Struktury IP/DWDM

Dzisiaj istotną rolę zaczyna odgrywać optyczna warstwa transportowa oraz posadowiona bezpośrednio na niej warstwa IP z uwzględnieniem ramkowania. Taka operacja pozwoliła wyeliminować szereg urządzeń komunikacyjnych warstwy optycznej i udostępniła jednolitą płaszczyznę sterowania, odpowiednią zarówno dla warstwy optycznej, jak i warstwy IP – z zastosowaniem wieloprotokołowego przełączania MPLS (Multiprotocol Label Switching). Polega ona na dodawaniu do pakietów IP krótkich etykiet, na podstawie których węzły sieci mogą dalej kierować pakiety IP do właściwych portów wyjściowych. W praktyce oznacza to, że w węzłach sieci zastępuje się tradycyjną analizę globalnego adresu docelowego związanego z pakietem IP jedynie analizą etykiety.

Współczesna infrastruktura sieci transportowej dąży więc do modelu dwuwarstwowego, w którym routery są bezpośrednio połączone ze sobą szybką optyczną siecią szkieletową DWDM. Takie rozwiązanie jest bardziej wydajne niż SDH, zwłaszcza po zaimplementowaniu sterowania rozproszonego, instalowanego również w warstwie optycznej. Usprawnia ono skalowanie poszczególnych fragmentów sieci, a także daje szybką reakcję sieci na zdarzające się w niej awarie techniczne. W nakładkowej strukturze IP/DWDM (IP over DWDM) sieć ma jedynie dwa rodzaje zasobów: warstwę optyczną i posadowioną bezpośrednio na niej warstwę IP.

Rezygnacja z warstwy SDH oznacza wprawdzie brak mechanizmow protekcji i odtwarzania udost.pnianych przez sie., ale protoko.y MPLS (lub optyczne MP?ÉS) implementowane bezpo.rednio w warstwie optycznej DWDM oraz w warstwie IP s. ju . wystarczaj.co skuteczne. W st rukturze I P/DWDM mo.na p onadto e fektywnie s tosowa. asymetryczny przekaz sygna.ow (ro.ne kana.y falowe i zmienn. ich liczb.), co pozwala unikn.. strat wnoszonych przez symetryczne z natury platformy SDH . niekorzystnie wp.ywaj.ce na asymetryczny ruch internetowy.

Łącze warstwy optycznej, składające się z wielu włókien światłowodowych, zawiera wiele kanałów falowych zwykle o tej samej przepływności, natomiast integrujący je węzeł stanowi przełącznik optyczny OXC zdolny do komutowania (i ewentualnie konwersji) fal. Ścieżkę warstwy optycznej stanowi więc sekwencja fal optycznych, rozpoczynająca się w źródłowym OXC i przebiegająca wzdłuż łączy optycznych sieci przez pośredniczące przełączniki OXC, a kończąca się w docelowym przełączniku OXC.

Wiązka ścieżek warstwy optycznej tworzy właściwe łącze warstwy IP, które wiąże routery funkcjonujące jako węzły warstwy IP. Tak połączone elementy sieci (routery i przełączniki OXC) mają zainstalowane funkcje automatycznego sterowania i kontaktują się ze sobą protokołem sygnalizacyjnym, dzięki czemu znają wzajemnie topologię sieci oraz bieżący stan łączy. Poszczególne elementy mogą więc w pewnym zakresie obsługiwać lokalnie nadchodzące zgłoszenia, a scentralizowany i nadrzędny system sterowania, mając pełną informację o stanie sieci, optymalizuje współdziałanie poszczególnych węzłów.

Instalacja optycznego Internetu IP/WDM wymaga kompleksowego rozwiązania szeregu problemów obejmujących: automatyczne wykrywanie topologii sieci, szybką identyfikację i lokalizację błędów oraz przesyłania związanych z nimi informacji drogą sygnalizacyjną. Pozwala także na automatyczne wznawianie pracy sieci po wystąpieniu uszkodzenia (w czasie kilku sekund), wprowadzania procedur inżynierii ruchu TE (Traffic Engineering) i automatycznego zestawiania dróg optycznych oraz ciągłego pomiaru jakości istniejących połączeń. Podstawą do realizacji tak postawionych wymagań jest instalacja odpowiedniego oprogramowania, które muszą spełnia.

Podstawą jest OXC

Ewolucja transportu optycznego przebiega od prostych połączeń dwupunktowych w kierunku zarządzanych sieci optycznych ze zwielokrotnieniem DWDM. Podstawowym mechanizmem transportowym takiej sieci jest pojedyncza ścieżka optyczna, która stanowi kanał komunikacyjny między dwoma routerami lub urządzeniami końcowymi poprzez sieć złożoną z przełączników optycznych OXC (Optical Cross Connect).

Sieci wyposażone w przełączniki OXC mogą przełączyć i zamienić sygnał optyczny o określonej długości fali na inną i skierować go do właściwego portu wyjściowego. Takie rozwiązanie pozwala tworzyć całkowicie optyczne sieci nowej generacji, które dzisiaj zaczynają wychodzić z badań laboratoryjnych do etapu aplikacji komercyjnych. Są one promowane nie tylko przez największe koncerny, ale i organy standaryzacyjne, takie jak IETF (The Internet Engineering Task Force) czy forum OIF (Optical Interworking Forum).

Rozwój sieci optycznych wyznaczają dwie komplementarne technologie, już znajdujące się w eksploatacji: GMPLS związana z sieciami IP oraz procedura ASON rozwijana w środowisku operatorów telekomunikacji. Promowany przez IETF standard GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) jest używany do zarządzania połączeniami w sieci oraz do przenoszenia informacji sygnalizacyjnych i połączeniowych związanych z trasowaniem. Jego podstawową cechą jest implementacja wirtualnych połączeń czasu rzeczywistego na bazie komunikacji IP, która z definicji oferuje jedynie usługę bezpołączeniową. Rozwijana przez ITU platforma ASON (Automatically Switched Optical Network) zawiera sterowanie, które także umożliwia tworzenie komutowanej sieci optycznej, mimo że sama w sobie nie jest systemem komutacyjnym.

Powszechnie już stosowane w praktyce dynamiczne zestawianie ścieżek optycznych między węzłami wewnątrz sieci jest najnowszym trendem w usprawnianiu platform. Polega ono na tym, że w przypadku gdy router stwierdzi przeciążenie lub awarię jednej ze swych podstawowych tras połączeniowych (na poziomie IP), automatycznie zestawia on ścieżkę alternatywną. System zarządzania zwykle dokonuje tej operacji jeszcze przed potrzebą jej użycia w konkretnej sytuacji, a takie działanie pozwala „a priori” na zwiększenie efektywności wykorzystania zasobów sieciowych sieci transportowej i sprzyja bardziej efektywnemu wdrażaniu przekazów w czasie rzeczywistym.

Integrowanie warstwy IP (praktycznie znajdującej się w gestii operatorów IP) z warstwą optyczną (stanowiącą własność operatorów telekomunikacyjnych) wymaga rozwiązania sprzecznych interesów między rywalizującymi podmiotami. Są one związane z udostępnieniem operatorom IP, poprzez obwody sygnalizacyjne, informacji o strategicznym znaczeniu dla operatorów medium optycznego. Zawierają one pełną wiedzę o optycznej strukturze sieci transportowej i jej aktualnym stanie, zajętości i obciążeniu poszczególnych węzłów w szkielecie optycznym (ile, komu, lokalizacje) oraz możliwe połączenia i przepływności łączy alternatywnych. Informacje te są podstawą dla routerów IP do podjęcia decyzji o ewentualnym wyborze ścieżki alternatywnej LSP, w sytuacji gdy router IP stwierdzi przeciążenie elementu eksploatowanej sieci.

Ostatnią propozycją rozwiązania spornego problemu jest nakładkowy sposób sygnalizacji, w którym sieci optyczne udostępniają operatorom IP jedynie fragmentaryczny obraz topologii transportowej związany z aktualnym stanem sieci, a nie całość chronionej tajemnicą topologii optycznej. Mimo że klasyczne usługi internetowe w podstawowej masie nie wymagają jeszcze zagwarantowania odpowiedniego poziomu jakości, w najbliższej przyszłości sieci dla tych usług będą musiały udostępniać w czasie rzeczywistym usługi oparte na protokole IP, wymagające gwarantowanej jakości QoS dla każdej aplikacji oddzielnie. Przyszłe infrastruktury sieci optycznych nowej generacji muszą więc być tak bardzo elastyczne, aby mogły agregować wiele typów usług, z których każda ma inne wymagania dotyczące parametru jakości QoS.