Optical Transport Network (OTN), la arquitectura que hará descarrilar a SDH

Optical Transport Network (OTN), la arquitectura que hará descarrilar a SDH

OTN Optical Transport Network

Hace un tiempo os comentábamos que Ethernet está desplazando a SDH como protocolo fundamental en las redes de transporte y que, por tanto, en un futuro más o menos cercano, toda red sería exhorcizada de los remanentes TDM (Time Division Multiplexing). Bueno, esta afirmación fue algo radical y hoy os pedimos mil perdones. Lo cierto es que, antes de que dicha transición ocurra, las tecnologías TDM y Packet Switching han de convivir durante una temporada…

Durante dicha temporada surgen desafíos nuevos: los usuarios exigen una mayor capacidad y los proveedores, por su parte, ponen el foco en su eterno anhelo de abaratar costes OPEX/CAPEX. Las comunicaciones ópticas tienen la clave para satisfacer todas estas necesidades, y en este marco surge un término que está cobrando importancia: OTN (Optical Transport Network), como la madre de todas las arquitecturas de transporte.

En este artículo vamos a introducir OTN frente al cada vez más desfasado SONET/SDH, ya que el primero está manifestándose como la tecnología dominante en el futuro inmediato de todos los backbones del mundo (o como mínimo, la de aquéllos que aún deben transportar tráfico TDM). Es posible que en el mismo momento en que lees este artículo, tu proveedor móvil esté construyendo enlaces ópticos que le permita implementar OTN. ¿Te gustaría saber por qué?

¿Por qué OTN?

OTN ha sido definido por ITU-T como un conjunto de estándares que permiten combinar las ventajas de SONET/SDH con la ingente capacidad ofrecida por la técnica DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, ver Figura 1), con el objetivo último de construir una red más eficiente y rápida.

La tecnica DWDM permite...

Figura 1. La técnica DWDM permite multiplexar sobre una sola fibra hasta 160 canales ópticos separados en intervalos de 25 GHz. La razón por la que se consigue esta densidad de portadoras es debido al uso de un láser de mayor calidad, fibras de baja dispersión cromática y/o mediante el uso de módulos DCM (Dispersion Compensation Module).

Aunque algunos lo llaman OTH (Optical Transport Hierarchy) para mantener la analogía con SDH, es un error bastante común pensar que OTN sólo es una evolución de SDH con algunas mejoras. A pesar de que la terminología y la estructura parece ser la misma (ver Figura 2), los cambios en OTN tienen un gran impacto en la forma de implementarlo, como veremos un poco más adelante. OTN se diseñó para ser una tecnología de transporte que mejore la transparencia, el alcance, la escalabilidad y las capacidades de monitorización de las señales transmitidas a larga distancia, incluso a través de varios proveedores y/o dominios.

Mapeo OTM/OTH

Figura 2. Mapeo/multiplexado jerárquico de diferentes señales cliente (de derecha a izquierda).

 

¿Qué mejoras ofrece OTN/OTH frente a SONET/SDH?

A priori, observamos las siguientes diferencias y mejoras:

  • Señales Cliente transparentes: en OTN, el principal contenedor se denomina OPU-k (Optical Channel Payload Unit-k) y está definido para ser capaz de transportar “a pelo” señales SONET/SDH, Ethernet o de lo que sea, incluyendo sus bytes de cabecera, por lo cual no es necesario realizar ningún tratamiento en los nodos de tránsito sobre estas señales cliente, facilitando la vida a quienes les toca lidiar con tareas de operación y mantenimiento. Además OTN usa “mapeo” y “desmapeo” asíncrono.
  • Corrección de Errores “hacia adelante” mejorada. OTN incrementa el número de bytes reservados para FEC (Forward Error Correction), lo cual se traduce en un incremento total de la SNR (Signal Noise Ratio) de la señal en 6.2 dB. Esta importante mejora implica múltiples ventajas: a) Enlaces más largos, b) Más canales sin efectos no lineales dependientes de la potencia, y c) Topologías más complejas, con más elementos ópticos (OADMs, PXCs, splitters…).
  • Mejor escalabilidad: el viejo SONET/SDH fue creado para transportar circuitos de voz, por lo cual consume un montón de capacidad en cabeceras y sincronización, e introduce mucha complejidad. Sin duda, ésta es una de las razones por la cual la evolución de SDH se detuvo en el desarrollo del contenedor STM-256, que provee hasta 40 Gbps. OTN puede transportar una carga mayor (400 Gbps) con una estructura de multiplexado mucho más sencilla.
  • Introduce TCM (Tandem Connection Monitoring): esta técnica mejora significativamente la monitorización a lo largo de diversos dominios administrativos, reduciendo así la complejidad del mantenimiento, ya que los datos de performance son accesibles para cada tramo individual de la ruta, incluso en operadores diferentes.

¿Cuál es la equivalencia en términos de capacidad entre SDH, Ethernet y OTH?

OTN ya provee un contenedor ODU-4 capaz de transportar la friolera de 100 Gbps, aunque ya se está experimentando en laboratorio con tasas de 400 Gbps (suponemos que lo llamarán ODU-5).

OTH-OTN

Figura 3. Encapsulado de las señales cliente en contenedores OTU sobre diferentes canales ópticos, a través de transpondedores que realizan una conversión eléctrico-óptica en la red OTN.

 

Para que no os hagáis un lío, a continuación os mostramos una tabla comparativa entre los contenedores-capacidades de PDH/SDH, Ethernet y OTN:

PDH/SDH Ethernet OTN
VC-12 (E1) ~2 Mbps n.a.
VC-3 ~50 Mbps n.a.
VC-4 ~150 Mbps n.a.
7 x VC-4 GE ODU-0
STM-16 2,5GE ODU-1
STM-64 10GE ODU-2
STM-256 40GE ODU-3
n.a. 100GE ODU-4
n.a. 400GE ODU-5?

Esto significa que entre otras cosas ya somos capaces de transmitir hasta 10 flujos STM-64 en un sólo contenedor ODU-4 de OTN. E incluso combinar tráfico de distinta naturaleza, sea TDM, señales de video o paquetes IP. No importa, OTN es compatible con cualquier cosa. Así pues, una vez las redes de transporte sean dominadas completamente por los fotones, necesitaremos cuestionar el uso de SDH puro y duro directamente sobre el backbone. En este nuevo escenario, pensamos que SONET/SDH está destinado a desaparecer…

¿Y qué pasará con OTN cuándo TDM sea erradicado de la red?

Las posibilidades que se presentan en el futuro son las siguientes:

  1. El tráfico IP será encapsulado en contenedores de OTN  y estos a su vez serán multiplexados con DWDM.
  2. El tráfico IP será multiplexado directamente con DWDM, sin necesidad de recurrir al estándar OTN.

Nuestra opinión es que, dado que la capacidad máxima de la fibra óptica aún está muy lejos de ser agotada (en algunos entornos ya se han alcanzado los 25 Tbps), se seguirá implantando y desarrollando OTN para transportar prácticamente cualquier cosa sobre DWDM. Seguramente prevalezca la opción número 1 durante muchos años. ¿Qué pensáis vosotros?

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No sé si me hice ingeniero porque soy un escritor frustrado o soy un escritor frustrado porque me hice ingeniero. En cualquier caso ahora escribo en un blog sobre ingeniería (de vez en cuando).

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