Algoritmos de planificación para redes elásticas.

144 Pages·2013·6.54 MB·English

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID

ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR

PROYECTO FIN DE CARRERA

Algoritmos de planificación para redes elásticas.

Arturo Mayoral López de Lerma

Julio de 2013

Algoritmos de planificación para redes elásticas.

AUTOR: Arturo Mayoral López de Lerma
TUTOR: Víctor López Álvarez
PONENTE: Jorge López de Vergara

Dpto. Tecnología Electrónica y de las Comunicaciones
Escuela Politécnica Superior
Universidad Autónoma de Madrid
Julio de 2013

Resumen

El continuo aumento de la demanda de tráfico en la red y la apariciónde nuevos
paradigmas en el uso de servicios de internet, como el video bajo demanda, han movido a
la industria de los operadores de red a buscar nuevas soluciones para aumentar la
capacidad y añadir mayor flexibilidad a sus tramos de red de transporte óptico.

La tecnología de transmisión más extendida en las redes ópticas es la multiplexación por
longitud de onda (WDM). Esta tecnología se basa en la transmisión de canales ópticos
sobre una misma fibra de igual ancho de banda sobre una rejilla espectral fija establecida
por la ITU-T (Coarse Wavelength Division Multiplexing - CWDM ó Dense Wavelength
Division Multiplexing - DWDM). Este enfoque en la transmisión de canales de ancho de
banda fijo restringe la capacidad de la red a adaptarse a las necesidades reales de
transmisión, y la posibilidad de seguir creciendo en capacidad en la transmisión de largas
distancias (long haul).

Recientemente, investigadores del sector, han ideado un nuevo enfoque para la evolución
de las redes basadas en DWDM sobre rejilla fija hacia una nueva rejilla flexible. Dicho
enfoque ha sido denominado Flexgrid o redes ópticas elásticas. Recientemente grupos del
IETF están comenzando a desarrollar tareas de normalización y de extensión de las
funcionalidades del plano de control GMPLS para incorporar este nuevo concepto.

En este proyecto se va a llevar a cabo un estudio exhaustivo del concepto de las redes
elásticas desde el plano de datos hasta el plano de control. Se va a llevar a cabo la
implementación, sobre un elemento de cálculo y optimización de rutas en la red,
denominado “Path Computation Element” (PCE), de algoritmos capaces de generar dichas
rutas sobre las redes elásticas. Y por último, se realizaran estudios comparando el
rendimiento de las redes WDM actuales con las redes elásticas, para obtener y cuantificar
los beneficios de las últimas, en términos de capacidad y flexibilidad.

Palabras Clave

Redes ópticas elásticas, Flexgrid, OFDM, PCE, algoritmos de planificación
“Routing and Spectrum Allocation (RSA)”, GMPLS, redes de transporte.

Abstract

There is widely accepted by the network operators, market analysts and all parts from the
telecommunications industry, the traffic in the backbone networks in dramatically
increasing every year. Some factors in this increment of the bandwidth demand are the
impact of the services such as video on demand (VoD) or the high success of the
smartphones and mobile applications.

Nowadays, the most extended transmission technology in the optical transport networks is
dense wavelength division multiplexing (DWDM). It allows high speed transmission over
long distances and it is the technology used by most operators to interconnect their central
IP core routers over a photonic mesh. However, this transmission technology establishes a
fixed channel spacing of 50 or 100GHz, established by the ITU-T. This rigid frequency
grid avoids a more accuracy on the spectrum consume, and the transmission of high speed
channels over long distances.

Recently, many researchers has put their interest on a new concept of optical transmission,
called elastic optical network or Flexgrid. This is the evolution of the DWDM over a fixed
grid to a new flexible optical grid where the bandwidth of the channels will not be limited.
An IETF task force is already working in the normalization process of this new concept
called Flexgrid or Flexi-grid, and in the extension of the control plane protocols as GMPLS
to implement it in real networks.

In this project, it is going to be done an exhaustive research of the elastic optical networks
concept and all the elements involved from data plane to control plane. Algorithms for
routing and spectrum allocation over elastic optical networks are going to be implemented
in a centralized network optimizer element called Path Computation Element (PCE).
Finally, it will be carried out different studies comparing DWDM and Flexgrid
implementations to obtain and quantify the benefits of this new network architecture.

Key Words

Elastic Optical Networks, Flexgrid, OFDM, PCE, “Routing and Spectrum
Allocation (RSA)”, GMPLS, Optical Transport Networks (OTN).

Agradecimientos

En primer lugar quiero dar las gracias a mis padres, Carlos y Raquel, por el excepcional
trabajo que han realizado educándome todos estos años, y para poder proporcionarme la
posibilidad de llevar a cabo unos estudios superiores que me permitan el día de mañana
poder ganarme la vida y sobre todo conocer y entender el mundo con todas las armas que
proporciona el conocimiento. Por todo esto y muchísimas otras cosas que no se pueden
expresar en unas pocas líneas, gracias.

Quiero dar las gracias también, por haber podido desarrollar toda mi educación en
instituciones públicas, financiadas con los impuestos de los ciudadanos de este país. Doy
gracias a todos aquellos que trabajan por que este modelo siga triunfando y generando
profesionales de gran calidad para la sociedad en la que vivimos. Más que nunca ahora,
quiero desde aquí realizar una defensa total y sin fisuras del modelo de educación pública
que permite a cualquier niño desde su más temprana infancia hasta su plenitud intelectual
poder desarrollarse académicamente sin importar su clase social o las posibilidades
económicas de su familia.

No me puedo olvidar de todas esas personas que me han acompañado durante estos
maravillosos años en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Autónoma de
Madrid. A Pablo, Tomas, Carlos y el resto de gente con la que he compartido grupos de
prácticas, horas de biblioteca y ratos de descanso en la cafetería o en el césped. Gracias
también a mis amigos de mi año de Erasmus en Suecia (Rubén, Edu y Javi) por haber
compartido residencia, profesión, y porque a día de hoy todavía somos buenos amigos y
seguimos compartiendo buenos ratos por Madrid.

A mis amigos de la infancia y juventud (Ricardo, Javi, Jose Ramón, Nacho, Pablo, Rus,
Zanita, Cantero, Abu, Trillo, Carlos…) gracias también porque sin vuestro apoyo y
amistad no sería la persona que soy hoy y hubiera podido soportar toda la presión que
supone en algunos momentos hacer una carrera como esta. A ti Laura también, por
haberme hecho crecer tanto como persona, por haber confiado siempre en mí y por ser
quien eres en mi vida, gracias.

Por último, pero no menos importante quiero dar las gracias a mi tutor Víctor y a mis
compañeros en Telefónica I+D (Marta, Sergio, Oscar, Fer, Juan…) por haberme ayudado
mucho con mi Proyecto de Fin de Carrera y por haberme enseñado tantas cosas de este
mundillo que son las Redes de Telecomunicación.

A todos, y a los que se me olvidan, GRACIAS.