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La última vez que hablé sobre OBS me limité a poner algunos enlaces interesantes donde se habla de esta técnica de conmutación para redes ópticas.
Ya llevo bastante tiempo trabajando en esta temática, y de hecho el Proyecto Fin de Carrera va bastante avanzado. Así que toca contar con mis palabras de forma resumida de qué va esto de la Conmutación de Ráfagas Ópticas, ya que tal vez a alguien le interese.
Decir que la aplicabilidad de todos estos conceptos suele limitarse a las redes troncales y metropolitanas, es decir, las que transportan el tráfico de una ciudad o de un país.
Conmutación de Circuitos Ópticos (OCS)
En redes todo ópticas (redes en las que no se realiza conversión entre dominios electrónico y óptico), la mayor parte de la conmutación se hace en modo circuitos, es decir, OCS (Optical Circuit Switching, o Conmutación de Circuitos Ópticos), lo que consiste en reservar un camino entre dos nodos de una red, siendo ese camino una longitud de onda (o canal) dedicada. Esto presenta un importante problema de eficiencia, ya que la mayor parte del tráfico que soportan las redes hoy en día es tráfico de Internet, que tiene una característica de ráfaga, no de flujo constante. Además, la capacidad reservada en el canal es la que hay, y si se pide más, se perderá parte del tráfico.
Pero otro problema que plantea la conmutación de circuitos es su bajo nivel de escalabilidad, ya que el número de longitudes de onda que puede transportar una fibra es bastante limitado, así que una red grande no permitirá el establecimiento de muchos caminos ópticos.
Conmutación de Paquetes Ópticos (OPS)
La evolución natural de la conmutación de circuitos ópticos es la misma que la de las primeras redes de circuitos: las redes de paquetes. Esta es la base de OPS (Optical Packet Switching, o Conmutación de Paquetes Ópticos), una técnica basada en la conversión inicial de los paquetes electrónicos al dominio óptico para ser transportados por la red óptica sin ningún tipo de conversión entre los extremos. Todas las funciones de red, como el encaminamiento, tendrían que realizarse en el dominio óptico.
La restricción que nos impone la tecnología actual impide realizar operaciones ópticas para soportar estas funciones, y tampoco es posible «parar la luz», de manera que no existen memorias ópticas propiamente dichas. Sí existen, sin embargo, retardos de luz, llamados FDL (Fiber Delay Line, o Línea de Retardo con Fibra), que consisten en introducir el canal por una fibra de varios kilómetros para introducir un retardo del orden de microsegundos.
El término medio: Conmutación de Ráfagas Ópticas (OBS)
Como paso intermedio para intentar resolver la ineficiencia que supone la conmutación de circuitos y la problemática de desarrollar soluciones OPS, surge, de la mano de Chunming Qiao, el nuevo paradigma de OBS, presentado en su artículo Optical burst switching (OBS) – a new paradigm for an optical Internet en 1999 [1 y 2].
El fundamento de OBS es la mezcla entre el procesamiento electrónico en los nodos intermedios de un paquete de control, BCP (Burst Control Packet, o Paquete de Control de Ráfaga), que servirá para configurar los nodos del camino óptico que se debe establecer, y la transmisión de las ráfagas en el dominio óptico desde el nodo de ingreso al nodo de salida de la red.
Arquitectura de una red OBS
Por otro lado, en los nodos frontera (Edge Node), los paquetes electrónicos se convierten al dominio óptico para ser transmitidos sin conversión O/E/O en los nodos intermedios o del núcleo (Core Node). De hecho, esta aproximación, con el empleo de una cabecera procesada electrónicamente y paquetes que no se procesan, es la que se emplea actualmente en la simulación de redes OPS. Sin embargo, esto requiere tiempos de procesamiento y de conversión de las cabeceras muy rápido, y lo que varía OBS es simplemente el tamaño de los paquetes que se convierten al dominio óptico, ya que los paquetes originales se agrupan en contenedores más grandes, denominados ráfagas. Si los paquetes electrónicos pueden tener un tamaño de unos 1000 bytes, las ráfagas suelen ser de varias decenas de kilobytes.
Para que el funcionamiento de este tipo de conmutación sea el correcto, las ráfagas formadas en los nodos frontera deberán estar compuestas por paquetes cuyo destino sea el mismo nodo.
En la actualidad, en el estudio de OBS se ha llegado a la implementación de testbeds (pruebas en laboratorio), con la tecnología óptica actual. Principalmente, se ha analizado el funcionamiento de los nodos, tanto los protocolos de señalización como los algoritmos de planificación de ráfagas, así como las diversas arquitecturas de nodos propuestas [3].
También se ha estudiado el impacto del funcionamiento de OBS en las capas superiores, como TCP [4].
Referencias
- Chunming Qiao1 y Myungsik Yoo, Optical Burst Switching (OBS) – A New Paradigm for an Optical Internet
- Yang Chen, Chunming Qiao y Xiang Yu, State University of New York at Buffalo, Optical Burst Switching: A New Area in Optical Networking Research
- Yongmei Sun, Tomohiro Hashiguchi, Vu Quang Minh, Xi Wang, Hiroyuki Morikawa y
Tomonori Aoyama, University of Tokyo, Design and Implementation of an Optical Burst-Switched Network Testbed - O. González de Dios, I. de Miguel. V. López Alvarez, R.J. Durán, N. Merayo y J.F. Lobo Poyo, Estudio y simulación de TCP en redes de conmutación óptica de ráfagas (OBS)