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Redes de Transmissão de Pacotes

Operadoras de telecomunicações transportam diariamente uma enorme quantidade de dados através de longas distâncias geográficas.

Esses dados podem ter origem no acesso a um vídeo través do smartphone de um usuário, ou até mesmo dados de uma rede corporativa através de enlaces dedicados.

Com o aumento do uso de serviços baseados em tecnologia IP que demandam uma grande capacidade de tráfego, como é o caso do tráfego de vídeos na internet, as operadoras precisam buscar as melhores soluções para encaminhar esse tráfego.

Para maiores informações sobre as motivações que levam as operadoras a buscarem otimizações e novas tecnologias, veja o artigo “A Motivação das Operadoras para Uso de Otimização e Novas Tecnologias”

Uma forma de reduzir a complexidade de se transportar essa enorme quantidade de dados é a utilização de redes chamadas de transporte, mais especificamente, redes de transporte especializadas no encaminhamento de pacotes ou Redes de Transmissão de Pacotes.

Neste artigo você vai conhecer um pouco mais sobre Redes de Transmissão de Pacotes utilizando o MPLS-TP, tendo acesso a um overview da tecnologia e um pouco também sobre padronização.

Qual o Propósito das Redes de Transmissão de Pacotes?

Redes de Transporte tem como propósito prover a transmissão transparente do tráfego de dados de clientes entre dispositivos clientes conectados, através do estabelecimento e da manutenção de conexões ponto-a-ponto ou ponto-multiponto entre tais dispositivos.

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Além do tráfego de dados de clientes, nas redes de transporte pode transitar tráfego necessário para o controle de conexões, funções OAM (Operation, Administration, Maintenance), sistemas de gerenciamento de redes e funções de proteção.

À medida que o número de serviços IP cresce, aumenta também a necessidade de as operadoras de telecomunicações acomodarem eficientemente esse tipo de tráfego.

Para atender a essa demanda, foram introduzidas as tecnologias de redes de pacotes, tais como Ethernet e MPLS (Multiprotocol Label Switching).

Essas redes, porém, não apresentam o suporte aos recursos de OAM citados anteriormente, tornando imprescindível uma tecnologia de transporte de pacotes que atendesse a esses requisitos.

Um dos recursos mais relevantes relacionado a essas funções de OAM nas redes de transportes SDH (Synchronous Digital Hierarchy) é que o percurso do sinal é estabelecido, de forma exclusiva ao sinal, antes do início da operação do serviço. Com isso, alarmes e falhas em conexões físicas e elementos de rede, conseguem ser gerenciados pelos operadores da rede e, consequentemente, a qualidade de cada serviço pode ser monitorada.

No entanto, essa característica de dedicação de uma rota para um dado serviço torna ineficiente a aplicação dessas redes para serviços IP, que possuem natureza estatística, ou seja, são serviços que utilizam recursos da rede apenas durante um certo intervalo de tempo.

Com isso, fica clara a necessidade de tecnologias de transporte de pacotes nas redes de transporte.

Em adição ao atendimento de demandas de serviços IP, tecnologias de pacotes são multi-serviços, ou seja, tem a capacidade de transportar diversos tipos de sinais clientes, como por exemplo, Ethernet, SDH, PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ATM (Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay, e podem ser empregadas em qualquer nível da rede, seja no acesso, agregação ou backbone.

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Redes de Transmissão de Pacotes: Desafios da Implantação

Com relação à implantação de redes de transporte de pacotes, há duas grandes preocupações pelas operadoras de telecomunicações.

1o Desafio: Migração de Redes Legadas

A primeira delas é quanto à migração de redes de transporte legadas para redes de transporte de pacotes, já que essas últimas devem ser tanto capazes de suportar de forma eficiente serviços IP quanto continuar a acomodar serviços legados, tais como voz, com qualidade de funcionalidades similar a que existe em redes de transporte tradicionais.

2o Desafio: Suporte para Novas Tecnologias

A segunda preocupação é relativa à flexibilidade que deve existir nessas redes, de forma a serem capazes de suportar novas tecnologias como SDN (Software Defined Network).

Tecnologias Disponíveis para as Redes de Transmissão de Pacotes

As tecnologias de redes de transporte podem ser classificadas em tecnologias baseadas em comutação de circuitos (SDH, OTN – Optical Transport Network) e tecnologias baseadas em comutação de pacotes.

Hoje estão disponíveis duas tecnologias de pacotes empregadas em redes de transporte:

MPLS-TP – Multiprotocol Label Switching – Transport Profile;
PBB-TE – Provider Backbone Bridge – Traffic Engineering;

PBB-TE (Provider Backbone Bridge – Traffic Engineering)

O PBB-TE (Provider Backbone Bridge – Traffic Engineering), também conhecido como PBT (Provider Backbone Transport), é um padrão desenvolvido para ampliar o uso do protocolo Ethernet para redes MAN/WAN.

MPLS-TP (Multiprotocol Label Switching – Transport Profile)

O MPLS-TP (MPLS – Transport Profile), é uma “extensão” de uma tecnologia de núcleo de rede (MPLS), e atualmente o MPLS-TP tem sido a tecnologia mainstream nas redes de transporte de pacotes, como veremos na sequência do artigo.

Tecnologia MPLS-TP: Overview

O MPLS foi desenvolvido com o objetivo de tornar mais eficiente a comutação de pacotes IP, via definição explícita da rota de encaminhamento desses pacotes.

Para isso, essa tecnologia anexa labels a cada pacote, para que o processo de encaminhamento ocorra através da inspeção desses labels, e não do endereço IP.

Assim, o MPLS é uma tecnologia de encaminhamento de labels que encapsula e transporta transparentemente unidades de dados de camadas 1, 2 e 3, ou seja, IP, Ethernet, Frame Relay e ATM, como mostra a figura abaixo.

MPLS Network Architecture 01

Diferenças Entre MPLS e MPLS-TP

O MPLS-TP é uma tecnologia de redes de transporte de pacotes que emprega os mecanismos de encaminhamento de dados do MPLS, mas que agrega também recursos e funcionalidades necessários ao nível de operadoras (carrier-grade).

Vale destacar aqui que enquanto o MPLS se classifica como um protocolo não-orientado à conexão, o MPLS-TP surge como uma tecnologia orientada à conexão, com funções de estabelecimento de rotas ponto-a-ponto e ponto-multiponto e engenharia de tráfego.

MPLS TP versus MPLS 02

Assim, em relação ao MPLS, foram adicionadas ao MPLS-TP capacidades OAM, funções de operação via NMS (Network Management System) e funções de proteção de rede para prover robustez e confiabilidade aos serviços.

Ao mesmo tempo em que essa tecnologia recebe adições, ela também exclui funcionalidades indesejadas existentes no MPLS, no sentido de que tais funcionalidades prejudicariam no MPLS-TP a capacidade de gerenciamento de rotas entre duas extremidades devido à falta de rastreabilidade do percurso de pacotes decorrentes das mesmas.

Exemplificando, há no MPLS a função ECMP (Equal Cost Multi-Path), que tem por objetivo balancear a carga de tráfego distribuindo pacotes por várias rotas. Essa distribuição vai contra a premissa de que os pacotes OAM devem passar pelo mesmo percurso que os pacotes de dados clientes irão passar, a fim de que consigam monitorar as condições das rotas.

Outro ponto que merece atenção é que o MPLS-TP é agnóstico à camada física que utiliza, ou seja, pode ser usado em cima dos protocolos Ethernet, SDH/SONET, OTN, WDM, etc.

Padronização do MPLS-TP

Inicialmente, a ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunications), a organização responsável por desenvolver padrões de redes de transporte de alta confiabilidade, aprovou em 2006 e 2007 um conjunto de recomendações do T-MPLS (Transport – MPLS), que introduziu funções de proteção e de OAM à arquitetura de encaminhamento de dados do MPLS a fim de satisfazer aos requisitos de uma tecnologia de redes de transporte.

Na época que os fabricantes estavam começando a dar suporte ao T-MPLS em seus produtos, o IETF (International Engineering Task Force) estava trabalhando no desenvolvimento de um novo mecanismo, chamado PWE3 (Pseudo Wire Emulation Edge to Edge) para emular os atributos essenciais de um serviço como ATM, Ethernet, TDM, Frame Relay sobre uma rede de transporte de pacotes.

Então, em 2008, a ITU-T iniciou uma cooperação com o IETF, que havia sido o principal órgão de padronização do MPLS, para desenvolver o padrão da tecnologia de redes de transporte, renomeando o T-MPLS para MPLS-TP.

Essa cooperação deu resultado a RFC5654 (clique no número para acessar a RFC).

O MPLS-TP foi então criado dar suporte eficiente aos novos tipos de serviços, sendo ainda compatível com redes de transporte tradicionais baseadas em SDH ou Ethernet.

Autor deste Artigo: Engenheira Lídia Melo, do time TARGET.

Edição e Revisão: Paulo Florêncio, Diretor Comercial da Target Solutions

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