Redes 贸pticas abiertas: 20 a帽os de trabajo

驴No llevamos a帽os hablando de “longitudes de onda ajenas” y “sistemas de l铆nea abierta”? La realidad es que las redes 贸pticas abiertas no surgieron de la noche a la ma帽ana.

Parece que las estrellas se han alineado para las redes 贸pticas multiproveedor, abiertas y desagregadas. Las interfaces de programaci贸n de aplicaciones (API) abiertas con modelos de datos basados en YANG, las plataformas modulares compactas, los transceptores coherentes de alto rendimiento y las m煤ltiples iniciativas de est谩ndares confluyen para habilitar redes 贸pticas en las que los transpondedores/muxpondedores coherentes de uno o varios proveedores pueden funcionar sobre un sistema de l铆nea abierta de otro proveedor, como se muestra en la Figura 1. Entre los beneficios se encuentran la aceleraci贸n de la innovaci贸n, la optimizaci贸n y diferenciaci贸n de las redes y la transformaci贸n de la econom铆a. Pero, 驴es esto realmente nuevo? 驴No llevamos a帽os hablando de “longitudes de onda ajenas” y “sistemas de l铆nea abierta”? La realidad es que las redes 贸pticas abiertas no surgieron de la noche a la ma帽ana. El sector 贸ptico ha ido dando pasos graduales hacia las redes 贸pticas abiertas de m煤ltiples proveedores durante los 煤ltimos 20 a帽os. Estos son algunos de los principales hitos de esta trayectoria.

Figura 1: Redes 贸pticas abiertas: Xponders abiertos, sistemas de l铆nea abiertos, modulares compactos y API abiertas

La actualizaci贸n de G.709 en 2001 supuso un primer paso en el camino hacia las redes 贸pticas abiertas. Originalmente especificada para SDH por el CCITT, la organizaci贸n precursora del UIT-T, la Recomendaci贸n UIT-T G.709 (2001/02), “Interfaces para la red de transporte 贸ptico”, marc贸 el inicio de la era de la red de transporte 贸ptico (OTN). En ella se especifica c贸mo la sobrecarga, a veces denominada “envoltura digital”, proporciona la funcionalidad para soportar los aspectos de operaci贸n, administraci贸n y gesti贸n de la OTN.  Tambi茅n especifica las estructuras de trama y las tasas de bits utilizadas en la red (2,5G, 10G y 40G) y el mapeo de las se帽ales de los clientes en ella. La estructura de tramas preve铆a el transporte (opcional) de la correcci贸n de errores hacia adelante (FEC), mientras que un anexo describ铆a una FEC Reed-Solomon de primera generaci贸n (255,239). G.709 ha sido revisada y modificada en m煤ltiples ocasiones desde 2001; la actual G.709 (2020/06) incluye ahora velocidades de se帽al de 25, 50 y N x 100G. 

Una red que utilice la multiplexaci贸n por divisi贸n de longitud de onda requiere un esquema de asignaci贸n de canales para que los transceptores sepan qu茅 longitud de onda pueden utilizar y el ancho espectral de la se帽al que pueden transmitir para evitar interferir con otros usuarios de la red. Esto se consigue especificando una “red de frecuencias”, por lo que el segundo paso importante en el camino hacia las redes 贸pticas abiertas fue la especificaci贸n en 2002 de una red DWDM de frecuencia fija en la norma ITU-T G.694.1. Diez a帽os despu茅s, en 2012, una revisi贸n a帽adi贸 la definici贸n de una red flexible. En 2020, se a帽adieron las definiciones de “ranura de frecuencia” y “ancho de ranura” para las redes de malla flexible.

Una longitud de onda ajena se refiere a una longitud de onda generada por un transpondedor de un proveedor u operador que se transporta por el sistema de l铆neas 贸pticas de otro proveedor u operador. Es dif铆cil precisar qui茅n utiliz贸 por primera vez el t茅rmino “longitud de onda ajena” y cu谩ndo lo hizo. Seg煤n Wikipedia, la primera menci贸n fue en 2009. Sin embargo, seg煤n Google Scholar, la primera referencia a una longitud de onda ajena fue en un art铆culo de 2004, “OMNInet: A Metropolitan 10 Gb/s DWDM Photonic Switched Network Trial”: “escribir de forma transparente la identificaci贸n de la se帽al en las longitudes de onda ajenas antes de permitirlas en la red fot贸nica”.

El primer est谩ndar para interfaces DWDM interoperables entre varios proveedores lleg贸 en 2005. Una de las principales motivaciones de las redes 贸pticas abiertas es que permiten a los operadores obtener componentes de red de m煤ltiples proveedores. Un aspecto de esto es la interoperabilidad de las interfaces de m煤ltiples proveedores, que la CE 15 del UIT-T denomina “compatibilidad transversal”. Para ello, el UIT-T especifica un enfoque de “enlace negro” con “c贸digos de aplicaci贸n” (AC) para los transceptores, con la idea de que, independientemente de su origen, se garantice la interoperabilidad de dos dispositivos que lleven el mismo AC cuando se conecten a trav茅s de un canal 贸ptico que tambi茅n se ajuste a la especificaci贸n AC. La recomendaci贸n UIT-T G.698.1 de 2005 especifica las CA para se帽ales de longitud de onda de 2,5 Gb/s y 10 Gb/s en sistemas DWDM punto a punto no amplificados que utilizan una malla de 100 GHz, lo que permite alcances en el rango de 30 a 80 km.  Una revisi贸n de la recomendaci贸n en 2006 permiti贸 la inclusi贸n de OADMs en el enlace y proporcion贸 un medio para calcular el n煤mero que podr铆a ser acomodado. A diferencia de G.698.1, que s贸lo trataba de los enlaces no amplificados, G.698.2 especifica las CA para los sistemas que contienen amplificadores. A partir de la modulaci贸n NRZ de 2,5G y 10G, G.698.2 cubre ahora las aplicaciones coherentes de 100G con FEC de tercera generaci贸n, tal como se especifica en G709.2 y G.709.3.

El IETF public贸 por primera vez el Protocolo de Configuraci贸n de Red (NETCONF), un elemento clave para las API abiertas, como RFC (RFC 4741) en 2006. Posteriormente, actualiz贸 NETCONF con el RFC 6421 en 2011. Apareciendo por primera vez como un borrador de Internet en 2013, RESTCONF proporciona un subconjunto de la funcionalidad de NETCONF implementada sobre HTTP/HTTPS. Se convirti贸 en un est谩ndar del IETF (RFC 8040) en 2017. El lenguaje de modelado de datos YANG puede utilizarse para escribir modelos de datos de configuraci贸n y estado de elementos de red para protocolos como NETCONF y RESTCONF, y como tal es tambi茅n un habilitador clave para las redes definidas por software (SDN) y las API abiertas. El IETF public贸 YANG 1.0 (RFC 6020) en 2010, seguido de YANG 1.1 (RFC 7950) en 2016.

Tras definir por primera vez los requisitos de la SDN de transporte en 2013, el Optical Internetworking Forum (OIF) public贸 en 2015 un marco de SDN de transporte que comparaba la entonces emergente arquitectura SDN con los planos de control ASON establecidos e identificaba las interfaces abiertas candidatas para el control SDN de las redes 贸pticas.  En 2014, la Open Networking Foundation (ONF) puso en marcha el proyecto Transport API (TAPI) para crear un est谩ndar para la interfaz norte de un controlador SDN de transporte. En 2016, se public贸 TAPI 1.0 en colaboraci贸n con la OIF, y su lanzamiento se program贸 para alinearse con una demostraci贸n de interoperabilidad conjunta de la OIF y la ONF en 2016. En 2017, la ONF, la OIF y el Metro Ethernet Forum (MEF) publicaron conjuntamente TAPI 2.0, seguido de TAPI 2.1 en 2018. En 2020, concluyeron las pruebas de interoperabilidad de TAPI 2.1.3, con la participaci贸n de m煤ltiples proveedores, entre ellos Infinera.

En septiembre de 2014, Infinera lanz贸 Cloud Xpress, el primer dispositivo muxponder de la industria, que ofrece 500 Gb/s de capacidad del lado de la l铆nea y 500 Gb/s de capacidad del cliente en 2RU. Esto fue un habilitador clave para la desagregaci贸n de la red 贸ptica en aplicaciones de interconexi贸n de centros de datos (DCI). En 2016, Coriant, que fue adquirida por Infinera en 2018, evolucion贸 el concepto original de dispositivo transpondedor de Infinera con un dispositivo compacto de 1RU con cuatro ranuras para sleds, el Groove G30, creando una nueva categor铆a para equipos 贸pticos: modular compacto.

OpenConfig, un grupo de trabajo informal de operadores de redes, se form贸 en 2015 con el objetivo de mover las redes hacia una infraestructura m谩s din谩mica y programable, utilizando los principios de SDN, con un enfoque en los modelos de datos comunes y la telemetr铆a de flujo. Tambi茅n en 2015, Google Remote Procedure Call (gRPC) fue desarrollado inicialmente por Google y actualmente es un borrador de Internet. gRPC proporciona un m茅todo muy r谩pido y eficiente de transmisi贸n de datos. gRPC Network Management Interface (gNMI) es un protocolo de gesti贸n basado en gRPC para la telemetr铆a de streaming y la gesti贸n de configuraci贸n.

Un sistema de l铆nea abierta es un sistema de l铆nea 贸ptica (filtros mux/demux, conmutador selectivo de longitud de onda, amplificadores, etc.) que puede admitir longitudes de onda generadas a partir de dispositivos de terceros, con algunas definiciones que hacen obligatoria la gesti贸n abierta basada en SDN. Al igual que ocurre con el t茅rmino “longitud de onda ajena”, es dif铆cil precisar la fecha exacta en que este t茅rmino entr贸 en el l茅xico. Sin embargo, Google Scholar da una primera referencia al documento “SDN Control of a Coherent Open Line System” de Microsoft en 2015.

La Open ROADM MSA se form贸 en 2016 con el objetivo de producir especificaciones para las redes ROADM interoperables con m煤ltiples proveedores. La MSA publica especificaciones 贸pticas para la interoperabilidad del plano de datos, incluidos los transpondedores, los conmutadores OTN y los enchufables, as铆 como las API abiertas y los modelos de datos YANG asociados. Las primeras especificaciones fueron para un transpondedor compatible con G.698.2 de 100 Gb/s y un ROADM de red fija incoloro. En 2017, se a帽adieron el Xponder/switch OTN, los amplificadores en l铆nea y la red flexible. En 2018, se a帽adieron tasas de se帽al adicionales (200 Gb/s, 300 Gb/s y 400 Gb/s) junto con OTUCn y FlexO. En 2019, se a帽adieron a las especificaciones ODUflex, clientes de 400 G, amplificadores de bajo ruido, telemetr铆a de flujo y transpondedores bookended.  Open ROADM fue la primera organizaci贸n en adoptar el apropiadamente llamado Open FEC (OFEC) como el FEC para las velocidades de l铆nea m谩s all谩 de 100G.

Telecom Infra Project (TIP) fue fundado por Facebook, tambi茅n en 2016, como una comunidad diversa que trabaja conjuntamente para desarrollar, probar y desplegar soluciones abiertas, desagregadas y basadas en est谩ndares. El grupo Open Optical & Packet Transport (OOPT) dentro de TIP, que trabaja en la definici贸n de tecnolog铆as, arquitecturas e interfaces abiertas en redes 贸pticas e IP, tambi茅n se form贸 en 2016, y Facebook contribuy贸 con el dise帽o de la plataforma de transpondedor DWDM de paquetes abiertos Voyager. Iniciado en 2017, Gaussian Noise Model in Python (GNPy) dentro del grupo TIP Open Optical & Packet Transport-Physical Simulation Environment (OOPT-PSE) define y desarrolla una biblioteca de algoritmos com煤n, de c贸digo abierto y neutra en cuanto a proveedores para herramientas de planificaci贸n y optimizaci贸n de rutas 贸pticas de m煤ltiples proveedores.

En 2018, la ONF form贸 el proyecto Open Disaggregated Transport Network (ODTN), una iniciativa dirigida por los operadores para construir DCI utilizando equipos 贸pticos desagregados. Luego, en marzo de 2020, el grupo OOPT de TIP public贸 las especificaciones para el transpondedor 贸ptico desagregado y abierto Phoenix de 400 Gb/s con capacidad de longitud de onda, con Infinera seleccionada como uno de los seis proveedores en julio de 2020.

Figura 2: El camino de 20 a帽os hacia las redes 贸pticas abiertas

As铆 que, para resumir, aunque ning煤n elemento fue suficiente por s铆 solo para hacer posible las redes 贸pticas abiertas, el efecto acumulativo de estas numerosas iniciativas durante los 煤ltimos 20 a帽os, como se muestra en la Figura 2, nos ha llevado a un lugar donde las redes 贸pticas abiertas son ahora una realidad pr谩ctica.

Por Paul Momtahan, Director de Marketing, Infinera



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