La capacidad de recuperación de la red es un requisito clave para los proveedores de telecomunicaciones modernas - y esto es particularmente cierto cuando el carrier opera una red de fibra óptica. La interdependencia de los procesos de negocio y la red, junto con un número creciente de desastres naturales y otros cortes de fibra provocados por el hombre, ha hecho que la rápida capacidad de recuperación de la infraestructura de fibra de recuperarse sea vital.

Los proveedores de servicios están moviéndose hacia las redes de transporte basadas en malla, y el último avance tecnológico es la protección de malla compartida o "Shared Mesh Protection" basada en estándares, que aprovecha un plano de control inteligente GMPLS, de forma que una red de transporte mallada puede recuperarse de múltiples fallos locales o de toda la red. al tiempo que reduce los costes evitando la necesidad de dedicar ancho de banda de apoyo, para cada circuito activo. En este artículo examinaremos la protección de malla compartida acelerada por hardware como medio de aumentar la resistencia de la red sin incurrir en gastos adicionales relacionados con la fibra.
En la economía de rápido desarrollo de la India existe la rotación constante de construcción, demolición y obra vial, poniendo en riesgo la actual infraestructura de telecomunicaciones. Según fuentes del sector, el operador Tier-1 en la India, experimentó de doce a quince cortes de fibra por cada mil kilómetros por mes. Para poner esto en contexto, considere el hecho de que los Top Tier-1 de los operadores en la India poseen en cualquier lugar de 80 a 190.000 Kms de fibra. Esto significa más de 60 cortes de fibra al día, 2.000 cada mes o 25.000 cortes de fibra cada año, con los que estos operadores tienen que lidiar a tiempo, en una economía globalizada, las expectativas de los clientes siguen una evaluación comparativa con los mejores del mundo. Esto añade retos importantes para los operadores Tier-1 en términos de aumento de los gastos operativos para la reparación de la fibra, el aumento de gastos de capital para la protección óptica tradicionalmente disponible para hacer frente a los cortes de fibra y, el aumento de los gastos para la fidelización de clientes.
Como el ancho de banda sigue creciendo a tasas asombrosas, estimada en un 40% al año de crecimiento a nivel mundial, impulsada por las aplicaciones empresariales, como las tecnologías de nube, móviles y de video; una sola interrupción de sólo 50 minutos en un año hace caer disponibilidad de la red hasta en cuatro nueves, o 99,99%. Sea cual sea el motivo de las interrupciones de red, el proveedor de servicios debe solucionar los problemas. En este esfuerzo general, existen dos enfoques:
     
• Protección. Esto debe ocurrir a los 50 milisegundos del fallo (el estándar Oro aceptado para la recuperación). A fin de lograr esta rápida respuesta, es típico utilizar una ruta pre-calculada para los circuitos de protección. La capacidad de protección puede ser dedicada, o puede ser cambiada. Sin embargo, existen limitaciones muy estrictas para los protocolos de protección conmutados tradicionales en términos de la topología y la escalabilidad. También puede haber limitaciones en la protección contra múltiples fallos.
• Restauración. En una operación de restauración cuando se detecta el fallo, se calcula una nueva vía de comunicación, y las conexiones son canceladas en la vía de trabajo y restablecidas en la vía de seguridad. La restauración es común en redes de paquetes, si bien puede ser comparativamente lenta (normalmente pasa de segundos a minutos), permite compartir la capacidad de protección, y casi siempre encuentra una vía, siempre que existe una ruta de respaldo. La restauración también es posible en la capa de transporte digital, con mejoras de rendimiento que varía de cientos de milisegundos a unos pocos segundos, pero todavía muy por debajo del requisito de recuperación de errores sub-50 milisegundos.
Hoy en día, los enfoques anteriores se realizan utilizando las técnicas de resiliencia a continuación:
• SONET / SDH: 1 + 1 y Protección de Conexión Sub-Red (SNCP), que utiliza protección de ancho de banda dedicada para proporcionar una protección garantizada sub-50 milisegundos para todos los tipos de carga útil (SONET / SDH, Ethernet, SAN, video). Esta protección se utiliza en las redes de transporte de muchas compañías de hoy en día. Este tipo de protección define el valor de 50 milisegundos, pero no ofrece protección contra fallos múltiples, y la forma en que se implementa normalmente significa que la capacidad de protección no puede ser compartida por otros servicios, por lo tanto, produce aumento de los costes.
• OTN Digital / GMPLS: La restauración de software de malla es proporcionada por nuevos switches ópticos inteligentes de conexión cruzada como una alternativa a la utilización de ancho de banda dedicada para la protección. Cuando se produce un fallo, estos dispositivos utilizan planos de control inteligente para desviar los servicios afectados mediante tablas basadas en software, que utilizan el ancho de banda asignado en la red. Dado que todo el ancho de banda no asignado está disponible como un conjunto compartido de ancho de banda de restauración, este mecanismo es típicamente un 20-35% más eficiente en términos de recursos de la red en comparación con el ancho de banda de protección dedicada. Además, debido a que la restauración de malla GMPLS redirige dinámicamente un servicio fallado no basado en el ancho de banda disponible, este procedimiento se puede repetir en el caso de múltiples fallos en la red. Sin embargo, el enfoque de sólo software de múltiples etapas, puede necesitar segundos para recuperarse y en general el tiempo de restauración se incrementará con la complejidad de la topología de la red, el número de enlaces, y el número de conexiones restaurables.
• Paquete de IP / MPLS: La redirección rápida (FRR) es una protección basada en el router utilizado en redes centradas en datos. Como la restauración GMPLS de malla, MPLS FRR utiliza el ancho de banda de protección compartida para la eficiencia de la red y puede recuperarse de múltiples fallos. Una de las metas para MPLS siempre ha sido ofrecer una mayor capacidad de resistencia frente a las redes IP sin conexión. MPLS FRR (a veces referido como protección MPLS local) permite a un Label Switch Router, la posibilidad de reaccionar dentro de 50 milisegundos con un desvío local, una vez que detecta un fallo en la ruta de trabajo. MPLS FRR utiliza vías pre-calculadas Label Switched y valores de etiqueta, por lo que todo lo que tiene que hacer es que un LSR utiliza una nueva etiqueta y dirige el tráfico a un puerto diferente. MPLS FRR permite una topología arbitraria a utilizar y es una técnica de protección compartida. Los inconvenientes con MPLS FRR son que la operación sub-50milisegundos no es totalmente determinista, porque es sólo local, y una vez que ocurre el fallo, toda la red puede tener que volver a converger, y esto necesita del uso de puertos de enrutado MPLS / IP adicionales para lograr la resiliencia.

El caso de la protección de malla compartida acelerada por hardware
Como hemos visto, las redes se enfrentan ahora a múltiples fallos y la protección de un fallo único ya no es suficiente. Además, la solución de un escenario de múltiples fallos es simplemente demasiado costosa, pensando que el aumento de tráfico a través de las fibras, pueden transportar hasta 8 Tb / s de capacidad. Las presiones de precios a las que se enfrentan los modelos de negocio de proveedores de servicios exigen un nuevo enfoque de la resiliencia.
La tecnología de la capacidad de recuperación ideal para las redes de transporte modernas debería ofrecer tres funciones fundamentales:
1. Recuperación de múltiples fallos para una mejor capacidad de supervivencia; 2. Recuperación rápida dentro de 50 milisegundos para un rendimiento determinista; y 3. El intercambio inteligente de los recursos de copia de seguridad para una mejor economía.
Estas tres capacidades están ahora disponibles en una sola tecnología de protección de malla compartida acelerada por hardware (Hardware-Accelerated Shared Mesh Protection). Esta solución ofrece a los proveedores de servicios la oportunidad de crear niveles de planos de protección, lo que podría ayudar a generar ingresos adicionales para una inversión mínima en la capacidad de protección.

Hoy en día, el UIT-T está trabajando en dos documentos: G.SMP (G.808.3) y G.ODUSMP. El antiguo protocolo tiene como objetivo estandarizar las partes independientes de la tecnología de SMP, mientras que el segundo tiene como objetivo estandarizar la capa OTN digital. Los protocolos cubren codificación de mensajes, la señalización, la activación y otras funciones necesarias para lograr SMP. Mientras tanto, el IETF está trabajando en dos proyectos para estandarizar su aplicación a través de circuitos digitales y de red de paquetes.
El protocolo SMP es fundamentalmente un enfoque proactivo para la protección de la red. Este separa tareas de tiempo crítico como la activación de la protección, en escala de tiempo más larga, cálculo de la ruta del plano de control GMPLS más pesado. El protocolo de activación de la protección SMP está diseñado para ser ligero, y esta es una característica clave, que le permite ser implementado en hardware, soportando miles de servicios y proporcionando una rápida recuperación.
     
Cómo funciona y la importancia de la aceleración de hardware
Mientras que la transmisión de larga distancia se mueve rápidamente hacia tecnologías coherentes de supercanales 100 Gb / sg y 500 Gb / sg, las demandas de servicios todavía están hechas, predominantemente, de números muy grandes de Ethernet Gigabit y 10 GbE. Con el paso a 100G y 8 Tb / sg de capacidad por fibra, un solo corte de fibra podría afectar a muchos miles de servicios. Los clientes planean utilizar plataformas de transporte troncal desde hace más de una década y les obligan a construirse para gestionar escalas multi-terabits en un nivel de servicio altamente granular, a la vez que proporcionan una eficiencia de ancho de banda sin igual y resilencia. Este nuevo diseño permite a SMP ser implementado utilizando procesadores de aceleración de hardware dedicados que soportan recuperación 50 milisegundos de miles de servicios al mismo tiempo, incluso en el caso de múltiples cortes de fibra. Infinera implementa esta tecnología en la plataforma de transporte DTN-X usando su procesador FastSMP, que está integrado en cada placa comercializada. Se implementa una arquitectura masiva de tuberías en paralelo que soportan redes con miles de nodos, con múltiples saltos y recuperándose de fallos de fibra de múltiples terabits de capacidad. Los escenarios de fallo se gestionan en un nivel altamente granular (es decir, por cada servicio).
     
No en vano, la orquestación de un alto número de demandas de servicio con una jerarquía de protección sofisticada tiene que ser apoyada por un sistema de planificación de gran alcance. El primer paso para el SMP es, por lo tanto, utilizar un software de sistema de planificación de red (NPS) para pre-cálculo de escenarios de múltiples fallos, después completar las tablas de hardware contenidas en el procesador de FastSMP. Esta es la clave para asegurar la capacidad de protección de 50 milisegundos de extremo a extremo.
Una vez que se produce un fallo, el procesador FastSMP garantizará que la protección se activa en menos de 50 milisegundos. Al mismo tiempo, la notificación de fallo solicita la inteligencia GMPLS en cada nodo para comenzar a volver a calcular las rutas de respaldo en tiempo real, y luego actualiza continuamente tanto las tablas de hardware a través de la red, como los NPS si es necesario. Por lo tanto, los tres componentes clave, NPS, el procesador FastSMP, y el plano de control GMPLS, siempre están en sincronía.

Rentabilidad de la tecnología
La tecnología SMP acelerada por hardware se puede emplear en redes de transporte total y parcialmente mallada, que incluyen, pero no se limitan a, redes de larga distancia y metropolitanas. Dependiendo del grado de inter-conexión entre nodos de la red, la protección SMP puede mejorar significativamente la utilización de recursos de red, en comparación con los mecanismos de protección alternativos. Un estudio reciente de ACG Research muestra que se puede lograr un ahorro de 33% usando SMP en lugar de protección 1 + 1.
Además, esta tecnología brinda la oportunidad de ofrecer una variedad de nuevos niveles de protección. Los transportistas están empezando a examinar los siguientes niveles:

• Premier: sobrevivir con rendimiento "hitless" de fallos de dos redes con la más alta prioridad; • Elite: sobrevivir con rendimiento "hitless" de fallo en una red; mejor esfuerzo de restauración por fallos de red adicionales; • Protegido: sobrevivir con rendimiento "hitless" de fallo en una red; • Restaurable: el mejor esfuerzo de restauración de los fallos de la red; • Sin protección: no puede sobrevivir después de un fallo en la red, pero no "pre-emptible"; y • Mejor esfuerzo: menor prioridad y "pre-emptible" por los servicios de mayor prioridad.
Como mínimo, SMP puede proporcionar a un operador, una postura más competitiva en el mercado, lo que les permite adquirir y retener las corrientes principales de ingresos de los clientes.

Conclusión
Con la interconexión de las operaciones comerciales y fiabilidad de la red, relacionándose con un número cada vez mayor de amenazas naturales y artificiales de las redes de fibra, los proveedores de servicios necesitan aprovechar las nuevas capacidades de protección que ofrece la inteligencia de la red, la innovación de hardware y topologías de red de malla. La solución SMP acelerada por hardware combina las tres capacidades básicas de resiliencia siguientes, en una sola tecnología:
• Disponibilidad mejorada: copia de seguridad automática de toda la red de múltiples fallos a través de la inteligencia de la red; • Rendimiento determinista: recuperación sub 50 milisegundos de recuperación secundaria a través de hardware dedicado; y • Reducción de los costes de capital y operaciones: copias de seguridad compartidas a través de la capa de transporte rentable.
Gracias a esta capacidad, los proveedores de servicios pueden continuar ofreciendo SLAs estrictos a sus clientes finales para servicios protegidos, e incluso crear una jerarquía de clases de protección que proporcionarán la diferenciación de servicios vitales y oportunidades de ingresos adicionales. También pueden prevenir a los pensionistas jubilados que nunca han oído hablar de Internet desde el punto de vista de los fallos de servicios Web.

Autor: Geoff Bennet, Infinera