SISTEMA Y MÉTODO PARA REALIZAR ASIGNACIÓN DE ESPECTRO EN UNA RED ÓPTICA.

Sistema y método para realizar asignación de espectro en una red óptica.

En el sistema de la invención, dicha asignación de espectro se realiza según un plano de control, dicha asignación de espectro comprende una provisión de recursos y trayectorias y comprende además una optimización del espectro. El sistema está caracterizado porque dicha red óptica es una red óptica flexible que comprende una pluralidad de nodos ópticos flexibles y porque comprende:

- al menos un controlador de nodo óptico flexible en cada uno de dichos nodos ópticos flexibles para dicha provisión de recursos y trayectorias, comprendiendo dicha provisión de recursos y trayectorias al menos la reserva de recursos y el establecimiento de un enlace de conexión entre al menos parte de dicha pluralidad de nodos ópticos flexibles;

- extensiones de protocolo para dicho plano de control con el fin de realizar al menos dicha provisión de recursos y trayectorias; y

- un gestor de espectro óptico que proporciona dicha optimización del espectro, conectado a dicha pluralidad de nodos ópticos flexibles, que comprende adaptar la utilización del espectro según mediciones de tráfico llevadas a cabo mediante una herramienta de monitorización en dicha red óptica flexible.

El método está dispuesto para llevar a cabo dicha provisión de recursos y trayectorias y dicha optimización del espectro.

SISTEMA Y MÉTODO PARA REALIZAR ASIGNACIÓN DE ESPECTRO EN UNA RED ÓPTICA

Campo de la técnica La presente invención se refiere, en general, en un primer aspecto, a un sistema para realizar asignación de espectro en una red óptica, realizándose dicha asignación de espectro según un plano de control, comprendiendo dicha asignación de espectro una provisión de recursos y trayectorias y comprendiendo además una optimización del espectro, y más particularmente a un sistema en el que dicha red óptica es una red óptica flexible que comprende una pluralidad de nodos ópticos flexibles, comprendiendo dicho sistema un controlador de nodo óptico flexible en cada uno de dichos nodos flexibles para dicha provisión de recursos y trayectorias, extensiones de protocolo para dicho plano de control y un gestor de espectro óptico que proporciona dicha optimización del espectro.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método dispuesto para llevar a cabo dicha provisión de recursos y trayectorias y dicha optimización del espectro.

Estado de la técnica anterior

Los servicios de distribución de vídeo de alta definición, la banda ancha de alta velocidad y las tecnologías informáticas en nube, que necesitan conectar ordenadores de tecnología avanzada emergentes, almacenamientos de datos agrupados, entorno gráfico adaptativo ajustable a escala, e instrumentos científicos, requieren conexiones de alta velocidad flexible. Pos consiguiente, las futuras redes necesitarán transportar una amplia variedad de tráfico que oscila entre varios gigabits por segundo hasta varios terabits por segundo de una manera ajustable a escala y económica.

Las redes de transporte proporcionan un transporte fiable de datos entre dos puntos de extremo. Sin embargo, las redes de transporte actuales sólo pueden proporcionar conexiones de ancho de banda fijo. Por ejemplo, la red de transporte más avanzada de la actualidad se basa en el paradigma de conmutación de longitudes de onda y ofrece conexiones desde 1 gigabit hasta 100 gigabit/segundo. La ventaja principal de las redes ópticas de conmutación de longitudes de onda (WSON) es la eliminación de costosos regeneradores OEO (óptico eléctrico óptico) que consumen potencia y ocupan espacio y la provisión remota automatizada de trayectorias ópticas. Sin embargo, todavía tiene un inconveniente con respecto al ancho de banda perdido debido a su gran granularidad rígida. No hace falta decir que la utilización eficaz de la capacidad de la red desplegada es una de las principales preocupaciones de los operadores de red. A pesar de ello, las redes de trayectorias ópticas encaminadas por longitud de onda actuales requieren plena capacidad de asignación de longitudes de onda para una trayectoria óptica entre un par de nodos de extremo incluso cuando el tráfico entre los nodos no es suficiente para llenar toda la capacidad de longitud de onda.

Con el fin de tratar el problema de la red de transporte existente y proporcionar una solución flexible económica, se ha propuesto el concepto de redes ópticas flexibles (EON) por Jinno et al. [1]. Una EON proporciona servicios de transporte ajustable a escala y con eficiencia espectral de 100 Gb/s y más a través de la introducción de acondicionamiento granular flexible en el dominio de frecuencia óptica. La EON proporciona concatenación contigua arbitraria del espectro óptico que permite la creación de un ancho de banda de tamaño personalizado. El concepto de EON es asignar el ancho de banda óptico de tamaño adecuado, a diferencia de uno de tamaño fijo, a una trayectoria óptica de extremo a extremo. La asignación se realiza según el volumen de tráfico o petición de usuario de una manera ajustable a escala y con gran eficiencia espectral. Esta eficiencia espectral puede estimarse como un 50% de ancho de banda libre nuevo incluyendo la tecnología de EON.

A diferencia del ancho de banda rígido de la trayectoria óptica de ancho de banda fijo convencional, una trayectoria óptica en EON, si es necesario, se expande y contrae según el volumen de tráfico y petición de usuario. El término flexible en EON proviene de su capacidad para expandirse y contraerse en contraste con la trayectoria óptica rígida convencional.

En resumen, EON posibilita adecuarse directamente con eficiencia espectral a tasas de transmisión mixtas de bits de datos en el dominio óptico debido a la asignación flexible del espectro. Este uso eficaz consiste en adaptar la utilización del espectro óptico a la realmente necesaria, por el contrario, las redes ópticas actuales con rejilla fija pueden conducir a la pérdida de ancho de banda óptico debido al exceso de espaciamiento entre frecuencias para señales de tasa de transmisión de bits inferiores.

Una red de transporte está compuesta por elementos de red que posibilitan el transporte de datos entre dos puntos. En este contexto, habitualmente se denomina plano de datos al conjunto de elementos que posibilitan la conectividad física. En el caso particular de las redes ópticas, comprenderán transmisores (láseres) y receptores (fotodiodos) que pueden agruparse en transceptores. Incluye también equipos de conmutación intermedios tales como interconexiones ópticas. A modo ejemplo, las redes WSON se definen mediante equipos que pueden multiplexar longitudes de onda y conducen a diferentes destinos en la red. Estas longitudes de onda se ubican en una rejilla fija e implica que, independientemente del ancho de banda requerido, la utilización del espectro va a ser fija.

Por el contrario, en una red de transporte, el plano de control es el software (protocolos de red, algoritmos de encaminamiento, algoritmos de asignación de recursos, …) que se encarga de un funcionamiento automático de los dispositivos de red. Por ejemplo, el plano de control se encarga del proceso de señalización mediante el que los recursos físicos del plano de datos se reservan para esa conexión. Las redes de transporte actuales usan principalmente el protocolo RSVP (protocolo de reserva de recursos) [RFC4974] para reservar recursos de red a través de los elementos de red y establecer nuevas conexiones.

Los protocolos de reserva de recursos no son suficientes para completar una conexión debido a la información que necesitan para proporcionar servicios a lo largo de la red. La información que estos protocolos necesitan se refiere a la tecnología usada en la red (OTN/WSON/…) , la capacidad de enlace disponible y otra información necesaria está más cerca de la información de encaminamiento, identificación de interfaces/nodo y otras. Esta información debe intercambiarse entre los equipos de red. El protocolo preferido para la topología e intercambio de información de ingeniería de tráfico se basa en OSPF [RFC4230].

El plano de control también se usa para fines de autorrecuperación, que se refiere a la capacidad de la red para recuperar automáticamente la conectividad cuando tienen lugar fallos. En ese caso, los protocolos tanto RSVP como OSPF puede mezclarse para permitir que la red se recupere de los fallos. También está en el lado del plano de control garantizar la eficacia de la red tanto como sea posible con la tecnología presente en el plano de control de red.

Con el fin de generalizar todas las tecnologías de red y adaptarse a diferentes redes de transporte, la GMPLS (conmutación de etiquetas multiprotocolo generalizada) nace como un protocolo de plano de control y permite la conmutación de etiquetas en múltiples tecnologías en redes de transporte. Este hecho hace que sean necesarias extensiones tanto de OSPF [RFC 4230] como de RSVP [RFC 4974] para adecuarse a este nuevo marco.

Las redes de transporte EON necesitan sus propios planos de datos y de control, que actualmente no están completos.

Los cambios en la tecnología que están empujando a las redes EON a convertirse en una nueva red de transporte se centran en transceptores de ancho de banda variable y equipos de conmutación que pueden adecuarse a la señal de los transceptores variables y conducirla al destino correcto en la red. Se permite una rejilla flexible en esta tecnología de red que, en comparación con las redes WSON actuales, es una gran ventaja en términos de eficiencia espectral. Esta diferencia se refleja en parámetros que tienen que configurarse en los equipos, tales como:

- Longitud de onda para sintonizar el transmisor y los receptores.

- Múltiples subportadoras que deben usarse (número de ellas) .

- Modulación que debe usar cada subportadora.

Actualmente, existen varias patentes sobre redes ópticas flexibles que se centran exclusivamente en los componentes fotónicos requeridos para la implementación del plano de datos, tal...

1. Sistema para realizar asignación de espectro en una red óptica, realizándose dicha asignación de espectro según un plano de control, comprendiendo dicha asignación de espectro una provisión de recursos y trayectorias y que comprende además una optimización del espectro, caracterizado porque dicha red óptica es una red óptica flexible que comprende una pluralidad de nodos ópticos flexibles y porque comprende:

-al menos un controlador de nodo óptico flexible en cada uno de dichos nodos ópticos flexibles para dicha provisión de recursos y trayectorias, comprendiendo dicha provisión de recursos y trayectorias al menos la reserva de recursos y el establecimiento de un enlace de conexión entre al menos parte de dicha pluralidad de nodos ópticos flexibles;

-extensiones de protocolo para dicho plano de control con el fin de realizar al menos dicha provisión de recursos y trayectorias; y

-un gestor de espectro óptico que proporciona dicha optimización del espectro, conectado a dicha pluralidad de nodos ópticos flexibles, que comprende adaptar la utilización del espectro según mediciones de tráfico llevadas a cabo mediante una herramienta de monitorización en dicha red óptica flexible.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho gestor de espectro óptico se encarga de:

-recuperar información de dichas mediciones de tráfico haciendo uso de dicho plano de control;

- procesar dichas mediciones de tráfico;

-comprobar si la utilización del espectro óptico actual es adecuada para satisfacer las demandas de tráfico, según dicho procesamiento; y

-reconfigurar un transpondedor de ancho de banda variable, o BVT, colocado en cada uno de dicha pluralidad de nodos ópticos flexibles de dicha red óptica flexible según dicha comprobación.

3. Sistema según la reivindicación 2, en el que éste comprende una interfaz externa a través de la que dicho controlador de nodo óptico flexible se comunica con dicho gestor de espectro óptico y otros controladores de nodo óptico flexible y una interfaz interna que proporciona comunicación con dicho BVT y/o interconexión de ancho de banda variable, o BVXC.

4. Sistema según la reivindicación 3, en el que la comunicación a través de dicha interfaz externa se lleva a cabo por medio de extensiones de ingeniería de

tráfico de protocolo de reserva de recursos, o extensiones de RSVP-TE, para al menos dicha provisión de recursos y trayectorias y/o por medio de extensiones de ingeniería de tráfico de abrir primero la trayectoria más corta, o extensiones de OSPF-TE, para al menos el intercambio de mensajes internos entre dichos nodos ópticos.

5. Sistema según la reivindicación 4, en el que los campos del sub-TLV de descriptor de capacidad de conmutación de interfaz de dichas extensiones de OSPF-TE se rellenan de la siguiente manera:

- tipo de sub-TLV: 15;

- longitud: variable;

- capacidad de conmutación: 500; e

- información específica - capacidad de conmutación: variable, según las capacidades de tasa de transmisión.

6. Sistema según la reivindicación 5, en el que la banda de frecuencias disponibles en al menos parte de dicha red óptica se expresa mediante un sub-TLV de banda de frecuencias disponibles de dichas extensiones de OSPF-TE y los campos y valores de dicho sub-TLV de banda de frecuencias disponibles se definen de la siguiente manera:

- tipo de sub-TLV: 27;

- longitud: 12 octetos;

-longitud de onda mínima: 4 octetos usando el formato de coma flotante de IEEE con la longitud de onda mínima en nanómetros; y

-longitud de onda máxima: 4 octetos usando el formato de coma flotante de IEEE con la longitud de onda máxima en nanómetros.

7. Sistema según la reivindicación 6, en el que las bandas de longitud de onda no reservadas se expresan mediante un sub-TLV de banda de longitud de onda no reservada de dichas extensiones de OSPF-TE y los campos y valores de dicho sub-TLV de banda de longitud de onda no reservada se definen de la siguiente manera:

- tipo de sub-TLV: 28;

- longitud: 12 octetos;

- longitud de onda central: 4 octetos usando el formato de coma flotante de IEEE con la longitud de onda central en nanómetros; y -espectro usado: 4 octetos usando el formato de coma flotante de IEEE con el espectro usado en nanómetros.

8. Sistema según la reivindicación 7, en el que las propiedades especiales de dicho controlador de nodo óptico flexible se expresan mediante un TLV de propiedad de nodo óptico flexible de dichas extensiones de OSPF-TE, comprendiendo dichas propiedades especiales información de BVT que van a enviarse a través de dicha red óptica y los campos y valores de dicho TLV de propiedad de nodo óptico flexible se definen de la siguiente manera:

- tipo de TLV: 4;

- longitud: variable; y

- sub-TLV: múltiples sub-TLV asociados que reflejan los BVT presentes en dicha pluralidad de nodos ópticos.

9. Sistema según la reivindicación 8, en el que la información del espectro que un BVT dado está usando se expresa mediante un sub-TLV de información de transpondedor de ancho de banda variable de dichas extensiones de OSPF-TE, conteniendo dicho sub-TLV de información de transpondedor de ancho de banda variable al menos la siguiente información: modulaciones de subportadora disponible adecuadas para su uso por dicho BVT dado, subportadoras máximas que puede usar dicho BVT dado, relación entre modulación y ancho de banda ocupado por cada subportadora e intervalo de longitudes de onda en el que dicho BVT dado puede sintonizar su láser.

10. Sistema según la reivindicación 9, en el que los campos y valores de dicho sub-TLV de información de transpondedor de ancho de banda variable se definen de la siguiente manera:

- tipo de sub-TLV: 41;

- longitud: 24 octetos;

- formato de modulación de subportadora: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE;

- máximo número de subportadoras: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE;

- ancho de banda por subportadora: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE;

- primera longitud de onda permitida: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE con la primera longitud de onda en la que dicho BVT dado puede sintonizar su láser en nanómetros; y

- última longitud de onda permitida: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE con la última longitud de onda en la que dicho BVT dado puede sintonizar su láser en nanómetros.

11. Sistema según la reivindicación 10, en el que la información de estado actual de BVT se expresa mediante un sub-TLV de estado de transpondedor de ancho de banda variable de dichas extensiones de OSPF-TE y los campos y valores de dicho sub-TLV de estado de transpondedor de ancho de banda variable se definen de la siguiente manera:

- tipo de sub-TLV: 42;

- longitud: 20 octetos; -estado: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE que indica el estado de un BVT, expresando dicho estado si dicho BVT está ocupado, libre o no disponible; -utilización del espectro actual: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE que indica el ancho de utilización del espectro en nanómetros; y

- longitud de onda central actual: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE con la longitud de onda central actual en nanómetros.

12. Sistema según la reivindicación 11, en el que un nodo de recurso de dicha pluralidad de nodos ópticos y un nodo de destino de dicha pluralidad de nodos ópticos están adaptados para realizar una conmutación de etiquetas multiprotocolo generalizada, o GMPLS, un mecanismo de reserva de trayectoria de RSVP-TE, comprendiendo dicho mecanismo de reserva de trayectoria de RSVP-TE enviar, dicho nodo de recurso, un mensaje de trayectoria a dicho nodo de destino y enviar, dicho nodo de destino, un mensaje de reserva a dicho nodo fuente, haciendo dicho mensaje de trayectoria y dicho mensaje de reserva uso de dichas extensiones de RSVP-TE y constituyendo dicho nodo fuente y dicho nodo de destino una trayectoria conmutada por etiquetas, o LSP.

13. Sistema según la reivindicación 12, en el que las características requeridas para que dicha red óptica soporte dicha LSP se expresan mediante un objeto de petición de etiqueta generalizada de dichas extensiones de RSVP-TE, estando dicho objeto de petición de etiqueta generalizada incluido en dicho mensaje de trayectoria y los campos y valores de dicho objeto de petición de

etiqueta generalizada, según los objetos de petición de etiqueta definidos en RSVP-TE, se definen de la siguiente manera:

- longitud: 2 octetos;

- clase: 1 octeto, fijado a 19;

-tipo c: 1 octeto, fijado a 4;

-tipo de codificación LSP: 1 octeto, fijado a 18;

-tipo de conmutación: 1 octeto, fijado a 300; y

- G-PID: 2 octetos, fijados a 100.

14. Sistema según la reivindicación 13, en el que dicho mensaje de trayectoria está incluido en un objeto de especificación de tráfico de emisor, o TSPEC de emisor, de dichas extensiones de RSVP-TE, rellenándose el campo de dicho objeto de TSPEC de emisor de la siguiente manera:

- longitud: 2 octetos;

- número de clase: 1 octeto, fijado a 12;

-tipo c: 1 octeto, fijado a 10;

-número de subportadoras: 4 octetos que indican el número de subportadoras que van a usarse en dicha reserva de trayectoria;

-modulación de subportadora: 4 octetos que indican la modulación seleccionada por cada subportadora;

- longitud de onda central: 4 octetos; y

-ancho de banda: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE que indica el ancho de banda de dicha LSP en bytes por segundo.

15. Sistema según la reivindicación 14, en el que dicho mensaje de reserva está incluido en un objeto de especificación de flujo, o SPEC de flujo, de dichas extensiones de RSVP-TE, rellenándose el campo de dicho objeto de SPEC de flujo de la siguiente manera:

- longitud: 2 octetos;

- número de clase: 1 octeto, fijado a 9;

-tipo c: 1 octeto, fijado a 10;

-número de subportadoras: 4 octetos que indican el número de subportadoras que van a usarse en dicha reserva de trayectoria;

-modulación de subportadora: 4 octetos que indican la modulación seleccionada por cada subportadora;

- longitud de onda central: 4 octetos; y -ancho de banda: 4 octetos usando el número de formato de coma flotante de IEEE que indica el ancho de banda de dicha LSP en bytes por segundo.

16. Sistema según la reivindicación 15, en el que dichas extensiones de RSVP-TE enviadas desde dicho gestor de espectro óptico a dicho controlador de nodo óptico flexible y/o a dichos otros controladores de nodo óptico flexible y dicho mensaje de trayectoria incluyen objetos de ruta explícita con un objeto de etiqueta específica asociado, siendo dicho objeto de etiqueta específica asociado un objeto de conmutación de banda de frecuencias tal como se define en el documento Petición de Comentarios 3473 y 3471.

17. Método para realizar asignación de espectro en una red óptica, realizándose dicha asignación de espectro según un plano de control, comprendiendo dicha asignación de espectro una provisión de recursos y trayectorias y comprendiendo además una optimización del espectro, caracterizado porque dicha red óptica es una red óptica flexible que comprende una pluralidad de nodos ópticos flexibles con al menos un controlador de nodo óptico flexible en cada uno de dicho nodos ópticos flexibles encargado de realizar dicha provisión de recursos y trayectorias, y un transpondedor de ancho de banda variable, o BVT, colocado en cada uno de dicha pluralidad de nodos ópticos, y un gestor de espectro óptico que proporciona dicha optimización del espectro, estando dicho gestor de espectro óptico conectado a dicha pluralidad de nodos ópticos flexibles, comprendiendo dicho método la siguientes etapas:

-informar, dicho controlador de nodo óptico flexible, acerca del estado de dicho BVT a dicho gestor de espectro óptico y/o a diferentes controladores de nodo óptico flexible mediante una interfaz externa y extensiones de OSPF-TE;

-correlacionar, dicho gestor de espectro óptico, información recibida desde dicho controlador de nodo óptico flexible y/o desde otros controladores de nodo óptico flexible;

- decidir, dicho gestor de espectro óptico, realizar una optimización del espectro según dicha correlación; -enviar, dicho gestor de espectro óptico, extensiones de RSVP-TE a dicho controlador de nodo óptico flexible y/o a dichos otros controladores de nodo óptico flexible si dicha optimización del espectro debe realizarse, según dicha decisión; y -configurar, dicho controlador de nodo óptico flexible y/o dichos otros controladores de nodo óptico flexible, dicho BVT según la recepción de dichas extensiones de RSVP-TE.