El Valor Competitivo de integrar el Plano de Control Multi-capas entre IP y Transporte Óptico
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Generalmente cuando hablamos de una arquitectura SPN (Service Provider Network), tener la convergencia de múltiples servicios en una misma red unificada basada en paquetes, no tiene la menor objeción en los Proveedores de Servicio, ya que ofrece beneficios claros de acceso agnóstico, simplicidad operativa, escalabilidad, flexibilidad y eficiencia.
Así como las redes SPN han evolucionado hasta ofrecer servicios L1, L2, L3 sobre la misma red IP/MPLS, los sistemas de transporte óptico DWDM, que hasta hace poco seguía desacoplado de la red de paquetes, están evolucionando con innovaciones que Cisco ha venido desarrollando especialmente en los últimos 2 años.
En los sistemas de transporte ROADM (Reconfigurable Wavelength optical-add-drop and switching), características como: la transmisión con detección coherente DWDM, funcionalidades como colorless, omnidirectional, contentionless y gridless (Cisco FlexSpectrum), y la madurez de un plano de control dinámico con el estándar WSON (Wavelength Switched Optical Network), permiten convertir la capa fotónica estática e inflexible en una capa con características dinámicas de conmutación y con flexibilidad para auto-configurarse. Todo esto reduce costos de recuperación o reconfiguración ante una falla en la fibra, y reduce costos de operación al no requerir personal en campo para restablecer, crear o reconfigurar un circuito.
Cisco nLight™ es la tecnología innovadora que combina una red óptica flexible, programable y touchless con WSON, integrada a nivel de plano de control con la red IP/MPLS a través del estándar de la IETF GMPLS-UNI, para aprovisionamiento de circuitos multi-capa, posible en ambientes flexibles en el silicon y detección coherente de 100G en adelante.
ACG Research realizó un caso de negocios comparando la protección y restauración con la solución de Cisco nLight™ comparada con un esquema de protección común 1+1. El resultado mostró que en el esquema de plano de control multi-capa donde hay una integración IP+Óptico, el ahorro puede representar 63% en número de transponders y hasta 26% en número de interfaces en los routers.
Para ilustrar la promesa de que el Plano de Control multi-capa permite ahorros significativos en CAPEX y OPEX en los Proveedores de Servicios, con una ventaja competitiva frente al modelo tradicional de arquitecturas no integradas, veamos un ejemplo considerando 4 nodos.
Existen 3 tipos de restauración multi-capa (MLR- MultiLink Restoration):
- MLR-O: MLR que trata fallas en la capa óptica
- MLR-P: MLR que trata fallas a nivel de puerto IP o de transponder
- MLR-A: MLR que trata fallas del router de agregación IP
En este caso, veremos el caso de restauración multi-capa MLR-O.
La arquitectura inicial con tráfico en producción se muestra a continuación en la Figura 1:
Figura 1
Estado en condiciones normales, tráfico operativo solamente
Veamos cuáles son las implicaciones de la falla de la fibra principal (con más tráfico) entre los nodos ROADMs, caso MLR-O, sin la tecnología Cisco nLight™.
El corte de fibra resulta en la pérdida de los dos enlaces de 100G entre los dos routers principales. Por ende, los 180Gbps de tráfico deben reenrutarse a través del anillo en la capa IP, con lo cual necesitas dos enlaces de 100G por par de routers a través del anillo para soportar dicho tráfico, como se muestra en la Figura 2:
Figura 2
Impacto en el caso de una falla simple de enlace
Si ahora repetimos el mismo razonamiento para cada una de las fibras y miramos cuál es el escenario de capacidad para máxima protección necesario para cada enlace, con el cual se tiene protección de todos los posibles escenarios de falla de puerto o enlace, el resultado se muestra en la Figura 3.
Dicho escenario se resume en 8 interfaces de core para cada router en total (con sus respectivos 8 transponders en el caso de ir por transmisión óptica). Herramientas como Cariden MATE permiten hace estos análisis de simulación de fallas.
Figura 3
Planeando para todas las fallas de enlace + puerto
Ahora veamos cómo MLR-O afecta el dimensionamiento de la red usando Cisco nLight™.
Cuando falla una fibra en la red óptica, todas las conexiones que se ven impactadas se reenrutan alrededor de dicha falla usando las mismas interfaces del router y los mismos transponders que se usaron para el tráfico operativo en condiciones normales. Es decir, no es necesario tener a disposición interfaces extra en los routers ni transponders extras para lidiar con dichas fallas.
Tomará decenas de segundos en la capa óptica para restaurar el camino. Durante este tiempo, el tráfico que normalmente viajaba por el enlace de arriba se reenrutará sobre el camino más largo. Ya que dicho camino sólo tiene 50G de capacidad disponible, habrá congestión temporal, el cual puede ser aceptable para tráfico best effort y por un breve período de tiempo.
Figura 4
Impacto de falla de enlace con MLR-O usando Cisco nLight™
Para que el tráfico Premium se pueda recuperar rápidamente, se pueden usar mecanismos como IP/MPLS FRR. Para ello, la red debe estar dimensionada de tal forma que el tráfico Premium no tenga congestión en la ruta IP/MPLS de respaldo.
En nuestro ejemplo, si el tráfico Premium representa 20G, entonces dimensionaremos nuestra red para que nuestros enlaces IP puedan transportar el tráfico extra de 20G correspondiente al tráfico Premium en el caso de una falla.
Para nuestro ejemplo, dicho tráfico puede ser transportado en los enlaces existentes de 2x100G. Este escenario se ilustra en la Figura 5.
Figura 5
Impacto de la falla de un enlace con MLR-O teniendo 20G de tráfico premium
Ahora bien, ya ilustramos el ahorro en caso de falla de fibra en la red óptica usando nLight™. Pero, qué pasaría si fallaran las interfaces en el router o el transponder?
En ese caso también necesitaríamos simular el impacto de todas las posibles fallas de puerto.
Si colocamos un enlace extra entre los dos routers más importantes, los tres enlaces de los routers pueden estar en bundle y hacer balanceo de carga (generalmente el tráfico se balancea con 60G de tráfico en cada enlace). Durante una falla de puerto, los demás enlaces compartirán la carga (90G por cada enlace), como se muestra en la Figura 6.
Figura 6
Impacto de una falla simple de puerto usando Cisco nLight™
Simulando todas las posibles fallas de puerto, tenemos las capacidades extras a aprovisionar que se muestra en la Figura 7, con un total de 6 interfaces de 100G por router. Sin MLR-O soportado por la tecnología de integración IP+Óptico de Cisco nLight™, se hubieran requerido 8 interfaces de 100G en este escenario de una red relativamente pequeña.
Este ejemplo ilustra una de las ventajas de las redes con integración multi-capa (enrutamiento de paquetes y sistemas de transporte) en la arquitectura Cisco nLight™, en ahorro de CAPEX. La arquitectura de Cisco nLight™ irá asimismo evolucionando incluyendo orquestación y programabilidad, agilizando aún más las redes de los Proveedores de Servicios, que serán los diferenciadores ante la demanda de la tercera ola de Internet, el Internet de Todo (IoE – Internet of Everything).
Para mayor información de Cisco nLight™, a continuación documentación pública:
http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/routers/ps5763/whitepaper_c11-718852.html
http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/routers/ps5763/whitepaper_c11-718853_ns582_Networking_Solutions_White_Paper.html
Escrito por:
Adriana Gomes
Technical Solutions Architect
Cisco Cansac
Authors