Tendências em Telecomunicações - 2007 - Wagner Luiz Zucchi EPUSP Cenário Atual Capacidade de Transmitir Desejo de Transmitir Tempos Modernos Necessidade de evolução das redes comutadas tradicionais Novos serviços Capacidades crescentes de transmissão de dados Fracasso das tentativas formais de inovação N-ISDN, B-ISDN, ATM Crescimento rápido dos serviços associados a mobilidade Conseqüências A Internet se impõe como solução de fato Rápido crescimento de serviços sobre a Internet Característica básica: a complexidade se desloca da meio (centrais) para as pontas (computadores) Os usuários são um elemento ativo na criação de novos serviços A escassa regulação das extremidades da rede facilita essa criação de novos serviços Fatores de Influência O mundo está mudando Regulamentação Competição Globalização Participação do Usuário Consolidação O Velho Mundo Crescimento de Infraestrutura atrás de novos clientes. Retorno na forma de venda de serviços @ Novo Mundo Crescimento de serviços descontrolado Competição global Empresas alternativas oferecem serviços As telecomunicações estão mudando Tecnologias de redes Analogo Digital Circuito Pacote ( IP) Narrowband Wideband & broadband Wireline Wireless & wireline Proprietário Aberto/ Padrão Ponto-a-ponto Multicast O tráfego de dados cresce mais rápido que o de voz, ou melhor engole o tráfego de voz Pbit/ dia 150 Data (Internet) 125 100 75 Voice 50 25 0 1998 1999 2000 2001 Telecomunicações no o 2 milênio Telecom (Basicamente voz, tempo real, QOS (Basicamente dados, sem tempo real, melhor esforço (Basicamente voz, tempo real, QOS, nova forma do mesmo serviço (Voice centric, real time, Wireline QoS) telephony Mobile telephony, cordless Telecom Onde Estamos? 1G Internet WAN/LAN data Mobile data (Data centric, non-real time, best effort 1G Internet móvel Telecomunicações no 3o milênio 2G Internet Wireline telephony FMC Bridging/ Migrating Next generation network services Telecom Mobile telephony, cordless Carrier-class real-time IP/ VoIP/ Ethernet Bridging/ Migrating 3GPP IMS W-LAN) 3G Internet 1G Internet WAN/LAN data Ao menos no comecinho.... Mobile data Wi-Fi Wimax (Data centric, non-real time, best effort Cenário Atual Problemas da rede de acesso Como chegar ao usuário residencial ou corporativo com um acesso de alta velocidade e baixo custo? Como reduzir os investimentos em backbone? Como dividir a banda do backbone em função das necessidades de cada usuário e de cada aplicação? Em outras palavras, como oferecer Qualidade de Serviço ao Usuário com baixo custo? A Revolução das Redes Ópticas Situação de Ontem O meio de comunicação é mais caro que o equipamento Logo: é vantagem gastar em equipamento para economizar no meio físico Tecnologias: compressão, buffering, circuitos virtuais Situação de Hoje O meio de comunicação já é ou logo será mais barato que o equipamento Logo: dispor de meios de alta velocidade e simplificar os equipamentos é vantagem Tecnologias: IP over Sonet, IP over DWDM, 10Giga Ethernet, Metro Ethernet A Revolução das Redes Ópticas NGN Acesso Banda Larga = Tecnologias de Acesso: Ethernet Last Mile Redes Híbridas: cabo e fibra (HFC) Wireless Broadband Internet Acesso Discado Tecnologias de Backbone: 10-Giga Ethernet DWDM e suas variações ATM em alta velocidade Next Generation Networks Acesso Banda Larga RDSI INTERNET CORPORATIVA Backbone BroadBand ÁUDIO DE ALTA QUALIDADE INTERNET RESIDENCIAL INTERLIGAÇÃO E CONEXÃO DE LAN (WAN) TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS INTEGRAÇÃO E CONEXÃO DE PABX VIDEOTELEFONIA VIDEOCONFERÊNCIA Acesso à Rede Banda Larga Backbone WPAN SWITCH KZW roteador XKY hub ethernet servidor Ethernet Last Mile – LEM Padrão IEEE 802.3ah Ethernet First Mile - EFM O padrão contemplará o uso de fios de cobre e fibras ópticas EFM com Fibra Multiponto Ponto a Ponto (FTTH) 32 fibras 64 transceivers Curb Switch (FTTC) 1 fibra 66 transceivers Alimentação em campo Fibra Multiponto (EPON) 1 fibra 33 transceivers Campo passivo Banda compartilhada Estrutura de Redes Ópticas Comparação de Redes Ópticas Fibra Ponto-a-Ponto EPON Arquitetura Ponto-a-ponto Arquitetura ponto-multiponto Componentes eletrônicos ativos são Elimina componentes eletrônicos ativos, tais como, regeneradores exigidos nas terminações da fibra e e amplificadores da planta externa e os substitui com acopladores na planta externa. passivos de menor custo. Esse acopladores são mais simples, fáceis de manter e de maior longevidade que os componentes ativos Cada assinante exige uma porta de Conserva espaço de conectorização no CO permitndo que até 64 fibra separada no ponto de unidades de rede óptica (ONU) sejam acopladas com uma única concentração. fibra que corre do ponto de demarcação do usuário ao ponto de concentração do provedor de serviço ou seu ponto de presença (POP) Componentes eletrônicos ativos e O custo dos componentes eletrônicos ativos elasers no terminal de carpos são dedicados a cada linha óptico (OLT) são compartilhados por muitos assinantes assinante Configuração EPON Formas de Instalação PON ATM (G.983) e PON Ethernet (G.984-1) Transmissão de Pacotes na EPON Pacotes de tamanho variável formato IEEE 802.3 Recepção Pacotes de tamanho variável formato IEEE 802.3 Transmissão Frame Formats Downstream Upstream Questões em aberto sobre PON´s Protocolo de acesso para uplink Service Level Agreement Níveis de potência no receptor e adaptação Wireless LAN Tecnologias de Backbone Técnica de transmissão de dados sobre fibra óptica com taxa de transmissão de 10.000.000.000 de bits por segundo Utiliza o mesmo formato e técnicas de controle de acesso das redes Ethernet atuais (padrão IEEE 802.3) Comutação de pacotes, sem multiplexadores Compatível com equipamentos Ethernet instalados Variações do 10-Giga Ethernet Objetivos de uma Rede Ethernet Metropolitana Escalabilidade de banda Redução de custo de instalação Granularidade de banda Provisionamento rápido Mercado inicial: small-medium business (SMB) é o tipo de cliente que precisa de telecomunicações gostaria de aumentar seus serviços se sente mal atendido pelas grandes operadoras é muito sensível a custo mais facilmente atraído por novidades tecnológicas Carrier Ethernet – Motivação Negócios • Conectividade em grau máximo • Simplificação de Data Centers • Conectividade Gigabit entre redes locais • Armazenagem e recuperação de desastres • Alta taxa de acesso à Internet Mobilidade Residenial • Wireless backhaul • Triple Play com IPTV • Infraestrutura Wi-Fi • 100’s de canais de TV • Infraestrutura WiMAX • Video on demand • 3G and beyond wireless • Video recording/playback • Serviços de dados de próxima geração • Aplicações de vídeo Interativas • Imagens de alta definição • Acesso Multi-megabit Internet • Vídeo sem fio • Remote learning • Videoconferência & broadcast • Gaming • Gaming • Digital TV • Telefonia: VoIP Modelo de Negócio A rede MEN é provisionada num edifício que contém escritórios de várias empresas, tipo SMB; Geralmente isso é feito por uma pequena operadora (BLEC: building local exchange carrier) Modelo de Negócio Metro Carrier: empresa especializada em prover conectividade na área metropolitana e vender acessos às BLEC Muitas vezes uma Metro Carrier também atua como BLEC (essa última em geral se caracteriza por uma mão de obra menos especializada) Vantagens competitivas Oferecer serviço em dias e não em semanas ou meses pague pelo que você precisa flexibilidade de serviço: os canais TDM podem também ser oferecidos com custo menor redução de custo Ethernet como um Serviço Origens da Ethernet nas Corporações Usada como tecnologia de conectividade de LANs Tecnologia estável e de fácil uso Novo uso da Ethernet como um serviço Exige atributos de serviço, como em outros ambientes MAN / WAN para definir o que está sendo oferecido Ethernet UNI, Ethernet “VC”, Service Performance, etc. A tecnologia é a mesma, muda o jeito de usar Benefícios dos Serviços Ethernet Facilidade de uso Largamente disponível, tecnologia bem compreendida e de fácil instalação Simplifica as operações de rede (OAM&P) Baixo custo Equipamentos Ethernet são de baixo custo A banda passante é flexível: pagar pelo uso Flexibilidade Uma única UNI pode oferecer múltiplos serviços Internet, VPN, Extranet supplier, Storage Provider Banda passante pode ser aumentada em incremento de 1Mbps TDM e outros serviços de camada 2 Escalabilidade de Serviço Limitada O aumento de banda muitas vezes exige: OC-48 Novo serviço (degraus altos) E1E3, FRATM Novo hardware OC-12 nova interface ou equipamento Novo provisionamento de serviços OC-3 diferentes protocolos / tecnologias Novos padrões de gerenciamento E3 Resultado perverso: Compra de um canal com capacidade superior à demanda para atender futuras necessidades E1 Exemplo de hierarquia TDM POS ATM Frame Relay 1.5M 45M 155M 622M 2.4G Benefícios de Serviços Ethernet em Relação aos Serviços L2 Tradicionais Ethernet oferece um crescimento flexível da banda mantendo a mesma tecnologia Escalabilidade de Banda Flexível Aumentar a banda numa UNI Ethernet OC-48 Exige apenas a configuração de uma 1GbE nova banda OC-12 É possível oferecer apenas a banda necessária OC-3 Mesmo protocolo para LAN e MAN 10/100MbE Menos OpEx & CapEx com Ethernet T3 - Custo 25-40% menor que: Interfaces TDM, Frame Relay, T1 ATM1 Custo 10x menor que: Interfaces SONET de alta taxa1 POS ATM Ethernet Frame Relay 1.5M 1 45M 155M 622M Fonte: Network Strategy Partners, LLC 2.4G Documento de Serviço MEF Fase I Fase I consiste de 3 especificações técnicas Ethernet Modelo de Serviço (ESM - MEF 1 standard) Define os elementos básicos do serviço Ethernet (atributos de serviço) Define uma metodologia que descreve como construir um serviço Ethernet • Não define os serviços Ethernet Definições de Serviços Ethernet (ESD) Define como aplicar os elementos básicos do ESM para criar serviços Define os tipos de serviço Ethernet Line (E-Line) e Ethernet LAN (ELAN) e instâncias deles (EPL, EVPL, EIA, etc.) Gerenciamento de Tráfego Ethernet (ETM) Define o gerenciamento de tráfego e requisitos de desempenho de serviço de modo a criar SLAs baseados em Classes de Serviços (CoS) Relação entre os documentos de serviço da Fase 1 Ethernet Service Definitions (ESD) MEF 1 - Ethernet Service Model (ESM) (Ratified Sept. 2003) Ethernet Traffic Management (ETM) Modelo de Serviço Ethernet (ESM) Ratificado pelo Comitê Técnico do MEF - Set. 2003 gerou Technical Specification MEF 1 Define os blocos básicos para criação de serviços Estes blocos básicos consistem de Atributos e Parâmetros do serviço Ethernet, definidos por: Ethernet UNI (User Network Interface) Ethernet Virtual Circuit (EVC) MEF 1 define os blocos básicos para criação dos serviços Como o MEF define um Serviço Ethernet MEF 1 define a Metodologia (Framework) para Definição de Serviço Ethernet Um serviço é definido através de: Tipo de Serviço Atributos de Serviço Parâmetros de Atributos de Serviço Definido no ESD Definido no ESM (MEF 1) e ETM Definido no ESM (MEF 1) e ETM Serviço Ethernet – Modelo Básico definido em MEF 1 Equipmento do Usuário (CE) se conecta à UNI CE pode ser roteador IEEE 802.1Q bridge (switch) UNI (User Network Interface) Standard IEEE 802.3 Ethernet PHY e MAC 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps or 10Gbps Rede Metro Ethernet (MEN) Pode usar diferentes tecnologias de transporte e serviços de entrega SONET/SDH, WDM, RPR, MAC-inMAC, Q-in-Q, MPLS CE UNI Metro Ethernet Network (MEN) CE UNI CE Tipo de Serviço Ethernet definido no ESD Tipo de Serviço Ethernet Construção de serviço de conectividade genérica para Ethernet Cada Tipo de Serviço Ethernet Tem um conjunto de Atributos de Serviço Ethernet MEF definiu dois Tipos de Serviço Ethernet Ethernet Line (E-Line) Service Oferece conectividade ponto-a-ponto Ethernet LAN (E-LAN) Service Oferece conectividade Multiponto-Multipointo (Anyto-Any) Tipos de Serviço são construções genéricas usadas para criar serviços Conexão Virtual Ethernet (EVC) Um EVC é “uma instância de uma associação de 2 ou mais UNIs” EVCs permitem associar parâmetros a uma “conexão Ethernet” Funciona como canal Frame Relay ou PVCs ATM MEF definiu dois tipos de EVC Ponto-a-Ponto Multiponto-a-Multiponto MEN Ponto-a-Ponto EVC UNI MEN UNI Multiponto-a-Multiponto EVC EVCs permitem conceitualizar a conectividade do serviço Tipos de Serviço E-Line e E-LAN definidos no ESD Serviço E-Line é usado para criar Serviços de Linha Privada Acesso à Internet VPNs ponto-a-ponto Point-to-Point EVC CE UNI MEN CE E-Line Service type Multipoint-to-Multipoint EVC UNI Serviço E-LAN é usado para criar VPNs multiponto Serviço de LAN Transparente UNI UNI CE CE MEN CE UNI UNI CE E-LAN Service type Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço ELine Ethernet Linha Privada Virtual Suporta Serviço de Multiplexação na UNI VPN ponto-a-ponto para interconectividade de site Point-to-Point EVCs Ethernet Service UNI Multiplexed Ethernet UNI CE MEN CE CE Ethernet UNI Ethernet Linha Privada Virtual usando Tipo de Serviço E-Line Point-to-Point FR PVCs FR UNI FR UNI FR CPE FR CPE MEN FR CPE FR UNI Analogia do Frame Relay ao Serviço E-Line Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço E-Line Linha dedicada Ethernet UNIs dedicadas para conexões ponto-a-ponto Ethernet UNI Ethernet UNI CE Ethernet UNI OC-3 DS1 CE MEN Ethernet UNI Storage SP Dedicated TDM circuits Storage SP Point-to-Point EVCs (dedicated BW) CE Linha dedicada Ethernet usando tipo de serviço Eline MEN CE ISP POP Internet CE ISP POP DS3 OC-3 Analogia de Serviço Dedicado ao serviço E-Line CE Internet Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço ELAN Serviço LAN Transparente Serviço LAN Transparente e (TLS) fornece Conectividade dos sites de uma empresa Transparência total para os protocolos de controle (BPDUs) Novas VLANs são criadas VLANs Vendas Atend. cliente Engenharia sem coordenação com o provedor TLS faz com que a MAN se pareça uma LAN UNI 1 Multiponto-aMultiponto EVC UNI 2 MAN VLANs Vendas Atend. cliente UNI 4 VLANs Vendas UNI VLANs 3 Engenharia Atributos do Serviço Ethernet definidos no MEF 1, ESD e ETM Atributos de Serviço definem As capacidades do Tipo de Serviço Ethernet Atributos de Serviço definidos para UNI e EVC: Interface física Perfis de Banda Passante Desempenho do Serviço Serviço de Entrega de Quadro Serviço de Multiplexação Etc…. Os Atributos de Serviço definem as características do serviço Atributos de Serviço por EVC Atributo de Serviço Parâmetros do Atributo de Serviço EVC Type Ponto-a-Ponto ou Multiponto-a-Multiponto UNI List Uma lista de UNIs (identificadas pelo atributo de serviço UNI Identifier ) usadas com o EVC CE-VLAN ID Preservation Sim ou não. Especifica se o VLAN ID do usuário é preservado ou não. CE-VLAN CoS Preservation Sim ou não. Especifica se a VLAN CoS (802.1p) do usuário é preservada ou não. Unicast Service Frame Delivery Especifica se quadros unicast são Descartados, Entregues Incondicionalmente ou Entregues Condicionalmente Multicast Service Frame Delivery Idem para quadros multicast Broadcast Service Frame Delivery Idem para quadros broadcast Layer 2 Control Descarta ou envia num túnel para cada protocolo de controle Protocol Processing Service Especifica o atraso de quadro, a variação de atraso e a taxa de Atributos de Serviço por UNI Service Attribute Service Attribute Parameters UNI Identifier Uma cadeia usada para identificar uma UNI, ex., NYCBldg12Rm102Slot22Port3 Physical Medium Standard Ethernet PHY Speed 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps ou 10 Gbps Mode Full Duplex ou Auto negotiation MAC Layer IEEE 802.3-2002 Service Multiplexing Sim ou não. Define se múltiplos serviços podem ser oferecidos na UNI UNI EVC ID Uma cadeia usada para identificar um EVC,ex. NYCBldg1Rm102Slot22Port3EVC3 CE-VLAN ID / EVC Map Tabela de mapeamento de VLAN IDs de clientes para EVC Max. Number of EVCs O número máximo de EVCs permitido por UNI Bundling Não ou Sim. Especifica que um ou mais VLAN ID de cliente são mapeados em um EVC na UNI All to One Bundling Não ou Sim (todas as VLAN IDs de clientes são mapeadas em um EVC na UNI). Ingress Bandwidth Profile Per Nenhum ou <CIR, CBS, EIR, EBS>. Este perfil de banda passante se Ingress UNI aplica a todos os quadros através da UNI. Ingress Bandwidth Profile Per Nenhum ou <CIR, CBS, EIR, EBS>. Este perfil de banda passante se EVC aplica a todos os quadros de um EVC em particular. Nenhum ou <CIR, CBS, EIR, EBS>. Este perfil de banda passante Ethernet SLAs Muitas empresas não utilizaram os serviços Metro Ethernet a menos que: Existam SLAs com garantias de desempenho O serviço está disponível em todas as localidades críticas Estas empresas construirão (ou manterão) suas redes privadas Atributos de Nível de Serviço Críticos Perfil de banda exigemdo SLAs baseadas em classes de serviço Empresas Desempenho serviço (CoS) com garantias de desempenho do serviço Perfis de Banda definidos em ETM MEF definir três formas de caracterizar um perfil de banda Perfil de banda passante de entrada por UNI Perfil de banda passante de entrada por EVC Perfil de banda passante de entrada por CoS ID 4 parâmetros principais <CIR, CBS, EIR, EBS> CIR/CBS determina a taxa média de quadros em função dos objetivo do nível de serviço EIR/EBS determina a quantidade de quadros adicionais que é permitida Desempenho de Serviço (QoS) definido em ETM Parâmetros de Desempenho de Serviço Atraso de quadro Variação do atraso de quadro Perda de quadro Escopos da determinação do desempenho de serviço: Por CoS ID, ex., prioridade 802.1p por EVC Por UNI (porta), i.e., 1 CoS para todos EVCs na UNI Exemplo Metro Ethernet SLA baseada em CoS Classe de Serviço Características do Serviço Serviço E-Line 4 Classes de serviço CoS determinado via 802.1p CoS ID Tipo comum de SLA usado com VPNs IP baseadas em CoS CoS ID Perfil de Banda por EVC por CoS ID 6, 7 CIR > 0 EIR = 0 Silver Dados de missão crítica, em rajadas, exigindo baixo atraso e perda (ex., Storage) 4, 5 CIR > 0 EIR ≤ Taxa da UNI Bronze Aplicações de dados em rajadas exigindo garantia de banda 3, 4 CIR > 0 EIR ≤ Taxa da UNI 0, 1, 2 CIR=0 EIR= Taxa da UNI IP de tempo real ou Premium Telefonia aplicações IP de vídeo Standard Serviço de melhor esforço Desempenho do Serviço Atraso < 5ms Jitter < 1ms Perda < 0.001% Atraso < 5ms Jitter = N/S Perda < 0.01% Atraso < 15ms Jitter = N/S Perda < 0.1% Atraso < 30ms Jitter = N/S Perda < 0.5% Resumo dos Serviços Metro Ethernet Aplicações sobre Ethernet Storage Serviço de Conectividade Ethernet Serviço de Transporte Acesso Internet IP VPN CESoE Telefonia IP Video por Demanda E-Line e E-LAN (Virtual e Privado, MAN e WAN) Ethernet sobre Fiber Ethernet sobre SONET/SDH Ethernet sobre RPR Ethernet sobre MPLS Ethernet sobre WDM Padrões devem ser escritos entre os dois elefantes hoje hoje hoje Padrões Pesquisa Investimento Tempo Source: “Apocalypse of the two Elephants”, David Clark, MIT Conclusões Inaltegração de redes em fio e PON no segmento de acesso Instalação e configuração de redes Metro Ethernet Aplicações: VoIP, IPTV TV Digital Segurança em software móvel Obrigado!!!! Wagner Luiz Zucchi Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos Av. Prof. Luciano Gualberto, trav.3 - Nº 158 - Sala C2-23 Tel. 3091-5265 e-mail: [email protected]
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