erbium Doped Filter Amplifier), en el caso de CWDM se realiza una conversión OEO, en

la que se regenera, amplificar, etc la señal minimizando la dispersión. La conversión es

factible porque, recordemos CWDM está pensado para trabajar hasta 2,5 Gbps. LA

ventaja de la conversión es que se minimiza la dispersión sufrida por la señal, mientras

que en DWDM se necesita para ello fibras con compensación de dispersión (de altocoste) además de necesitar preamplificadores por su gran atenuación.

Conclusiones

Por todo lo visto, cuando es necesario el uso de WDM en el ámbito metropolitano, la

mejor opción normalmente será CWDM. Aunque tiene una serie de limitaciones

(capacidad, distancia...) respecto a DWDM, en muchos casos cumple los requisitos

necesarios, siendo además en torno a un 50% del de DWDM, ya que como hemos visto

los equipos necesarios para CDWM son ostensiblemente más baratos. También hemos

analizado las razones por las que suponen un ahorro energético, y es de más fácil

integración.

El hecho de la reducción de precio es muy importante teniendo en cuenta las fuertes

inversiones que requieren este tipo de infraestructuras inicialmente, ya que de este modo

incentiva su creación. Además, aunque en principio podríamos pensar que, debido al más

que probable aumento de la necesidad de ancho de banda, CWDM podría no cubrir las

necesidades a largo plazo, existe la posibilidad de actualizar desde CWDM a DWDM.

Creo que esta idea es muy interesante: implantar primero una infraestructura "barata" que

posteriormente puede ser migrada a la mejor posible, de ser necesario.

CONCEPTO DE MPLSMPLS es un estándar IP de conmutación de paquetes del IETF (The Internet Engineering

Task Force), que trata de proporcionar algunas de las características de las redes

orientadas a conexión a las redes no orientadas a conexión. 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. La ruta del paquete se adapta en

función del estado de las tablas de encaminamiento de cada nodo, pero, como la ruta no

puede predecirse, es difícil reservar recursos que garanticen la QoS; además, las

búsquedas en tablas de encaminamiento hacen que cada nodo pierda cierto tiempo, que

se incrementa en función de la longitud de la tabla.

Sin embargo, MPLS permite a cada nodo, ya sea un switch o un router, asignar una

etiqueta a cada uno de los elementos de la tabla y comunicarla a sus nodos vecinos. Esta

etiqueta es un valor corto y de tamaño fijo transportado en la cabecera del paquete para

identificar un FEC (Forward Equivalence C lass), que es un conjunto de paquetes que son

reenviados sobre el mismo camino a través de la red, incluso si sus destinos finales son



diferentes. La etiqueta es un identificador de conexión que sólo tiene significado local y

que establece una correspondencia entre el tráfico y un FEC específico. Dicha etiqueta se

asigna al paquete basándose en su dirección de destino, los parámetros de tipo de

servicio, la pertenencia a una VPN, o siguiendo otro criterio. Cuando MPLS está

implementado como una solución IP pura o de nivel 3, que es la más habitual, la etiqueta

es un segmento de información añadido al comienzo del paquete. Los campos de lacabecera MPLS de 4 bytes, son los siguientes:

y Label (20 bits). Es el valor actual, con sentido únicamente local, de la etiqueta

MPLS. Esta etiqueta es la que determinará el próximo salto del paquete.

y CoS (3 bits). Este campo afecta a los algoritmos de descarte de paquetes y de

mantenimiento de colas en los nodos intermedios, es decir, indica la QoS del

paquete. Mediante este campo es posible diferenciar distintos tipos de tráficos

y mejorar el rendimiento de un tipo de tráfico respecto a otros.

y Stack (1 bit). Mediante este bit se soporta una pila de etiquetas jerárquicas, es

decir, indica si existen más etiquetas MPLS. Las cabeceras MPLS se

comportan como si estuvieran apiladas una sobre otra, de modo que el nodo

MPLS tratará siempre la que esté más alto en la pila. La posibilidad de

encapsular una cabecera MPLS en otras, tiene sentido, por ejemplo, cuando

se tiene una red MPLS que tiene que atravesar otra red MPLS perteneciente

a un ISP u organismo administrativo externo distinto; de modo que al terminar

de atravesar esa red, se continúe trabajando con MPLS como si no existiera

dicha red externa.

FEC

Forwarding Equivalence Class(FEC) ± Grupo de paquetes IP con el mismo tratamiento y siguiendo el mismo camino, no

importando el destino final

± Al paquete se le asigna un FEC según su dirección de destino

Etiquetas MPLS



y Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete

y Etiqueta MPLS genérica:

Formato de la etiqueta MPLS: 32 bits

IMPLEMENTACIONES DE MPLSUna vez visto el concepto de MPLS, veamos los distintos tipos de implementaciones

actuales, en concreto: MPLS como una solución IP sobre Ethernet, IP sobre ATM, e IP

sobre Frame Relay. No se contempla la aplicación de MPLS a las redes ópticas de

próxima generación, conocida como GMPLS (Generalized MPLS ), por encontrarse aún en

proceso de estudio y estandarización por parte del IETF. GMPLS es una extensión natural

de MPLS para ampliar el uso de MPLS como un mecanismo de control y provisión, no

únicamente de caminos en dispositivos basados en paquetes, sino también de caminos

en dispositivos no basados en paquetes; como los conmutadores ópticos de señales

multiplexadas por división en longitud de onda, los conmutadores de fibras ópticas, y los

conmutadores de señales digitales multiplexadas por división en el tiempo. Es decir,

GMPLS busca una integración total en la parte de control de las redes de conmutación de

paquetes IP y las redes ópticas SONET/SDH y DWDM; dando lugar a las redes ópticas

inteligentes de próxima generación, cuya evolución final será la integración de IP



directamente sobre DWDM utilizando algún mecanismo de encapsulamiento como los

³digital wrappers .́

La implementación de MPLS como una solución IP sobre Ethernet, Fast Ethernet o

Gigabit Ethernet, es la conocida como IP pura. Puesto que IPv4 es un protocolo diseñado

mucho antes que MPLS, en este caso, la etiqueta MPLS está ubicada después de la

cabecera de nivel 2 y antes de la cabecera IP. Los LSR saben como conmutar utilizandola etiqueta MPLS en vez de utilizar la cabecera IP. El funcionamiento de IPv4 ha sido

totalmente satisfactorio, no obstante, el sorprendente crecimiento de Internet evidenció

importantes carencias, como: la escasez de direcciones IP, la imposibilidad de transmitir

aplicaciones en tiempo real y los escasos mecanismos de seguridad. Estas limitaciones

propiciaron el desarrollo de la siguiente generación del protocolo Internet o IPv6, definido

en la RFC 1883. La versión IPv6 puede ser instalada como una actualización del software

en los dispositivos de red de Internet e interoperar con la versión actual IPv4,

produciéndose esta migración progresivamente durante los próximos años. En este caso,

la etiqueta MPLS forma parte de la propia cabecera IPv6, estando su uso descrito en la

RFC 1809.

La implementación de MPLS como una solución IP sobre ATM también está muy

extendida. Primeramente indicar, que MPLS no fue desarrollado para reemplazar ATM,

sino para complementarlo. De hecho, la aparición de switches ATM e IP con soporte de

MPLS, ha integrado las ventajas de los routers IP y los switches ATM y ha supuesto una

mejora de la relación precio/rendimiento de estos dispositivos. La diferencia principal entre

MPLS y otras soluciones de IP sobre ATM, es que las conexiones MPLS se establecen

utilizando LDP, y no por los protocolos de señalización ATM tradicionales, tales como

PNNI (Private Network to Network Interface). Por otro lado, MPLS elimina la complejidad

de hacer corresponder el direccionamiento IP y la información de encaminamiento

directamente en las tablas de conmutación de ATM, puesto que LDP entiende y utiliza

direcciones IP y los protocolos de encaminamiento utilizados en las redes MPLS son losmismos que los utilizados en las redes IP. En este caso, descrito en la RFC 3035, la

etiqueta es el valor del VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual C hannel Identifier ) de la

cabecera de la celda ATM.

Finalmente, MPLS también se ha desarrollado como una solución IP sobre Frame Relay.

En este caso, descrito en la RFC 3034, la etiqueta es el DLCI (Data Link C ontrol Identifier )

de la cabecera Frame Relay.

BENEFICIOS DE MPLSLa migración a IP está provocando profundos cambios en el sector de las

telecomunicaciones y configura uno de los retos más importantes para los ISP, inmersos

actualmente en un proceso de transformación de sus infraestructuras de cara a incorporar

los beneficios de esta tecnología. MPLS nació con el fin de incorporar la velocidad de

conmutación del nivel 2 al nivel 3; a través de la conmutación por etiqueta; pero

actualmente esta ventaja no es percibida como el principal beneficio, ya que los

gigarouters son capaces de realizar búsquedas de rutas en las tablas IP a suficiente

velocidad como para soportar todo tipo de interfaces. Los beneficios que MPLS

proporciona a las redes IP son: realizar ingeniería del tráfico o TE (Traffic E ngineering ),



cursar tráfico con diferentes calidades de clases de servicio o CoS (C lass of Service) o

grados de calidad de servicio o QoS (Quality of Service), y crear redes privadas virtuales o

VPN (Virtual Private Networks) basadas en IP.

La TE permite a los ISP mover parte del tráfico de datos, desde el camino más corto

calculado por los protocolos de encaminamiento, a otros caminos físicos menos

congestionados o menos susceptibles a sufrir fallos. Es decir, se refiere al proceso deseleccionar los caminos que seguirá el flujo de datos con el fin de balancear la carga de

tráfico entre todos los enlaces, routers y switches en la red; de modo que ninguno de

estos recursos se encuentre infrautilizado o sobrecargado. La TE, descrita en la RFC

2702, se ha convertido en la principal aplicación de MPLS debido al crecimiento

impredecible en la demanda de recursos de red.

Mediante MPLS, los ISP pueden soportar servicios diferenciados o DiffServ, como viene

recogido en la RFC 3270. El modelo DiffServ define varios mecanismos para clasificar el

tráfico en un pequeño número de CoS. Los usuarios de Internet demandan continuamente

nuevas aplicaciones, teniendo los servicios actualmente soportados unos requerimientos

de ancho de banda y de tolerancia a retrasos en la transmisión muy distintos y para

satisfacer estas necesidades óptimamente, los ISP necesitan adoptar no sólo técnicas de

ingeniería de tráfico, sino también de clasificación de dicho tráfico. De nuevo, MPLS

ofrece a los ISP una gran flexibilidad en cuanto a los diferentes tipos de servicios que

puede proporcionar a sus clientes.

Finalmente, MPLS ofrece también un mecanismo sencillo y flexible para crear VPN. Una

VPN simula la operación de una WAN (Wide Area Network ) privada sobre la Internet

pública. Para ofrecer un servicio de VPN viable a sus clientes, un ISP debe solventar los

problemas de seguridad de los datos y soportar el uso de direcciones IP privadas no

únicas dentro de la VPN. Puesto que MPLS permite la creación de circuitos virtuales o

túneles a lo largo de una red IP, es lógico que los ISP utilicen MPLS como una forma de

aislar el tráfico. No obstante, MPLS no tiene en estos momentos ningún mecanismo paraproteger la seguridad en las comunicaciones, por lo que el ISP deberá conseguirla

mediante cortafuegos y algún protocolo de encriptación tipo IPsec. Existen varias

alternativas para implementar VPNs mediante MPLS, pero la mayoría se basan en la RFC

2547.

Funcionamiento básico

Cómo funciona MPLS:

± El paquete IP se clasifica al entrar a la red MPLS

± Como resultado, se le incorpora un label

± En la nube MPLS, el paquete no vuelve a ser clasificado, y se lo conmuta simplemente

por su label



Equipos



CONFIGURACIÓN BÁSICA DE MPLS

Una vez establecidos los protocolos de routing pasamos a establecer las funcionalidades

MPLS en los routers. Para ello hay que arrancar el protocolo de distribución de etiquetas

en las distintas interfaces por las que queremos ³hablar MPLS´. La configuración de

MPLS requiere los siguientes pasos:

Configurar el CEF (C isco E xpress Forwarding ) en todos los routers con funcionalidad ³PE´

y ³P´, CEF es el conjunto de funcionalidades que reúnen los equipos Cisco para poder



trabajar en un entorno MPLS entre otras funciones. Los comandos que hay que ejecutar

para activar CEF en un router que soporte estas funcionalidades son:

cisco# configure terminal

cisco(config)# ip cef

Para comprobar si se ha activado CEF correctamente utilizaremos el siguiente comando:

show ip cef summary

En caso de que no se hubiese habilitado CEF no saldría nada a la salida de este

comando.

2. Activación del protocolo de distribución de etiquetas LDP: Hay que realizar la siguiente

configuración en cada interfaz que vaya a hablar MPLS:

cisco(config)# interface <nombre de la interfaz>

cisco(config-if # mpls ip

cisco(config-if)# mpls label protocol ldp

Documents

Dwdm, Cwdm, y Mpls