DESCRIPCIÓN ARQUITECTONICA EN LA COMUNICACIÓN DE LOS SERVICIOS IPTV Y EL USUARIO FINAL

DESCRIPCIÓN ARQUITECTONICA EN LA COMUNICACIÓN DE LOS SERVICIOS IPTV Y EL USUARIO FINAL

Jean Paul Granados Cárdenas

Facultad de Ingeniería Electrónica

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Redes II

Bogotá

jean.granados@caroycuervo.gov.co

Resumen:

La tecnología IPTV o Televisión por Internet, es la manera de obtener un servicio de televisión de mejor calidad, logrando la convergencia de servicios Triple Play (Video, Voz y Datos). No es un servicio donde solo se recibe programación diaria, sino que esta es personalizada y dirigida al usuario según gustos y aficiones.

Actualmente la propuesta para implementar el servicio de IPTV y llevarlo hasta los usuarios, se basa en las tecnologías de fibra ópticas las cuales nos proporciona un buen ancho de banda y un bajo retardo. En este artículo se describe las arquitecturas de redes de acceso (GPON) y de backbone (IP/GMPLS), las cuales hacen posible llevar la televisión digital de alta calidad (HDTV) a los usuarios.

Palabras clave: IPTV, GMPLS, EPON, FTTH, DWDM, MIDDLEWARE, QoS y VoD.

ABSTRACT:

IPTV o Internet TV is the way to get a better TV service quality, achieving the convergence of Triple Play services (Video, Voice and Data). It is a service where only received daily schedule, but this is personalized and addressed to the user according to tastes and interests.

Currently the proposal to implement the IPTV service and take it to the users, is based on optical fiber technology which provides a good bandwidth and low delay. This article describes the architecture of access networks (GPON) and backbone (IP / GMPLS), which make it possible to deliver high quality digital television (HDTV) to users.

Keywords: IPTV, GMPLS, GPON, FTTH, DWDM, MIDDLEWARE, QoS y VoD.

I. DESCRIPCIÓN DEL ESCENARIO

Este artículo se basa en el despliegue de los servicios de la arquitectura IPTV a través de la red de backbone o core con la arquitectura IP/GMPLS y como red de acceso la tecnología GPON. Primero describiremos las tres arquitecturas con sus respectivos protocolos, para luego describir los protocolos necesarios para la comunicación entre los usuarios finales y el servicio IPTV, teniendo en cuenta la red de acceso y core.

II. DESCRIPCIÓN DE LA ARQUITECTURA IP/GMPLS

GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) o Conmutación de etiquetas multiprotocolo generalizada, es un método que contiene una serie de especificaciones usadas para enrutar los paquetes a través de una red por medio de datos adicionales que se encuentran en unas etiquetas añadidas a los paquetes IP. Esto hace que los routers sepan porque camino exactamente deben enviar los datos que le lleguen aumentando la calidad del servicio, el desempeño de las redes y la estabilidad.

La base de la tecnología GMPLS está en la asignación e intercambio de etiquetas ya expuesto, que permiten el establecimiento de los caminos LSP por la red óptica. Los LSPs son simplex por naturaleza (se establecen para un sentido del tráfico en cada punto de entrada a la red); el tráfico dúplex requiere dos LSPs, uno en cada sentido. Cada LSP se crea a base de concatenar uno o más saltos en los que se intercambian las etiquetas, de modo que cada paquete se envía de un "conmutador de etiquetas" (Label-Switching Router) a otro, dentro del dominio MPLS. Un LSR no es sino un enrutador especializado en el envío de paquetes etiquetados por MPLS.

GMPLS extiende los planos de control originales de MPLS y/o MPLS-TE de tal forma que el control de GMPLS se compone de protocolos de señalización y enrutamiento conocidos que han sido modificados para soportar GMPLS. Estos protocolos utilizan direcciones IPv4 y/o IPv6. Sólo se necesita un protocolo especializado para soportar las operaciones de GMPLS: un protocolo para la gestión de enlaces, Link Management Protocol (LMP). Gestión del Enlace (Link Management): Se requiere tener capacidad para establecer y agregar canales ópticos, por lo que se define el protocolo LMP, que extiende estas funciones en el plano óptico. De esta forma, el método de constitución de los enlaces mejora la escalabilidad.

LMP proporciona la revisión de la conectividad física de los enlaces de datos, corroboración de la información de propiedad del enlace y la gestión de las fallas presentadas en los enlaces.

Los protocolos de señalización y enrutamiento de MPLS requieren al menos un canal de control bidireccional para comunicar incluso si dos nodos adyacentes están conectados mediante enlaces unidireccionales. LMP puede establecer, mantener y gestionar estos canales de control. Los canales de control pueden transportarse «en banda» o «fuera de banda».

GMPLS amplía los protocolos de señalización RSVP-TE y CR-LDP aunque no especifica cuál de ellos debe ser utilizado. La nueva señalización deberá soportar la creación de rutas específicas (source routing), transportar los parámetros requeridos del LSP (ancho de banda, tipo de señal, protección y/o restauración deseada, posición en un determinado multiplex, etc.) para los nuevos tipos de interfaces.

Cada nodo óptico está equipado con un controlador de conexión óptica (OCC) para implementar una distribución Conmutación de etiquetas multiprotocolo generalizada (GMPLS) basada en el plano de control distribuido [IETF RFC3945].

Como un plano de control se encarga de gestionar, de forma dinámica y en tiempo real, los recursos del nodo óptico con el fin de gestionar el aprovisionamiento automático y la supervivencia de lightpaths (utilizando el protocolo de reserva de recursos - Ingeniería de Tráfico (RSVP-TE) el protocolo de señalización para reserva de longitud de onda, y el Open Shortest Path - ingeniería de Tráfico (OSPF-TE) el protocolo de enrutamiento para la topología y la difusión de los recursos ópticos), lo que permite algoritmos de ingeniería de tráfico con Calidad de Servicio (QoS).

Primero debemos establecer que dentro de una red GMPLS existen dos tipos de nodos, nodos de frontera o de borde “LER” y nodos intermedios llamados LSR. Los nodos de borde son los encargados de añadir la etiquitas necesarias a los paquetes que entran a nuestra red GMPLS y también quitar estas mismas etiquetas cuando salen de esta red. Además de esto se establece un camino virtual LSP que no necesariamente es un enlace físico punto a punto, sino que se puede establecer un enlace virtual con mucho nodos intermediarios “LSR”. En este enlace óptico puede implementarse TDM, LSC y FSC. Sin importar cual se implemente puede existir múltiples enlaces entre dos nodos, es decir múltiples fibras, múltiples lamdas, etc, no obstante estos en laces se pueden establecer como canales individuales o canales o enlaces agrupados. [1]

Figura 1. Enlaces agrupados entre dos nodos. [2]

Estos enlaces pueden ser numerados o no numerados, dependiendo de esto se usara un mecanismo diferente para establecer las adyacencias y generar un LSA y TLV diferentes.

Trataremos la interacción del protocolo de enrutamiento estado enlace para enlaces agrupados, con su respectivo enlace numerado y no numerado. Es necesario las extensiones de TE para cada protocolo incluido en la tecnología GMPLS, como OSPF-TE, ISIS-TE, RSVP-TE, CR-LDP y el principal protocolo que logra que interactúen los protocolos anteriormente mencionados que es LMP.

Con la ingeniería de tráfico “TE” es posible añadir toda la información necesaria para que la tecnología GMPLS sea genérica o compatible con cualquier ambiente óptico. Esta “TE” añade información extraen los campos de cada uno de los protocolos y además es compatible con un enlace que no sea TE, algo muy importante en la transición de una tecnología.

Otro aspecto importante de la información aportada por TE es la eficiencia, la escalabilidad y la confiabilidad que le aporta a los protocolos de enrutamiento de estado enlace. TE cambia el tipo de LSA publicados por estos protocolos de enrutamiento y a través de los campos TLV añade campos tan importantes para el establecimiento de LSP, de las adyacencias, recursos del enlace y los identificadores tanto de enlace como de router.

El protocolo principal como mencionamos anteriormente, es LMP que es el protocolo de administración de enlace. A través de este es protocolo es posible lograr las adyacencia en los enlaces, el control, la gestión, notificación y recuperación de un enlace. Dentro del protocolo funcionan dos protocolos más que le ayuda a lograr a realizar todas estas tareas, y son RSVP-TE y CR-LDP.

RSVP-TE y CR-LDP hacen parte de ese plano de gestión y control de la tecnología GMPLS. Son supremamente necesario ya que dentro de esta tecnología el plano de control y el plano de datos se encuentra separados, es por esto que los protocolos de enrutamiento de estado enlace convencionales no funcionaría sin estos nuevos protocolos añadido a la pila de GMPLS.

Otra característica importante es que el canal de control va separado del canal de datos y que este canal de control tiene LSP bidireccionales para el establecimiento de etiquetas y adyacencias en ambos sentidos.

Figura 2. Plano de datos y control de GMPLS. [2]

El protocolo LMP mantiene enviando paquetes livianos hello LMP para establecer la adyacencia en el canal de control, además los protocolos de control y gestión “RSVP-TE y CR-LDP-TE” que subyacentes bajo

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