Nelson Simões <nelson@rnp.br> Redes para Educação e Pesquisa Ópticas, Estaduais e Comunitárias SECTI - Bahia Nelson Simões <nelson@rnp.br> RNP/REF/0208.

Rede Nacional de Ensino e Pesquisa
Missão: promover o uso inovador de redes avançadas no Brasil organização social, associação civil programa interministerial MEC MCT responsável pela “inclusão Internet” do Brasil (91/95) 329 organizações usuárias: universidades, institutos, escolas técnicas, secundárias, agências Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Rede? Que rede? Tecnologias Atuais Marco Normativo P&D Educação a distância com realidade virtual Educação a distância baseada na web OMPI CADE Aplicações Video IP VoIP Multicast QoS IPv6 CGI-BR ICANN CADE Serviços Roteamento Óptico 3G Wireless WDM WLAN GigaEthernet FCC (US) ANATEL (BR) OFTEL (UK) Infra-estrutura Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Infra-estrutura em 3 slides
Infra-estrutura global RNP2 Internet PTT PTT Abilene Embratel Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Infra-estrutura regional e local (“a última milha”) RNP2 Linhas Telefônicas DSL Cabo coaxial (TV) Frame Relay ATM Linhas Dedicadas Rádio enlaces (sem fio) Ethernet Brasília Terrestre (fibra óptica) Satélite Manaus Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Fibra óptica tecnologia simples um cabo, dezenas de fibras, centenas de s, centenas de Gbps (WDM) Rede Ethernet (“rede local, LAN”) tecnologia LAN atinge longa distâncias (ex. 100 Km) simplicidade para implantação e uso não requer outros equipamentos tradicionais de telecomunicações baseada em abundância de capacidade X otimização de capacidade 10 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps tecnologia sem-fio (WLAN, 11 Mbps) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Aspectos do Programa MEC MCT Redução de custos a partir de 2001 Grande competição em infra-estrutura internacional grande disponibilidade, alta qualidade e custo reduzido Competição parcial em âmbito nacional disponibilidade reduzida em regiões de menor interesse econômico Norte: não há fibra em Manaus, Macapá e Boa Vista qualidade insuficiente acordos de níveis de serviço conservadores implica em mudança cultural das empresas custo elevado devido a falta de competição ou “duopólio” e impostos menor nas regiões com concorrência (centro-sul) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Problemas: Faltam pontos de troca de tráfego
A baixa interligação dos backbones cria gargalos Acesso aos serviços públicos Reforço do papel dominante de grandes operadores Aumento do custo de infra-estrutura em redes Interligação com outras redes federais e comerciais em Brasília FIX: Intelig (34 Mbps), CEF; em avaliação Serpro, BB, BCB, Peer EBT (34 Mbps) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Problemas: O Brasil (AL) não possui peso no tráfego global Fonte: caida.org Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Problemas: O Brasil (AL) não possui peso no tráfego global Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Problemas: peso do Brasil (AL)
Diagnóstico: Baixo investimento em conteúdos digitais em língua portuguesa 1999: 2%; 2002: 1% (OCLC Trends Public Web) Políticas de universalização deficientes acesso universal a redes não é só infra-estrutura: faltam capacitação e aplicações interesse público em educação, saúde e pesquisa deveriam permitir a adoção de novos modelos de redes estas redes são patrimônio e não um serviço Baixa competição em serviços públicos Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Dados da Infra-estrutura de Telecomunicações
Principais provedores nacionais: Brasil Telecom Telemar Telefonica Embratel Intelig Eletronet Pegasus outros regionais e empresas públicas Grande ociosidade de fibras ópticas (até 85%) Fonte: Atlas brasileiro de telecomunicações 2003 Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Serviços, Aplicações e Conteúdos
Serviços Internet Padrão IP plataforma para serviços de voz (VoIP) e vídeo-conferência multicast: a difusão de conteúdos em larga escala IPv6: suporte à mobilidade, auto-configuração e segurança Aplicações e Conteúdos Servidores: implantação, gerenciamento, segurança Conteúdos digitais: armazenamento e recuperação Aplicações de colaboração e comunicação Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Redes Ópticas Comunitárias
Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Redes Comunitárias Tratar a rede como um patrimônio de uma região (estado, cidade, vila, campus...) e não como um serviço Em um condomínio de organizações cada uma possui suas fibras individuais em um cabo óptico cada um fica responsável por “iluminar” suas fibras (GbE..) coletivamente repartem os custos de manutenção, relocação, serviços Internet, etc empresas especializadas implantam e mantém a fibra Uma única fibra pode permitir um condomínio de lambdas Solução ideal para conexões ponto-a-ponto de instituições fixas retorno típico em 2 anos As redes comunitárias são interligadas por redes ópticas regionais ou nacionais Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

CA*net 4 Architecture A network of point to point condominium wavelengths Grid service architecture for user control and management of e2e lightpaths Uses OGSA and Jini/JavaSpaces for end to end customer control Owners of wavelengths determine topology and routing of their particular light paths All wavelengths terminate at mini-IXs where owner can add/drop STS channel or wavelength cross connect to another condominium owner’s STS channels or wavelengths Condominium owner can recursively sub partition their wavelengths and give ownership to other entities Object Oriented Networking – OON Wavelengths become objects complete with polymorphism, inheritance, classes, etc With OBGP can establish new BGP optical path that bypasses most (if not all) routers Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Drivers Reduce the cost of bandwidth a capital cost, rather than a monthly service charge Set up lightpaths to no cost peering exchanges Most lambda sales in Canada are for “Remote peering” Eliminate expensive high end routers and replace them with optical switches Allows customer to create network with resource heterogeneity Integration of wavelengths from different carriers Customers can manage their own restoral and protection schemes Allows for greater flexibility and creativity in restoral and protection Customers can independently provide optical VPN services and manage subnetting across lambdas provided by different carriers Why do users want to control and manage, as opposed to letting carriers do this? This will reduce the cost of bandwidth. The cost becomes one-time capital cost rather than a monthly service charge. This is particularly important when the demand for bandwidth increases significantly over time. Users can directly peer with each other. They can set up lightpaths to no cost peering exchanges. User can change the peering relationship without contact a central management or pay expensive Internet transit fees. Why do users want to do this at optical layer? They want to eliminate high end routers. This is debatable. There is a trade-off. These applications require high bandwidth. Connections must be provisioned rapidly across multiple independently managed networks. Few carriers offer this capability. Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

CA*net 4 Edmonton Saskatoon Winnipeg Vancouver Calgary Regina Kamloops Thunder Bay Halifax St. John's Victoria Quebec City Charlottetown Seattle Sudbury Montreal Ottawa Fredericton Minneapolis Halifax Toronto CA*net 4 Node Kingston Buffalo London Boston Possible Future Breakout Hamilton Albany Windsor Possible Future link or Option Chicago New York Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Example CA*net 4 Architecture
CANARIE builds heterogeneous network made from many sources e.g (illustrative purposes only): dark fiber from St. John to Halifax using ULH 16 channel POS dark fiber condo from Halifax to Fredericton using 16 channel 10GbE wavelengths from RISQ from Edmonston to Ottawa sharing 32 channel 10GbE system dark fiber from Ottawa to Winnipeg with Onet using 16 channel POS at OC-192 wavelengths from Bell Canada from Montreal to Chicago as part of a 140 wavelength system wavelengths from Telus from Chicago to Winnipeg as part of a 140 wavelength system dark fiber from GT Telecom from Winnipeg to Calgary using 16 channel 10GbE wavelengths from Shaw from Calgary to Vancouver as part of a 32 channel 10GbE systems wavelengths from 360 Networks from Halifax to London as part of a 400 wavelength system Wavelengths from Teleglobe from Seattle to Honolulu – Sydney – Tokyo - Seoul On all cross sections a minimum of 16 wavelengths dedicated to CA*net 4 2 wavelengths dedicated to layer 3 aggregation service (looks like old CA*net 3) 6 channels (and OCX ports) reserved for temporary applications like Grids or OBGP QoS 8 channels (and OXC ports) to be assigned to ORANs or participating carriers based on contribution to overall project E.g. if ORAN donated fiber through its territory then it gets extra channels and OXC ports to use elsewhere A wavelength and OXC port bartering and exchange mechanism will be required Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Transport Architecture
Heterogeneous transport architectures used on backbone links Type of transport architecture on each link determined by length of link between O-ADMs, GbE-ADMs or OBGP switches, requirement for optical repeaters or regenerators, etc Examples: 8 or 16 channel GbE used on short haul links (up to 2000 km) between OADMs or OBGPS; or OC-192 Ethernet over SONET with multiplexed 10 single GbE or trunked 10GbE; or Proprietary 8 channel 2 x GbE multiplexed into OC48 optics with FEC wrapper Repeaters: GbE or 10GbE 2R transceivers every km combined with GbE or 10Gbe 3R switches every 200 – 400 km; or Traditional EDFAs at 1550nm every km with OC-192 regenerators at every km; or All optical broadband: Counter rotating Raman amplifiers, multi band EDFAs, EFFs, dispersion correction fiber, etc Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Tributary Architecture
Customer can connect through OADM, Gbe-ADM, direct to OBGP switch or through CA*net 4 router Customer access link is either GbE or trunked 10GbE (I.e. 10 separate GbE channels In future customer will have a choice of protocols, but for now GbE will be basic standard across the network Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

CANARIE - RISQ Fiber Network
450 Km OC-12 OC-48 MAN Scale 100 Km Dark fiber 250 Km Leased bandw. Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Halifax Condomínio Rede em fibra óptica privada 12-15 km $500,000 custo Interliga todas as maiores universidades, hospitais, centros de pesquisa e escolas Interligada a rede acadêmica canadense CA*net4 Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

A rede óptica da UFF Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Rede óptica da UFF - detalhes
Uso de fibra apagada própria Mais de 24 km de cabos lançados 12 km nos postes da CERJ (energia elétrica) Cabo de 18 fibras 12 SM + 6 MM no anel 6 SM + 12 MM nos campi e secundários “a prova do futuro” 50 prédios ligados à rede (pelo menos um ponto por prédio) Investimento relativamente modesto: R$ / km (preços de 1998) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Rede Metropolitana de Alta Velocidade de Curitiba UFPR CEFET PUC Gigabit/s 100 Mbps 155 ATM 1 2 3 7 5 4 12 6 9 11 10 8 13 14 Rede Nacional de Ensino e Pesquisa P/ CITS P/ PUC S. J. Pinhais

Marcos do Programa de Inovação - Testbed Projeto Giga Topologia da rede Rede óptica experimental Fibra apagada, IP/WDM (até 10 Gbps por lambda), GbE Direção do projeto: RNP e CPqD Financiamento Funttel e operadores de telecomunicações Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Marcos do Programa de Inovação - Testbed Projeto Giga - objetivos Gerar protótipos de novos produtos e serviços Transformar tecnologia em valor para empresas brasileiras comunicação óptica e produtos IP Validar resultados integrando as diferentes tecnologias numa rede experimental Fomentar o desenvolvimento tecnológico Demonstrar o impacto de novos serviços de Internet para telecomunicações, e Formar parcerias entre empresas e instituições de pesquisa. Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Chicago CivicNet CivicNet - um projeto de condomínio de fibra para toda a cidade Conecta mais de 1600 instituições públicas custava $25 milhões/ano em aluguel de serviços Interligado aos provedores de serviços e sistemas Acelerou a implantação de mais fibra em mais locais de cidade Alto desempenho com baixo custo para conectividade Internet Baseado nos direitos de passagem da cidade exemplo nacional: Porto Alegre Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Nas empresas Colgate-Palmolive em Cincinnati Boeing está contruindo sua rede óptica nacional baseada em WDM; Bank of America; NLR; Vantagens: redução drástica dos custos de última milha independencia entre custo X banda acesso de novos provedores a pontos neutros benefício para PMEs de base tecnológica No mundo: Estado da California, Holanda, Alberta, Chicago, Suécia, Islândia, Finlândia e Noruega Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Vantagem do Condomínio
Serviço de Conexão ISP Custo Mensal Banda fixa Central Convencional: Escola paga mensalmente por serviços Fibra escura pertencente a organização Lasers de longo alcance (10km) ISP R$200 mil pagos uma única vez Banda ilimitada Condomínio: Conexões de fibra apagada do usuário para ISPs Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Canadá - Networked Nation
CA*net 4 Usually one GigaPOP per province Provincial research and education network Usually one access facility in every major town and city Commercial Internet Commercial Internet SuperNodes School board office Colo City Hall Colo Colo University Splice Box Nodes Hospital Splice Box School Library School Colo School Homes Option A: Home owners and businesses have fused connections all the way to service provider at supernode Option B: Home owners are aggregated at node by service provider of their choice Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Quanto custa para implantar?
Instalação (fixo) Gerência, engenharia ($1 a $3/m) Construção ($7 a $10/m dutos, ou $3 a $6/m postes) Negociação e estruturação de acordos de suporte ao condomínio Cabos de fibras e sua fusão (5¢/m 192 fibras, 15¢/m 36 fibras) Acabamento: terminadores, instalação de premissas ($5 mil/cada) Custo médio de US$ 7 a US$ 15 por metro (Canadá) No Brasil a UFF: 12 km, 12 campi, com CERJ, R$ /km (R$ 240 mil) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Exemplos de Custos Redes de universidades urbanas Montreal East: 14 km, $ (manutenção $9.000/ano) Vareness: 50 Km, $ (manutenção $26.000/ano) Condomínios Des Affluents: custo total $ 1,5 milhão - 70 escolas, 12 prédios municipais, 204 Km: custo médio por prédio $ Custo do serviço DSL por 3 anos: $ 1,4 milhão Custo total para 100 escolas $ 1,35 milhão roteadores e servidores: custo estimado em manutenção e upgrades de software: $ 800 mil Retorno entre 8-16 meses Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Catalisadores 1) Custo baixo: 1000% de redução sobre os preços de serviços, com retorno em 6 a 12 meses; 2) Tecnologia simples: LAN invade WAN (sem complexidade ATM, SONET, etc) redundância via wireless e servidores multi-homed 3) Demanda por novas aplicações impossíveis com modelo tradicional relocação de servidores e extensão de redes locais terceirização de serviços de rede telefonia e vídeo de alta qualidade na rede de dados 4) Permite o acesso de novas empresas em pontos neutros para oferta de serviços Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Catalisadores Conexões sem fio WLAN: Acesso local na periferia da rede comunitária Extensão da rede local: IEEE b (1999) placa de PC US$60, “transmissor” US$100 Faixa de 5 Ghz para acesso a Internet faixa larga, sem licença FCC (1997) define U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure) Ponte U-NII 45 Mbps (US$9.995) X rádio 34 Mbps (US$73.000) Requer mudança de uso do espectro: regulamentação da Anatel Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

UFF: acesso via rádio próprio visada direta UFF-CBPF 7 km tecnologias (2 Mbps) (FAPERJ) b (5,5 Mbps) E3 (34 Mbps) (RNP - Harris) U-NII ? Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Benefício para Serviços e Aplicações
Simplicidade e robustez: redução do número de plataformas pela concentração no parceiro tecnológico 70 escolas do projeto des Affluents Before After fiber fiber Antennas Novell Servers SQL Servers Lotus Notes Servers Tape Backup Servers 12 4 Ethernet switches/hubs Routers Cache/proxy (Linux) Fire walls (Linux) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Capacitação de Recursos em TI
As 10 ações mais críticas nos EUA para suporte a tecnologia nas escolas: acelerar o desenvolvimento profissional dos professores “profissionalizar” o suporte técnico ... Nos EUA 54% dos distritos escolares usam estudantes em suporte técnico No Brasil 240 NTEs estão em rede: aumentar em escala e qualidade (64% com banda larga) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Uma proposta para universalização de redes
Financiar projetos de redes comunitárias em nível de estados, cidades ou comunidades interligar na mesma rede escolas, bibliotecas, centros de saúde, telecentros utilizar redes estaduais e nacionais existentes Adquirir capacidade em fibra de empresas onde há ociosidade: direito de uso superior a 25 anos; Financiar em conjunto a extensão da rede com os operadores e empresas nas regiões sem infra-estrutura; Integrar periferias da rede comunitária com acesso sem fio e ponto-a-ponto de faixa larga oportunidade para desenvolvimento hw nacional Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Um proposta para universalização de redes
Criar pontos neutros de interconexão de provedores, redes regionais e de empresas de serviços (Internet, voz, dados, etc) Utilizar liderança local natural: universidade, empresa pública ou centro de pesquisa concentração da complexidade do projeto e redução do deficit de recursos humanos para seu suporte Integrar escolas em áreas isoladas à rede comunitária através de aluguel de serviços buscar benefício maior com redução de impostos Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Considerações finais Uma rede comunitária tem custo atraente : cidades com densidade de organizações; longos trechos regionais em parcerias e com uma base de várias organizações; não se aplica para quem não requer incremento de capacidade para novas aplicações Possíveis desvantagens: pode ser mais caro que micro-ondas implantação em estruturas públicas é regulamentada cronograma de construção (se preciso) mais longo Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Considerações Finais Iniciativa Óptica Nacional (ION) da RNP Suporte às aplicações de colaboração intensiva em pesquisa e educação redes ópticas próprias com capacidade ilimitada e custo viável Meta infra-estrutura de rede nacional óptica IRUs (Fibras, lambdas) Integrada às redes metropolitanas Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

As Redes Estaduais no Brasil (dados de 2002) Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

12 Redes Estaduais - Ensino e Pesquisa

Financiamento de Redes Estaduais

Quem são os clientes das Redes Estaduais

Santa Catarina - RCT-SC

Paraná - RPEP Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Outras Redes Estaduais Ceará - Infovias do Desenvolvimento Pernambuco - PE Digital Piaui Rio Grande do Norte São Paulo - ANSP Rio de Janeiro - RedeRio Goiás - Infovias Maranhão Em formação: Amazonas Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Obrigado! Perguntas? Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Referências CANARIE - Cidade de Chicago CivicNet - Cidade de Porto Alegre - RNP - IMPA Aperfeiçoamento de professores de ensino médio - Remavs - Benton Report - The sustainability challenge - Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

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