INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN IMPLEMENTACIÓN DEL ACCESO A LA BANDA ANCHA DE LA SCT EN LA CIUDAD DE PACHUCA SOBRE UNA RED CON TECNOLOGÍA GPON TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA PRESENTA HÉCTOR GONZÁLEZ ZETINA ASESORES ING. CARLOS AQUINO RUIZ ING. CELEDONIO ENRIQUE AGUILAR MEZA MEXICO, D.F. 2013 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN TESIS INDIVIDUAL Que como prueba escrita de su Examen Profesional para obtener el Título de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica, deberá desarrollar el C.: HECTOR GONZALEZ ZETINA “IMPLEMENTACION DEL ACCESO A LA BANDA ANCHA DE LA SCT EN LA CIUDAD DE PACHUCA SOBRE UNA RED CON TECNOLOGIA GPON” La Red Nacional para el impulso de la Banda Ancha (NIBA) es un proyecto de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes que busca proporcionar conectividad de Banda ancha a Centros Educativos, Centros de Salud, Oficinas de Gobierno, Universidades Entidades de la Federación y Municipios del País, utilizando la capacidad que se tiene en la infraestructura de fibra óptica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Los recursos de Internet obtenidos (IPV4, ipv6 y ASN) permitirán un diseño, la configuración y la implementación del direccionamiento correspondiente para el funcionamiento de la dorsal de esta nueva red. CAPITULADO CAPITULADO: Capítulo 1 Marco teórico Capítulo 2 Diseño e Implementación Capítulo 3 Pruebas y resultados México D. F., a 19 de noviembre del 2013 PRIMER ASESOR: ING. CARLOS AQUINO RUIZ Vo. Bo. M. en C. ANTONIO ROMERO ROJANO JEFE DE LA CARRERA DE I.C.E. SEGUNDO ASESOR: ING. CELEDONIO ENRIQUE AGUILAR MEZA APROBADO M. en C. HECTOR BECERRIL MENDOZA SUBDIRECTOR ACADÉMICO “A mi familia, que siempre ha sido mi sustento y motor para lograr alcanzar mis metas, pero muy especialmente dedicado a la memoria de mi Padre, que desde donde esté sigue ejerciendo su influencia rectora en mi camino.” “A mis asesores que en todo momento me brindaron su apoyo y facilitaron la consecución de este logro” ÍNDICE GENERAL LISTADO DE FIGURAS…………………………………………………………………. 7 LISTADO DE TABLAS…………………………………………………………………… 9 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………. 10 JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………………... 11 DELIMITACIÓN Y ALCANCES DEL PROYECTO……………………………………. 13 OBJETIVOS…………………………………………………………………………………14 CAPÍTULO I………………………………………………………………………………... 15 1 Marco Teórico…………………………………………………………………… 16 1.1 GPON…………………………………………………………………………… 16 1.2 WDM……………………………………………………………………………. 17 1.2.1 DWDM………………………………………………………………………….. 18 1.3 Fibra Óptica………………………………………………………………….... 20 1.3.1 Principio de transmisión……………………………………………………. 22 1.3.2 Fibra monomodo…………………………………………………………….. 23 1.4 Redes de datos……………………………………………………………….. 24 1.4.1 Tipos de redes de datos por tamaño……………………………………... 25 1.5 Modelo OSI……………………………………………………………………. 26 1.5.1 Capas del modelo OSI……………………………………………………….. 26 1.5.2 Funciones de capa del modelo OSI………………………………………. 28 Red MPLS……………………………………………………………………… 31 1.6 1.6.1 Funciones MPLS en una red……………………………………………….. 31 CAPÍTULO II……………………………………………………………………………….. 32 2 Diseño e implementación………………………………………………………. 33 2.1 Características de la red GPON existente……………………………….. 33 2.2 Características de la tecnología GPON…………………………………... 34 2.3 Tipo del servicio solicitado…………………………………………………. 36 2.4 Implementación de la red de alta capacidad para interconectar la Red NIBA………………………………………………………………………………… 37 2.4.1 Propuesta para la implementación de los servicios…………………… 39 2.5 Lineamientos SCT…………………………………………………………… 41 2.5.1 Programa de trabajo………………………………………………………… 41 2.5.2 Requerimientos técnicos…………………………………………………… 42 2.5.3 Reuniones de seguimiento…………………………………………………. 42 2.5.4 Protocolo de entrega-recepción de servicios…………………………... 43 2.5.5 Validación de entrega de servicios……………………………………….. 43 2.6 Adecuaciones a la red de fibra óptica existente……………………….. 45 2.7 Configuración………………………………………………………………… 47 2.7.1 Aprovisionamiento de servicios en red central………………………... 48 2.7.2 Actualización de firmware………………………………………………….. 48 2.7.2.1 Validación de herramientas……………………………………………….. 49 2.7.2.2 Procedimiento de actualización por USB……………………………… 50 2.7.3 Requisitos previos a la configuración…………………………………. 51 2.7.4 Configuración de equipos CPE………………………………………….. 51 2.7.4.1 Configuración de interfaces……………………………………………… 51 2.7.4.2 Configuraciones de telnet para acceso remoto………………………. 52 2.7.4.3 Configuración MPLS………………………………………………………. 52 2.7.4.4 Configuración de VRF’s…………………………………………………... 53 2.7.4.5 Configuración OSPF………………………………………………………. 54 2.7.4.6 Configuración BGP………………………………………………………… 54 Capítulo III……………………………………………………………………………… 62 3 Pruebas y resultados……………………………………………………………. 63 3.1 Pruebas funcionales………………………………………………………… 63 3.1.1 Esquemas de conexionado físico………………………………………… 64 3.1.2 Flujo de pruebas para la validación del servicio………………………. 66 3.2 Resultados…………………………………………………………………….. 68 3.2.1 Resultado prueba de ping………………………………………………….. 69 3.2.2 Resultado prueba de ancho de banda……………………………………. 69 3.2.3 Resultado de la prueba de jitter…………………………………………… 70 3.2.4 Resultado de la prueba de transferencia de archivos………………… 71 CONCLUSIONES……………………………………………………………………… 72 RECOMENDACIONES……………………………………………………………….. 73 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………... 74 CIBERGRAFÍA………………………………………………………………………… 75 APENDICE A: ESTÁNDARES ITU……………………………………..…………... 76 APÉNDICE B: MANUALES CONSULTADOS…………………………………….. 77 LISTADO DE FIGURAS Figura 1 Presencia de la Red NIBA………………………………………………………………………….. 12 Figura 1.1 Principio básico de la tecnología WDM…….…………………………………………………… 19 Figura 1.2 Sistema básico de transmisión por fibra óptica…………………………………………...…… 20 Figura 1.3 Propagación en los diferentes tipos de fibra óptica. ………………………………………….. 23 Figura 1.4 Capas del modelo OSI…………..………………………………………………………….……. 28 Figura 2.1 Red GPON típica……………………………………………………………………………….…. 33 Figura 2.2 OLT Huawei MA5600T………………………………………………………………..………….. 35 Figura 2.3 Esquema de interconexión de la Red NIBA……………………………………..………….….. 36 Figura 2.4 Esquema de conexión por ancho de banda asignado………………………………………… 39 Figura 2.5 Esquema de nodos de acceso a la red…….…………………………………………………… 40 Figura 2.6 Esquema de conexión para actualización por USB…………………………………………… 50 Figura 3.1 Panel de conexiones AR1220 (100Mbps)……………………………………………...………. 64 Figura 3.2 Panel de conexiones AR2240 SRU 40 (500Mbps)……………………………………………. 64 Figura 3.3 Panel de conexiones AR2240 SRU 80 (1Gbps)………………………………..……………… 64 Figura 3.4 Esquema de conexionado físico para prueba AR1220 (100Mbps)…..…….……………….. 65 Figura 3.5 Esquema de conexionado físico para prueba AR2240 (500Mbps)……………….…………. 65 Figura 3.6 Esquema de conexionado físico para prueba AR2240 SRU 80 (1Gbps)… ……………. 66 Figura 3.7 Prueba de ping extendido……………………………………………………………………….. 69 Figura 3.8 Medición del ancho de banda……………………………………………………………………. 70 Figura 3.9 Prueba de jitter…………………………………….………………………………….…………… 70 Figura 3.10 Transferencia de archivos………………………………………………………………………. 71 LISTADO DE TABLAS Tabla 2.1 Capacidad de enlaces asignados………………………….…………………………………….. 37 Tabla 2.2 Nodos de acceso a la red………………………………………………………………………… 40 Tabla 2.3 Resultados de factibilidad técnica……………………………………………………………….. 45 Tabla 2.4 Asignación de direccionamiento IP, VRF y VPN Pachuca……………………….…….. 57 – 61 Tabla 3.1 Asignación de equipamiento por ancho de banda…………………………………………… 63 INTRODUCCIÓN Las redes de fibra óptica se emplean cada vez más en las telecomunicaciones, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia. En este trabajo se tratará la implementación y operación del proyecto de redes de alta capacidad de la SCT por medio de la interconexión de su red wan de fibra óptica (Red NIBA) con una red óptica con tecnología GPON originalmente contemplada para ofrecer servicios de internet de banda ancha y telefonía fija a usuarios empresariales y domésticos (FTTH). GPON es la tecnología de acceso mediante fibra óptica con arquitectura punto a multipunto más avanzada en la actualidad, puede proporcionar hasta 2.5Gbps de bajada y 1.2Gbps de subida, usa la misma fibra en longitudes de ondas distintas para evitar colisiones para el Up y Down Stream, soporta distancias de 20km y 60km en versión avanzada, Triple Play (Servicio de telefonía, internet y tv digitalizada que los operadores brindan a sus clientes). FTTH viene del acrónimo FTTx (Fiber To The x) del cual deriva FTTH (Fiber To The House) Esta es una solución tecnológica a prueba de tiempo ya que la FO es el medio más avanzado y que gana terreno poco a poco siendo cada vez más extensa su aplicación en los diferentes ámbitos de la vida cotidiana. 10 JUSTIFICACIÓN La Red Nacional para el Impulso de la Banda Ancha (NIBA), es un proyecto de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes que busca proporcionar conectividad de Banda ancha a Centros Educativos, Centros de Salud, Oficinas de Gobierno, Universidades, Entidades de la Federación y Municipios del País utilizando la capacidad que se tiene en la infraestructura de fibra óptica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Los recursos de Internet obtenidos (IPv4, IPv6 y ASN) permitirán el diseño, la configuración y la implementación del direccionamiento correspondiente para el funcionamiento de la dorsal de esta nueva red. CUDI, que opera la Red Nacional de Educación e investigación en México podrá utilizar la capacidad de la Red NIBA como parte de su Red Dorsal. Con ello CUDI reforzará la capacidad de su Red actual ya que la Red NIBA soportará aportaciones que demandan mayores ancho de banda y permitirá a sus miembros satisfacer la creciente demanda de conectividad ocasionada por la incorporación de las tecnologías de información a los procesos de enseñanza – aprendizaje e investigación. La Red NIBA será un gran impulsor para reducir la brecha digital y mejorar la competitividad en telecomunicaciones, no hay que olvidar que México, es uno de los 11 países donde la banda ancha tiene mayor costo (y es un factor económico que permea entre la población). La Cobertura de la red NIBA se muestra en la fig. 1 Fig. 1 Presencia de la Red NIBA Entre los beneficios que traerá la implementación de esta red destacan: - Derecho a la información digital. - Acceso ciudadano a servicios de gobierno. - Impulso a la innovación y al emprendimiento en TICs. - Creación de condiciones de mayor competitividad en telecomunicaciones. - Servicios digitales para Mipymes (Programa de apoyo a Pymes). - Adopción tecnológica y generación de capacidades informacionales en la población. 12 DELIMITACIÓN Y ALCANCES DEL PROYECTO Se contempla el despliegue de 40 redes metropolitanas de alta capacidad de transferencia de datos en aquellas ciudades donde tiene presencia la Red NIBA y los operadores cuentan con la infraestructura de redes metropolitanas de fibra óptica (MAN), logrando con esto la interconexión de 1,139 grandes centros de investigación, educación, salud y gobierno a la Red NIBA con lo cual se beneficiará a más de 300 dependencias e instituciones públicas en 31 entidades federativas. En el caso específico del estado de Hidalgo, serán 17 sitios a implementar todos ellos ubicados en la Cd. de Pachuca. El periodo considerado para llevar a cabo el proyecto es de seis meses. 13 OBJETIVOS Objetivo general Implementar el acceso a la banda ancha de la SCT en la Ciudad de Pachuca sobre una red metropolitana con tecnología GPON. Objetivos específicos - Aprovechar los servicios de conectividad dorsal que actualmente se tienen a través de la Red NIBA. - Incrementar la infraestructura de telecomunicaciones de alta capacidad para fines académicos y sociales. - Mejorar la calidad de los servicios de banda ancha de alta capacidad para fines académicos y sociales. 14 CAPITULO I 1 MARCO TEÓRICO Las redes GPON (Gigabit Passive Optical Network) están diseñadas para brindar servicios que requieren un gran ancho de banda, como por ejemplo la IPTV o televisión de alta definición. Estas redes permiten brindar servicios triple play (voz, datos y video) con velocidades de acceso mayores a 50Mbps, para el Internet, con bajos costos de mantenimiento y operación. Para llevar la Fibra óptica lo más cerca posible del usuario, han surgido las arquitecturas FTTX (Fibra hasta ”X” donde “X” es sustituida por el lugar donde la fibra es llevada) que reducen el uso de cobre. 1.1 GPON (Gigabit Passive Optical Network) Estandarizada por ITU-T y denominada Gigabit PON (GPON), fue aprobada en 2003 - 2004 y ha sido normalizada en las recomendaciones G.984.11, G984.22, G.984.33 y G.9844. GPON es un estándar de las redes PON que alcanza una velocidad superior a 1 Gbps, soporta varias tasas de velocidad con el mismo protocolo, incluyendo velocidades simétricas de 622 Mbps, 1.25 Gbps, y asimétricas de 2.5 Gbps en el enlace descendente y 1.25 Gbps en el ascendente. Tiene un alcance de 20 km, aunque actualmente el estándar ha sido apto para alcanzar los 60 km, el máximo número que puede soportar una misma fibra es de 64 usuarios pero puede alcanzar a soportar hasta 128 usuarios. GPON usa multiplexación WDM (Wavelength Division Multiplexing) la cual le permite que la información viaje tanto ascendente como descendente en la misma fibra óptica. GPON es un estándar muy potente que ofrece un amplio soporte de servicios, incluyendo voz (TDM. SONET, SDH), Ethernet. ATM, 16 Frame Relay, líneas arrendadas, etc., mediante el uso de un método de encapsulación conocido como GEM (GPON Encapsulation Method). GPON ofrece un mejoramiento de la confiabilidad de la red de acceso utilizando SDH (Jerarquía Digital Sincrónica) como cambios de protección automáticos y cambios de protección forzosos. Sus principales características son: - Soporte global multiservicio: incluyendo voz (TDM, SONET, SDH), Ethernet 10/100 Base T, ATM, Frame Relay y muchas más - Alcance físico de 20 km - Soporte para varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622 Mbps, tráfico simétrico de 1.25 Gbps y asimétrico de 2.5 Gbps en sentido descendente y 1.25 Gbps en sentido ascendente. - Importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde la cabecera OLT al equipamiento de usuario ONT. - Seguridad a nivel de protocolo (cifrado) debido a la naturaleza multicast del protocolo. 1.2 DWM La multiplexación por división de longitud de onda (del inglés Wavelength Division Multiplexing) es una técnica que nos permite multiplexar n canales o señales sobre un solo medio óptico (fibra óptica), a cada una de estas señales se les asigna cierto ancho de banda, mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, 17 donde se utiliza como luz procedente un diodo LED o un rayo láser. Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985 y combinaban tan sólo dos señales. Los sistemas modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir un sistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad teórica total de 1,6 Tbit/s sobre un solo par de fibra. La multiplexación o multicanalización se lleva a cabo utilizando un multiplexador y la demultiplexación o demulticanalización con un demultiplexor, que suelen ser dispositivos distintos pero en algunas ocasiones, se cuenta con un dispositivo que realiza ambas tareas conocido como multiplexor óptico de inserciónextracción. 1.2.1 DWDM DWDM es el acrónimo, en inglés, de Dense Wavelength Division Multiplexing, que significa Multiplexación por división en longitudes de onda densas. DWDM es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica. El primer sistema WDM en combinar dos señales portadoras hizo su aparición alrededor de 1985. Hoy día, la tecnología permite combinar hasta 160 señales con un ancho de banda efectivo de unos 10 Gigabits por segundo.Ya las operadoras están probando los 400Gbits. No obstante la capacidad teórica de una sola fibra óptica se estima en 1.6 Terabits por segundo. De manera que es posible alcanzar mayores capacidades en el futuro, a medida que avance la tecnología. DWDM es un método de multiplexación muy similar a la Multiplexación por división de frecuencia que se utiliza en medios de transmisión electromagnéticos. 18 Varias señales portadoras (ópticas) se transmiten por una única fibra óptica utilizando distintas longitudes de onda de un haz láser cada una de ellas. De esta manera se puede multiplicar el ancho de banda efectivo de la fibra óptica, así como facilitar comunicaciones bidireccionales. Se trata de una técnica de transmisión muy atractiva para las operadoras de telecomunicaciones ya que les permite aumentar su capacidad sin tender más cables ni abrir zanjas. Para transmitir mediante DWDM es necesario dos dispositivos complementarios: un multiplexador en lado transmisor y un demultiplexador en el lado receptor. El principio básico de los sistemas WDM se muestra en la figura. Fig. 1.1 Principio básico de la tecnología WDM 19 1.3 Fibra óptica La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido que conduce la luz, en la que se requieren dos filamentos para una comunicación bi-direccional: TX y RX, el filamento es comparable al grosor de un cabello humano, aproximadamente de 0,1 mm. En cada sistema de fibra óptica se aprecian 3 componentes básicos: - La fuente de luz: LED o laser. - El medio transmisor (fibra óptica). - El detector de luz: fotodiodo. El diagrama a bloques de un sistema básico de transmisión de fibra óptica se muestra a continuación. FIBRA CONVERTIDOR ÓPTICA ELECTRO-ÓPTICO CONVERTIDOR ÓPTICO-ELÉCTRICO Fig. 1.2 Sistema básico de transmisión por fibra óptica 20 Convencionalmente, un pulso de luz indica un bit 1 y la ausencia de luz indica un bit 0. El detector genera un pulso eléctrico cuando la luz incide en él. El cable está constituido por uno o más hilos de fibra de vidrio, cada fibra de vidrio consta de: - Un núcleo central de fibra con un alto índice de refracción. - Una cubierta que rodea al núcleo, de material similar, con un índice de refracción ligeramente menor. - Una envoltura que aísla las fibras y evita que se produzcan interferencias entre fibras adyacentes, a la vez que proporciona protección al núcleo. Cada una de ellas está rodeada por un revestimiento y reforzada para proteger a la fibra. La luz producida por diodos o por láser, viaja a través del núcleo debido a la reflexión que se produce en la cubierta, y es convertida en señal eléctrica en el extremo receptor. La fibra óptica es un medio excelente para la transmisión de información debido a sus excelentes características: gran ancho de banda, baja atenuación de la señal, integridad, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad y larga duración. La mayor desventaja es su costo de producción superior al resto de los tipos de cable, debido a necesitarse el empleo de vidrio de alta calidad y la fragilidad de su manejo en producción. La terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que ocasiona un aumento de los costos de instalación. Uno de los parámetros más característicos de las fibras es su relación entre los índices de refracción del núcleo y de la cubierta que depende también del 21 radio del núcleo y que se denomina frecuencia fundamental o normalizada; también se conoce como apertura numérica y es adimensional. 1.3.1 Principio de Transmisión Como se dejó indicada la fibra óptica no es más que un conductor de luz, la cual se queda atrapada en el conducto y se propaga a la máxima velocidad posible a lo largo del mismo, la velocidad de propagación de la luz depende del tipo de material transparente empleado que depende del cable; ya que, la máxima velocidad C = 299.792.458 m/s sólo se alcanza en el vacío desde la aplicación de la física y el movimiento. En el resto de medios la propagación se produce a menor velocidad, la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en otro medio, se conoce como índice de refracción del medio y es característico de cada material. El motivo físico por el cual la luz queda atrapada dentro del conducto, se basa en las leyes de reflexión y refracción de la luz, según las cuales cuando un rayo atraviesa la frontera desde un medio físico transparente a otro también transparente, donde la velocidad de propagación es menor, la trayectoria del mismo varía, siguiendo una ley física conocida como Ley de Snell. La fibra óptica transmite información mediante rayos o pulsos de luz que viajan a través de ella, en lugar de señales eléctricas como ocurre en el par trenzado y el cable coaxial. El principio en el que se basa la transmisión en una fibra óptica se le conoce como “Principio de reflexión interna total” o TIR (Total Internal Reflection), debido a que el índice de 22 refracción del manto, es menor que el del núcleo, permite que la luz quede atrapada dentro del núcleo y pueda viajar por él como se muestra en la figura. Fig. 1.3 Propagación en los diferentes tipos de fibra óptica. Se pueden clasificar los cables de fibra óptica en monomodo y multimodo, siendo la monomodo la más utilizada para transmisiones en distancias medias y largas por tener menores pérdidas. 1.3.2 Fibra Óptica Monomodo Monomodo es una fibra en la que sólo se propaga un modo de luz, lo que se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño 8,3 a 10μm que sólo permite un modo de propagación, su transmisión es en línea recta. La distancia va desde 2.3 km a 100 km máximo y posee un centro con cañón láser de alta intensidad, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias y transmitir elevadas tasas de bit, utiliza un sistema más simple permite un modo de propagación con un haz de luz directa y más intensa, por lo tanto de más ancho de banda con 23 mayores distancias. La fibra Mono-modo es de largo alcance pudiendo recorrer varios kilómetros sin necesidad de repetidores, son usadas para unir diferentes localizaciones separadas entre sí y van por galerías de cable por debajo del suelo o por tendido aéreo. Se utiliza en comunicaciones de mediana y larga distancia; así como en enlaces intercontinentales en los que existe una elevada transmisión de datos. Como características de este tipo de fibras se pueden identificar: - Núcleo: La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre, con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica, el núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz, tiene un diámetro aproximado de 8,3 μm. - Malla: El revestimiento está rodeado por un forro o funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento, los roedores, y otros riesgos del entorno con un espesor de 125 μm hasta 244 μm. - Margen de Error: El error de concentridad oscila entre 0.5 y 0.2 μm. 1.4 Redes de datos Se denomina red de datos a aquellas infraestructuras o redes de comunicación que se ha diseñado específicamente a la transmisión de información mediante el intercambio de datos. 24 Las redes de datos se diseñan y construyen en arquitecturas que pretenden servir a sus objetivos de uso. Las redes de datos, generalmente, están basadas en la conmutación de paquetes y se clasifican de acuerdo a su tamaño, la distancia que cubre y su arquitectura física. 1.4.1 Tipos de redes de datos por tamaño. - Red de Área Local (LAN): Las redes de área local suelen ser una red limitada la conexión de equipos dentro de un único edificio, oficina o campus, la mayoría son de propiedad privada. - Red de Área Metropolitana (MAN): Las redes de área metropolitanas están diseñadas para la conexión de equipos a lo largo de una ciudad entera. Una red MAN puede ser una única red que interconecte varias redes de área local LAN’s resultando en una red mayor. Por ello, una MAN puede ser propiedad exclusivamente de una misma compañía privada, o puede ser una red de servicio público que conecte redes públicas y privadas. - Red de Área Extensa (WAN): Las Redes de área extensa son aquellas que proporcionen un medio de transmisión a lo largo de grandes extensiones geográficas (regional, nacional e incluso internacional). Una red WAN generalmente utiliza redes de servicio público y redes privadas y que pueden extenderse alrededor del globo. 25 1.5 Modelo OSI El funcionamiento de las redes actuales se basa en el modelo denominado OSI,el cual divide en distintas capas la comunicación entre los elementos que las conforman y se comunican entre ellos. El modelo de referencia OSI (sigla inglesa de “interconexión de sistemas abiertos”) es una abstracción propuesta por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO), con el objetivo de normalizar internacionalmente los protocolos que se usan para comunicar distintos equipos en las redes telemáticas. Se habla de sistemas abiertos porque el modelo OSI no se concibe para equipos aislados sino para equipos que pueden comunicarse con otros. Aunque, en cierto modo, el modelo OSI ha quedado superado con la aparición de redes y protocolos que responden a modelos con delimitaciones más difusas que las que expone OSI, éste sigue teniendo una gran aceptación como patrón teórico del funcionamiento de la arquitectura de las redes de ordenadores, por lo que es estudiado en escuelas de ingeniería e informática por todo el mundo. 1.5.1 Capas del modelo OSI El modelo OSI está formado por capas, en cada una de las cuales se emplean protocolos de comunicación distintos. Para lograr sistematizar en capas las redes reales de la época en que fue concebido el modelo de referencia (principios de los años ochenta) se emplearon los siguientes principios: 26 - Cada capa corresponde a un nivel diferente de abstracción, de lo más tangible (físico) a lo puramente lógico. - Las capas deben realizar funciones bien definidas. - La función de cada capa debe ser coherente con las definiciones de los protocolos estandarizados internacionalmente. - Las fronteras entre capas deben delimitarse de manera que el flujo de información a través de las interfaces sea mínimo. - El número total de capas debe ser tal que cada una de ellas tenga una función distinta, pero sin que la arquitectura resultante sea tan compleja como para resultar inmanejable. Con estas condiciones, el modelo que se eligió está formado por siete capas o niveles bien diferenciados que forman una “pila”. Los siete niveles del modelo de referencia OSI son: 1.- Físico. 2.- Enlace de datos. 3.- Red. 4.- Transporte. 5.- Sesión 6.- Presentación 7.- Aplicación 27 Cada nivel se comunica con la capa superior e inferior de la misma pila a través de interfaces, y también, mediante protocolos específicos, con capas análogas de otras pilas. La siguiente figura presenta las pilas de protocolos que comunicarían las diferentes capas de dos máquinas en el modelo de referencia OSI. Se puede observar que los niveles más bajos son los más próximos al equipo físico hardware, mientras que las capas superiores, que manejan protocolos de más alto nivel, son las más cercanas al usuario. Estas capas se ilustran en la figura 1.4 Fig. 1.4 Capas del modelo OSI 1.5.2 Funciones de capa del modelo OSI 1. Capa Física. - Transmisión de flujo de bits a través del medio. No existe estructura alguna. - Maneja voltajes y pulsos eléctricos. 28 - Especifica cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión. 2. Capa Enlace de Datos. - Estructura el flujo de bits bajo un formato predefinido llamado trama. - Para formar una trama, el nivel de enlace agrega una secuencia especial de bits al principio y al final del flujo inicial de bits. - Transfiere tramas de una forma confiable libre de errores (utiliza reconocimientos y retransmisión de tramas). - Provee control de flujo. - Utiliza la técnica de "piggybacking". 3. Capa de Red (Nivel de paquetes). - Divide los mensajes de la capa de transporte en paquetes y los ensambla al final. - Utiliza el nivel de enlace para el enví o de paquetes: un paquete es encapsulado en una trama. - Enrutamiento de paquetes. - Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas. - Control de Congestión. 4. Capa de Transporte. - Establece conexiones punto a punto sin errores para el enví o de mensajes. - Permite multiplexar una conexión punto a punto entre diferentes procesos del usuario (puntos extremos de una conexión). 29 - Provee la función de difusión de mensajes (broadcast) a múltiples destinos. - Control de Flujo. 5. Capa de Sesión. - Permite a usuarios en diferentes máquinas establecer una sesión. - Una sesión puede ser usada para efectuar un login a un sistema de tiempo compartido remoto, para transferir un archivo entre 2 máquinas, etc. - Controla el diálogo (quién habla, cuándo, cuánto tiempo, half duplex o full duplex). - Función de sincronización. 6. Capa de Presentación. - Establece una sintaxis y semántica de la información transmitida. - Se define la estructura de los datos a transmitir (v.g. define los campos de un registro: nombre, dirección, teléfono, etc). - Define el código a usar para representar una cadena de caracteres (ASCII, EBCDIC, etc). - Compresión de datos. - Criptografía. 7. Capa de Aplicación. - Transferencia de archivos (ftp). - Login remoto (rlogin, telnet). - Correo electrónico (mail). - Acceso a bases de datos, etc. 30 1.6 Red MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching) es una arquitectura que provee una eficiente designación, envío y conmutación de flujos de tráfico a través de la red. Define múltiples servicios sobre una infraestructura convergente. 1.6.1 Funciones del MPLS en una red Realiza las siguientes funciones: - Especifica mecanismos para administrar flujos de tráfico de diferentes tipos y requerimientos. - Permanece independiente de los protocolos de la red. - Provee un medio para traducir las direcciones IP en etiquetas simples de longitud fija utilizadas en diferentes tecnologías de envío y conmutación de paquetes. - Ofrece interfaces para diferentes protocolos de enrutamiento. - Soporte de protocolos de IP, ATM y Frame Relay. - Reduce la cantidad de procesamiento por paquete de datos. La arquitectura MPLS diferencia dos tipos de routers: LER (Label Edge Router), situado a la periferia o frontera de la red MPLS, envía el tráfico entrante a la red MPLS y distribuye el tráfico saliente entre las distintas redes y LSR (Label Switched Router), equipo de conmutación habilitado para MPLS, trabaja en el núcleo de la red y usa un protocolo de distribución de etiquetas. 31 CAPITULO II 2 Diseño e implementación. 2.1 Características de la red GPON existente La red de fibra óptica existente y con la cual se va a interconectar la red NIBA, se basa en la tecnología GPON y básicamente está constituida por los elementos que se muestran en la siguiente figura. Fig. 2.1 Red GPON típica La fibra óptica se encuentra colocada de manera aérea sobre la posteria de CFE y está constituida por un anillo principal de 96 fibras, lo cual permite utilizar el modelo FTTH (Fiber To The Home), lo cual es una gran ventaja ya que elimina el uso de cables de cobre y la tasa de transmisión no se ve afectada por el cambio de medio. El anillo principal se construyó con cable de fibra óptica de 96 hilos de figura 8 (autosoportada), ya que este tipo de cable está principalmente indicado para instalación aérea por el refuerzo con el que cuenta (viajero), lo que incrementa su resistencia a la tensión y para brindar una mayor protección a dicho anillo, la fibra se 33 tendió sobre un cable de acero para minimizar los riesgos de una ruptura total del cable, ya que cómo cruza sobre avenidas principales, algunas veces circulan por estas vehículos con exceso de dimensiones y en algún caso puedan llegar a atorarse con la fibra principal. Las acometidas finales hacia el domicilio del cliente se realizan con cable de fibra óptica bifilar autosoportable. El equipo central es una OLT (Optical Line Transmission), el cual distribuye la señal óptica a través de la ODN (Optical Distribution Network) y la cual es dividida para los distintos clientes utilizando splitters pasivos y llegando finalmente al equipo ONT (Optical Network Terminal) instalado en la ubicación del usuario final y es el encargado de decodificar la señal proveniente de la OLT. La OLT es capaz de contener 12 tarjetas GPON de 8 puertos Gbps cada una, siendo la capacidad máxima de usuarios por puerto de 64, con lo cual se tiene un total de 96 puertos y la cantidad a completo equipamiento de la OLT es de 6144 usuarios 2.2 Características de la tecnología GPON. GPON es un estándar de las redes PON que alcanza una velocidad superior a 1 Gbps, soporta varias tasas de velocidad con el mismo protocolo, incluyendo velocidades simétricas de 622 Mbps, 1.25 Gbps, y asimétricas de 2.5 Gbps en el enlace descendente y 1.25 Gbps en el ascendente. Tiene un alcance de 20 km, 34 aunque actualmente el estándar ha sido apto para alcanzar los 60 km, el máximo número que puede soportar una misma fibra es de 64 usuarios pero puede alcanzar a soportar hasta 128 usuarios. GPON usa multiplexación WDM (Wavelength Division Multiplexing) la cual le permite que la información viaje tanto ascendente como descendente en la misma fibra óptica. GPON es un estándar muy potente y ofrece un amplio soporte de servicios, incluyendo voz (TDM. SONET, SDH), Ethernet. ATM, Frame Relay, líneas arrendadas, etc., mediante el uso de un método de encapsulación conocido como GEM (GPON Encapsulation Method). GPON ofrece un mejoramiento de la confiabilidad de la red de acceso utilizando SDH (Jerarquía Digital Sincrónica) como cambios de protección automáticos y cambios de protección forzosos. La OLT es del proveedor Huawei model SmartAX MA5680T y se muestra en la fig. 2.2 Fig. 2.2 OLT Huawei MA5600T 35 2.3 Tipo del servicio solicitado De acuerdo a lo convenido en la licitación, el servicio prestado debe cumplir con las siguientes características: - Conectividad terrestre de última milla, desde los sitios terminales, hasta los puntos de conexión a la Red NIBA. - Ancho de banda dedicado simétrico de 100 Mbps hasta 10 Gbps. - Hasta 4 horas naturales de indisponibilidad al mes. - Tiempo promedio de solución de fallas (MTTR) menor a cuatro horas. - Interconexión entre las instituciones beneficiadas e interconexión a la red de Internet2 de las instituciones miembro de la Red Nacional de Investigación y Educación administrada por la Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet (CUDI). El esquema de la figura 2.3 muestra el modelo de interconexión general propuesto entre la Red NIBA de SCT y las redes locales del proveedor. Fig. 2.3 Esquema de interconexión de la Red NIBA 36 2.4 Implementación de la red de alta capacidad para interconectar la Red NIBA De los 1097 sitios totales adjudicados, los 17 correspondientes al estado de Hidalgo, se encuentran ubicados en la Ciudad de Pachuca y serán el objeto del presente trabajo. De acuerdo a los requerimientos de la SCT, se muestra los sitios a interconectar y la capacidad de los enlaces asignados por la dependencia a los diferentes clientes en la tabla 2.1 Tabla 2.1 Capacidad de enlaces asignados Ancho de Banda Sitio ID Nombre del Centro Ciudad (Mbps) Centro Regional de Educación 336 Pachuca 100 Pachuca 100 Pachuca 100 Normal "Benito Juárez" Escuela Normal Superior Pública 337 del Estado de Hidalgo Fototeca Nacional y Centro INAH 411 Hidalgo 685 Hospital General Pachuca SSA Pachuca 1024 771 Hospital General Pachuca ISSSTE Pachuca 100 799 Centro SCT Hidalgo Pachuca 100 37 1146 CECATI 114 Pachuca 100 Pachuca 100 Subdelegación. Metropolitana IMSS 1556 Pachuca 1558 Delegación IMSS Hidalgo Pachuca 100 2024 NOC Estatal Pachuca 500 260 Instituto Tecnológico de Pachuca Pachuca 100 Pachuca 1024 Universidad Autónoma del Estado 547 de Hidalgo 886 CONALEP Pachuca Pachuca 100 887 CONALEP Pachuca II Pachuca 100 Pachuca 1024 Pachuca 1024 Pachuca 1024 UAEH Dirección de Centro de 1330 Cómputo Académico UAEH Instituto de Ciencias de la 1331 Salud UAEH Instituto de Ciencias 1332 Sociales y Humanidades Para los enlaces de 100 y 500 Mbps lo servicios serán proporcionados a través de los equipos OLT existentes en la red GPON, mientras que los enlaces de 1G y el de 10G que enlazará el Hotel de CFE se tomarán directamente de la Red Metro Ethernet (Router Extreme 650) debido a que la capacidad de los puertos de la OLT es de 1Gbps y no es posible suministrarlo por este medio. 38 2.4.1 Propuesta para la implementación de los servicios De acuerdo al ancho de banda asignado por enlace, se propone la siguiente solución basándose en las características de los equipos disponibles con el proveedor (Huawei), tal como se muestra en la figura 2.4 Fig. 2.4 Esquema de conexión por ancho de banda asignado. De acuerdo a la ubicación de los distintos centros a ser interconectados, se asignaron los equipos OLT y Extreme (Red MetroEthernet) más cercanos para ser utilizados cómo acceso a la red según la capacidad requerida. En la figura 2.5 se muestran los nodos de acceso asignados. 39 Enlace 10G Enlace 1G Enlace GPON Enlace Ethernet Eléctrico Fig. 2.5 Esquema de nodos de acceso a la red. En la tabla 2.2 se muestra la distancia a los nodos de acceso, el ancho de banda requerido por nodo y el equipamiento necesario para la interconexión. Tabla 2.2 Nodos de acceso a la red. 40 2.5 Lineamientos SCT Una vez definidas las soluciones para la prestación de los servicios y siendo estos aceptados por SCT, se procede a la implementación propiamente dicha de acuerdo a los lineamientos establecidos por la misma dependencia siendo estos: 2.5.1 Programa de trabajo - Los proveedores acordarán con el o los enlaces de cada dependencia el programa de trabajo de cada dependencia o entidad. - De igual manera, los proveedores se coordinarán con los responsables de cada uno de los sitios para el acceso e instalación de los servicios de conectividad. - La Coordinación solicitará a los proveedores los programas de trabajo que sean acordados para el monitoreo de su avance. - Los cambios al programa de trabajo deben acordarse entre los enlaces de las dependencias y los proveedores, informando dichos cambios a la Coordinación. - Es necesario que las dependencias garanticen los requerimientos técnicos necesarios para la instalación del servicio en los sitios terminales. - Se solicita a las dependencias el envío de los oficios de acceso que permitan a las empresas adjudicadas la instalación de los servicios. - Es necesario que las dependencias informen a todos los usuarios finales sobre el alcance y requerimientos técnicos de este proyecto. 41 - Se solicita la actualización de los responsables de los sitios. 2.5.2 Requerimientos Técnicos Las dependencias donde se van a instalar los servicios deben proporcionar las condiciones técnicas mínimas que se enlistan a continuación: - Energía eléctrica regulada de 127 Volts de Corriente Alterna (VCA). - Respaldo eléctrico (UPS) de 700 Volts-Amperes (VAs). - Tierra física con una resistencia igual o menor a 5 ohms. - 5 unidades de rack para la instalación del equipo terminal. - Clima artificial con una temperatura de 19° C. - Acometida para la instalación de cableado desde el exterior del inmueble. - Equipo de red (switch o router) con soporte del protocolo IEEE 802.1q (VLANs) para la entrega de los servicios de conectividad a contratar transportados por la Red MPLS (VRFs) a través del Equipo Terminal (CPE) a suministrar por los Licitantes adjudicados. 2.5.3 Reuniones de seguimiento - A nivel central se realizarán reuniones quincenales de seguimiento con los enlaces designados para presentar avances en el proceso de instalación y problemáticas existentes. - A nivel estatal los Centros SCT a través de las mesas estatales de conectividad presentarán a los enlaces de las entidades federativas avances y acuerdos derivados de las reuniones centrales. 42 - Las problemáticas que se deriven del proceso de instalación deberán solucionarse en primera instancia a través de las mesas estatales de conectividad. 2.5.4 Protocolo de entrega – recepción de servicios La entrega de servicios se realizará a través de un acta entrega-recepción, la cual deberá contener cuando menos los siguientes campos: - Identificador del sitio - Clave única de instalación, la cual será proporcionada a El Proveedor en el listado de sitios adjudicados. - Fecha. - Número de contrato - Nombre y firma del instalador - Nombre y firma del responsable de recibir la instalación del sitio - Nombre y firma del enlace de la dependencia. - Marca, modelo y número de serie del equipamiento instalado - Sello oficial del sitio, en caso de que el sitio no cuente con sello oficial será suficiente con la firma del responsable. 2.5.5 Validación de entrega de servicios - El proveedor será el responsable de recabar la firma del receptor del servicio en sitio, así como la del enlace de la dependencia, quien valida la recepción del servicio a entera satisfacción. 43 - El proveedor informará periódicamente a la CSIC a través de reportes de avances los sitios instalados y validados. - Las actas de entrega-recepción originales serán entregadas a la CSIC por el proveedor, mismo que otorgará una copia de la misma a los responsables en sitio. - El proveedor debe coordinarse con el contacto designado por las dependencias a más tardar cuatro semanas después de la firma del contrato. - El proveedor debe realizar la instalación llave en mano a “completa satisfacción” del contacto indicado en el punto anterior de acuerdo al alcance de la licitación. - El contacto no debe firmar la recepción del servicio si no se entregan los equipos terminales correspondientes. Esto no considera adecuaciones físicas y/o eléctricas. 44 2.6 Adecuaciones a la Red de Fibra Óptica Existente Como punto de partida se llevan a cabo estudios de factibilidad técnica para determinar la distancia, número de postes a utilizar y el tipo de fibra óptica a partir del anillo existente que se requieren para alcanzar los centros a interconectar y se muestran en la siguiente tabla. Tabla 2.3 Resultados de factibilidad técnica. Bifibra Aérea Sitio ID Nombre de Centro FO Aérea (m) Postes (m) Centro Regional de Educación 336 300 Normal "Benito Juárez" Escuela Normal Superior Pública 337 100 del Estado de Hidalgo Fototeca Nacional y Centro INAH 411 170 Hidalgo 685 Hospital General Pachuca SSA 320 Hospital General Pachuca 771 200 ISSSTE 799 Centro SCT Hidalgo 210 1146 CECATI 114 120 Subdelegación Metropolitana 1556 40 IMSS Pachuca 45 1 1558 Delegación IMSS Hidalgo 25 2024 NOC ESTATAL 400 260 Instituto Tecnológico de Pachuca 800 5 Universidad Autónoma del Estado 547 300 de Hidalgo 886 Conalep Pachuca 4226 62 887 Conalep Pachuca II 2000 60 900 13 UAEH Dirección de Centro de 1330 Cómputo Académico UAEH Instituto de Ciencias de la 1331 300 Salud UAEH Instituto de Ciencias 1332 200 Sociales y Humanidades Totales 7926 2685 141 Los resultados de la factibilidad técnica se enviaron al área correspondiente para su aprobación y surtido de materiales necesarios para la construcción de los brazos y acometidas hasta el domicilio de los clientes. Para cada construcción de fibra óptica realizada se requirió el llenado de un formato de solicitud de implementación el cual se muestra en los anexos. Paralelamente, se llevó a cabo una inspección de los sites de comunicaciones en las distintas dependencias (site survey) para verificar que las condiciones 46 proporcionadas por los usuarios finales estuvieran en concordancia con lo solicitado por la SCT, y en caso contrario, notificar las discrepancias para que se llevaran a cabo las adecuaciones correspondientes. Está información se asentó en el formato de site survey, el cual se encuentra en los anexos. Una vez concluida la construcción de las acometidas de fibra óptica y verificado que la potencia óptica entregada en la fibra óptica se encuentre dentro del rango especificado, se procede a la instalación de los equipos electrónicos en el sitio asignado por el usuario final y que debe cumplir las condiciones estipuladas por la SCT y detalladas anteriormente. Una vez verificadas las condiciones necesarias para la instalación de los equipos, se procede a la colocación en rack de 19” de los mismos de acuerdo al equipamiento correspondiente, para una vez finalizada seguir con el proceso de configuración, cuyo proceso se detalla a continuación. 2.7 Configuración La configuración de los servicios se realizan en 2 vertientes, una que realiza red central en los equipos existentes en la red y otra localmente en los equipos instalados en el lado del cliente y que abarca desde la actualización del firmware hasta la configuración personalizada por sitio. 47 2.7.1 Aprovisionamiento de servicios en red central. En el caso de servicios proporcionados mediante GPON (100 y 500 MBps) se solicita al área de Soporte GPON el aprovisionamiento de la ONT para una vez configurada, validar que el ancho de banda real corresponda con el estipulado. Para los servicios que se brindan a través de la Red Metro Ethernet, la configuración en los Extreme corresponde al Área de Red Central y se realiza con anterioridad de acuerdo al plan de trabajo previamente establecido. 2.7.2 Actualización de firmware El primer paso antes de proceder a la actualización del firmware, es verificar la versión que se encuentra cargada actualmente en los equipos de acuerdo como se lista a continuación: - Se enciende el CPE y se verifica que cuente con la versión de firmware correcto. - Con el comando dis ver verificamos la versión, como se observa en la imagen siguiente el equipo cuenta con la V200R002c por lo tanto hay que actualizarla. - En caso de no contar con la versión actualizada, se procede a actualizarla cómo se indica . 48 2.7.2.1 Validación de herramientas Para proceder con la actualización de firmware es necesario contar con las siguientes herramientas: - USB con Versión del software “AR1220-V200R003C01SPC300.cc” en el directorio raíz de la memoria USB en caso AR 1220. - USB con Versión del software “AR2240-V200R003C01SPC300.cc” en el directorio raíz de la memoria USB en caso AR 2240. - Archivo “config.ini” “” en el directorio raíz de la memoria USB en caso AR 1220 USB_AR.ini - Archivo “config.ini” “” en el directorio raíz de la memoria USB en caso AR 2240 USB_AR.ini 49 2.7.2.2 Procedimiento de actualización por USB - Encender el equipo - Insertar memoria USB en cualquiera de los dos puertos El LED del equipo comenzara a parpadear de color verde Fig. 2.6 Esquema de conexión para actualización por USB - Después de 20 minutos aprox. el equipo se reiniciara automáticamente y LED dejara de parpadear, este quedara encendido de color verde. El equipo esta actualizado. Una vez actualizado el firmware se puede continuar con el proceso de configuración del ruteador de acuerdo al proceso recomendado por el fabricante y es el siguiente: 50 2.7.3 Requisitos previos a la configuración Antes de proceder validar que se encuentra con la información completa: - IP para Interfaz Loopback 1 - IP Local para Interfaz física - IP Remota para interfaz física - IP para conexión peer BGP - Sistema Autónomo (AS) para BGP - VPN Target por cada VRF - Route Distinguisher por cada VRF - Nombres de cada VRF - Conectarse al equipo por medio de consola. 2.7.4 Configuración de equipos CPE 2.7.4.1 Configuración de Interfaces Establecer dirección IP a la interfaz de acuerdo a la IP Local para interfaz física, en el puerto Gigabitethernet0/0/0, xxxxx tienes que ser sustituido por la IP y máscara correspondiente. interface GigabitEthernet0/0/0 ip address x.x.x.x 30 ospf network-type p2p quit Damos de alta la interfaz Loopback 1 con su IP correspondiente. interface Loopback1 51 ip address x.x.x.x 32 ## Donde xxxxxx es la IP de la interfaz Loopback1 Quit 2.7.4.2 Configuraciones de telnet para acceso remoto telnet server enable user-interface vty 0 4 authentication-mode pass set authentication password cipher iusacell user privilege level 15 2.7.4.3 Configuración MPLS Establecemos LSR ID y habilitamos mpls mpls lsr-id x.x.x.x ## Donde x.x.x.x es la IP de la interface Loopback 1 (No incluir mascara) Mpls Quit mpls ldp quit interface GigabitEthernet0/0/0 mpls mpls ldp return 52 2.7.4.4 Configuración de VRFs Se configura el número de VRF de acuerdo a la información previamente proporcionada: ip vpn-instance XXXXXXXX ##donde XXXXXX es el nombre de la VRF ipv4-family route-distinguisher [IP LOOPBACK]:[VLAN ID] ##donde YYYYYY es el Route Distinguisher correspondiente a la VRF vpn-target [SISTEMA AUTONOMO BGP]:[VLAN ID] exportextcommunity vpn-target [SISTEMA AUONOMO BGP]:[VLAN ID] importextcommunity ## donde ZZZZZZZZ es Route Target para la VRF correspiendente. Return system-view Ejemplo: ip vpn-instance NAC_SCT ipv4-family route-distinguisher 1.1.1.1:100 vpn-target 65000:100 export-extcommunity vpn-target 65000:100 import-extcommunity Nota: El proceso anterior se repite tantas veces como VRFs se tengan. 53 2.7.4.5 Configuración OSPF Se configura el proceso OSPF incluyendo la red en la que se encuentra la interfaz Loopback 1 y la interfaz Gigabitethernet0/0/0 ospf 1 router-id X.X.X.X #donde X.X.X.X es la IP de la interfaz Loopback 1 (sin mascara de Red) area 0 network Y.Y.Y.Y 0.0.0.3 #donde Y.Y.Y.Y es la Red de la Interfaz Giga0/0/0 network Z.Z.Z.Z 0.0.0.0 #donde Z.Z.Z.Z es la IP de la interfaz Loopback 1 Return system-view Ejemplo: ospf 1 area 0.0.0.0 network 172.16.1.1 0.0.0.3 network 1.1.1.1 0.0.0.0 2.7.4.6 Configuración BGP Se configura el peer BGP para la familia IPV4 unicast e IPV4 multicast bgp XXXXX #donde XXXXX es el Sistema autónomo (AS) router-id Z.Z.Z.Z 54 #donde Z.Z.Z.Z es la IP de la Interfaz Loopback 1 peer Y.Y.Y.Y as-number XXXXXX #donde XXXXX es el Sistema autónomo (AS), y Y.Y.Y.Y es la IP Peer BGP peer Y.Y.Y.Y connect-interface LoopBack1 #donde y Y.Y.Y.Y es la IP Peer BGP ipv4-family vpnv4 peer Y.Y.Y.Y enable #donde Y.Y.Y.Y es la IP Peer BGP Ejemplo: bgp 65000 peer 1.1.1.1 as-number 65000 peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack0 # ipv4-family unicast undo synchronization peer 1.1.1.1 enable # ipv4-family vpnv4 policy vpn-target peer 1.1.1.1 enable Nota: El proceso siguiente se repite tantas veces como VRFs se tenga. 55 ipv4-family vpn-instance KKKKK #donde KKKKK es el nombre de la VRF a configurar import –route direct quit Ejemplo: # ipv4-family vpn-instance NAC_SCT import-route direct import-route static # Nota: El proceso anterior se repite tantas veces como VRFs se tenga, así mismo estos comandos son dentro del proceso de BGP. La tabla de direccionamientos asignados por SCT y las cuales deberán ser sustituidas para la configuración del equipo correspondiente a cada dependencia se muestra a continuación. 56 Tabla 2.4 Asignación de direccionamiento IP, VRF y VPN Pachuca IP ID Ciudad Equipo IP Agregador IP CPE IUSA_Monitoreo 260 Pachuca AR 1220 10.207.135.10 10.145.12.41 10.145.12.42 336 Pachuca AR 1220 10.207.135.11 10.145.12.45 10.145.12.46 337 Pachuca AR 1220 10.207.135.12 10.145.12.49 10.145.12.50 411 Pachuca AR 1220 10.207.135.13 10.145.12.53 10.145.12.54 547 Pachuca AR 2240 10.207.135.14 10.145.12.57 10.145.12.58 685 Pachuca AR 2240 10.207.135.15 10.145.12.61 10.145.12.62 771 Pachuca AR 1220 10.207.135.16 10.145.12.65 10.145.12.66 799 Pachuca AR 1220 10.207.135.17 10.145.12.69 10.145.12.70 886 Pachuca AR 1220 10.207.135.18 10.145.12.73 10.145.12.74 887 Pachuca AR 1220 10.207.135.19 10.145.12.77 10.145.12.78 1146 Pachuca AR 1220 10.207.135.20 10.145.12.81 10.145.12.82 1330 Pachuca AR 2240 10.207.135.21 10.145.12.85 10.145.12.86 1331 Pachuca AR 2240 10.207.135.22 10.145.12.89 10.145.12.90 1332 Pachuca AR 2240 10.207.135.23 10.145.12.93 10.145.12.94 1556 Pachuca AR 1220 10.207.135.24 10.145.12.97 10.145.12.98 1558 Pachuca AR 1220 10.207.135.25 10.145.12.101 10.145.12.102 2024 Pachuca AR 2240 10.207.135.26 10.145.12.105 10.145.12.106 57 Tabla 2.4 Continuación VLAN ID Ciudad Equipo IP IP BGP Subinterface NAC_Monitoreo 260 Pachuca AR 1220 3683 10.207.136.119 172.16.110.97 336 Pachuca AR 1220 3684 10.207.136.119 172.16.110.98 337 Pachuca AR 1220 3685 10.207.136.119 172.16.110.99 411 Pachuca AR 1220 3686 10.207.136.119 172.16.109.161 547 Pachuca AR 2240 3687 10.207.136.119 172.16.110.100 685 Pachuca AR 2240 3688 10.207.136.119 172.16.110.129 771 Pachuca AR 1220 3689 10.207.136.119 172.16.110.34 799 Pachuca AR 1220 3690 10.207.136.119 172.16.110.49 886 Pachuca AR 1220 3691 10.207.136.119 172.16.109.113 887 Pachuca AR 1220 3692 10.207.136.119 172.16.109.114 1146 Pachuca AR 1220 3693 10.207.136.119 172.16.110.81 1330 Pachuca AR 2240 3694 10.207.136.119 172.16.110.101 1331 Pachuca AR 2240 3695 10.207.136.119 172.16.110.102 1332 Pachuca AR 2240 3696 10.207.136.119 172.16.110.103 1556 Pachuca AR 1220 3697 10.207.136.119 172.16.109.113 1558 Pachuca AR 1220 3698 10.207.136.119 172.16.109.114 2024 Pachuca AR 2240 3699 10.207.136.119 172.16.109.17 58 Tabla 2.4 Continuación Sistema ID Ciudad Equipo Nombre VRF1 Nombre VRF2 Autonomo AS 260 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 336 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 337 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 411 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 547 Pachuca AR 2240 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 685 Pachuca AR 2240 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 771 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 799 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 886 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 887 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 1146 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_SEP_SES 1330 Pachuca AR 2240 65025 NAC_MONITOREO NAC_INM 1331 Pachuca AR 2240 65025 NAC_MONITOREO NAC_INM 1332 Pachuca AR 2240 65025 NAC_MONITOREO NAC_INM 1556 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_INM 1558 Pachuca AR 1220 65025 NAC_MONITOREO NAC_INM 2024 Pachuca AR 2240 65025 NAC_MONITOREO NAC_INM 59 Tabla 2.4 Continuación ID Ciudad Equipo Nombre VRF3 Nombre VRF4 Nombre VRF5 260 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 336 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 337 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 411 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 547 Pachuca AR 2240 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 685 Pachuca AR 2240 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 771 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 799 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 886 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 887 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 1146 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 NAC_INTERNET_2 IUSA_MONIT 1330 Pachuca AR 2240 NAC_INTERNET_1 IUSA_MONIT 1331 Pachuca AR 2240 NAC_INTERNET_1 IUSA_MONIT 1332 Pachuca AR 2240 NAC_INTERNET_1 IUSA_MONIT 1556 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 IUSA_MONIT 1558 Pachuca AR 1220 NAC_INTERNET_1 IUSA_MONIT 2024 Pachuca AR 2240 NAC_INTERNET_1 IUSA_MONIT 60 VLAN ID Ciudad VLAN VLAN VLAN VLAN Equipo IP VRF2 VRF1 VRF2 VRF3 VRF4 VRF5 260 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.69.65 336 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.69.97 337 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.69.129 411 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.69.161 547 Pachuca AR 2240 100 32 25 26 1000 10.22.69.193 685 Pachuca AR 2240 100 32 25 26 1000 10.22.69.225 771 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.70.1 799 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.70.33 886 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.70.65 887 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.70.97 1146 Pachuca AR 1220 100 32 25 26 1000 10.22.70.129 1330 Pachuca AR 2240 100 24 25 1000 10.14.26.1 1331 Pachuca AR 2240 100 24 25 1000 10.14.38.1 1332 Pachuca AR 2240 100 24 25 1000 10.14.38.33 1556 Pachuca AR 1220 100 24 25 1000 10.14.38.65 1558 Pachuca AR 1220 100 24 25 1000 10.14.38.97 2024 Pachuca AR 2240 100 24 25 1000 10.14.50.1 Una vez realizada la configuración del equipo ruteador, se procede con las pruebas del servicio de acuerdo con los lineamientos proporcionados. 61 CAPÍTULO III 3 Pruebas y resultados Una vez concluida la configuración del equipo en sitio, se procede con la realización de las pruebas funcionales para la validación que los servicios cumplan con lo estipulado en el contrato. Los resultados de las mismas, en caso de ser satisfactorios se integrarán en el formato destinado para tal efecto, mismo que forma parte de la documentación técnica y que debe estar completa para proceder con la firma del acta de aceptación por parte del cliente. Para efectos del presente trabajo se integrará el formato de pruebas funcionales realizadas en un sitio y la información técnica complementaria se incorporará en la sección de anexos con fines ilustrativos. 3.1 Pruebas funcionales Para el inicio de las pruebas se debe verificar primero que el equipo instalado en el sitio corresponda con el ancho de banda asignado en la tabla y en los casos que así se requiera, cuente con la tarjeta adecuada: Tabla 3.1 Asignación de equipamiento por ancho de banda. 63 3.1.1 Esquemas de conexionado físico Una vez constatado que el equipamiento es correcto, se procederá a realizar las interconexiones físicas de acuerdo a lo mostrado en las figuras correspondientes. El panel de conexiones de los equipos asignados para los servicios de 100 Mbps (AR1220), 500 Mbps (AR2240 SRU 40) y 1Gbps (AR2240 SRU 80) se muestran en las figuras 3.1, 3.2 y 3.3 correspondientemente. Fig. 3.1 Panel de conexiones AR1220 (100Mbps) Fig. 3.2 Panel de conexiones AR2240 SRU 40 (500Mbps) Fig. 3.3 Panel de conexiones AR2240 SRU 80 (1Gbps) 64 El diagrama de conexionado para las pruebas funcionales de los servicios de 100Mbps, 500Mbps y 1Gbps se muestran en las figuras 3.4, 3.5 y 3.6 Fig. 3.4 Esquema de conexionado físico para prueba AR1220 (100Mbps) Fig 3.5 Esquema de conexionado físico para prueba AR2240 (500Mbps). 65 Fig. 3.6 Esquema de conexionado físico para prueba AR2240 SRU 80 (1Gbps) Una vez realizadas las conexiones físicas entre los diferentes equipos de acuerdo al servicio contratado, se iniciará con el procedimiento de las pruebas funcionales de acuerdo al diagrama de flujo que se muestra a continuación, y cuyos resultados se reflejarán en el formato de aceptación de las mismas. 3.1.2 Flujo de pruebas para la validación del servicio El objetivo de estas pruebas es validar el ancho de banda entre 2 sitios terminales, así cómo comprobar que la pérdida de paquetes y la latencia se encuentran dentro de los parámetros permitidos. Mediante la captura de las pantalla con los resultados obtenidos, se realizará su documentación para el llenado del formato de aceptación del servicio. Las pruebas se realizan de acuerdo al diagrama de flujo mostrado. 66 Antes de comenzar con las pruebas tomar en cuenta lo siguiente: Contar con cable de consola y haber descargado las herramientas Wan Killer, J-perf y TFTPD32 Verificar que el puerto Eth de su computadora este amarrado a 100Mb full duplex o a 1Gb fullduplex Conectarse en la interfaz Geth01 del equipo AR mediante un cable de red así como al puerto de consola . Verificar que el puerto Eth de su computadora este amarrado a 100Mb full duplex o a 1Gb fullduplex Entrar a la configuración del AR mediante el puerto de consola y tirar un ping con el comando ping-vpn-instance “nombre de la vpn” IP del equipo AR en la otra punta Una vez respondido el ping, deberán ejecutar el programa WAN Killer para saturar el ancho de banda y graficar el comportamiento del enlace 1 67 1 Posteriormente en ambas puntas donde se estén ejecutando las pruebas deberán correr el software Jperf (una punta en modo cliente y la otra en modo server) y tomar las mediciones del jitter. Terminada la prueba anterior ejecutar el software TFTP32 (un sitio a la vez) y hacer la transferencia de un archivo y tomar las pantallas para validar el ancho de banda real. 3.2 Resultados A continuación se anexan las pantallas capturadas durante las pruebas funcionales realizadas entre dos sitios, que fueron los primeros en implementarse en la ciudad, resultando satisfactorias. Los resultados de los restantes sitios aún se encuentran en proceso en este momento debido a distintos procesos administrativos del cliente y se integrarán conforme se vayan liberando para su documentación. Por ahora y a modo ilustrativo, se considera suficiente con estas pruebas ya que son representativas de los sitios restantes. 68 3.2.1 Resultado prueba de ping Esta medición se realizó mediante el envió de paquetes a través del protocolo ICMP desde el sitio terminal hasta el punto de conexión Nodo SCT y sirve para validar la información de ruteo, el tamaño del paquete es de 1500,el MTU es 1500 yel número de paquetes fue 1000. En la figura 3.9 se aprecia que el ping es respondido por el otro nodo y la pérdida de paquetes es de 0% siendo satisfactorio el resultado. Fig. 3.7 Prueba de ping extendido 3.2.2 Resultado de la prueba de ancho de banda En la figura 3.8 se muestra que el enlace alcanza hasta 166286.29 Kbps, lo cual es equivalente a 166.286 Mbps, superando por casi 67 Mbps el ancho de banda contratado. 69 Fig 3.8 Medición del ancho de banda 3.2.3 Resultado de la prueba de medición de jitter En esta prueba se evalúa el desempeño del enlace a través de la medición del jitter presente. Dicha medición se aprecia en la figura 3.9 y se encuentra dentro de los parámetros permitidos. Fig. 3.9 Prueba de jitter 70 3.2.4 Resultado de la prueba transferencia de archivos En esta prueba se realizó la transferencia de un archivo del CPE origen al CPE destino, concluyendo con la confirmación de la descarga del mismo. Fig. 3.10 Transferencia de archivos. Con los resultados obtenidos en las pruebas, el servicio fue validado por el responsable del sitio y con esta información se procederá al llenado del formato correspondiente para la aceptación del mismo. 71 CONCLUSIONES La implementación de este proyecto tiene una especial relevancia en los ámbitos sociales, culturales y económicos, ya que mediante la facilidad para el acceso a redes de datos de banda ancha, se pretende una mayor penetración tecnológica para la población en general y así mismo, fomentar proyectos de investigación que mejoren los niveles educativos y que hagan detonar proyectos de inversión en la región impulsando con esto la creación de empleos y un mejor nivel de vida. Por otra parte, se confirma que las redes de fibra óptica son el presente y futuro para las telecomunicaciones por su escalabilidad y su capacidad de transmisión de datos prácticamente ilimitada. 72 RECOMENDACIONES Para la implementación de este tipo de proyectos es importante cerciorarse de que exista una total compatibilidad entre los elementos que conforman las redes. Primordialmente hay que prestar atención en las características de las fibras ópticas, ya que de no ser compatibles existe el riesgo de que se presenten atenuaciones en la señal óptica o distorsión en la misma. Para garantizar un óptimo acoplamiento, generalmente se recomienda realizar una caracterización de las redes para de esta manera no realizar gastos extras en sustitución de fibras, y en el caso específico, por tratarse de un contrato con dependencias de gobierno, evitar retrasos que puedan generar penalizaciones que pueden llegar incluso hasta una inhabilitación para conseguir contratos futuros. Otro punto importante a considerar es el caso de la tecnología GPON, que al no contar con una normatividad que estandarice los diferentes protocolos propietarios de cada fabricante, hace necesario que los elementos que conforman la red sean de un mismo proveedor. 73 BIBLIOGRAFÍA Martín Pereda, José. “Sistemas y Redes Ópticas de Comunicaciones”. Pearson – Prentice Hall 2004. Diana Patricia Pabón Taco. “Diseño de una red de acceso G-PON para proveer servicios triple play (TV, Internet, Telefonía) en el sector de “La Carolina” a través de la red del grupo TV Cable”. Enero 2009 Tesis de Licenciatura “DISEÑO DE UNA RED DE ÚLTIMA MILLA CON TECNOLOGÍA GPON PARA EL SECTOR DE LA PARROQUIA DE CUMBAYÁ EN EL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO” Regis Danny Vallejo Espinoza, Universidad Internacional SEK, 2013 74 CIBERGRAFIA “Estudio y diseño de una red de última Milla, utilizando la Tecnología G-PON”. http://biblioteca.cenace.org.ec/jspui/bitstream/123456789/1007/7/Montalvo% 20Richard.pdf “Implementación de una red GPON en la ciudad de Cuenca”. http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/31/9/Capitulo3.pdf 75 APÉNDICE A: ESTÁNDARES ITU ITU-T/G.984.1 “Gigabit-Capable Passive Optical Networks (GPON): General Characteristics”. ITU-T/G.984.2 “Gigabit-Capable Passive Optical Networks (GPON): Physical Media Dependent (PMD) Layer Specification”. ITU-T/G.984.3 “Gigabit-Capable Passive Optical Networks (GPON): Transmission Convergence Layer Specification”. ITU-T/G.652 “Características de los medios de transmisión – Cables de fibra óptica". 76 APÉNDICE B: MANUALES CONSULTADOS Especificaciones técnicas OLT Huawei SmartAX MA5600T Huawei Technologies Co. Ltd. Protocolo de Pruebas de Aceptación NE40E-X3 Huawei Technologies Co. Ltd. Manual de instalación y comisionamiento Equipos IUSACELL-NIBA Huawei Technologies Co. Ltd. AR1220 para servicio 100 MB AR2240 SRU 40 para servicio 500 MB AR2240 SRU 80 para servicio 1 GB 77