SISTEMA DE RED DE COMUNICACIONES DE MÚLTIPLES CAPAS PARA DISTRIBUIR SERVICIOS DE MULTIDIFUSIÓN Y MÉTODO PARA UNA DISTRIBUCIÓN DE ESTE TIPO.

Un sistema de red de comunicaciones de múltiples capas para distribuir servicios de multidifusión y un método para una distribución de este tipo.

El sistema comprende una capa de red de transporte óptica conmutada, tal como WSON, y una capa de red conmutada por paquetes electrónica, tal como IP/MPLS, en el que la capa de red de transporte óptica conmutada transporta servicios de flujos de multidifusión y la capa de red conmutada por paquetes electrónica es una capa de reserva de un mecanismo de restauración dinámica para la recuperación frente a uno o más fallos que se producen en la capa de red de transporte óptica conmutada.

El método comprende transportar servicios de flujos de multidifusión a través de la capa de red de transporte óptica conmutada, y realizar una recuperación frente a uno o más fallos que se producen en la capa de red de transporte óptica conmutada por medio de una restauración dinámica llevada a cabo usando dicha capa de red conmutada por paquetes electrónica como capa de reserva.

Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas para distribuir servicios de multidifusión y método para una distribución de este tipo.

Campo de la técnica La presente invención se refiere en general, en un primer aspecto, a un sistema de red de comunicaciones de múltiples capas para distribuir servicios de multidifusión, que combina una capa de red de transporte óptica conmutada, tal como WSON, y una capa de red conmutada por paquetes electrónica, tal como IP/MPLS, y más particularmente a un sistema en el que la red electrónica se usa para restaurar conexiones perdidas debido a fallos en la red óptica.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método para distribuir servicios de multidifusión a través de un sistema de red de comunicaciones de múltiples capas, que puede implementarse mediante el sistema del primer aspecto.

La invención proporciona un nuevo esquema de restauración para servicios de multidifusión de alta capacidad (por ejemplo, HD-TV y UHDTV) sobre redes de largo recorrido.

Estado de la técnica anterior

Tecnologías flexibles existentes para conexiones P2MP sobre redes de conmutación ópticas:

La multiplexación por división de longitud de onda (WDM) es una tecnología concebida para aumentar la capacidad de ancho de banda y permitir comunicaciones bidireccionales en redes ópticas. En redes WDM, pueden transmitirse múltiples señales de datos simultáneamente entre elementos de red (NE) usando una única fibra. Específicamente, puede asignarse a las señales individuales diferentes longitudes de onda de transmisión de modo que no interfieran o entren en conflicto entre sí. El trayecto que toma la señal a través de la red se denomina trayecto de luz. Un tipo de red WDM, una red óptica conmutada por longitud de onda (WSON) [6], trata de conmutar las señales ópticas por medio de ROADM (multiplexor de inserción-extracción óptico reconfigurable) sin conversiones ópticas-eléctricasópticas (OEO) . Los ROADM son elementos de conmutación selectiva de longitud de onda asimétrica que presentan puertos laterales de entrada y salida así como puertos laterales de inserción-extracción.

Los ROADM con capacidad de extracción y continuación pueden proporcionar un abanico de salida de uno a muchos de un canal para multidifusión óptica de modo que puede usarse un único canal óptico (lambda) para una conexión punto a multipunto (P2MP) . La figura 1 muestra un ejemplo de multidifusión óptica en el que se usa un único canal (ITV) para distribución IPTV desde el extremo de cabecera a múltiples nodos metropolitanos, donde el módulo 1.2.1 convierte el flujo digital de IP-TV en una señal óptica mientras que el módulo 1.2.2 convierte la señal óptica generada por 1.2.1 en un flujo digital de IP-TV.

Actualmente, ya existen alternativas técnicas para multidifusión óptica sobre WSON, tales como las que incorporan mecanismos de flexibilidad de multidifusión para redes de conmutación ópticas, como es el caso de lo dado a conocer en el documento US7366417, que describe servicios de multidifusión de entrega en una red multiplexada por división de longitud de onda usando un conmutador de barra transversal selectivo de longitud de onda de cuatro puertos configurable, y el documento US6850707 que se refiere a una multidifusión de capa óptica segura para realizar la supervivencia.

Dichas alternativas técnicas, o soluciones actuales, se basan en dos enfoques diferentes: protección y restauración.

En cuanto a la protección, consiste en precalcular un árbol de multidifusión de funcionamiento y un árbol de multidifusión de reserva, ambos según el algoritmo de trayecto más corto. Existe otra condición para computar el árbol de reserva: debe estar separado del enlace respecto al de funcionamiento (figura 2) .

En la situación inicial, se establece un árbol de multidifusión de funcionamiento precalculado (figura 2a) . Tras un evento de fallo de enlace múltiple, si hay un error que afecta a cualquier enlace del árbol de multidifusión primario, el mecanismo de flexibilidad conmuta al árbol de multidifusión de reserva precalculado, si es posible (figura 2b) . En esta situación, si un fallo de enlace afecta a cualquier enlace del árbol de multidifusión de reserva, el mecanismo de flexibilidad trata de volver a establecer el árbol de multidifusión de funcionamiento previamente computado (figura 2a) .

En cuanto a la restauración, en cuanto la red empieza a funcionar, se computa un árbol de multidifusión y se establece según un algoritmo dado. Tras un evento de fallo de enlace múltiple, si hay un error que afecta a cualquier enlace del árbol de multidifusión establecido, el mecanismo de flexibilidad busca otro posible árbol de multidifusión según los recursos de red disponibles, evitando los enlaces rotos. De esta manera, se intenta mantener el árbol de multidifusión en todos los nodos de acceso.

Los mecanismos de protección no pueden restablecer múltiples fallos de enlace simultáneos y consumen recursos de reserva de WSON dedicados que no pueden usarse para otros fines. Además, requiere desvincular completamente los árboles de multidifusión de funcionamiento y de reserva y esto podría no ser posible en algunas redes WSON.

Los problemas anteriores podrían resolverse usando esquemas de restauración dinámica. Sin embargo, los mecanismos de restauración presentan otro problema: la velocidad de recuperación en WSON es muy lenta puesto que el establecimiento de un nuevo canal sobre la WSON requiere algunas reconfiguraciones de red (ecualización de canales de energía, sintonización de filtros, etc.) que pueden tardar segundos o incluso minutos.

Tecnologías flexibles existentes para conexiones P2MP sobre redes de conmutación electrónicas:

La figura 3 muestra la típica red de núcleo basada en paquetes electrónica (por ejemplo, IP/MPLS) de un operador de telecomunicaciones que proporciona servicios de Internet a clientes finales.

En esta estructura, el tráfico (los datos) se encaminan gracias a protocolos de encaminamiento entre dominios y otras técnicas para hacer la conmutación más eficaz (tales como MPLS [15]) : el tráfico procedente de los bordes de la red IP (nodos de acceso o interconexión) cruza la red IP a través de los nodos de tránsito para llegar a los otros bordes (nodos de acceso o interconexión) .

Tal como se describió en [16], las redes IP/MPLS pueden soportar y restablecer conexiones de multidifusión.

Algunos mecanismos de flexibilidad de multidifusión para redes de conmutación electrónicas por paquetes se describen en los siguientes documentos de patente: US7251214, que se refiere a un sistema y un método para proporcionar protección de comunicaciones de datos en redes basadas en paquetes, US7675870 que se refiere a un sistema y método de servicio de radiodifusión de IP-TV que usa un conmutador de multidifusión de la capa física, el documento US7830785 que da a conocer un sistema y método para la restauración en una red IP multimedia y el documento US2009245248 describe un método y aparato para proporcionar flexibilidad en redes de multidifusión.

Las tecnologías de conmutación por paquetes electrónicas (por ejemplo, IP/MPLS) requieren técnicas de consumo de energía complejas e intensas (por ejemplo, conversiones optoelectrónicas, procesamiento por paquetes, etc.) que presentan problemas de ineficacia importantes para volúmenes de tráfico altos [14]. Por tanto, las tecnologías de conmutación electrónicas consumen mucha más energía y recursos de red (es decir puertos, chasis, espacio ocupado, etc.) que las tecnologías de conmutación ópticas para flujos de tráfico de alta capacidad tales como los generados por aplicaciones HDTV o UHDTV.

Todos los documentos de patente existentes anteriores, tanto los que se refieren a redes de conmutación ópticas como los que se refieren a redes de conmutación electrónicas por paquetes, se centran exclusivamente en una tecnología dada (es decir, conmutación por paquetes electrónica o conmutación óptica) , no proponen combinar ambos tipos de redes.

Una combinación de este tipo se da a conocer en el documento US7269185, que se refiere a la gestión y el control de redes de múltiples capas, y que trata la coordinación de múltiples capas, que incluyen capas de red WSON e IP/MPLS, incluso para distribuir servicios de multidifusión. Sin embargo, dicha patente no da a conocer, ni siquiera insinúa, proporcionar un mecanismo de restauración de múltiples capas para servicios de multidifusión, no estando dispuestas las varias capas descritas ni usándose con fines de restauración.

Los presentes inventores no conocen ninguna propuesta...

1. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas para distribuir servicios de multidifusión, que comprende al menos una capa de red de transporte óptica conmutada y una capa de red conmutada por paquetes electrónica, caracterizado porque dicha capa de red de transporte óptica conmutada transporta servicios de flujos de multidifusión y dicha capa de red conmutada por paquetes electrónica es una capa de reserva de un mecanismo de restauración dinámica para la recuperación frente a uno o más fallos que se producen en la capa de red de transporte óptica conmutada.

2. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que dicha capa de red de transporte óptica conmutada es una red óptica conmutada de longitud de onda, o WSON.

3. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha capa de red conmutada por paquetes electrónica es una capa de protocolo de Internet, o IP, y/o una capa de conmutación de etiquetas de múltiples protocolos, o MPLS.

4. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa de red de transporte óptica conmutada implementa una red que proporciona conexiones punto a multipunto, o P2MP, estando previsto dicho mecanismo de restauración dinámica para la restauración dinámica de múltiples fallos en dichas conexiones punto a multipunto.

5. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha red de transporte óptica conmutada implementa un árbol de multidifusión óptica para distribuir flujos de multidifusión a través del mismo, comprendiendo el sistema de red de comunicaciones de múltiples capas un módulo de plano de control para computar un nuevo árbol de multidifusión sobre la capa de red conmutada por paquetes electrónica entre un nodo fuente y nodos de destino afectados por un fallo en la red de transporte óptica conmutada, según los recursos disponibles en la capa de red conmutada por paquetes electrónica tras el fallo.

6. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 5, que comprende:

-al menos un módulo (3.1.1) de transmisión con una entrada conectada a dicho nodo fuente para recibir señales digitales, primeras y segundas salidas conectadas, respectivamente, a la red de transporte óptica conmutada y la red conmutada por paquetes electrónica, y con una interfaz (Ct) de control para recibir órdenes de control para seleccionar de manera dinámica a través de cuáles de dichas primeras y segundas salidas enviar las señales digitales recibidas;

-al menos un módulo (3.1.2) de recepción para instalarse en un punto de presencia metropolitano para recibir dichas señales digitales; y

-un módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas, que implementa dicho módulo de plano de control, para conectarse tanto a la red de transporte óptica conmutada como a la red conmutada por paquetes electrónica, y a dicha interfaz (Ct) de control de dicho al menos un módulo (3.1.1) de transmisión para enviar a la interfaz (Ct) de control dichas órdenes de control.

7. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 6, en el que dicho al menos un módulo (3.1.2) de recepción comprende:

-primeras y segundas entradas conectadas, respectivamente, a la red de transporte óptica conmutada y la red conmutada por paquetes electrónica, para recibir dichas señales digitales desde al menos una de las dos redes;

-un módulo (3.3.1) de detección de energía conectado a dicha primera entrada para detector una pérdida de señal, indicativa de un fallo en la red de transporte óptica conmutada, y para enviar un mensaje de control de pérdida de señal;

-un conmutador (3.3.3) de red con dos entradas conectadas respectivamente a dicha segunda entrada, directamente, y a dicha primera entrada, a través de un transpondedor (3.3.2) óptico, una salida para proporcionar las señales digitales recibidas a través de al menos una de dichas entradas primera y segunda, y una entrada de control;

-una interfaz (Cr) de restauración conectada a dicho módulo (3.3.1) de detección de energía para recibir dicho mensaje de control de pérdida de señal, y conectada con el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas para enviar a éste dicho mensaje de control de pérdida de señal y un mensaje de recuperación de servicio, cuando la señal digital se recibe de nuevo a través de dicha primera entrada; y

-una interfaz (Ci) interna que conecta el módulo (3.3.1) de detección de energía con dicha entrada de control de dicho conmutador (3.3.3) de red, para permitir que el módulo (3.3.1) de detección de energía active o desactive dicha entrada conectada a dicho transpondedor (3.3.2) óptico, enviando el módulo (3.3.1) de detección de energía, a través de dicha interfaz (Ci) interna, un mensaje de desactivación de puerto óptico, tras una detección de pérdida de señal, para realizar dicha desactivación, y un mensaje de activación de puerto óptico, tras una recuperación de señal óptica, para realizar dicha activación.

8. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 7, en el que el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas también está encargado de computar y configurar dicho nuevo árbol de multidifusión sobre la red conmutada por paquetes electrónica tras un fallo en la red de transporte óptica conmutada, detectado en la recepción de al menos dicho mensaje de control de pérdida de señal a través de dicha interfaz (Cr) de restauración, y de borrarlo tras la recuperación del fallo, detectado en la recepción de dicho mensaje de recuperación de servicio.

9. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 8, en el que el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas se conecta, a través de una interfaz (Cc) , a un sistema de gestión/monitorización de la red conmutada por paquetes electrónica para:

-solicitar, el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas, tras la recepción del mensaje de control de pérdida de señal, información de estatus de red conmutada por paquetes electrónica relativa a sus recursos disponibles; y

-recibir una respuesta a dicha petición, desde la red conmutada por paquetes electrónica, que incluye dicha información solicitada relativa a sus recursos disponibles, usando dicho módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas dicha información para computar el nuevo árbol de multidifusión, como el óptimo según los recursos disponibles.

10. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 9, en el que el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas se conecta, a través de una interfaz (Cs) , a la red conmutada por paquetes electrónica para activar la configuración del nuevo árbol de multidifusión computado intercambiando los siguientes mensajes a través de dicha interfaz (Cs) :

-un mensaje de petición de configuración, enviado por el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas, para la configuración de al menos un nuevo trayecto P2MP para enlazar los módulos (3.1.1) de transmisión y los módulos (3.1.2) de recepción afectados por el fallo en la red de transporte óptica conmutada, incluyendo dicho mensaje de petición de configuración datos para construir dicho al menos un trayecto P2MP; y

-un mensaje de respuesta de configuración, enviado por la red conmutada por paquetes electrónica, que proporciona información acerca del resultado de la nueva configuración de trayecto P2MP.

11. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 10, en el que el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas está previsto para, una vez construido el nuevo árbol de multidifusión, enviar dichas órdenes de control a dicho al menos un módulo (3.1.1) de transmisión a través de dicha interfaz (Ct) de control, para seleccionar de manera dinámica dicha segunda salida a través de la cual enviar las señales digitales recibidas.

12. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 9 ó 10, en el que el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas está previsto para, tras la recepción de dicho mensaje de recuperación de servicio a través de dicha interfaz (Cr) de restauración, solicitar a la red conmutada por paquetes electrónica que derribe dicho al menos un nuevo trayecto P2PM, intercambiando los siguientes mensajes a través de dicha interfaz (Cs) que los conecta:

-un mensaje de petición de eliminación, enviado por el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas, para la eliminación de dicho al menos un nuevo trayecto P2MP, incluyendo dicho mensaje de petición de eliminación datos que permiten dicha eliminación; y

-un mensaje de respuesta a la eliminación, enviado por la red conmutada por paquetes electrónica, que proporciona información acerca del resultado de la eliminación del nuevo trayecto P2MP.

13. Sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según la reivindicación 12, en el que el módulo (3.1.3) gestor de restauración de múltiples capas está previsto para, una vez eliminado el nuevo árbol de multidifusión, enviar dichas órdenes de control a dicho al menos un módulo (3.1.1) de transmisión a través de dicha interfaz (Ct) de control, para al menos deseleccionar dinámicamente dicha segunda salida para evitar que las señales digitales circulen a través de la red conmutada por paquetes electrónica.

14. Método para distribuir servicios de multidifusión a través de un sistema de red de comunicaciones de múltiples capas, en el que dicho sistema de red de comunicaciones de múltiples capas comprende al menos una capa de red de transporte óptica conmutada y una capa de red conmutada por paquetes electrónica, estando caracterizado el método porque comprende transportar servicios de flujos de multidifusión a través de dicha capa de red de transporte óptica conmutada, y porque comprende realizar una recuperación frente a uno o más fallos

que se producen en la capa de red de transporte óptica conmutada por medio de una restauración dinámica llevada a cabo usando dicha capa de red conmutada por paquetes electrónica como capa de reserva.

15. Método según la reivindicación 14, que comprende:

-implementar, en dicha red de transporte óptica conmutada, un árbol de multidifusión óptica para distribuir 5 flujos de multidifusión a través del mismo,

-computar un nuevo árbol de multidifusión sobre la capa de red conmutada por paquetes electrónica entre un nodo fuente y nodos de destino afectados por al menos un fallo en la red de transporte óptica conmutada, según los recursos disponibles en la capa de red conmutada por paquetes electrónica tras el fallo; y

- sustituir al menos la parte de dicho árbol de multidifusión óptica afectado por dicho al menos un fallo con dicho nuevo árbol de multidifusión.

16. Método según la reivindicación 15, que comprende borrar el nuevo árbol de multidifusión una vez que el al menos un fallo se ha reparado.

17. Método según la reivindicación 14 ó 15, que comprende establecer dinámicamente sobre la capa de red 15 conmutada por paquetes electrónica el nuevo árbol de multidifusión por medio de señalización de multidifusión.

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, que comprende usar el sistema de red de comunicaciones de múltiples capas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 para llevar a cabo las diferentes acciones del método.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Figura 6

Figura 7

Figura 8

Figura 9

Figura 10

Figura 11