Las redes troncales TDM de telecomunicación basadas en conmutación de circuitos tradicionales, como SONET y SDH, se están saturando ante las crecientes demandas de ancho de banda, lo que lleva a los operadores de red a investigar en nuevas redes como las redes basadas en conmutación de paquetes, con mayor frecuencia Carrier Ethernet o IP/MPLS.
¿Qué es MPLS-TP?
MPLS-TP es una tecnología superior basada en conmutación de paquetes para aplicaciones industriales. Si bien estas redes atienden adecuadamente algunos tipos de operaciones, operadores de redes industriales como empresas de servicios públicos de energía y sistemas de transporte, consideran que la combinación de características que ofrecen estos sistemas no es la óptima para sus necesidades. Afortunadamente, se ha desarrollado una versión más nueva de MPLS, MPLS TP, que acompañada por una herramienta de O&M profesional, se adapta más específicamente a las necesidades de estos operadores. Podremos ver cómo el estándar MPLS-TP agrega funcionalidad que hace que el protocolo sea significativamente más efectivo, familiar y «similar a SDH» en su funcionamiento, además de eliminar muchas funciones IP/MPLS innecesarias que crean complejidad y coste económico innecesario.
La demanda de ancho de banda satura a los sistemas de conmutación de circuitos
Durante décadas, las grandes redes troncales de alta velocidad han sido construidas con sistemas de conmutación de circuitos, basados en el estándar de multiplexación por división de tiempo (TDM) y, por lo general, ejecutan los protocolos Synchronous Digital Hierarchy (SDH) o Synchronous Optical Network (SONET).
Sin embargo, con el aumento de la demanda de video, datos y otras aplicaciones que consumen mucho ancho de banda, las limitaciones de los sistemas basados en circuitos como SDH/SONET se han vuelto evidentes, lo que dificulta el crecimiento de muchas operaciones hasta que puedan evolucionar a un sistema de conmutación de paquetes
Evolución a las redes de conmutación de paquetes MPLS-TP
Con los sistemas de conmutación de circuitos como SDH o SONET, los circuitos únicos dedicados se reservan para el tráfico de información, independientemente de que la capacidad sea necesaria o no, lo que da como resultado un ancho de banda infrautilizado. Los sistemas de conmutación de paquetes reinventan de manera innovadora esta función al dividir las comunicaciones en pequeños paquetes de datos separados que pueden buscar rutas disponibles para llegar a sus destinos de manera más eficiente, donde se vuelven a ensamblar en el extremo receptor según las direcciones de cabecera.
Las características operativas respectivas de un medio dedicado, como un sistema de conmutación de circuitos, en comparación con un medio compartido como un sistema basado en paquetes, no ha sido preocupante para muchas operaciones antes de la explosión de la demanda de ancho de banda. Por ejemplo, tendencias como el aumento de la transferencia inalámbrica de CCTV de flujos de seguridad en estaciones ferroviarias y la monitorización continua de operaciones en servicios públicos e instalaciones de todo tipo apuntan claramente a la conmutación basada en paquetes como una estrategia evolutiva y óptima para muchas organizaciones.
Inicialmente, las dos opciones más comunes basadas en conmutación de paquetes eran Carrier Ethernet y el Protocolo/multiprotocolo de Conmutación de etiquetas (IP/MPLS), siendo la última principalmente seleccionada por su combinación superior de capacidades para la aplicación para redes de operadores, cuyo negocio es vender ancho de banda a terceros.
Sin embargo, esta solución ha sido peor acogida por los operadores de las empresas de servicios públicos de energía, ferrocarril, gas o agua; que construyen una red troncal para su propio uso. Para este ellos, IP/MPLS se ve como la única alternativa, ya que ninguna de las opciones reúne los requisitos necesarios para operar su red de manera eficiente. De hecho, muchas características utilizadas por los usuarios de SDH/SONET ya no están disponibles en la solución IP/MPLS.
Además, la relativa complejidad de estos sistemas no solo está generando gastos adicionales y disminución de recursos, sino que también presenta características que podrían ser perjudiciales para este tipo de operaciones. Por ejemplo, en aplicaciones de protección de servicios públicos de energía, se pueden generar mensajes de falsas alarmas, lo que a menudo requiere que el operador modifique manualmente el trazado de sus circuitos de comunicación.
MPLS-TP—Una nueva variante de MPLS
Existe un protocolo alternativo de datos conmutados por paquetes nuevo que es especialmente adecuado para las necesidades de este subconjunto de operadores de red troncal industrial. El perfil de transporte de conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS-TP) es una variante de IP/MPLS que, aunque funciona con una arquitectura similar, presenta una combinación de características muy diferente. En muchos sentidos, es una versión especializada de IP/MPLS, que elimina aquellas funciones que probablemente no necesiten los usuarios industriales y mantiene o agrega funciones familiares que lo hacen más adecuado a sus necesidades específicas.
- MPLS-TP es una opción de protocolo basada en paquetes que proporciona a los usuarios, como operadores de servicios públicos y de transporte, toda la funcionalidad que necesitan sin la complejidad que no necesitan.
- MPLS-TP también es un estándar completamente abierto cuyos principales objetivos son: permitir que MPLS se implemente en una red de transporte fácilmente y que se opere de manera similar a las tecnologías de transporte existentes como SDH y SONET.
Ingeniería de tráfico con aprovisionamiento estático
En las redes de conmutación de paquetes, la ingeniería de tráfico es el proceso de dirigir el tráfico de comunicaciones a las rutas disponibles para encontrar el ancho de banda óptimo de un punto a otro. En la evolución de una red basada en circuitos de un solo canal, el salto a IP/MPLS aumenta la complejidad en juego de manera considerable e innecesaria debido a las capacidades de enrutamiento dinámico del protocolo. Para cada paquete, IP/MPLS utiliza algoritmos de descubrimiento complejos para analizar las rutas alternativas para determinar cómo enrutar el mensaje más rápidamente y cuando sea necesario, identificar múltiples rutas de respaldo como redundancia. Estos algoritmos se ejecutan constantemente en segundo plano, buscando rutas más eficientes. Este proceso puede tener ventajas para las redes de operadores más complejas, pero para las redes industriales optimizadas de un solo usuario se agrega una complejidad significativa con pocos beneficios en cuanto a rendimiento. De hecho, los algoritmos pueden añadir imprevisibilidad perjudicial a la operación.
MPLS-TP, por otro lado, proporciona capacidades de enrutamiento estático. El usuario define una ruta para el tráfico de cada servicio y el sistema sigue esa ruta. Esto no solo reduce la demanda de recursos del sistema, sino que también permite al usuario, familiarizado con la confiabilidad individual y los aspectos operativos de cada parte de su red, definir estratégicamente los enlaces preferidos o infrautilizados para cada comunicación.
Alta previsibilidad, con transmisión bidireccional y comunicaciones de recepción
En el proceso de enrutamiento dinámico de IP/MPLS, con el sistema buscando continuamente velocidades de transmisión óptimas, las rutas de transmisión y recepción de mensajes no suelen seguir la misma ruta. Si bien tal vez no sea importante para las redes de los operadores, esta característica puede causar problemas importantes para las redes operadas por otros tipos de instalaciones. Es común que las empresas eléctricas modernas protejan su red de transformación eléctrica contra fallos eléctricos utilizando sistemas de protección diferencial o esquemas de relés diferenciales, lo que permite que los fallos se detecten y aíslen rápidamente.
Esta estrategia, sin duda una de las aplicaciones más críticas de las comunicaciones dentro de las operaciones de servicios públicos de energía, se basa en la noción de que las rutas de transmisión y recepción son predecibles y tienen la misma latencia. Mediante este método, los parámetros eléctricos entre líneas se monitorizan constantemente, utilizando una diferencia en la latencia entre las rutas de transmisión y recepción. Se establecen tolerancias máximas y si la diferencia se considera demasiado amplia, generalmente unos pocos microsegundos, se infiere un desequilibrio, los sistemas de protección se dispararán y el sistema de energía se apagará automáticamente para evitar el posible daño a los activos. Dado que este diferencial es más probable con IP/MPLS por razones no relacionadas con la operación del sistema eléctrico, los disparos falsos pueden provocar interrupciones imprevistas en el suministro de energía.
«Reemplazo» de OAM, resiliencia y otras características conocidas de SDH/SONET perdidas en IP/MPLS
Aunque es un hecho que los sistemas de conmutación de circuitos se están volviendo obsoletos rápidamente a favor de los sistemas basados en conmutación de paquetes, muchos tipos de instalaciones han descubierto que IP/MPLS, la oferta inicial de MPLS, eliminó una capacidad significativa que era imprescindible para muchos sistemas de conmutación de circuitos (SDH/SONET), era la capacidad de conmutar a una ruta de transmisión de datos alternativa en menos de 50 milisegundos si fallase la ruta principal. Esta capacidad de conmutación rápida ya existía en SDH/SONET y se ha convertido en parámetro de referencia exigido por muchos operadores debido a la prevalencia de protocolos sensibles al tiempo en sus redes. MPLS-TP mantiene el tiempo de conmutación de resiliencia de 50 ms, siendo el tiempo de recuperación en redes MPLS-TP incluso más rápido que en las redes SDH/ SONET.
Otra gran ventaja en la capacidad adicional son las funciones de operación, administración y mantenimiento (OAM) que se encuentran en MPLS-TP. El protocolo trae amplias funciones OAM como las disponibles en las redes tradicionales basadas en conmutación de circuitos a las redes basadas en conmutación de paquetes.
Aprovisionamiento de circuitos, pieza clave para tener en cuenta al implantar MPLS-TP
Un aspecto importante es cómo se debe realizar el aprovisionamiento del tráfico en la red, el método mediante el cual se crean las rutas principal y redundante para cada servicio y el ancho de banda se asigna estratégicamente. Siguiendo los pasos de IP/MPLS, muchos proveedores de MPLS-TP han optado por proporcionar solo una interfaz de línea de comandos para realizar esta tarea. Esto requiere iniciar sesión y trabajar en un nodo a la vez e ingresar largas cadenas de comandos.
Mediante el uso de una plataforma de monitorización y gestión de redes (TMN) con funcionalidades FCAPS sobre la red como p.e. SGRwin, los fabricantes de dispositivos MPLS-TP ofrecen un procedimiento guiado por asistente basado en GUI, con bloques de construcción visuales y un interfaz gráfico. En estos sistemas, el software hace el trabajo pesado de tomar la información básica y enviar los requisitos de configuración a cada nodo automáticamente.
Conclusión
IP/MPLS ya no es la única opción de MPLS disponible. Se recomienda a las empresas de servicios públicos, los sistemas de transporte y otros usuarios industriales que pueden haberse sentido decepcionados al investigar sus alternativas de migración de sistemas de paquetes que consideren MPLS-TP. El conjunto de características de este protocolo estandarizado acompañado por una potente herramienta de gestión de red adecuada como SGRwin, proporciona una solución completa que permite reemplazar la infraestructura SDH/SONET obsoleta y que empieza a no estar disponible para este tipo de usuarios. De hecho, MPLS-TP, ofrece la eficiencia de las redes basadas en paquetes en un sistema que evita la complejidad innecesaria y costosa, al mismo tiempo que mantiene la previsibilidad, el rendimiento determinista y las características potentes y fáciles de usar para los usuarios de redes de conmutación de circuitos.
