PTN - Parte 1

(1)

PT

N -

Pa

ck

et

Tr

an

sp

or

t

Ne

tw

or

k

MN5000 Series

Parte 1

PT

N -

Pa

ck

et

Tr

an

sp

or

t

Ne

tw

or

k

MN5000 Series

Parte 1

Treinamento Técnico

(2)

(3)

Controle de Versões

D

Daattaa VVeerrssããoo RReessppoonnssáávveel l OObbsseerrvvaaççõõeess

0

077//1122//22001122 11..00 CCaarrlloos s RR. . RRoossssii VVeerrssãão o iinniicciiaall 1

(4)

Introdução

Treinamento Técnico

(5)

O que são redes de transporte?

Redes que proporcionam uma infraestrutura para transporte

e agregação confiável para qualquer tipo de tráfego cliente

Redes de

Transporte

Multi serviço

Escalável

Confiável

Q

Qo

oS

S

B

Baaiixxo

o C

Cu

usstto

o

(6)

Principais Redes de Transporte Atuais

REDES DE

TRANSPORTE

ATUAIS

DWDM

SONET/SDH

OTN

IP/MPLS

ETHERNET

(7)

Explosão na Demanda por Largura de Banda

Mobile 3G/4G

Cloud Computing

Internet

Games online

Download / Música

e Vídeo

Ensino a distância

IPTV/HDTV

Outros

A Capacidade de Processamento dobra a cada 18 meses.

O crescimento da largura de banda para usuários domésticos dobra a cada 21 meses.

(8)

Crescimento do Tráfego de Dados em Redes Móveis

Fonte: Cisco®_{Visual Networking Index (VNI) Global Mobile Data Traffic Forecast / FEV-2012}

iPhone, Blackberry e outros smartphones estão impulsionando

o crescimento explosivo no tráfego de pacotes;

Operadoras de telefonia móvel têm implementado 3G e / ou

HSDPA para oferecer velocidades de dados cada vez maiores

HSPA + eLTE podem oferecer experiência verdadeira em banda

larga

(9)

Transformação das Redes de Transporte

Sumário

Explosão do tráfego de Pacotes (Dados) impulsionado pelas redes

móveis;

Necessidade de convergência de diferentes redes em uma única rede de

transporte;

Redução de CAPEX e OPEX;

(10)

Principais desafios para os Provedores de Serviços

Lidar com o crescimento do tráfego de pacotes:

Packet TDM Novos Serviços Receita Custo Largura de Banda _t $

Voz Dominante Dados Dominante

Novo Custo

Crescimento Rápido dos assinates 3G para telefonia móvel e banda larga em todo o mundo, vem impulsionando a demanda por transporte de pacotes em alta velocidade.

Elevar a receita:

Apesar do crescimento de assinantes e o aumento da banda disponibilizada, a receita líquida média por assinante está caindo. As redes são complexas, de difícil escalabilidade e caras de se manter. Energia e espaço físico são outros grandes desafios.

Oferecer novos serviços

:

A infra-estrutura da rede atual de transporte não é suficiente para suportar a evolução dos serviços móveis, como LTE e serviços avançados para empresa (por exemplo: EPL, EVPL).

(11)

Tecnologias atuais não são adequadas para enfrentar os novos desafios

IP Core PE P P PE xPON NodeB Residential PC Phone Mobile Terminal BSC RNC BRAS MSCG SPOP IP Metr o IP Access GE/FE DSLAM Business BTS

SWITCH

ETHERNET

ROUTERS

IP/MPLS

MSTP

SONET/SDH

(12)



LAN Switches

Switches

CORE Access IP Backbone SR _SR Fraca capacidade para QoS Dificuldade para multiserviços Falta de mecanismo para OAM

Não há mecanismo de QoS fim a fim; Falta de mecanismo eficaz para proteção de rede. Maior tempo de recuperação para redes maiores. Não satisfaz as exigências de comutação de proteção para redes de transporte;

Falta de sistemas de gerência de redes adequados à operação & manutenção; Falta de mecanismo OAM para isolamento de falhas e solução de problemas;

Dificuldade em suportar sincronização; Falta de mecanismo para suportar tráfego especial ATM multiserviço.

(13)



Roteadores

Um Roteador suporta multi-serviços, suporta função L2/L3, encaminhamento hierarquizado, controle de fluxo e garantia de priorização de serviços, mas...

Falta de hardware baseado em OAM e dificuldade para implementar proteção sub-50ms, principalmente na ocorrência de falhas simultâneas;

Baixa capacidade para gerenciamento da rede. Falta capacidade para configuração de serviços fim a fim; Falta suporte para transmissão de sincronismo;

Suporte a proteção de linha e equipamento, deixa a desejar;

No contexto das redes de transporte, apresenta elevado custo, com muitas funcionalidades inúteis, tais como milhares de tabelas de encaminhamento.

IP

Metro

(14)



MSTP/SDH

– Um MSTP SONET/SDH suporta tráfego ethernet, proteção de linha e de equipamento, adequado para redes de transporte, capacidade para gerenciamento da rede. para configuração de serviços fim a fim, bons recursos para OAM e fácil operação, mas...

• Baixa eficiência para multiplexação estatística; • Recursos para QoS limitado;

• Transporte do tráfego ethernet baseado em Virtuais Containers de tamanho fixo, dificultando a escalabilidade

MSTP SONET/SDH

VCn1 VCn2 VCn3 SDH VC Túnel 1 Túnel 2 Túnel 3 Flexible Tunnel

Largura de Banda livre

RNC SPOP … 3G/HSxPA LTE/Wimax 3G/HSxPA LTE/Wimax RNC RNC 3G/HSxPA LTE/Wimax CBD Residential DownTown

Fiber

(15)

Packet Transport Network - PTN

IP, Ethernet, MPLS

MSTP/MSPP (SDH/SONET)

Packet Network Transport Network

Multiplexação estatística Transporte flexível QoS avançado Escalabilidade Rentabilidade (Ethernet) Orientado a conexão

Sincronismo (alta precisão) Resiliente (50ms switch-over) OAM abrangente Multi serviços Provisionamento estático ou dinâmico

O melhor

entre dois

mundos

Transporte multiserviço sobre pacotes

Multiplexação estatística (melhor ocupação da bada disponível)

Plano de dados determinístico Orientado a conexão

QoS avançado fim a fim OAM abrangente

Proteção de rede e equipamento Sincronismo

Packet Transport Network

(16)

Porque PTN?

Packet

：

Packet core, Multiserviço e QoS.

Transport

：

OAM, proteção de hardware

e rede, acesso multiserviço e sistema

abrangente de sincronismo.

Network

：

Tráfego fim a fim e gerência de

rede classe de transporte

Permite rápido crescimento da rede

 Escalável, para atender a demanda

crescente de tráfego

 Capacidade multiserviço de lidar com pacotes e TDM igualmente

Reduz CAPEX & OPEX

 Economia de espaço  Economia de energia

 Menor investimento que SDH/Router

Habilita novos serviços

 Padronização para serviços Metro Ethernet

 Garantia de nível de serviço

Garantia de Investimento

 Pronto para tecnologias em desenvolvimento como o LTE

(17)

STM1

PTN x Redes MSTP SONET/SDH

BTS NB E1 E1 TDM (SDH) BSC RNC STM1 E1

Classic

2G, 3G, HSDPA, LTE, … BTS NB E1 ETH TDM (SDH/MSTP) BSC RNC E1 PTN E1 ETH

Hybrid

2G, 3G, HSDPA, LTE, … BTS NB ETH ETH BSC RNC E1 PTN E1 ETH Enterprise BB access ETH

Packet

2G, 3G, HSDPA, Broadband Aggregation, Enterprise, LTE, …

(18)

Mobile Backhaul PTN

2G BTS 3G Node B 3G Node B 3G NodeB or LTE eNodeB BSC aWG RNC _GGSN MGW MSC GMSC SGSN

Operator’s Circuit Switching Backbone Network

Operator’s Packet Switching Backbone Network SGSN T1/E1 (Copper) ATM (IMA/STM-1) Ethernet (Fiber, GPON, xDSL)

Mobile Core Network Cell Site Mobile Backhaul

A-bis E1/T1 AAL2/5 ATM E1/T1 IMA AAL2/5 ATM STM-1 IP MLPPP E1/T1 LTE UDP/IP Ethernet PTN MN5100

Unified Backhaul Network

MN5200

(19)

Tecnologia

MPLS-Transport Profile (TP)

Tecnologia

MPLS-Transport Profile (TP)

(20)

MPLS-TP

Histórico e Padronização

MPLS-TP

Histórico e Padronização

(21)



T-MPLS (Transport MPLS)

– Com a tendência de redes baseadas em pacote em alta, o ITU-T se interessou em adaptar o MPLS para torná-lo “classe de operadora”, de acordo com os reconhecidos princípios de arquitetura do ITU-T;

– O resultado foi o Transport MPLS (T-MPLS), uma tecnologia multiserviço de transporte confiável de pacotes baseada no MPLS, orientada à conexão e com conexões ponto-a-ponto gerenciadas;

– O ITU-T aprovou a primeira versão de sua recomendação para transporte de pacotes T-MPLS em 2006;

– Alinhada com as redes de transporte baseadas em circuito, o T- MPLS possui suporte avançado a OAM (Y.1711), permitindo um controle abrangente dos recursos da rede de transporte.

(22)



MPLS-TP (MPLS Transport Profile)

– Por volta de 2008, a tecnologia T-MPLS tinha alcançado um estágio onde alguns fabricantes começaram a suportá-la em seus equipamentos de transporte óptico;.

– O IETF responsável pelo MPLS chamou a atenção do ITU-T com relação a incompatibilidade do T-MPLS com o MPLS, a qual poderia ter impactos negativos sobre a internet;

– Um grupo de trabalho conjunto (JWT) foi formado entre o IETF e o ITU-T para alcançar um alinhamento mútuo entre as soluções, chamado do MPLS-TP;

– O objetivo do MPLS-TP é oferecer transporte orientado à conexão para serviços baseados em pacotes sobre redes ópticas, com base na tecnologia MPLS, implementando funcionalidades de OAM abrangentes (ainda não padronizada por completo), resiliência, operações escaláveis, alta disponibilidade e monitoramento de desempenho.

(23)



ITU-T x IETF

Padronização

J oint Working Team

(24)

MPLS

Conceitos

MPLS

Conceitos

(25)



Rede MPLS

MPLS (Multi Protocol Label Switch)

Conceitos

Solução que possibilita melhorar a

velocidade no encaminhamento dos

Pacotes na Rede.

O termo “Multi-Protocol” é usado

para especificar o suporte de vários

protocolos ao nível da camada de

rede.

A aplicação mais interessante do

MPLS consiste na sua utilização em

conjunto com o Internet Protocol (IP).

Camada 3

Camada 2,5

Camada 2

Camada 1

Camada de Rede. Ex.: IP MPLS

Camada de Enlace. Ex.: Ethernet Camada Física (Óptica)

IP / MPLS

Fram e Relay ATM Ethernet

(26)



No roteamento IP,

não orientado a conexão

, cada elemento no caminho, analisa o

header do pacote e encaminha-o de acordo com sua tabela de roteamento. Isso

demanda tempo de processamento.



Um modo de minimizar esse tempo de processamento é a utilização do protocolo MPLS.



Na rede MPLS somente os roteadores de borda, criam um caminho entre estes (LSP)

através da atribuição de labels. Assim, os demais roteadores irão somente comutar

labels até que o pacote chegue ao seu destino pelo caminho definido, denotando uma

comunicação

orient ada a conexão

.



Desta forma a parte pesada do processamento dos pacotes é feita nas bordas da rede,

diminuindo o processamento no núcleo. Como a velocidade dos pacotes no núcleo da

rede é maior em relação às bordas, temos uma processo de comunicação mais rápido.

(27)



LSP – Label Switch Path

MPLS (Multi Protocol Label Switch)

IP / MPLS E-LSR Rede E-LSR LSR _LSR LSP LSR: Label Sw it ch Router

E-LSR: Edge Label Sw it ch Rout er

No roteamento IP, não orientado a conexão, cada elemento no caminho, analisa o header do pacote e encaminha-o de acordo com sua tabela de roteamento. Isso demanda tempo de processamento.

Um modo de minimizar esse tempo de processamento é a utilização do protocolo MPLS. Na rede MPLS somente os roteadores de borda, criam um caminho entre estes (LSP) através da atribuição de labels. Assim, os demais roteadores irão somente comutar labels até que o pacote chegue ao seu destino pelo caminho definido, denotando uma comunicação orientada a conexão.

Desta forma a parte pesada do processamento dos pacotes é feita nas bordas da rede, diminuindo o processamento no núcleo. Como a velocidade dos pacotes no núcleo da rede é maior em relação às bordas, temos uma processo de comunicação mais rápido.

(28)



LSP – Label Switch Path

MPLS (Multi Protocol Label Switch)

Header

Camada 2

Shim Header

Payload (camada 3)

Camada 2 Camada 2,5 (MPLS) Camada 3

Label

(20 bits)

EXP

(3 bits)

S

(1 bit)

TTL

(8 bits)

Label = 20 bits

EXP = Experimental bits or traffic class (TC), 3 bits

S = Bottom of Stack, 1 bit

(29)

MPLS-TP

Visão Geral da Tecnologia

MPLS-TP

Visão Geral da Tecnologia

(30)



O MPLS-TP oferece transporte orientado à conexão para diversos sobre uma rede de

pacotes, com base na tecnologia MPLS:

– Transporte TDM – Transporte ATM – Transporte Ethernet



Oferece multiplexação estatística com plano de dados determinístico



Escalabilidade



Permite provisionamento estático e dinâmico



Implementa funcionalidades de QoS e sincronismo avançadas



Alta disponibilidade (Proteção)



Implementa funcionalidades avançadas de OAM

– Monitoração de desempenho e status – Monitoração de falhas – Funções de manutenção – DCC

MPLS-TP

MPLS

MPLS-TP

RFC 5654

(31)



Tecnologia que permite emular serviços diversos sobre uma rede comutada de pacotes

(PSN – Packet Switched Network).



Conhecido como “PWE3” (Pseudo Wire Emulation Edge to Edge), é descrito na RFC 3985

como uma tecnologia ponto a ponto, operando sobre uma rede de pacotes (PSN)

baseada em IP/MPLS.



Genericamente os serviços que podem ser emulados sobre uma PSN através do PWE3

são:

Pseudo Wire Emulation

Payload Genérico

Serviços PW

Packet Ethernet, HDLC, Frame Relay e AAL5

Cell ATM

Bitstream PDH

(32)



Conceitos

Pseudo Wire Emulation

PE PE CE

CE

Packet Netw ork

PW Customer Edge Customer Edge Native Services Native Services PSN Tunnel (LSP) Pseudo Wire (PW) Emulated Services Provider Edge Provider Edge Attachment Circuit – AC Attachment Circuit – AC

Pseudowire: identifica e emula o serviço sobre a rede MPLS

Tunel LSP: Identifica e define o caminho bidirecional fim a fim entre dois PE’s

PW

Tunel LSP

(33)



PW Mux/Demux

Pseudo Wire Emulation

PW1

Tunel LSP

PW2

PE PE CE CE

PW1 e PW2

Tunel LSP

CE Payload

PW Encapsulation

PW Mux/Demux

PSN Convergence

CE Payload

PW Encapsulation

PW Mux/Demux

PSN Convergence

(34)



SS-PW/MS-PW

Pseudo Wire Emulation

SS-PW: SINGLE SECTION PW

MS-PW: MULTI SECTION PW

CE CE CE

PW3-b/PW3-c

PW3-a

MS-PW (PW3-b + PW3-c)

SS-PW (PW3-a)

TUNEL 1

TUNEL 2

PE PE PE

(35)



Canal para Operação, Administração e Manutenção (OAM) in Band

MPLS-TP OAM

Basic OAM requirements (MPLS-TP Layer)

1 Continuity Check/ Connectivity Verification (CC/CV) 2 Connectivity Verification on demand (CV)

3 Route Tracing 4 Debug test Testing Loopback 5 Lock indicate 6 Lock

7 Alarm indication singal (AIS) 8 Remote Alarm Indication (RAI) 9 Client Signal Failure (CSF) 10 Packet loss measurement 11 Delay measurement LSP UP LINK LAYER PW MPLS-TP LAYER LSP OAM PW OAM CLIENT LAYER

Multi-layer OAM support

Client Layer: ATM, SDH/SONET, and Ethernet

MPLS-TP Layer: PW and LSP

(36)



Generic Associate Channel Header (G-ACh)

MPLS-TP OAM

Label PW Label ACH OAM G-ACh Payload Label GAL ACH OAM G-ACh Payload

0001 Version Reserved Channel Type

0001 Version Reserved Channel Type 13 TC S TTL PW G-ACH LSP G-ACH

PW

LSP

G-ACh

Generic Alert Label (GAL)

RFC 5085

RFC 5586

SHIM HEADER

GAL identifica um pacote G-Ach no LSP

 O novo valor reservado pelo IETF é 13

 Não necessário no PW ( No PW usa-se “control word”) Pacotes G-Ach (payload) transportam:

 Mensagens OAM no PW/ LSP (PDU’s)

 DCC (Data Communication)

(37)

S 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 S 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 S S

Channel Type (Y.1731) RESV

1 VER

MEL Version OpCode Flags TLCOffset

LSPLABEL LSPLabel TC TTL

1 2 3 4

TunelLSPLabel(13) TC TTL

OAM PDU PAYLOAD AREA (Y.1731 ) LSP LABEL GAL ACH G-Ach Channel Type 1 2 3 4 LABEL EXP/TC TTL

MPLS-TP SHIM HEADER (32 BITS)

G-Ach OAM PDU PAYLOAD AREA (BFD, ETC)

Label(13) TC TTL

GAL

ACH 1 VER RESV



Opções para OAM

– ITU-T x IETF

OPÇÃO 1: ITU-T / GACH + Y1731

• Draft-Bhh-mpls-tp-oam-y.1731 • Usar RFC 5586 GACH package • Usar formato de frame Y1731

Y.1731 frame format：

• use MPLS date plane (Label: 13) • Use G.ACH

• use OpCode identify OAM type

OPÇÃO 2: IETF / BFD/LSP Ping

• 9 outros Drafts

• Usar RFC 5586 GACH package • Usar formato do Frame BFD

BFD extensions frame format

• Use MPLS date plane (Label: 13) • Use G.ACH

• use Channel Type identify OAM type

OPÇÃO 1 – ITU-T (G.8113.1)

OPÇÃO 2 – IETF (G.8113.2)

(38)



Opções para OAM

– ITU-T x IETF

MPLS-TP OAM

LSP Label = 13

Channel Type

OAM ITU-T OAM IEEE

OpCode OpCode

OAM PDU OAM PDU

LSP Label = 13

Channel Type

OAM PDU 0x8902

ITU-T e IEEE concordam entre si sobre a distribuição do OpCode, tornando as PDU independentes entre si. ITU-T e IETF (responsável pelo MPLS)

discordam entre si. IETF/IANA se recusa a atribuir o Channel Type conforme desejado pelo ITU-T.

IEEE 802.1ag (L2) ITU-T Y.1731

Há OpCodes comuns entre ITU-T e IEEE e OpCodes específicos para o ITU-T MPLS-TP OAM.

IETF não vê necessidade em indexar diferentes tipos de OAM PDUs.

(39)



Status atual do formato MPLS-TP OAM

(40)



Pré MPLS-TP

NEC PTN

Ethernet MPLS NG-SDH SDH ATM IP/POS OTN WDM PBB/PBT MPLS-TP T-MPLS

NEC MN 5000 Produc t Line

(41)



MPLS-TP - Padrões em Desenvolvimento

– Normas ainda em desenvolvimento pela JWT entre ITU-T e IETF.

– MPLS-TP é baseado na arquitetura PWE3 e encaminhamento de LSP que está dentro de padrões IETF MPLS.



Atualizando para MPLS-TP OAM

– MPLS-TP OAM possui características mais abrangentes para lidar com o gerenciamento de ponta a ponta-de-rede de IP / MPLS.

– Padrões MPLS-TP OAM ainda estão em desenvolvimento, portanto, atuais equipamentos instalados terão que ser atualizados para suportar os novos formatos de OAM e alterações mínimas na estrutura de dados do LSP e PW para conformidade com a norma.

– Atualmente os equipamento NEC utilizam para OAM na camada MPLS a recomendação Y.1711 do T-MPLS

Migrando para o MPLS-TP

NEC irá garantir uma suave migração para MPLS-TP OAM

sem interrupção de serviço

(42)



Arquitetura PTN NEC

Arquitetura Genérica dos Equipamentos PTN NEC

Ethernet

Pseudo Wire Emulation (PW)

Tunel (LSP)

Ethernet

TDM

ATM

SONET/SDH

CLIENT SERVICE LAYER

MPLS-TP LAYER

LINK TRANSPORT LAYER

FE/GE/10GE ATM STM-1 E1/T1/STM-1

GE/10GE 2.5G/10G

(43)



PTN NEC

Suporte Multi-Serviços

L2/3 switch ATM SDH/PDH Uplink Layer MPLS-TP Pseudo Wire Client Layer ATM over MPLS Client Equipment Ethernet over MPLS ATM STM-1 FE/GE/10GE Circuit Emulation E1/T1/STM-N GE/2.5G/10G LSP2 LSP3

Optical

Link

PW1 .. PWn PW-A LSP1 1000M 50M 30M

(44)



MN5000 Series

Portfólio PTN NEC

Switching

Capacity

MN5200

MN5300

• Edge/Aggregation device • Compact • Aggregation Device • Medium size • Under Developing • Aggregation/Core Device 88 Gb/s 108/160 Gb/s 320/640 Gb/s

Chassi s Size

• Edge Device

• 1U Entry Level Pizza box

6.4/44 Gb/s

MN5400*

MN5100 (C/E)

1U 3U 7U 18U