Tendências em Telecomunicações

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1 Tendências em Telecomunicações - 2007 -
Wagner Luiz Zucchi EPUSP

2 Cenário Atual Desejo Capacidade de Transmitir de Transmitir Backbone
Acesso

3 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

4 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

5 Fatores de Influência

6 Participação do Usuário
O mundo está mudando Regulamentação Participação do Usuário Consolidação Globalização Competição O Velho Mundo @ Novo Mundo Crescimento de Infraestrutura atrás de novos clientes. Retorno na forma de venda de serviços Crescimento de serviços descontrolado Competição global Empresas alternativas oferecem serviços

7 As telecomunicações estão mudando
Tecnologias de redes Analogo Circuito Narrowband Wireline Proprietário Ponto-a-ponto Digital Pacote ( IP) Wideband & broadband Wireless & wireline Aberto/ Padrão Multicast

8 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 1998 1999 2000 2001

9 Telecomunicações no 2o milênio
(Basicamente voz, tempo real, QOS Telecom Datacom Mobilidade (Basicamente dados, sem tempo real, melhor esforço (Basicamente voz, tempo real, QOS, nova forma do mesmo serviço

10 Mobile telephony, cordless
Onde Estamos? (Voice centric, real time, QoS) Wireline telephony Telecom Datacom Mobilidade Mobile telephony, cordless 1G Internet WAN/LAN data (Data centric, non-real time, best effort Mobile data 1G Internet móvel

11 Telecomunicações no 3o milênio
2G Internet Wireline telephony Carrier-class real-time IP/ VoIP/ Ethernet Bridging/ Migrating Telecom Datacom Mobilidade FMC Mobile telephony, cordless Next generation network services Bridging/ Migrating 3GPP IMS W-LAN) 3G Internet 1G Internet WAN/LAN data (Data centric, non-real time, best effort Mobile data Wi-Fi Wimax Ao menos no comecinho....

12 Problemas da rede de acesso
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?

13 A Revolução das Redes Ópticas
Situação de Ontem O meio de comunicação é mais caro que o equipa-mento 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

14 = A Revolução das Redes Ópticas NGN Internet Acesso Banda Larga
Acesso Discado Tecnologias de Acesso: Ethernet Last Mile Redes Híbridas: cabo e fibra (HFC) Wireless Broadband Tecnologias de Backbone: 10-Giga Ethernet DWDM e suas variações ATM em alta velocidade

15 Next Generation Networks
INTERNET RESIDENCIAL VIDEOCONFERÊNCIA INTERLIGAÇÃO E CONEXÃO DE LAN (WAN) RDSI INTEGRAÇÃO E CONEXÃO DE PABX TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS VIDEOTELEFONIA ÁUDIO DE ALTA QUALIDADE INTERNET CORPORATIVA Backbone BroadBand Acesso Banda Larga

16 Acesso à Rede Banda Larga
WPAN Backbone SWITCH KZW roteador XKY hub ethernet servidor

17 Ethernet Last Mile – LEM
Padrão IEEE 802.3ah

18 Ethernet First Mile - EFM
O padrão contemplará o uso de fios de cobre e fibras ópticas

19 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) 33 transceivers Campo passivo Banda compartilhada

20 Estrutura de Redes Ópticas

21 Comparação de Redes Ópticas
Fibra Ponto-a-Ponto EPON Arquitetura Ponto-a-ponto ponto-multiponto Componentes eletrônicos ativos são exigidos nas terminações da fibra e na planta externa. Elimina componentes eletrônicos ativos, tais como, regeneradores e amplificadores da planta externa e os substitui com acopladores 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 fibra separada no ponto de concentração. Conserva espaço de conectorização no CO permitndo que até 64 unidades de rede óptica (ONU) sejam acopladas com uma única 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 carpos são dedicados a cada assinante O custo dos componentes eletrônicos ativos e lasers no terminal de linha óptico (OLT) são compartilhados por muitos assinantes

22 Configuração EPON

23 Formas de Instalação

24 PON ATM (G.983) e PON Ethernet (G.984-1)

25 Transmissão de Pacotes na EPON
Pacotes de tamanho variável formato IEEE 802.3 Pacotes de tamanho variável formato IEEE 802.3 Recepção Transmissão

26 Frame Formats Downstream Upstream

27 Questões em aberto sobre PON´s
Protocolo de acesso para uplink Service Level Agreement Níveis de potência no receptor e adaptação

28 Wireless LAN

29 Tecnologias de Backbone
Técnica de transmissão de dados sobre fibra óptica com taxa de transmissão de 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

30 Variações do 10-Giga Ethernet

31 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

32 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 Videoconferência & broadcast Telefonia: VoIP Mobilidade Wireless backhaul Infraestrutura Wi-Fi Infraestrutura WiMAX 3G and beyond wireless Serviços de dados de próxima geração Imagens de alta definição Vídeo sem fio Gaming Digital TV Residenial Triple Play com IPTV 100’s de canais de TV Video on demand Video recording/playback Aplicações de vídeo Interativas Acesso Multi-megabit Internet Remote learning Gaming

33 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)

34 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

35 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

36 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

37 TDM e outros serviços de camada 2
Exemplo de hierarquia TDM Escalabilidade de Serviço Limitada O aumento de banda muitas vezes exige: Novo serviço (degraus altos) E1E3, FRATM Novo hardware nova interface ou equipamento Novo provisionamento de serviços diferentes protocolos / tecnologias Novos padrões de gerenciamento Resultado perverso: Compra de um canal com capacidade superior à demanda para atender futuras necessidades OC-48 OC-12 OC-3 E3 E1 POS ATM Frame Relay 1.5M M M M G

38 1 Fonte: Network Strategy Partners, LLC
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 Exige apenas a configuração de uma nova banda É possível oferecer apenas a banda necessária Mesmo protocolo para LAN e MAN Menos OpEx & CapEx com Ethernet - Custo 25-40% menor que: Interfaces TDM, Frame Relay, ATM1 Custo 10x menor que: Interfaces SONET de alta taxa1 OC-48 OC-12 OC-3 T3 T1 1GbE 10/100MbE POS ATM Ethernet Frame Relay 1.5M M M M G 1 Fonte: Network Strategy Partners, LLC

39 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 (E-LAN) 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)

40 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)

41 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

42 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

43 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 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-in-MAC, Q-in-Q, MPLS CE UNI Metro Ethernet Network (MEN) CE UNI CE

44 Tipo de Serviço Ethernet definido no ESD
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 (Any-to-Any) Tipos de Serviço são construções genéricas usadas para criar serviços

45 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 UNI MEN Ponto-a-Ponto EVC MEN Multiponto-a-Multiponto EVC EVCs permitem conceitualizar a conectividade do serviço

46 Tipos de Serviço E-Line e E-LAN definidos no ESD
Point-to-Point EVC Serviço E-Line é usado para criar Serviços de Linha Privada Acesso à Internet VPNs ponto-a-ponto Serviço E-LAN é usado para criar VPNs multiponto Serviço de LAN Transparente UNI CE MEN CE UNI E-Line Service type Multipoint-to-Multipoint EVC UNI UNI CE CE MEN CE UNI UNI CE E-LAN Service type

47 Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço E-Line
Ethernet Linha Privada Virtual Suporta Serviço de Multiplexação na UNI VPN ponto-a-ponto para interconectividade de site Point-to-Point EVCs Point-to-Point FR PVCs Ethernet UNI Service Multiplexed Ethernet UNI FR UNI FR UNI CE FR CPE MEN MEN CE FR CPE FR CPE CE Ethernet UNI FR UNI Ethernet Linha Privada Virtual usando Tipo de Serviço E-Line Analogia do Frame Relay ao Serviço E-Line

48 Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço E-Line
Linha dedicada Ethernet UNIs dedicadas para conexões ponto-a-ponto Storage SP Point-to-Point EVCs (dedicated BW) Storage SP Dedicated TDM circuits Ethernet UNI OC-3 Ethernet UNI DS1 CE CE MEN MEN CE ISP POP CE ISP POP DS3 Ethernet UNI Internet Internet CE CE Ethernet UNI OC-3 Linha dedicada Ethernet usando tipo de serviço E-line Analogia de Serviço Dedicado ao serviço E-Line

49 Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço E-LAN
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 sem coordenação com o provedor VLANs Vendas Atend. cliente Engenharia Multiponto-a-Multiponto EVC UNI 1 UNI 2 MAN UNI 3 VLANs Vendas Atend. cliente VLANs Engenharia UNI 4 TLS faz com que a MAN se pareça uma LAN VLANs Vendas

50 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

51 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 Protocol Processing Descarta ou envia num túnel para cada protocolo de controle Service Performance Especifica o atraso de quadro, a variação de atraso e a taxa de perda de quadros por EVC ou quadros dentro de um EVC identificado pelo seu valor de CE-VLAN CoS (802.1p).

52 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 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 Ingress UNI Nenhum ou <CIR, CBS, EIR, EBS>. Este perfil de banda passante se aplica a todos os quadros através da UNI. Ingress Bandwidth Profile Per EVC Nenhum ou <CIR, CBS, EIR, EBS>. Este perfil de banda passante se aplica a todos os quadros de um EVC em particular. Ingress Bandwidth Profile Per CoS ID Nenhum ou <CIR, CBS, EIR, EBS>. Este perfil de banda passante se aplica a todos os quados marcados com um valor particular de CoS ID sobre um EVC. Layer 2 Control Protocol Processing Descarta, Peer ou Pass ao EVC por protocolo

53 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 Desempenho do serviço Empresas exigem SLAs baseadas em classes de serviço (CoS) com garantias de desempenho do serviço

54 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

55 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

56 Exemplo Metro Ethernet SLA baseada em CoS
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 Classe de Serviço Características do Serviço CoS ID Perfil de Banda por EVC por CoS ID Desempenho do Serviço Premium Telefonia IP de tempo real ou aplicações IP de vídeo 6, 7 CIR > 0 EIR = 0 Atraso < 5ms Jitter < 1ms Perda < 0.001% Silver Dados de missão crítica, em rajadas, exigindo baixo atraso e perda (ex., Storage) 4, 5 EIR ≤ Taxa da UNI Jitter = N/S Perda < 0.01% Bronze Aplicações de dados em rajadas exigindo garantia de banda 3, 4 Atraso < 15ms Perda < 0.1% Standard Serviço de melhor esforço 0, 1, 2 CIR=0 EIR= Taxa da UNI Atraso < 30ms Perda < 0.5%

57 Resumo dos Serviços Metro Ethernet
Aplicações sobre Ethernet Storage Acesso Internet IP VPN CESoE Telefonia IP Video por Demanda Serviço de Conectividade Ethernet E-Line e E-LAN (Virtual e Privado, MAN e WAN) Serviço de Transporte Ethernet sobre Fiber Ethernet sobre SONET/SDH Ethernet sobre RPR Ethernet sobre MPLS Ethernet sobre WDM

58 Atividade Tempo Padrões devem ser escritos entre os dois elefantes
hoje hoje hoje Padrões Pesquisa Investimento Atividade Tempo Source: “Apocalypse of the two Elephants”, David Clark, MIT

59 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

60 Obrigado!!!! Wagner Luiz Zucchi
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos Av. Prof. Luciano Gualberto, trav.3 - Nº Sala C2-23 Tel