Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 1. alkalom (előadás) 2013. február 11., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/
Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
2
3
4
5
Előadás és gyakorlat Hétfőnként előadás – 13 alkalom (ápr1 Húsvét hétfő) Páratlan naptári egyben páratlan oktatási heteken péntekenként szemináriumok, melyeket a hallgatók tartanak! – 7 alkalom Témákat válasszunk! (Pénteken beszéljük meg.) PPT, kb 45 perc előadás jut 1-2 főre.
6
1. Introduction (Bevezető) Increasingly more terminals (Egyre több végberendezés) Increasingly more Traffic (Forgalom) Increasingly more Network Capacity (Kapacitás) Increasingly more revenue (Nyereség) Revenue earned mostly by services, not by leasing network capacity
7
www.isc.org
„...counts the number of IP addresses that have been assigned a name”
Hálózatba kötött munkaállomások száma https://www.isc.org/solutions/survey
2010 július: 681,064,561
1981 augusztus 213 8
2012
9
2013
10
http://www.ripe.net/is/hostcount/
Germany:
Hosts: 19,588,493 Growth speed: 4.13% People per hosts: 4.19
Hungary:
Hosts: 3,358,350 Growth speed: -2.84% People per hosts: 0.87
Netherlands:
Hosts: 1,637,265 Growth speed: -14.45% People per hosts: 6.03
Denmark:
Hosts: 8,204,168 Growth speed: 9% People per hosts: 1.92
Italy:
(2009 dec)
Hosts: 12,221,061 Growth speed: -6.99% People per hosts: 4.75
Total:
Hosts: 106,247,471 Growth speed: -1.25% Web sites: 1,602,583
11
http://www.ripe.net/is/hostcount/
Germany:
Hosts: 17,349,965 Growth speed: -5.51% Web sites: 212,572
Hungary:
Hosts: 3,618,545 Growth speed: -0.1% Web sites: 7,598
Netherlands:
Hosts: 2,659,564 Growth speed: 5.1% Web sites: 315,287
Denmark:
Hosts: 11,638,982 Growth speed: -3.02% Web sites: 148,785
Italy:
(2010 dec)
Hosts: 15,593,354 Growth speed: -11.87% Web sites: 765,782
Total: (http://www.ripe.net/ripe/)
Hosts: 130,972,222 Growth speed: -2.16% Web sites: 3,778,250
12
BIX: Budapest Internet Exchange)
www.bix.hu (http://www.bix.hu/dox/1/bix-chart-20090519-eng.pdf) Prevent ... loading international connections of the Internet service providers Provide platform for exchanging traffic between different Internet service providers 1 Gbps (full duplex) capacity to the BIX service access point at Budapest, XIII. Victor Hugo u. 18-22. ISzT (Internet Szolgáltatók Tanácsa - Council of Hungarian Internet Service Providers) There are several connection types to establish a new BIX connection as follows:
100 Mbps, Gigabit Ethernet port with SFP SX/LX optics 100 Mbps, Gigabit Ethernet port with SFP ZX optics 1 Gbps, Gigabit Ethernet port with SFP SX/LX optics 1 Gbps, Gigabit Ethernet port with SFP ZX optics 10 Gbps, 10GE port with XFP SR/LR optics 10 Gbps, 10GE port with XFP ER optics 13
www.bix.hu - history
2007-09-10 BIX reached the 50Gbit/sec aggregated traffic. At 6th of September the BIX total aggregated traffic was 50.9Gbit/sec, and 8.2MPacket/s. With this traffic currently BIX is the biggest Internet eXchange in the Central and East European region, and 5th in Europe. 2007-06-26 New server for www.bix.hu Today we have installed a new Dual Intel Xeon Processor based IBM server. From now, the www.bix.hu webpage, and the on-line generated network statistic graphs displayed much faster. 2007-06-13 ISZT BIX Node upgrades: One new CISCO Catalyst 6509 (SUP720) switch installed in the ISZT Node, so the BIX core now have two active switch. Between the core switches there is a 40Gbit/sec connection. Now the current member port capacity on the ISZT node is: 24x 10GE (XENPAK), 48x GE (SFP) and 96x FE (100BaseT) port. 2006-12-01 The first IPv6 peering started on the BIX. The upgrade of the route servers and the Looking Glass page finished, now it supports the IPv6. The first two IPv6 members who has IPv6 peering are the Hungarnet and the ISZT.
14
www.bix.hu – current: 2011 feb 2010-08-24 BIX enlargement: Two new locations added to the BIX: From 1st september 2010 the same services are available in the new Dataneum and Dataplex co-location facility as in the current central location at Victor Hugo street.
The tree sites form a fully redundant, geographically distributed core system under the management of ISZT. BIX members are free to join one or more PoPs in order to provide more reliability. For further information please use the contacts. 15
http://www.bix.hu/dox/1/bix-chart-20090519-eng.pdf
16
www.bix.hu: IPv4
Yearly Graph (1 day averages) Weekly Graph (30 minute averages) Forrás: http://www.bix.hu/ 2011.02.08.
17
www.bix.hu: IPv4
1-Month and 3-Year Graph 2011.02.08. Forrás: http://www.bix.hu/
18
www.bix.hu: IPv4, 2012.02.09. éves, 3éves
19
www.bix.hu: IPv6
Yearly Graph (1 day averages) Daily Graph (5 minute averages) Forrás: http://www.bix.hu/ 2011.02.08.
IPv4 150 Gbit/s !!! 10 000x több !!!
20
www.bix.hu: IPv6
Yearly Graph (1 day averages) Daily Graph (5 minute averages) Forrás: http://www.bix.hu/ 2012.02.09.
21
2013 IPv4 és IPv6
22
http://napszemuvegbe.tumblr.com/image/47181817425
23
www.jpix.ad.jp http://www.jpix.ad.jp/graphs/TOTAL.In.minmax256_e.gif The maximum and minimum daily traffic volume on the IX backplane in bits per second.
24
www.jpix.ad.jp http://www.jpix.ad.jp/graphs/TOTAL.In.minmax256A_e.gif
25
Távközlési szolgáltatások fejlődése
Service Provision Technologies for Next Generation Communications Edited by: Kenneth J. Turner, Evan H. Magill, David J. Marples John Wiley & Sons, 2004
26
Sávszélességéhes alkalmazások
Peer-to-Peer (BitTorrent, és tömérdek más...) GRID, Cluster, Cloud SAN, oSAN (adattár) Audio and Video Broadcast (műsorszétosztás/szórás) VoD (video) (youtube.com), HDTV, 3DTV, 4k UHDTV (3840 × 2160)
VoIP (beszéd) (skype, stb.) Twitter Facebook
27
Sávszélességéhes alkalmazások Peer-casting On-line gaming Web-Desktop/Office Web 2.0, Web 3.0
Semantic Web Service-Oriented Architecture (SOA)
Network computing Virtualisation of resources and services Telemedicine (Távorvoslás) Distant Learning (Távoktatás) Video Conferencing (Videokonferencia) Stb.
28
29
HDTV variációk
1920 x 1080 HDTV
4k UHD (3840 × 2160)
7680 x 4320 UHD TV (Super Hi-Vision” or “Ultra HD”)
8K UHD which is 7680 pixels × 4320 4x, 4x 60 FPS (frames per second) September 29th, 2010 the NHK and BBC successfully broadcast a Super Hi-Vision signal from England to Japan. 20 minutes (requiring 4 terabytes)
30
Digital Broadcast Standards http://en.wikipedia.org/wiki/File:Digital_broadcast_standards.svg
31
HDTV magyarországon:
http://hu.wikipedia.org/wiki/HDTV
Magyarországon jelenleg HD adást
műholdon, kísérleti rendszerben földfelszínen sugárzott csatornákon, illetve egyes kábelszolgáltatók által lehet nézni
Magyar nyelvű HD csatornák
Duna Televízió HD[1][2][3] HBO HD National Geograpic HD The History Channel HD m1 HD m2 HD ATV HD Filmbox HD Eurosport HD Spektrum HD DIGI sport HD
Budapesten 2008 augusztus elejétől kísérleti adásként DVB-T rendszerben az m1 HD minőségben vehető. Ezzel egy időben optikai kábelen elérhetővé tették a kábeltévék számára is. 32
Capacity of all person-interfaces vs. Network capacity? Total bandwidth requirement: 1019
Population: 6·109 Bandwidth per person: 109 bit/s
Fiber capacity: 1015 bit/s/cable
103 fiber/cable 103 /fiber 109 bit/s/
Each connection uses every 10-4th link I.e., we have technology for enough capacity today
33
Capacity of all person-interfaces HTE hírlevél 2010 január 1 Index 2009.12.10. „Napi 34 GigaByte Adatot fogyasztunk” Az elmúlt 30 évben 350%-kal nőt a fogyasztásunk USA-ban (University of California eredményei)
5 óra TV 2.2 óra rádió 2 óra Internet 1 óra videojátékok 36 perc olvasás kép, hang, játákok, stb Eszerinnt 10 Gbit Ethernet / fő sem elég... 34
MON-LHON ― Positioning OR:
HORIZONTAL STRUCTURE
• Access • Metro • Metro-Aggregation • Metro-Core
• Core or Backbone
OR: • Metro Access • First mile access • Metro aggregation • Core
Source: ITU-T: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/com15/otn/index.html
35
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 2. alkalom (előadás) 2013. február 18., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/ Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT Tel: 1861, IE.319B TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Mi ez?
„Üdvözöljük Budapest lakosságát. Üdvözöljük olyan szokatlan módon, mely páratlan a világon. Üdvözöljük az első várost, amelyből a telefonhírmondó az egész világon győzedelmes útjára indul”
százhúsz éve, 1893. február 15-én indult Budapesten a Telefonhírmondó
37
1897-ből való program, vagy ahogy akkor nevezték, napirend:
10.00–10.30 Tőzsdejelentés 10.30–11.00 Hírlapszemle, érdekesebb hírek, táviratok 11.00–11.15 Tőzsdejelentés 11.15–11.30 Helyi és színházi hírek, sport 11.30–11.45 Tőzsdejelentés 11.45–12.00 Országgyűlési hírek 12.00–12.30 Udvari, politikai, katonai hírek 12.30–13.30 Tőzsdejelentés 13.30–14.00 Ismétlés az eddig olvasott érdekes hírekből 14.00–14.30 Törvényhatósági hírek, táviratok 14.30–15.00 Helyi hírek 15.00–15.15 Tőzsdejelentés 15.15–15.30 Érdekesebb tárcák felolvasása
15.30–16.00 Pontos idő, időjárás, törvényszéki vegyes hírek 16.00–16.30 Tőzsdejelentés 16.30–17.00 Bécsi lapok hírei, pénzügyi és gazdasági hírek 17.00–17.30 Színház, sport, művészet, divat, irodalmi műsorok. Helyi hírek 17.30–18.30 Az angol, francia és olasz nyelv rendszeres előadása és tanítása; éspedig: 17.30–18.00 angol nyelv = hétfőn, szerdán, pénteken 18.00–18.30 francia nyelv = hétfőn, szerdán, pénteken 18.00–18.30 olasz nyelv = kedden, csütörtökön, szombaton 17.00–18.00 minden csütörtökön gyermekdélután 19.00-tól időnként operaközvetítés 38
120 éves a telefonhírmondó http://richpoi.com/cikkek/tudomany/magyartalalmany-120-eves-a-radiozas-elodje-video.html A hírmondó huszonöt előfizetővel indult, de ez a szám egy évvel utóbb már hétszázra, újabb egy esztendő múlva pedig ötezerre nőtt, 1900-ban pedig már 6437-en igényelték e szolgáltatást havonta egy forint ötven krajcár előfizetési díj ellenében. Operaház,népszínház: négy-négy mikrofont helyeztek el, amelyek tisztán továbbították a zene- és énekhangokat
39
Története
Első operaközvetítés 1896 Ekkor már 750 kilométeres saját hálózattal A feltaláló Puskás Tivadar alig egy hónapig vezethette a vállalkozást, mivel 1893. március 16-án meghalt. Szinkronizálás: 1911-ben szerelték fel a pontos idő jelzésére szolgáló óraüzemet a rádiókészülékek rohamos elterjedésével az előfizetők száma egyre apadt, ezért 1943-ban a magán vevőkészülékeket leszerelték, kizárólag közületek, kórházak tartottak fenn néhány vonalat. A második világháború után, a magyar rádiózás újjáalakulásakor már nem hívták ismét életre a szolgáltatást.
40
Network Architecture
Access/Aggregation:
LAN (Eth, GbE, 10GbE), xDSL, Cable Modem, FTTx, PLC,... PON (EPON, GPON,WDM PON, OCDM PON…) DECT, GSM, HSCSD, GPRS, EDGE, 3G (UMTS, CDMA2000), HSPA (HSUPA/HSDPA), HSPA+, 4G LTE, LTEadvanced... WLAN: WiFi (IEEE 802.11a,b,g) (http://www.ieee802.org/11/) Wireless MAN: WiMAX (IEEE 802.16) (http://www.ieee802.org/16/) p2p microwave, terrestrial, satellite(Inmarsat, Iridium, Thuraya,), free space optics, etc.
METRO:
SDH, METRO Ethernet (STP, RSTP, MSTP), ATM, MPLS, … METRO Access/Aggregation:
(folytatás múlt óráról...)
aggregate the traffic from access networks classical approaches (SONET/SDH aggregation rings, (RPR), Full Ethernet, Pt2Pt Optical Ethernet)
METRO Core: ROADM with CWDM or DWDM
Transport (Backbone, Core)
(ng)SDH/SONET, DW/OTN, ASON/ASTN, GMPLS (MPLS-TP)... 41
“Circus viciosus”
1. Content and Service
Price! 3. Transport
2. Access
42
Internet Architektúra – téma vázlat Útvonalválasztók (Router) Routerek összekötése Kolokáció Peering és Transit Depeering Tier 1, 2, 3
45
Router (/'rautər/ in the USA and Canada, /'ru:tə/ in the UK and Ireland) Core and Edge Internet core link speeds are
ISP: Internet Service Provider
A company that offers its customers access to the Internet Interconnected physically, running BGP
Autonomous System (AS) is a collection of connected IP routing prefixes under the control of one or more network operators that presents a common, clearly defined routing policy to the Internet, cf. RFC 1930, Section 3. PoP: an artificial “demarcation point” or “interface point” between communications entities (http://en.wikipedia.org/wiki/Point_of_presence)
10 Gbit/s (STM-64, OC-192, STS-192) 40 Gbit/s (STM-256, OC-768, STS-192)
Internet exchange points (IX, IXP, régen NAP: Network Access Point) colocation centres (http://en.wikipedia.org/wiki/Colocation_centre)
Single-Homing, Dual-Homing, Multi-Homing
A multihomed Autonomous System is an AS that maintains connections to more than one other AS. 46
Colocation center http://en.wikipedia.org/wiki/Colocation_centre a type of data centre where multiple customers locate network, server and storage gear and interconnect to a variety of telecommunications and other network service provider(s) with a minimum of cost and complexity. Most Internet exchange points provide colocation. Advanteges Shared data centre infrastructure – cheaper Lower latency – faster access Greater bandwidth
47
Kiknek kell kolokációs központ? Major types of colocation customers are: Web commerce companies, who use the facilities for a safe environment and costeffective, redundant connections to the Internet Major enterprises, who use the facility for disaster avoidance, offsite data backup and business continuity Telecommunication companies, who use the facilities to interexchange traffic with other telecommunications companies and access to potential clients Követelmények:
Hűtés, fűtés, páratartalom, tűzvédelem, beléptető rendszer, redundáns táp, statikus elektromosság védelem, stb. 48
http://www.hwsw.hu/hirek/35159/dataplex_datacenter_adatkoz pont_kolokacios_kozpont_szerver_hosting.html, 2008. január 22.
alapterülete 8800 négyzetméterről 14400 négyzetméterre bővül Európában mintegy 500 ezer négyzetméternyi adatközpont üzemel, 40 százalékuk London körzetében. A további hot spotok közé tartozik még Párizs, Frankfurt, és néhány más város is, de a mostani bővítéssel Budapest is felkerülhet a térképre: regionális szinten fővárosunk már most is első, de a Dataplex bővítésével már egész Európát tekintve is a tíz legnagyobb között lesz a kapacitást tekintve. A Dataplex teljes energiaszükséglete egy Szolnok vagy Szombathely méretű városénak felel meg: tavalyi ottjártunkkor kiderült, hogy az energiaköltség az éves bevétel mintegy felét teszi ki, ami nagyjából másfél milliárd forintot jelent.
49
Routers
Provider Edge Router: Placed at the edge of an ISP network, it speaks external BGP (eBGP) to a BGP speaker in another provider or large enterprise Autonomous System (AS). Subscriber Edge Router: Located at the edge of the subscriber's network, it speaks eBGP to its provider's AS(s). It belongs to an end user (enterprise) organization. Inter-provider Border Router: Interconnecting ISPs, this is a BGP speaking router that maintains BGP sessions with other BGP speaking routers in other providers' ASes. Core router: A router that resides within the middle or backbone of the LAN network rather than at its periphery. 50
Edge Router
From SOHO (Small Office Home Office) to Enterprise Routers
51
Core Router A core router is a router designed to operate in the Internet backbone, or core. able to support multiple telecommunications interfaces of the highest speed in use in the core Internet and must be able to forward IP packets at full speed on all of them. It must also support the routing protocols being used in the core. Core router manufacturers Alcatel-Lucent Avici Systems Cisco Systems Huawei Technologies Ltd. Juniper Networks Nortel Networks
52
Core Routers Source: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Cisco-rs1.jpg Cisco CRS-1 16-Slot Single-Shelf System is a massively scalable routing system that integrates multiple POP functions while providing the service flexibility, continuous system operation, and system longevity of the Cisco CRS-1 platform in a full-height configuration.
The Cisco CRS-1 16-Slot Single-Shelf System: Consists of a single, 16-slot, 40-Gbps-perslot line-card shelf for a total switching capacity of 1.2 Tbps Features a midplane design based on a linecard shelf built from a line-card chassis Protects investments by using modular services cards (MSCs) and physical layer interface modules (PLIMs) that are fully interchangeable across the CRS-1 product family Contains slots for 16 MSCs and eight fabric cards in the rear of the chassis, and 16 PLIMs, two route processors or additional distributed route processors, and two fan controllers in the front of the chassis Accommodates eight fabric cards in the rear of the chassis, which perform Stage 1, Stage 2, and Stage 3 switching, supporting service-intelligent fabric-based queuing and multicast replication
http://www.cisco.com/en/US/products/ps5862/index.html
53
Core Routers Source: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/b/b0/ERS-8600.JPG
1.440 Terabit Switch cluster http://en.wikipedia.org/wiki/Nortel_ERS_8600
3 configurations:
8003, a 3-slot chassis most commonly used for access or distribution / aggregation of switches; 8006, a 6-slot chassis for backbones of low density or high space premium; 8010, a 10-slot chassis for high availability and high scalability.
54
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 3. alkalom (előadás) 2013. február 25., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/ Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT Tel: 1861, IE.319B TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Gyakorlat / Szeminárium Beosztás
56
Vizsgaidőpontok (2013.05.17. péntek 10-12 elővizsga ???) 2013.06.03. hétfő 10-12 2013.06.10. hétfő 10-12
57
Transit vs. Peering – Internet architektúra lényege
Peering is voluntary interconnection of administratively separate Internet networks for the purpose of exchanging traffic between the customers of each network.
The pure definition of peering is settlement-free or "sender keeps all" meaning that neither party pays the other for the exchanged traffic, instead, each derives revenue from its own customers. Two networks exchange traffic between each other's customers freely, and for mutual benefit.
Transit provider:
pay money (or settlement) to another network for Internet access (or transit) Only ISPs as customer Charge transit fee 58
Depeering
peering is the voluntary and free exchange of traffic between two networks, for mutual benefit. If one or both networks believe that there is no longer a mutual benefit, they may decide to cease peering: this is known as depeering. Some of the reasons why one network may wish to depeer another include:
A desire that the other network pay settlement, either in exchange for continued peering or for transit services. A belief that the other network is "profiting unduly" from the settlement free interconnection. Concern over traffic ratios, which related to the fair sharing of cost for the interconnection. A desire to peer with the upstream transit provider of the peered network. Abuse of the interconnection by the other party, such as pointing default or utilizing the peer for transit. Instability of the peered network, repeated routing leaks, lack of response to network abuse issues, etc. The inability or unwillingness of the peered network to provision additional capacity for peering. The belief that the peered network is unduly peering with your customers. Various external political factors (including personal conflicts between individuals at each network). 59
„Point Default”
Only send us traffic that destined for the prefixes we announce to you. Do not point default at us or use static routes to send us traffic that does not match the routes we announce to you. – Hurricane Electric
2.6. Neither Network shall point default into or transit the other Network where that network has not advertised a route for the destination in question. – AboveNet
http://drpeering.net/AskDrPeering/blog/articles/Peering_ Rules_of_the_Road__Dont_Abuse_Peering_Clauses.html
60
PEERING POLICY: Don’t Abuse Peering
http://drpeering.net/AskDrPeering/blog/articles/Peering_Rules_of_the_Road__Dont_Abuse_Peering_Clauses.html
The following are snippets of Peering Policy Clauses found in the Peering Rules of the Road - A Brief Study of Peering Policies study. Clauses were categorized and put into rough categories for comparison.
Here are the clauses we categorized as “Don’t Abuse Peering”
Excerpts from Peering Polices
Peers must not utilize any form of gateway of last resort or default route that is directed at Speakeasy. – SpeakEasy
Only send us traffic that destined for the prefixes we announce to you. Do not point default at us or use static routes to send us traffic that does not match the routes we announce to you. – Hurricane Electric
2.6. Neither Network shall point default into or transit the other Network where that network has not advertised a route for the destination in question. – AboveNet
Each Internet Network must set next hop to be itself, the advertising router of the network. Each Internet Network will propagate such routes to its transit customers with its own router as next hop. – Verizon
Each Internet Network will restrict its advertisements to non-transit routes originating within the geographic region for which peering is established and will not propagate the received route announcements outside such region. – Verizon – note, more like keeping announcements in region ...
61
Transit vs Peering (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/AS-interconnection.png/800px-AS-interconnection.png)
62
Tier 1, 2, 3 ISPs Source: api.ning.com
63
Tier 1, 2, 3
http://en.wikipedia.org/wiki/Tier_1_carrier
64
ISP hierarchy: Tier 1, Tier 2, Tier 3
Tier 1 networks are those networks that don't pay any other network for transit yet still can reach all networks connected to the Internet. A Tier 1 is constantly faced with customers trying to bypass it, and this is a threat to its business. (de-peering). (http://arstechnica.com/old/content/2008/09/peering-and-transit.ars/4)
A Tier 2 Network is an Internet service provider who engages in the practice of peering with other networks, but who still purchases IP transit to reach some portion of the Internet.
Tier 3 is sometimes also used to describe networks who solely purchase IP transit from other networks (typically Tier 2 networks) to reach the Internet. Single or Dual Homing. (depeering) 65 Nice maps at: http://www.nthelp.com/maps.htm
ISP hierarchy: Tier 1, Tier 2, Tier 3
Tier 1 networks usually have only a small number of peers (typically only other Tier 1s and very large Tier 2s), while Tier 2 networks are motivated to peer with many other Tier 2 and enduser networks. Thus a Tier 2 network with good peering is frequently much "closer" to most end users or content than a Tier 1. By definition, there are networks which Tier 1 networks have only one path to, and if they lose that path, they have no "backup transit" which would preserve their full connectivity. Some Tier 2 networks are significantly larger than some Tier 1 networks, and are often able to provide more or better connectivity. Only Tier 3 networks (who provide Internet access) are true "resellers", while many large Tier 2 networks peer with the majority or even vast majority of the Internet directly except for a small portion of the Internet which is reached via a transit provider. (http://en.wikipedia.org/wiki/Tier_1_carrier) 66
Tier 1 Networks (2010 legelején)
The 9 Tier 1 Networks (http://en.wikipedia.org/wiki/Tier_1_carrier)
The 10th Tier 1 Network?
67
Tier 1 Networks 1 évvel később (2011 feb)...
The 12th Tier 1 Network? 68
Tier 1 Networks 2 évvel később (2012 feb)...
69
És 2013 februárban
NameHeadquartersAS numberJanuary 2011 degree[2][3]Peering policy AT&T Inc.USA70182365AT&T Peering policy CenturyLink (formerly Qwest and Savvis)USA209 / 35611367North America; InternationalDeutsche Telekom AG (now known as International Carrier Sales & Solutions (ICSS))Germany3320535DTAG Peering DetailsXO CommunicationsUSA28282904XO Peering Policy Telecom Italia Sparkle (Seabone)Italy6762344Seabone Peering PolicyInteliquent (formerly Tinet)USA3257886Inteliquent Peering Policy Verizon Business (formerly UUNET)USA7011946 Verizon UUNET Peering policy 701, 702, 703 SprintUSA12391183 TeliaSonera International CarrierSweden1299630TeliaSonera International Carrier Global Peering Policy NTT Communications (formerly Verio)Japan2914718 Level 3 Communications (formerly Level 3 and Global Crossing)USA3356 / 3549 / 14402Level 3 Peering Policy Tata Communications (formerly Teleglobe)India6453569Peering Policy TelefonicaSpain12956150Peering Policy Zayo Group formerly AboveNetUSA64611066AboveNet Peering Policy 70
http://drpeering.net/FAQ/Who-are-the-Tier-1-ISPs.php
Friss lista régiókra bontva 47-et sorolnak fel!
Tier:
Magyarul: sor, rend USA: ti:'r UK: tɪər
71
http://www.usenix.org/events/cset08/tech/full_papers/hazeyama/hazeyama_html/Fig/as -viewer-ipv4-top200-20080107.jpg
72
ISP osztályozás
Kovács Tamás –
[email protected] Majdán András –
[email protected] 2009. 03. 13.
a szolgáltatók Tier 1-2-3 besorolása nem triviális Tier1 besorolás egyszerű megközelítése: o o
o o
nagy forgalom nagy kapacitás széles vásárlókör nagy számú AS a hálózatban
Nem a méret a lényeg: • hozzáférnek a teljes routing táblához • 1 vagy 2 AS kontinensenként, ideális esetben 1 világszerte • nemzetközi üvegszálas hálózat • adatcsere vásárlókkal és peer-ekkel az egész világon 73
ISP osztályozás – caida.org „CAIDA, the Cooperative Association for Internet Data Analysis, provides tools and analyses promoting the engineering and maintenance of a robust, scalable global Internet infrastructure.” Saját szempontrendszer szerint rangsorolt ISP-k
74
ISP osztályozás – caida.org
75
ISP osztályozás – caida.org Egy szkript segítségével kétféle módon végzik: degree based AS based Metric
Description
Ases
number of ASes in the customer cone (ASes that can be reached from a given AS by following c2p links first through to its customers, then on to its customers' customers, and so on)
Prefixes
number of unique prefixes announced by all ASes in the customer cone
/24
number of unique /24 prefixes in the IP address space covered by the customer cone
Degree
number of unique ASes connected to this AS via any kind of links (p2c, c2p, p2p, or s2s)
76
77
Level3 Nemrégiben a Renesys Észak-Amerika és Európa elsőszámú szolgáltatójának minősítette A világ legnagyobb, legfejlettebb Tier1 Telco hálózatát üzemelteti A Renesys az első 10 ázsai szolgáltató közé sorolta CAIDA az első számú ISPnek rangsorolta
78
79
Verizon 2000-ben jött létre a Bell Atlantic és a GTE egyesülésével Globális IP hálózata 446 ezer mérföld 2700 város, 150 ország 6 kontinensen A hálózat sebessége OC-192 kategóriájú Az első 10 legnagyobb ISP szolgáltató közé tartozik.
80
Forrás: isp-planet.com 81
81
Sprint A világ egyik legnagyobb Tier1 hálózata A gerinchálózaton több AS hálózati kapcsolat, mint bármely másikon Nagysebességű összeköttetések (OC192/STM64) 1. számú ISP Ázsiában, 2. Európában, ÉszakAmerikában 4.
82
82
Sűrűbb virtuális vagy logikai topológia A probléma szemléltetése 1.
2.
3.
1. fizikai hálózat
2. virtuális utak rendszere 3. virtuális topológia
83
Pl. hullámhossz-rendszer segítségével
84
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 4. alkalom (előadás) 2013. március 11., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/ Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT Tel: 1861, IE.319B TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Gyakorlat / Szeminárium Beosztás
86
Vizsgaidőpontok (2013.05.17. péntek 10-12 elővizsga ???) 2013.06.03. hétfő 10-12 2013.06.10. hétfő 10-12
87
Idáig jutottunk
Múlt alkalom DRCN 2013 tutorial volt
http://www.rethinkwireless.com/2013/02/27/firefox-puts-newmobile-os-firmly-mwc-map.htm Mozilla Firefox OS (Zimányi Péter előadásához kötődik? Nem...) HTML 5 (http://en.wikipedia.org/wiki/HTML5) Facebook OS Ubuntu Tizen
88
Horizontal and Vertical structure
Horizontal:
Acces/Aggregation – Metro – Core Multi-Domain
Tier3 – Tier2 – Tier1 (Transit) Multi-Domain Peering
Multi-Vendor Multi-Provider Multi-Service Multi-Region
Vertical:
Interconnection or Integration Multi-Provider Multi-Service Multi-Region 89
Függőleges Tagoltság: Többrétegű hálózatok Egy rétegű hálózat: Gyenge granularitás:
1 fényszál: 1-10 Tbit/s (DWDM: 100-200 λ) 1 λ csatorna: 2.5 vagy 10 Gbit/s 1 STM-64: 64 x STM-1 További rétegek a finomabb granularitáshoz
Több rétegű hálózat: Bonyolult vezérlés és Menedzsment (Control & Management)
Útvonalválasztás (Routing) Forgalomterelés (TE: Traffic Engineering) Hibatűrőképesség (Resilience)
Kétszerezett vagy többszörözött funkciók 90
Beszéd, adat, adattárolás és video a nyilvános szállítóhálózaton
Forrás: E.H. Valencia, M. Scholten, Z. Zhu: GFP, IEEE Communications Magazine May 2002 * Fényszálon közvetlenül is 91
Többrétegű adatátviteli architektúra
Forrás: M. Scholten, Z. Zhu, E.H. Valencia, J. Hawkins: GFP, IEEE Communications Magazine May 2002
92
Mi a forgalom-kötegelés (Traffic Grooming)? C
A
D
B
A
C
D
B
A
B
C
D
93
GMPLS/ASTN Dinamikus (Kapcsolt) és Többrétegű Dynamic (switched) & Multilayer
IETF GMPLS: Generalised Multiprotocol Label Switching ITU-T ASTN: Automatic Switched Transport Network PSC L2 TSC SC WBSC FSC
(Packet Switching Capable, e.g., IP) (Layer 2 SC, e.g., GbEth) (TDM SC, e.g., SDH VC-4-4c) (Wavelength SC) (WaveBand SC) (Fiber SC)
Számítógép hálózatok 25. alkalom vége.
94
Általánosított „felülcimkézés” Generalised Label Stacking Többrétegű architektúra → Általánosított LSP-k Multilayer Architecture → Generalised LSPs
LSP
fényszál
fénykábel 95
Label “Stacking” or “Swapping”?
Cimkecsere, vagy felülcímkézés? – Más technológiákkal!
LSP1 LSP4
LSP3
LSP2
LSP1
LSP4
LSP2 Stacked Headers
data
LSP3 96
MPLS történelem ATM MPOA MPLS MPLambdaS GMPLS T-MPLS MPLS-TP
97
MPLS MultiProtocol Label Switching (Többprotokollos címkekapcsolás)
Egységes IP/MPLS kontroll Valamivel egyszerűbb mint ATM Csökkentett cimketér használat FEC révén (Forwarding Equivalence Class) Cimke lecserélés (Swapping) és többszintű felülcimkézés (Stacking) ATM-hez képest nem sok új Topológia-centrikus vagy forgalom-centrikus (vezérelt) QoS kérdések még nyitottak TE-t és VPN-t támogatja IPoMPLS: Peer Model !
RSVP-TE CR-LDP
98
MPLS
IP Router
LER: Label Edge Router LSR: Label Switching Router FEC: Forwarding Equivalence Class LSP: Label Switched Path Label Swapping
LER LSR
99
Label „Stacking” vagy „Swapping”?
Ha „vermelünk” sok réteg lesz! Hierarchikus LSP beágyazás (encapsulation, embedding, nesting)
LSP1 LSP4
LSP3
LSP2
LSP1
LSP4
LSP2 Stacked Headers
data
LSP3 100
Az MPLS fejrész
32 bit = 4 byte ebből 20 bit a cimke
0 1 2 3 4 5 6 7 +-+-+-+-+-+-+-+-+ | Label | +-+-+-+-+-+-+-+-+ | Label | +-+-+-+-+-+-+-+-+ | Label | Exp |S| +-+-+-+-+-+-+-+-+ | TTL | +-+-+-+-+-+-+-+-+
Entry Label: Label Value, 20 bits Exp: Experimental Use 3 bits S: Bottom of Stack 1 bit TTL: Time to Live 8 bits 101
Az IP fejrész az MPLS fejrész
Útvonalválasztás (routing) és adategység továbbítás (forwarding)
0 8 16 31 VERS HLEN Service Type Total Length Identification Flags Fragment Offset TTL Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address Options Padding Data Data ... Data
0
7
Label Label Label CoS S TTL
102
Routing, TE & Resilience manapság: Kliens-szerver megoldás Részben kézzel
DP n+2
MP n+2 CP n+2
client
server DP n+1
DP n
MP n+1 CP n+1 MP n CP n
client server client server
DP n-1
MP n-1 CP n-1 103
Routing, TE & Resilience vágy: Integrált, automatikus, elosztott! Függőleges együttműködtetés vagy integrálás?
DP n+2
DP n+1 MP
CP
DP n DP n-1 104
Multi-Layer (Vertical) Interconnection Models (RFC 3717)
Overlay Model
Peer Model
The control of layers is independent “Server-Client” approach like “classical IP over ATM” or “MPOA” models optical layer can be statically configured Interoperable control plane (e.g., Optical layer is also IP addressable)
Augmented (Hybrid)
Something between Hides confidential provider information Some information of one routing instance passed through the other E.g., IP addresses could be carried within the optical routing protocol
106
Vertical Integration: Multi-Layer Integrated Model The layers owned by the same operator Full interlayer information exchange possible (No interface needed in between) Can be operated by a single CP and a single MP Routing, TE, Resilience → more complex MRN: Multi Region Network
(Region: interconnected nodes of the same networking technology – a bit misleading)
107
MLN/MRN www.ietf.org/rfc/rfc5212.txt Shiomoto, K., Papadimitriou, D., Le Roux, JL., Vigoureux, M., and D. Brungard, "Requirements for GMPLS-Based Multi-Region and Multi-Layer Networks (MRN/MLN)", RFC 5212, July 2008.
„In GMPLS, a switching technology domain defines a region, and a network of multiple switching types is referred to in this document as a multi-region network (MRN).” Traffic Engineering Database (TED) – Itt van minden infó, ami egy egységes GMPLS síkhoz kell Interface Switching Capability (ISC) - „introduced in GMPLS to support various kinds of switching technology in a unified way [RFC4202]” Virtual Network Topology (VNT) lower-layer FA-LSP létrehozása: static (pre-provisioned) vagy dynamic (triggered)
(FA-LSP: Forwarding Adjacency Label Switched Path)
108
MLN/MRN www.ietf.org/rfc/rfc5339.txt Ed.: JL. Le Roux, D. Papadimitriou, "Evaluation of Existing GMPLS Protocols against MultiLayer and Multi-Region Networks (MLN/MRN)", RFC 5339, September 2008
MIB modules
model and control of GMPLS switches [RFC4803] control and report on the operation of the signaling protocol [RFC4802] a MIB module for managing TE links [RFC4220] (interesting for MLN!) Oki, E., Le Roux , J-L., and A. Farrel, "Framework for PCE-Based InterLayer MPLS and GMPLS Traffic Engineering", Work in Progress, June 2008. Miyazawa, M., Otani, T., Nadeau, T., and K. Kunaki, "Traffic Engineering Database Management Information Base in support of MPLS-TE/GMPLS", Work in Progress, July 2008.
109
Optikai architektúrák (kétrétegű) „valami” WDM felett: EPS (elektronikus csomag kapcsolás
(IP, Ethernet, MPLS, stb.))
OTDM (Optikai időosztásos nyalábolás) OCDM (Optikai kódosztásos nyalábolás) OPS (Optikai csomag kapcsolás)
OOFDM
110
Elektronikai sebesség a szűk keresztmetszet?
Optika – elektronika – optika?
Már nem az elektronika sebessége a szűk keresztmetszet, hanem a fogyasztás! Legyen egyszerű, legyen olcsó: CAPEX + OPEX (beruházási és üzemeltetési költség együtt!) Ezért a hatékonyságból inkább áldozunk...
Architektúrák:
„Alul”: C/D WDM (jövőben OOFDM!) „Fölötte” (ebben az időbeli sorrendben): EPS (elektronikus csomag kapcsolás (IP, Ethernet, MPLS, stb.)) OTDM (Optikai időosztásos nyalábolás) OCDM (Optikai kódosztásos nyalábolás) OPS (Optikai csomag kapcsolás) 112
1. EPS + WDM EPS (elektronikus csomag kapcsolás (IP, Ethernet, MPLS, stb.)) IP csomagokat vagy Ethernet kereteket IP vagy Ethernet kapcsolóval, optikai interfésszel közvetlenül „hullámhosszakon” továbbítunk.
Jelenleg is van, legfeljebb SDH/OTN van még közte
Két vagy háromrétegű architektúra
Egyszerű, viszonylag olcsó Forgalomkötegelés (traffic grooming) Ez az ami az MPLS-TP architektúrának is megfelel
113
Multiplexer λ1 EDFA Measuring point λ2 Optical Fiber 1
...
...
λ1 -Switch
λs
(N+1)X(N+1)
λ2 -Switch
λs
λs
...
Optical Fiber 1
...
(N+1)X(N+1)
Demultiplexer MeasuringEDFA λ1 point λ2
...
...
...
Multiplexer λ1 EDFA MeasuringOptical Fiber 1 point λ2
Optical Fiber 1
Multiplexer λ1 EDFA Measuring point λ2
...
λs -Switch
...
k-th Node
...
Egyszerű, olcsó, Demultiplexer Measuring EDFA λ1 gyors sem point λ2 Optical Fiber 1 kell legyen λs sok Demultiplexer Optical Fiber 1MeasuringEDFA λ1 megoldás point λ2 van már
...
WDM kapcsolás – áramkörkapcsolás - térkapcsolás
λs
λs λ1 λ2 λs ...
(N+1)X(N+1)
Add
λs λ2 λ1 ... Drop
Add-Drop
114
EDFA és tsai
http://www.mrfiber.com/images/Wideband_EDFA-big.gif http://www.fibotec.com/fileadmin/layouts/Bilder/edfa.jpg
http://img.zdnet.com/techDirectory/_EDFA.GIF
http://www.egfiberoptics.dk/UserUploadImages/EDFA.jpg
115
2 réteg: EPS + WDM Zöld? TDM
λXC
fibres wavelengths
hybrid XC
116
Mi a forgalom-kötegelés (Traffic Grooming)? C
A
CSAK ISMÉTLÉS!
D
B
A
C
D
B
A
B
C
D
117
2. OTDM + WDM Lassúbb elektronikus jelek bitjeiből nagyon keskeny (rövid) optikai impulzusokat generálunk Ezeket kis késleltetéskülönbséggel ciklikusan időben nyaláboljuk Bontás is így történik. Egyszerű, olcsó.
Az egyes WDM csatornáknak így finomabb granularitást biztosítunk.
Pl. fényszálanként 40 WDM csatorna WDM csatornánként 40 x 1 Gbit/s vagy 4 x 10 Gbit/s 118
OTDMA Forrás: Kaminov et al.: Academic Press 2008, Optical Fiber Telecommunications V Volume B Systems and Networks Feb.2008 eBook
119
OTDMA
Forrás: Kaminov et al.: Academic Press 2008, Optical Fiber Telecommunications V Volume B Systems and Networks Feb.2008 eBook
120
3. OCDM + WDM
Egy OCDMA PON működési elve
Forrás: Xu Wang, Naoya Wada, Taro Hamanaka, Tetsuya Miyazaki, Gabriella Cincotti, Kenichi Kitayama, OCDMA over WDM Transmission, ICTON 2007
- Osztott közeg - PON - Grooming: ütközés feloldás puffer nélkül! - Akár aszinkron is lehet!!!
121
OCDMA
Egy kód: Pl 16 bites „chipre” kódolunk egy bitet. Ortogánilás kód Térben (polarizáció, módus, fázis, stb. is ide értendő, fényszál, hullámhossz, stb.) Idő:
Szinkron vagy aszinkron? 122
123
AWG: Arrayed Waveguide Grating
Tömbös hullámvezető rács
Működési elv magyarázata: www.c2v.nl/products/software/support/files /A1998003B.pdf
124
Arrayed waveguide grating AWG
Great scalability
Low losses
Non reconfigurable
It requires wavelength conversion
Source: Robotiker, Andrea Bianco Redondo Networks 2008, Budapest
C2V animation 125
Encoding / Decoding / Switching?
126
Egy bonyolultabb OCDMA példa
Forrás: Xu Wang, Naoya Wada, Taro Hamanaka, Tetsuya Miyazaki, Gabriella Cincotti, Kenichi Kitayama, OCDMA over WDM Transmission, ICTON 2007
127
OCDM + WDM: előnyök-hátrányok Vesztünk sávszélességet a CDM miatt !!! Nyerünk, mert egyszerű:
Aszinkron a rendszer – semmit sem kell szinkronizálni, késleltetni! Passzív a rendszer Nem kell puffer Tetszőleges granularitás!!!
Mi jobb? (itt csak C-band!)
100 lambda x 10 OCDMA x 1Gbit/s vagy 10 lambda x 100 OCDMA x 1Gbit/s
128
4. OPS + WDM OPS: Tisztán optikai csomabgapcsolás: OPS (Optical Packet Switching)
Alapfunkciók:
Fejrészfeldolgozás Ütközés kezelés (pufferelés) Továbbítás/kapcsolás Vezérlés A fejrész hogyan lesz kódolva? Cím vagy Cimke? „Stripping” vagy „swapping”? (címke „hámozás” vagy „csere”?) Szétkapjuk a csomagot soros-párhuzamos átalakítással több hullámhosszra?
129
An Optical Packet
Forrás: Kaminov et al.: Optical Fiber Telecommunications, V Volume B, Systems and Networks Feb.2008 eBook, Academic Press 2008
Figure 16.10 KEOPS optical packet format (courtesy of [39])
130
OPS általános architektúra (Forrás: Andrea Blanco Redondo, Robotiker, Networks 2008)
131
OPS: Optical Packet Switch (Optikai csomagkapcsoló)
SNB: Strictly Non Blocking 12x12 3 fényszál 4 hullámhossz SPN: Shared Per Node TWC
TWC: Tunable Wavelength Converter 4-4 megosztott hullámhossz átalakító MS-SPN: Multi-Stage Shared Per Node TWC
Forrás: Carla Raffaelli, Michele Savi, ICTON 2007: Cost Comparison of All-Optical Packet Switches with Shared Wavelength Converters
132
Synchronous vs asynchronous Fix vs. Variable packet length Kaminov et al.: Optical Fiber Telecommunications, Figure 16.9: V VolumeForrás: B, Systems and Networks Feb.2008 eBook, Academic Press 2008 Optical router architecture with (a) synchronous and fixed-length packet forwarding, and (b) asynchronous and variablelength packet forwarding
133
Table 16.1: Optical switching technologies for OCS, OBS, and OPS. Forrás: Kaminov et al.: Optical Fiber Telecommunications, V Volume B, Systems and Networks Feb.2008 eBook, Academic Press 2008 PDL: Polarisation Dependent Loss PLZT ((Pb,La)(Zr,Ti)O3)
134
Table 16.2: Optical header (label) encoding technique comparisons.
Forrás: Kaminov et al.: Optical Fiber Telecommunications, V Volume B, Systems and Networks Feb.2008 eBook, Academic Press 2008
135
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 6. alkalom 2013. március 25., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
www.opmigua.com MultiGranular Switching Optical Circuit + Packet Switching Optical Migration Capable Networks with Service Guarantee Telenor project 2004-2006 PS: Packet separator
137
OLS: LASAGNE Label Swapper and Packet Router (Optical Label Switching)
138
Label Stripping
Belépés: többszörös felülcimkézés (Ingress Nodes: Stacking Labels (Source Routing)) Belső csomópont: Cimke „hámozás” (Inner Nodes: Stripping Labels one-byone) Kilépés: Cimkék elfogytak (Egress Nodes: Bottom of Stack)
Packet
Label 3 Label 2 Label 1
Node 1
Packet Node 2
Label 3 Label 2 Packet
Label 3
Node 3
Packet
139
Optikai memóriák (Forrás: Ken-ichi Kitayama, APOC 2008)
Static Random Access Memory (SRAM), http://en.wikipedia.org/wiki/Static_random_access_memory
140
5. O-OFDM OFDM: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing O-OFDM: Optical OFDM
SpectrumElasticMukherjee_06148192_002.pdf G. Zhang, M. De Leenheer, A. Morea, B. Mukherjee A Survey on OFDM-Based Elastic Core Optical Networking IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS
Ahol már használták: IEEE 802.11 a/g WiFI WiMAX LTE DAB és DVB DSL 141
Hogyan működik az OFDM? Többhordozós moduláció Minden hordozó kissebességű adatot visz Míg WDM nagy táv kellett a csatornák között OFDM-nél átlapolódhatnak az ortogonalitás miatt
WDM és O-OFDM jelek spektruma
142
Ortogonalitás Amikor egy segédhordozó spektruma csúcsosodik, akkor a többi segédhordozónak 0 pontja van - itt mintavételezünk Ortogonalitás → Hatékony spektrumhasználat
143
Időtartományban
144
Védő idők
145
QAM-ek
146
Hagyományos és Spektrum-rugalmas
147
Spektrum-rugalmas kapcsoló
148
Carrier Ethernet Transport (CET) Wednesday 23rd February, 2011 http://www.rethinkwireless.com/2011/02/22/juniper-nsn-ventureextends-carrier-ethernet-platform.htm CET 2.0 is described as "a step towards fully integrated and managed end-to-end Carrier Ethernet Transport". The joint venture is based in The Netherlands and was established to combine NSN switches with Juniper's heavy duty Ethernet routers, targeting mobile backhaul, plus business and residential broadband.
149
Ethernet optika felett a gerinchálózatban PTT megoldások
CCE / CGE: Carrier Class/Grade Ethernet PTT: Packet Transport Technologies CET: Carrier Ethernet Transport Solutions:
MPLS-TP PBB-TE (IEEE 802.1Qay ) stacked VLAN PBB (IEEE 802.1ah) VPWS (Pseudowire or PWE3) VPLS using Label Distribution Protocol signaling VPLS using Border Gateway Protocol signaling
T-MPLS → MPLS-TP (Transport MPLS → MPLS – Transport Profile) connection-oriented packet-switched (CO-PS)
Networks2008 konferencia: C. Gruber, A. Autenrieth - Tutorial
www.networks2008.hu/data/upload/file/Tutorial/T7_Gruber_Autenrieth.pdf
(MPLS 2008 konferencia: L.Andersson - Tutorial http://www.isocore.com/mpls2008/program/tutorials.htm) 150
What is “Carrier Grade”?
153
Transport Network – Definition and Requirements (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent)
Transport Network
Reliable aggregation and transport of any client traffic type, in any scale, at the lowest cost per bit
Scalability
Multi-service
Quality
Cost-Efficiency
Ability to support any number of client traffic instances whatever network size, from access to core
Ability to deliver any type of client traffic (transparency to service)
Ability to ensure that client traffic is reliably delivered at monitored performance e2e
Acting as server layer for all the rest by keeping processing complexity low and operations easy
Layering Partitioning
Client agnosticism (any L1, L2, L3)
Connection oriented OAM, resiliency Traffic engineering, resource reservation
CAPEX: low protocol complexity OPEX: multilayer ops across packet/TDM/λ
Transport values have evolved through long TDM evolution They hold through transition to packets 154
Transport Network vs. Service Network: Horizontal View (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent)
IPTV, 3G, Storage, etc. Application
User
Service Edge Access
Home
Transport Network
Business
OSI layers Protocol complexity BW efficiency Intelligent CPE
Core Aggregation
Metro Aggregation
Fiber
Intelligent Access
Efficient Transport (PKT, TDM, λ)
Fiber
Rich Subscriber & ServiceAwareness, IP Routing
IP Routing Efficient Transport (PKT, TDM, λ)
155
Transport Network vs. Service Network: Vertical View (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent)
OSI layers, Cost 7
Different roles, features (and costs): User/Application
Protocol Complexity ($$$) Detailed Service Management/QoS Localized Service & Subscriber-Awareness High # Entities Deep-Touch Service Richness & OAM State-full, Short holding times
6
5
Service Network
4
3
IP
2
Transport Network 1
Fiber
Bandwidth Efficiency ($) Effective Bandwidth Management/QoS Ubiquitous Transparency (Service)-Awareness Low # Entities Resilience, Robust OAM State-less, long holding times
Geographic Reach
Placing appropriate functions in the network where it makes sense Separation between service and transport for overall cost-efficiency 156
Transport Network - Portfolio Strategy
Data Capacity Feature richness
(Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent)
Key drivers • Capacity/Scalability • Performance • Reliability/Availability
SONET/SDH rings DCS WDM pt-to-pt < 2000
Key drivers • Changing service mix • Bandwidth optimization • Automation
NG-SONET/SDH ION ROADM 2006
Key drivers • Capacity/Scalability • Operational efficiency • Reliability/Availability
Full-packet transport Transparent photonics
> 2006
Multi-service platform enabling efficient transport of data on today’s networks Evolution path towards full packet and photonic networking 157
PW / T-MPLS Interworking: Data Plane & OAM Perspective (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent)
T-MPLS Network
Client
MPLS PW
1:1
T-MPLS channel T-MPLS path
MPLS PW
MPLS tunnel
1:1
MPLS PW T-MPLS channel
N:1
TMPLS path
N:1
TMPLS path TMPLS path
1:N
MPLS tunnel
1:N
BFD (e2e) / MH-VCCV
Client OAM T-MPLS channel OAM
… G.8114 (Tandem Connection)
T-MPLS path OAM BFD
G.8114
BFD
G.8114
BFD: Bidirectional Forwarding Detection (Hello Protocol-hoz hasonló, de alsó rétegben) PW: Pseudowire, RFC 4448, „An Ethernet PW emulates a single Ethernet link between exactly two endpoints” 158
IP/MPLS Backbone Routers Interconnection (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent) T-MPLS PE(P)
T-switch
T-switch
DP: MPLS CP: MPLS OAM: MPLS Protection: MPLS MPLS
MPLS
MPLS
ETY
T-MPLS
ETY
MPLS tunnel with MPLS label swap T-MPLS path with T-MPLS label swap
ETY
ETY
T-MPLS ETY
PE(P)
DP: MPLS CP: MPLS OAM: MPLS Protection: MPLS
DP: T-MPLS CP:GMPLS OAM: T-MPLS Protection: T-MPLS/GMPLS T-MPLS
ETY
Network
ETY
MPLS
T-MPLS ETY
ETY
ETY
T-MPLS is an overlay network with respect to MPLS PE-P routers are aware of border T-switch only (Provider Edge) The interface between a border T-switch and a PE-P router is a MPLS interface Two different MPLS/GMPLS IWF can be defined: “trusted” and “not trusted” 159
160
161
162
163
164
„Fa”
„Cső”
165
166
Where Multi Protocol Label Switching (MPLS) fits in (Forrás: MPLS/T-MPLS Technology Overview Sergio Belotti et al., October 2007, Alcatel-Lucent)
Packet Switching
Topology Determined and Circuit Path established by...
Forwarding decision is based on...
IP Routing
management interface, and/or routing protocols (BGP, per-packet lookup in forwarding tables OSPF, IS-IS, RIP) used to exchange information among using IP address in packet header nodes in the network and populate routing tables. Connectionless service - no circuit paths.
MAC Bridging (Ethernet Swtiching)
management interface, L2 control portocols per-packet lookup in MAC tables using (STP/RSTP/MSTP) and/or MAC addresses learned MAC address and VLAN ID in packet from MAC address and VLAN ID in received packets. header Connectionless service - no circuit paths. (802.1ag adds some “circuit-like” maintenance capabilities)
Provider Bridging, Connectionless. Provider Backbone Bridging Connection-oriented.
per-packet lookup in MAC tables using MAC address and VLAN ID in packet header
Topology determined by management interface, and/or routing protocols (OSPF-TE, IS-IS-TE). Circuit path determined by management interface and/or label distribution protocols (RSVP-TE, LDP, with GMPLS/ASON enhancement for TMPLS)
per-packet lookup in label tables using labels in packet header
Connection-oriented. Connection set up by management interface or virtual circuit signaling.
per-cell lookup using VPI/VCI
Topology configured by management interface. Circuit established by management interface, and/or routing protocols (GMPLS, ASON).
configured connections between timeslots in SDH/SONET and PDH interfaces
PBB-TE/PBT
Label Switching T-MPLS/MPLS ATM Switching Time Division Multiplex Swtiching/ Cross-Connecting
per-packet lookup in MAC tables using MAC address and VLAN ID in packet header
Wavelength Division Topology configured by management interface. Circuit established by management interface, and/or routing Multiplexing/Switching protocols (GMPLS, ASON).
configured connections between wavelengths on WDM trunks and client 167 interfaces
PBB-TE, T-MPLS, MPLS Comparison Technology
PBB-TE
IP/MPLS
T-MPLS
Equipment Data Plane
• •
•
• •
p2p connections Tunnel protection based on G.8031 with 802.1ag triggers Ethernet physical layer IP-free OAM with 802.1ag
• • • • •
p2p, (m)p2mp, rmp connections Path and Link protection (FRR) Ethernet or SONET/SDH (POS) physical layer Data-plane topology coincides with IP topology Vertical & horizontal scalability
• • • • • •
p2p, (m)p2mp, rmp connections Channel/Tunnel protection based on G.8131 Many transport layers: Ethernet, GFP/SDH, OTN IP-free Vertical & horizontal scalability OAM with ITU-T G.8114
Services
•
Ethernet p2p services
•
Any p2p or Ethernet mp (H-VPLS) services
•
Any p2p or Ethernet mp (H-VPLS) services
Control Plane
•
Not yet defined in IEEE GMPLS proposed (IETF)
•
Dynamic: IP Routing (OSPF/IS-IS), Signaling (RSVP/LDP) OAM with BFD/VCCV
•
Not yet defined in ITU-T ASON/GMPLS proposed (ITU-T - reqt/arch, IETF protocols)
•
•
Management Plane
•
Static provisioning via NMS possible
Logical Connection Architecture
•
Fixed domain-wide Trunk identifier, no label swapping - header remains unchanged
•
Label swapping at switching nodes
•
•
Static provisioning via NMS possible
•
Label swapping Use of bidirectional LSPs No PHP, no ECMP, no LSP merge
• •
168
MPLS-TP
Forrás:
169
A Technológiák összevetése:
Forrás: 170
171
CE/PE: Customer/Provider Edge
172
LFIB: Label Forwarding Information Base
173
Not compatible with MPLS!!!
174
Mi az MPLS-TP?
Új szabvány az MPLS bővítésére, melynek célja a jövő PTN (Packet Transport Network) kialakítása IETF és ITU-T összefogás!!! JWT: Joint Working Team IETF MPLS bővítése transzport követelmények teljesítésével (ennek megfelelően 5 JWT munkacsoport)
Forwarding Plane Protection Management OAM Control Plane
Architecture (e.g. G.8110.1) Equipment (e.g. G.8121) Protection (e.g. G.8131, G.8132)
OAM (e.g. G.8113, G.8114) Network management (e.g. G.7710, G.7712, G.8151, …) Control plane (e.g. G.7713, G.7715, …) 175
http://www.acreo.se/templates/Page____7105.aspx MPLS TP – Possible extensions of IETF MPLS forwarding, OAM, survivability, network management and control plane protocols in support of ITU transport network requirements. The main effort is foreseen to be spent on extensions in support of OAM requirements. The group also has an activity on more general and fundamental multi-layer architectural questions. The goals are to clearly motivate a multi-layer network, through the answers to these questions, and to conclude on the relevant functions and corresponding network scenarios.
176
Alcatel-Lucent touts T-MPLS support on 1850 TSS http://lw.pennnet.com/Articles/Article_Display.cfm?Section=ONART&PUBLICATION_ID=13&ARTICLE_ID=341114& C=NEWPR&dcmp=rss
"Packet-based applications are driving service providers to transform their transport networks, migrating to packet-optical transport," explains Sterling Perrin, senior analyst, optical networking at Heavy Reading. "These converged packetoptical transport products will require connection-oriented Ethernet to make the SONET/SDH-to-Ethernet migration possible. TMPLS today, with a path to MPLS-TP as it becomes standard, is the logical evolution path for this connection-oriented Ethernet technology," he says. 177
IETF doksik
http://tools.ietf.org/html/draft-bryant-mpls-tp-jwtreport-00, JWT Report on MPLS Architectural Considerations for a Transport Profile draftbryant-mpls-tp-jwt-report-00
Requirements for OAM in MPLS Transport Networks draft-vigoureux-mpls-tp-oam-requirements-01 M. Vigoureux (Editor) Alcatel-Lucent, D. Ward (Editor) Cisco Systems, Inc. M. Betts (Editor) Nortel Networks Internet Draft, Intended status: Informational Expires: April 2009
178
MPLS-TP Leads In Transport Where T-MPLS Fell Short (www.ipmplsforum.org/newsletter/Newsletter_Summer_08.html)
BY SULTAN DAWOOD, VP OF MARKETING, IP/MPLS FORUM
First and foremost, T-MPLS (aka Transport-MPLS), a connection-oriented packet standard, that was being formulated by the International Telecommunication Union (ITU-T) specifically for application in transport networks has ceased and is no longer being considered. After considerable debate and controversy related to possible interoperability issues with the widely deployed MPLS networks, a new Joint Working Team (JWT) has been formed consisting of members from both the Internet Engineering Task Force (IETF) and ITU-T to work on extending the current IETF defined MPLS functionality and to develop a new Transport Profile for MPLS which will be referred to as "MPLS-TP". The "MPLS-TP" will use the current existing MPLS data/forwarding plane architecture while allowing service providers to statically provision Label Switch Paths (LSPs) or tunnels, use traditional protection schemes like 1:1, 1+1 and ring topologies and transport-centric Operation, Administration and Maintenance (OAM) tools that line up with established architectures and support Performance Monitoring (PM) and Fault, Configuration, Accounting and Performance (FCAP) management. While "MPLS-TP" will not initially use a control plane and will rely on an external management plane, the fact that this profile is based on the traditional MPLS architecture will allow service providers in the future to expand their capabilities and interoperate with the traditional MPLS-based networks which use an integrated control plane. This change in direction with respect to the T-MPLS standard and the initiation of "MPLS-TP" is a good endorsement for IP/MPLS as a mature and proven technology. "MPLS-TP" allows service providers to extend MPLS from the existing Core and Edge into the Access portion of the network without re-inventing the wheel. MPLS has come a long way over the last decade and while it has still some further refining and improvements associated with it, it is a proven technology. Please feel free to access the ITU site that highlights the ITU-T’s announcement with respect to the "MPLS-TP".
179
G.8112
OAM Mechanisms
Interfaces (UNI/NNI)
Specific functionalities
G.8131 Linear Protection
G.8132
G.8121
Ring Protection
Equipment
Amendment 1
G.8114
OAM Req.
Corrigendum 1
G.8113
Amendment 1
Interface, OAM specifications
Amendment 1
G.8110
G.8101 Definitions
Corrigendum 1
G.8110.1 Architecture
Amendment 2
Architecture and Definitions
Amendment 1
Szabványosítás 1/3 (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent) T-MPLS - ITU-T Recommendations Overview (as of October 2007)
Management G.8151 EMF Approved Rec
Consented Rec
Rec under revision
Rec in progress
Rec started
G.8152 Infomodel Rec not planned yet
T-MPLS work is in Q.9,11,12,14 in SG 15 and Q.5 in SG 13
180
Szabványosítás 2/3: T-MPLS Standardization Roadmap (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent)
Legend: SG15 Plenary SG13 Plenary
(*) – Not yet approved
2006 Q1
2007 Q2
02/06
Consent: • G.8110.1 • G.8112 • G.8121
Q3
Q4
11/06
Consent: • G.8101 • G.8112 Cor.1 • G.8121 Cor.1 • G.8131
Q1
2008 Q2
Q3
04/07 06/07
Consent: • G.8113 • G.8114
Q4
Q1
2009 Q2
01/08 02/08
Consent: • G.8110.1 Am.1 • G.8121 Am.1 • G.8131 Am.1 • G.8151
Q3
Q4
Q1
Q2
Q3
Q4
11/08
Consent: • G.8110.1 Am.2 • G.8112 Am.1 • G.8121 Am.2 • G.8132
Consent: • G.8110.1 Rev • G.8112 Rev • G.8121 Rev • G.8131 Rev
T-MPLS Phase 1 (Completed)
T-MPLS Phase 2 (Completed)
T-MPLS Phase 3 (based on operator’s input)
• T-MPLS architecture
• p2mp unidir connections
• Additions of new clients (ATM, PDH, FC)
• QoS capabilities
• Ring Protection Switching
• Ethernet over T-MPLS
• Enhanced and complete OAM toolset
• p2p unidir & bidir connections
• NE Management (EMF)
• Interop. with IP/MPLS at PSN Tunnel level
• Basic OAM toolset • Linear Protection switching
• Interop. with IP/MPLS at PW level
• Additional features (to be investigated) EMF: Equipment Management Function
PSN: Packet Switched Network
181
Szabványosítás 3/3: (Forrás: T-MPLS Technology Overview, Stéphan Roullot, October 2007, Alcatel-Lucent) MPLS Transport - IETF Standards Overview (as of September 2007) Application
pwe3-mplstransport Application
G.8110
Forwarding plane OAM specifications
pwe3-vccv
bfd-mpls
RFC 4377
RFC 4379
RFC 3031
RFC 3429
BFD base
MPLS OAM reqts
LSP Ping
MPLS architecture
OAM alert label
PW OAM mechanisms
Specific functionalities
RFC 3209
RFC 4448
RFC 3443
RFC 3270
FRR
Ethernet PW
TTL in MPLS
DiffServ support
Control plane
published
IESG eval, etc.
RFC 4447
RFC 3209
RFC 3471
RFC 3473
PW LDP
RSVP-TE
GMPLS Signaling
GMPLS RSVP-TE
WG draft
Individual ID
182
MPLS-TP
MPLS-TP Requirements
draft-ietf-mpls-tp-requirements-05 (March 10, 2009) Joint IETF ITU-T effort MPLS and PWE3 (IETF) and packet transport networks (ITU-T) operators look for the lowest network Total Cost of Ownership (TCO)
Investment in equipment and facilities (Capital Expenditure (CAPEX)) Operational Expenditure (OPEX)
109 követelményt definiáltak!!!
Lényeg az együttműködés: MPLS-en se nagyon kelljen változtatni, transzporton sem – mégis működjenek szépen együtt. 183
MPLS: Multiprotocol Label Switching
http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html A base technology for using label switching Implementation of label-switched paths over various packet based link-level technologies, such as Packet-over-Sonet, Frame Relay, ATM, and LAN technologies (e.g., all forms of Ethernet, Token Ring, etc.). This includes procedures and protocols for the distribution of labels between routers and encapsulation. Activities:
point-to-multipoint (P2MP) MPLS traffic engineered point-to-multipoint (P2MP) MPLS OAM MPLS-specific aspects of traffic engineering for multi-areas/multi-AS MPLS Transport Profile (MPLS-TP). The work on the MPLS TP will be coordinated between the working groups (eg, MPLS, CCAMP, PWE3, and L2PVN) that are chartered to do MPLS-TP work
6n RFCs as of March 30, 2009 184
IETF CCAMP: Common Control and Measurement Plane
http://www.ietf.org/html.charters/ccamp-charter.html coordinates the work within the IETF a common control plane and a separate common measurement plane for physical path and core tunnelling technologies of Internet and telecom service providers (ISPs and SPs) e.g. O-O and O-E-O optical switches, TDM Switches, Ethernet Switches, ATM and Frame Relay switches, IP encapsulation tunnelling technologies, and MPLS in cooperation with the MPLS WG Activities:
Distributing topology and link state information Signalling and routing across multiple domains Resilience Etc.
Jun 2009: Recharter or close Working Group 185
GELS: GMPLS Controlled Ethernet Label Switching http://www.ietf.org/proceedings/05nov/gels.html GMPLS signaling and routing is applicable to Layer 2 technologies control of Ethernet switches using GMPLS protocols in support of point-to-point paths http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-takacsccamp-gels-tests-00.txt (October 27, 2008)
186
TRILL (GELS-konkurencia)
TRILL: Transparent Interconnection of Lots of Links http://www.ietf.org/html.charters/trill-charter.html
A solution for shortest-path frame routing In multi-hop IEEE 802.1-compliant Ethernet networks with arbitrary topologies Using an existing link-state routing protocol technology
Properties:
Minimal or no configuration required Load-splitting among multiple paths Routing loop mitigation (possibly through a TTL field) Support of multiple points of attachment Support for broadcast and multicast No significant service delay after attachment No less secure than existing bridged solutions Compatibility with IEEE VLANs and the Ethernet service model
No RFCs yet, Dec 2008: Re-charter or shut down the WG
http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-trill-prob-06.txt 187
Current MPLS-TP “Standards” by IETF RFCs (http://tools.ietf.org/wg/mpls/) - RFC 5317: JWT Report on MPLS Architectural Considerations for a Transport Profile - RFC 5462: EXP field renamed to Traffic Class field - RFC 5586: MPLS Generic Associated Channel - RFC 5654: MPLS-TP Requirements - RFC 5718: An Inband Data Communication Network For the MPLS Transport Profile In the RFC Editors Queue - draft-ietf-mpls-tp-nm-req: MPLS TP Network Management Requirements In IESG review / Approved by the IESG - draft-ietf-mpls-tp-oam-requirements: Requirements for OAM in MPLS Transport Networks Working Group Drafts - draft-ietf-mpls-tp-oam-framework: MPLS-TP OAM Framework and Overview --> The ongoing MPLS wg last call will end on April 1 - draft-ietf-mpls-tp-data-plane: MPLS Transport Profile Data Plane Architecture --> The ongoing MPLS wg last call will end on April 11 - draft-ietf-mpls-tp-identifiers: MPLS-TP Identifiers --> The ongoing MPLS wg last call will end on April 11 - draft-ietf-mpls-tp-survive-fwk: Multiprotocol Label Switching Transport Profile Survivability Framework --> The ongoing MPLS wg last call will end on April 11 - draft-ietf-mpls-tp-ach-tlv: Definition of ACH TLV Structure --> The ongoing MPLS wg last call will end on April 12 - draft-ietf-mpls-tp-framework: MPLS-TP Framework --> The ongoing MPLS wg last call will end on April 18 - draft-ietf-mpls-tp-nm-framework: MPLS-TP Networks Management Framework - draft-ietf-mpls-tp-oam-analysis: MPLS-TP OAM Analysis - draft-ietf-mpls-tp-rosetta-stone: MPLS-TP Rosetta Stone - draft-ietf-mpls-tp-process: IETF Multi-Protocol Label Switching (MPLS) Transport Profile (MPLS-TP) Document Process - draft-ietf-mpls-tp-fault: MPLS-TP Fault OAM - draft-ietf-mpls-tp-nm-framework: MPLS-TP Network Management Framework 188 - draft-ietf-mpls-tp-control-plane-framework: MPLS-TP Control Plane Framework
MPLS-TP amit kiemelnék:
Data Plane:
MPLS Generic Associated Channel and Label (GAL)
http://tools.ietf.org/html/rfc5586
Survivability:
http://tools.ietf.org/html/rfc5960
http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-mpls-tp-survive-fwk-06
MPLS-TP: Cisco: CPT: Carrier Packet Transport
DWDM, OTN, Ethernet, and MPLS-TP integrated in a single system
189
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 7. alkalom 2013. Április 8., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Vízszintes Tagoltság: Többtartományos Hálózatok Két szempont: Access (Aggregation) – Metro – Core (Backbone, Transport) Vagy Több szolgáltató OSPF+BGP-4, oBGP (Per-Domain Loose-Hops)
PNNI, oPNNI (ASON hierarchical)
PCE: Path Computation Element
192
PCE: Path Computation Element
Egy vagy több PCE tartományonként
TED: Traffic Engineering Database PCEP: PCE Communication Protocol PCC: Path Computation Client
PCE PCEP
PCC1
PCC2
Tartományközi útvonalválasztás (Path Computation)
Elosztottan Tartományok belsejét nem ismerjük! 2 módszer:
RFC5152 - Vasseur, JP., Ayyangar, A., and R. Zhang, "A PerDomain Path Computation Method for Establishing Inter-Domain Traffic Engineering (TE) Label Switched Paths (LSPs)", RFC 5152, February 2008. RFC5441 - A Backward Recursive PCE-based Computation (BRPC) Pro VSPT (Virtual Shortest Path Tree) April 2009
RFC5468 - Performance Analysis of Inter-Domain Path Computation, April 2009 193
Multi-Domain Path Computation (BRPC) 1/2 Forrás: Shinya Ishida, Yohei Iizawaa, Itaru Nishiokaa, Souichiro Arakia: Experimental Performance Evaluation of Inter-Domain Path Provisioning with Multiple PCEs, APOC 2008
http://pil.yamanaka.ics.keio.ac.jp/2008/info/pdf/iPOP2008_3-2.pdf
194
Multi-Domain Path Computation 2/2 Forrás: Shinya Ishida, Yohei Iizawaa, Itaru Nishiokaa, Souichiro Arakia: Experimental Performance Evaluation of Inter-Domain Path Provisioning with Multiple PCEs, APOC 2008
195
ASON/ASTN Terminology Management Plane
UNI
CC CC CC
NMI-C
CC InterVendor
CCI
CC
E-NNI
CC
IntraVendor
NMI-T
I-NNI CC
UNI
I-NNI
Client
Client
Control Plane
Management Plane
User/Data/Transport/Forwarding Plane Vertical interconnection / integration Two different vendors UNI: User to Network Interface NNI: Network to Network or Network Node Interface I-NNI: Interior NNI (Intra and Inter Vendor I-NNI) E-NNI: Exterior NNI
CC: Connection Controller CCI: Connection Controller Interface NMI: Network Managemnt Interface NMI-C: NMI for the CP NMI-T: NMI for the Transport Plane
196
Heterogén hálózatok: sok ‘M’ mint Multi
Divergens technológián alapuló konvergens hálózat? Heterogén technológián alapuló homogén hálózat?
MS: Multiple Services with Different Traffic, QoS, QoR Requirements, multiple routing, multicasting solutions, MultiGranularity (Multi-Service, Multi-Rate, Multi-Quality, MultiRouting) ML: Multiple Interconnected or Integrated Layers (Multi-Layer)
MD: Multiple Domains (Multi-Domain)
Horizontal Integration? Multiple Providers Multiple Vendors (interoperability)
Multiple Technologies (Multi-Region / Multi-Technology)
Vertical Integration?
From wireless mobile to wireline fixed (FMC), electronic-optical, circuitpacket, computer/data and voice/telecom, etc.
Unified Control and Management!!! 197
Circuit vs Packet “Switching”? Megannyiadszor...
E.g.: SDH, OTN, ASON QoS For CBR traffic Poor granularity Peek rate allocation Allocated even if unused More wavelengths needed Slower provisioning Negligible transmission delay
E.g.: IP, OBS, OPS QoS problems For VBR traffic Better granularity Statistical multiplexing Fewer wavelengths needed Fast provisioning Larger transmission delays
Együtt a kettőt!!!
198
Global Information Infrastructure (GII) Next Generation Network (NGN) Source: ITU-T Y.2011 General principles and general reference Model for NGNs: – Separating services and transport in NGN – NGN Basic Reference Model (NGN BRM) Eg., Video Services (TV, movie, etc) Eg,, Data Services (e.g.,WWW, e-mail, etc) Eg.,Voice Telephony Services (audio, etc)
NGN Services
Management Plane Control Plane User Plane
NGN Service Stratum Management Plane Control Plane User Plane
NGN Transport
NGN Transport Stratum
199
Szolgáltatás és annak „szállítása” elkülönül... Nem egy szép homogén hálózat építése már a cél! Hanem bármilyen részhálózatok újrahasznosítása, olcsó bővítése, általános célra Bármilyen forgalom (szolgáltatás, tartalom) bármilyen hálózat felett! A hálózat már csak azért kell, hogy a szolgáltatások/szolgáltatók több hasznot termelhessenek... A cél szentesíti az eszközt! A hálózat csak „csomagolása” a szolgáltatásnak De minőségért (QoS) is felelős...
200
Access: xPON (EPON, GPON) 16 slide PON-ok DOCSIS 3.0 xDSL Etc. Vida Rolitol
201
telekom.hu N5 csomag
N15 csomag
N25 csomag
N50 csomag
N80 csomag
Sebesség (Mbps)
Feltöltés
Letöltés
Garantált
1,25
2,5
Maximum
2,5
5
Garantált
3,75
7,5
Maximum
7,5
15
Garantált
6,25
12,5
Maximum
12,5
25
Garantált
12,5
25
Maximum
25
50
Garantált
20
40
Maximum
40
80
http://www.telekom.hu/szolgaltatasok/nagykereskedelem/belfoldi_vezetekes/szelessavu_hozzaferes/megvalositott_fejlesztesek_gpon
203
PON: Passive Optical Network
http://infovilag.hu/hir-12681-korszakvalto-muszakitechnologia.html
Korszakváltó műszaki-technológia fejlesztés kezdődik a Magyar Telekomnál – fénysebességű adatáramlás optikai kábelen Infovilág, 2008-09-23 15:51 - Szerkesztő: Kulcsár László A Magyar Telekom ma bejelentette az új generációs hozzáférési stratégiáját, amelynek alapján a vállalat új generációs optikai és kábelhálózatok fejlesztésébe kezd, hogy a vezetékes és mobil szélessáv területén betöltött vezető szerepét megerősítve, a jelenleginél is sokkal gyorsabb vezetékes szélessávú hozzáférést nyújtson. 2013 végére a Magyar Telekom mintegy 780 ezer háztartást szeretne elérni «optikai kábel a fogyasztó lakásához» (FTTH ––> fiber-to-the-home) hálózattal, valamint további 380 ezer, kábelhálózattal ellátott háztartásban EuroDocsis 3.0 technológiával fejleszti tovább hálózatát. (A cikkünkhöz mellékelt képek illusztrációk.)
204
Forrás: http://infovilag.hu/hir-12681-korszakvalto-muszaki-technologia.html
PON Magyarországon
Max 100 Mbit/s háztartásonként Pl. HDTV, videóletöltés, gyors internet-hozzáférés 2009 végére 200 ezer G-PON és 380 ezer háztartásban az EuroDocsis 3.0
UPC most 100 Mbit/s felhasználónként
205
206
Greenfield “open” passive infrastructure for multi-operators Forrás: Alcatel-Lucent: Building the Fibre Nation, Progress and Policies
207
N pont-pont, 1:N aktív, 1:N passzív Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
Aktív elosztó pont Central Office
Passzív elosztó pont
Central Office
208
Passzív optikai hálózatok áttekintés Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
E1 Telefon
Lefelé irány (egyszálas rendszer) 1490 nm Felfelé irány: 1310 nm RF videó (ha használva van) 1555 nm
Access Node
GbE (10 GbE)
NB BB
CC
HSI VoIP
TDM
ONT2 OLT
1:N
E1
ONT1
POTS
1:32 Optikai osztó
TDMA
Videó
VoIP
TD M TDMA CC NB BB OLT ONT
Time Division Multiplex Time Division Multiple Access Cross Connect Narrow Band Broadband Optical Line Termination Optical Network Termination
HSI
ONT32 Max. 20 km fizikai távolság Videó POTS
209
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 8. alkalom 2013. Április 15., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Időosztás és hullámhossz-osztás alkalmazása
Lefelé irány (DS): pont – multipont hálózat
Az OLT kezeli a teljes sávszélességet
Felfelé irány (US): multipont – pont hálózat
Az ONT-k csak az OLT irányában kommunikálnak Az ONT-k nem érzékelik egymás forgalmát Az ONT-k adatforgalma ütközhet
Szét kell választani a forgalmakat
TDMA
WDMA
Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
213
PON hálózatok Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
TDM alapú PON-ok (APON/BPON, EPON, GPON)
Jól szabványosítottak
Több hullámhosszt használnak (tipikusan 2…3)
Olcsó és jó minőségű optikai elemek (osztók, lézerek, stb.)
Limitált áthidalható távolság és osztásarány (≤ 20 km, 1:64)
Lefelé irányban műsorszórás jelleg
Felfelé irány TDMA
WDM PON-ok
Egyelőre nincsenek szabványok
WDM eszközök egyre olcsóbbá válnak
Több „irányzat”, megvalósított hálózatok vannak
Nagy sávszélesség, nagy áthidalható távolság 214
Lefelé irányú forgalom
Műsorszórás jelleg: önmagában nem biztonságos
Időosztásos multiplexálás
Az ONU-k csak a nekik szóló forgalmat dolgozzák fel
A „címzéseket” a keretszervezésben elhelyezett fejrészek hordozzák
Az ONU vevők állandó optikai teljesítményt vesznek, kis költséggel megvalósíthatók ONU A A A
A
A
B
C
ONU
1:N
OLT
B
B
ONU
C
C Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
215
Felfelé irányuló forgalom
Az összes ONT egy felfelé irányuló csatornán osztozik Az ONU-k közötti adatforgalom közvetlenül nem megoldható A splitter és az OLT közötti szakaszon ütközés léphet fel Az ONT-k nem érzékelik az ütközést ONU
A
A
OLT
A A B C
1:N
A
ONU
B
B
B
ONU
C
C Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
216
Felfelé irányuló forgalom
Általános megoldás az ütközések elkerülésére: TDMA módszer
US forgalom meghatározott időszeletekre osztása
Ranging mechanizmus alkalmazása
Különböző távolságra lévő ONT-k különböző időbeni távolságra találhatók
(és különböző jelszinttel érkeznek a csomagok)
Az OLT végzi a távolságok felmérését és a vezérlő információkat a DS forgalomba fűzve meghatározza az ONT-k adási időzítését ONU
A
A
OLT
A
A
B
C
1:N
A
ONU
B
B
B ONU
C
C Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
217
Optikai osztók/csatolók
2x2 osztó alapelemekből épülnek fel a nagyobb osztásarányt biztosító elemek Az alapmodul elméleti csillapítása: 10log0,5=3dB (valóságban: 3,4…3,7 dB) összeolvasztott régió
bemenetek
1
1
2
2
kimenetek
mag
Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November 218
Passzív optikai rendszerekre vonatkozó szabványok Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
Full Service Access Network (FSAN) Group
Ethernet in the First Mile (EFM) Alliance
Szabvány javaslatok
1988/2001 APON/BPON G.983
Jóváhagyott szabványok 2003 GPON G.984
2004 EPON 802.3ah
219
PON rendszerek összehasonlítása Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November
BPON
GPON
EPON
Szabvány
ITU-T G.983
ITU-T G.984
IEEE802.3ah
Cella / csomag méret Max. sebesség
53 bájt
53…1518 bájt
1518 bájt
Hang átvitel
ATM
Konfigurálható: D/S: 2,48 Gbit/s U/S: 2,48 Mbit/s ATM, TDM, Ethernet ATM, TDM, VoIP
Szimmetrikus: 1,25 Gbit/s
Átviteli mód
Konfigurálható: D/S: 1,2 Gbit/s U/S: 622 Mbit/s ATM
Videó átvitel
1550 nm overlay RF vagy IP (RF) 20-30 dB 20-30 dB
RF vagy IP
32
64
16 (vagy több)
10-20 km
20 km
10-20 km
Max. ODN csillapítás Max. osztásarány Max. távolság
Ethernet VoIP
21-26 dB
220
G.984.1 Általános jellemzők
GPON általános meghatározások
Fogalmak Referenciakonfiguráció Bitsebességek (155 Mbit/s – 2,48 Gbit/s) Fizikai távolság (max. 10 vagy 20 km) Logikai távolság (max. 60 km) Differenciális távolság (max. 20 km) Osztásarány (max. 64 vagy 128) Hullámhossz kiosztás (lefelé irány: 1490 nm, felfelé irány 1310 nm) Védelem
Forrás: Jeszenői Péter: A GPON rendszer, 2008 November 221
FTTx megoldások
Fiber To The x
Curb Cabinet Building Home Office Basement Premises Node/Neighbourhood
FITL: Fiber In The Loop HFC: hybrid fibre-coax
Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/FTTX.png 222
Vezetékes hozzáférés: xDSL, DOCSIS, BPL/PLC xDSL, HFC, DOCSIS, statisztikák, BPL/PLC Ami órán elhangzik Vida Roli anyagából:
http://w3.tmit.bme.hu/~vida/hta/hta1.pdf: 25-35 oldal http://w3.tmit.bme.hu/~vida/hta/hta2.pdf: egész http://w3.tmit.bme.hu/~vida/hta/hta3.pdf http://w3.tmit.bme.hu/~vida/hta/hta5.pdf: 13-20
223
Bemutatás
Dr. Vida Rolland egyetemi docens BME-TMIT
[email protected] IE325
225
Miért DSL?
Telefonos ipar – 56 Kbps
Megjelenik a „szélessávú” (broadband) hozzáférés
Kábeltévé ipar – 10Mbps osztott kábeleken Műholdas cégek – 50 Mbps ajánlatok Lépni kellett az internetezők megtartása érdekében
Inkább reklám mint valóság Nem egyértelmű mit értünk szélessávon
xDSL – különféle DSL változatok
226
Mitől gyors a DSL?
Miért lassú a dial-up?
A telefonhálózatot beszédátvitelre optimalizálták
Az adatok is ezt a sávot használhatják csak
Az xDSL előfizető vonalát egy olyan kapcsolóra kötik át, amelyen nincs szűrő
Kihasználhatóvá válik az előfizetői hurok teljes kapacitása
Függ a hurok hosszától, vastagságától, és a minőségétől Optimális viszonyok: új vezetékek, vékony kötegek, rövid hurok
Ha nagy sebességet akarunk, sok helyi központot kell telepíteni
Ha valaki túl messze lakik, költözzön közelebb
A helyi központban egy sávszűrő Csak a 4 KHz-es beszédsáv marad
Minél alacsonyabb a sebesség, annál nagyobb a hatótávolság – több lehetséges előfizető Minél alacsonyabb a sebesség, annál kevesebb érdeklődő
Megoldás?
Mini központok a házakhoz közel (elég drága, de nincs jobb)
227
ADSL
Asszimetrikus digitális előfizetői vonal Két versengő, és egymással inkompatibilis modulációs eljárás
DMT – Discrete Multitone Modulation
CAP – Carrierless Amplitude Phase Modulation
Jelenleg a legelterjedtebb 1996 óta nem használják
DMT
1.1 MHz-es frekvenciatartomány 256 csatorna, egyenként 4.3125kHz
0 csatorna – POTS (hang) 1-5 csatorna – biztonsági sáv (üres)
A beszéd és adatátvitel közötti interferenciák elkerülésére
a maradék 250 csatornából 1 az upstream, 1 a downstream jelzése a többi a felhasználói forgalomé
Frekvenciák felosztása ADSL-nél
0-4 kHz – beszéd 4-25 kHz – biztonsági sáv 25-160 kHz – upstream sáv 200 kHz - 1.1 MHz – downstream sáv
228
ADSL architektúra
A szolgáltatónál
POTS Splitter
Frekvenciaosztó a beszédjel és az adatok szétválasztására
DSLAM – DSL Access Multiplexer
A beszéd a hagyományos kapcsológéphez irányítva A 26 kHz feletti rész a DSLAM-hoz
Csomagokra bontja a bitfolyamot és továbbküldi az internetszolgáltató hálózatába
Az előfizetőnél
POTS Splitter ADSL modem
Digitális jelfeldolgozó (DSP)
Nagysebességű összeköttetés a PC-vel
Ethernet kábel és kártya Néha USB csatlakozó is
Belső ADSL-modemkártyák
229
ADSL architektúra
230
A szolgáltatás hatósugara
Repeater
Regenerátor
Erősítő
Visszaállítja a jelet Felerősíti a jelet
ADSL szolgáltatás akár 16 km-ig
231
ADSL G.dmt
ITU-T G.992.1 szabvány (1999)
http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=folders&lang=e&parent=T-REC-G.992.1
Lényegesen nagyobb a letöltésre elkülönített sávszélesség, a feltöltéssel szemben
a webes böngészés igényeire szabott technológia maximális letöltési sebesség 8 Mbit/s
maximális feltöltési sebesség 1 Mbit/s
általában 512 Kbit/s – 1 Mbit/s általában 64 Kbit/s – 256 Kbit/s
A helyi központtól max. 3 km-es távolságig Ideális technológia lakossági felhasználásra
a hagyományos beszédátvitellel közösen osztozik a már meglévő csavart (sodrott) érpáras vezetéken a felhasználók egy időben telefonálhatnak és internetezhetnek ugyanazon a vezetéken keresztül
232
ADSL G.dmt 2
ITU-T G.992.3 szabvány (2002) A hagyományos ADSL technológiát bővíti ki
Az adatátviteli sebesség 8-12 Mbit/s-ra nő Az elérhetőségi távolság kb. 500 méterrel bővül
Az ADSL2 energiatakarékos
A javulás leginkább a hosszú vezetékeken tapasztalható interferenciák kiszűrésének tudható be
Az eredeti ADSL megoldással szemben különbséget tesz az adatátviteli és az ideiglenes átvitelmentes időszakok kezelése között
Az ADSL2 rendszerek átmenetileg átválthatnak „teljes digitális” módba
átadják a hangátvitelre elkülönített csatornákat az adatátvitel számára
233
ADSL G.dmt 2
Automatikus átviteli sebesség adaptáció
Egy kötegben 20-25 sodrott érpár „Áthallás” a szomszédos érpárról
Crosstalk Akár az ADSL kapcsolat bontásához is vezethet
Az ADSL2 képes adaptálni a sebességet
Ha egy csatornán túl nagy a zaj, csak azt iktatja ki Az adó és a vevő megbeszélik egymással melyik csatornákat használják
234
ADSL 2+
ITU-T G.992.5 szabvány (2003) Növeli a sávszélességet a használható frekvenciatartomány bővítése által
a beszédátvitelre, illetve az adatfeltöltésre használt frekvenciák nem változnak a letöltési csatorna maximális frekvenciája 1.1 MHz-ről 2.2 MHz-re bővül.
A maximális letöltési sávszélesség 8Mbit/s-ról 16 Mbit/s-ra nő
1.5 km-es távolságon belül.
235
G.SHDSL
Symmetric High-speed DSL
ITU-T G.991.2 (2001)
2.3 Mbit/s maximális átviteli sebesség mindkét irányban
egy második sodrott érpár hozzáadásával a kétirányú sebesség 4.6 Mbit/s-ra növelhető A sebesség 3 km-es körzetben biztosítható
e távolságon felül az átviteli paraméterek fokozatosan gyengülnek
Az alacsonyabb frekvenciák használata kizárja a hagyományos beszédátvitelt
Jelentősen növeli a telepítési költségeket Inkább üzleti, mintsem lakossági felhasználók
236
VDSL
Very-high-data-rate digital subscriber line
ITU-T G.993.1 (2004)
Lényegesen nagyobb sebességű adatátvitel kis távolságokon
52 Mbit/s downstream,16 Mbit/s upstream
12 MHz sávszélesség Max. 1 km hatótávolság
Lehet szimmetrikus is (26-26 Mbit/s)
Inkább 300 méter
Leginkább optikai hálózatok épületeken belüli kiterjesztésére javasolják, mintsem vidéki szétszórt felhasználócsoportok szélessávú bekötésére
Az optikai kábelek épületeken belüli telepítése a számos hajlítás szükségessége miatt nem ajánlott A sodrott érpárt használó VDSL vonalak jó kiegészítést jelentenek
237
VDSL2 100
Sávszélesség [Mbit/s]
Kifejezetten rövid hurkos alkalmazásokra
60
Túl kicsi sávszél több (3) HDTV csatornához 20
Túl kicsi sávszél Triple–Play alkalmazásokhoz
8 2
SHDSL 1 km
2 km
3 km
4 km
5 km
Távolság
VDSL2 = VDSL sebesség ADSL/2+ hatótávolsággal 238
VDSL2
A legújabb DSL szabvány
ITU-T G.993.2 (2005)
100 Mbit/s downstream és upstream 30 MHz-es frekvenciatartomány 3 km-es hatótávolság A nagy sebesség és a nagy hatótávolság egyszerre nem teljesíthető
8 meghatározott profil, különböző szolgáltatási szinteknek
Más és más sávszélesség igény régiónként
ADSL kompatibilis (a VDSL nem az)
Könnyen telepíthető, vonzó technológia a szolgáltatók részére
239
ADSL kompatibilitás 1. fázis: Nagy, létező ADSL2+ Line Card ADSL/2+ bázis
DSLAM
ADSL2+ Modem
ADSL2+ Modem
ADSL2+ Modem
DSLAM
ADSL2+ Modem ADSL2+ Modem
ADSL2+ Modem
VDSL2 Line Card
ADSL2+ Modem
DSLAM VDSL2 Modem
ADSL2+ Modem
VDSL2 Line Card VDSL2 Modem
2. fázis: DSLAM upgrade CPE-k változatlanok (Custumer Premises Equipment)
3. fázis: Szelektív upgrade a CPE-k oldalán a választott szolgáltatástól függően
240
Triple Play
Triple Play
marketing elnevezés egy IP szolgáltatásra mely magába foglalja a következő 3 szolgáltatást:
Internet Televízió Video on Demand (VoD) vagy Live Streaming MPEG 2, Set Top Box (STB)
Telefónia Voice over IP (VoIP)
Inkább egy business modell mint egy technológiai szabvány
Quad(ruple) Play
Ugyanez a 3 szolgáltatás, de vezeték nélküli közegen keresztül is
241
VDSL2 QoS
A VDSL-ben nincs szolgáltatásminőség (QoS) támogatás
Az alkalmazásoknak különböző követelményeik vannak Alkalmazás
Késleltetésre érzékeny
Csomagvesztésre (BER) érzékeny
Data
/
Igen
Videó
Nem
Igen
Hang
Igen
Nem
Gaming
Igen
Igen
Hang
A VDSL2-ben igen A Triple-Play támogatáshoz szükséges
Késleltetés – max. 150ms end-to-end BER – 10-5-től 10-2-ig, kódolótól függően
Videó
Késleltetés – másodpercek! a VoD-nál vagy a műsorszórásnál
csatornaváltási késleltetés - zapping
BER – 10-7-től (videotelefon) virtuálisan nulláig (10-13 a HDTV-hez)
High Definition Television
242
VDSL2 QoS
Más-más forgalomtípusok
Hang
Video
Kis csomagok (100-400 byte/csomag) Állandó sebességgel generálva Nagy csomagok Változó sebességgel generálva („börsztös” forgalom)
VDSL2-ben „dual path” - „dual latency” támogatás
Forgalomtipusonként meghatározott sávszélesség A hangforgalmat nem befolyásolja a börsztös video
243
Piaci trendek - régiónként Európa • Triple-Play: legalább 3 HDTV csatorna + 5Mbps Internet + VoIP • 30Mbps downstream, 3Mbps upstream
USA, Kanada • Triple-Play : legalább 3 HDTV csatorna + 5Mbps Internet + VoIP • 30Mbps downstream, 3Mbps upstream
Kína • Triple-Play: legalább 3 HDTV csatorna + 5Mbps Internet + VoIP • 30Mbps downstream, 3Mbps upstream
Japán, Korea, Taiwan • 100Mbps downstream, 100Mbps upstream 244
Más DSL megoldások
HDSL (High bit-rate DSL) IDSL (ISDN DSL) MSDSL (Multirate Symmetric DSL) RADSL (Rate-Adaptive DSL) Részben a DSL technológia történelmét idézik, vagy elenyésző elterjedtségük miatt stratégiai szempontból jelentéktelenek
245
Kábel TV
Miért kábel TV?
Ötlet a 40-es évek végén
Jobb vétel a külvárosokban és a hegyek között élőknek
Közösségi antennás televízió
Community Antenna Television – CATV
Családias üzletág, bárki telepíthetett ilyen szolgáltatást
Egy dombtetőn elhelyezett nagy antenna Erősítő fejállomás (head end) Koaxiális kábel
Ha több előfizető, újabb kábelek és erősítők
Egyirányú átvitel, a fejállomástól a felhasználók felé
247
Korai kábeltévé rendszer
248
A kábeltévé fejlődése
1970-re több ezer független rendszer 1974-ben elindul az HBO, kizárólag kábelen
Nagyvállalatok elkezdik felvásárolni a létező kábelhálózatokat, új kábeleket fektetnek le
Több új kábeles csatorna – hírek, sport, főzés, stb.
Kábelek a városok között a hálózatok egyesítésére Hasonló ahhoz, ahogy a távközlő iparban a század elején összekötötték a helyi központokat a távolsági hívások miatt
Később a városok közötti kábeleket nagy sávszélességű fényvezető szálakra cserélik
249
HFC rendszer
HFC - Hybrid Fiber Coax
Fényvezető-koax hibrid rendszer
Fényvezető szálak a nagy távolságok áthidalására Koaxiális kábel a házakhoz
Fényvezető csomópont (fiber node)
Elektrooptikai átalakító a fényvezető és villamos rész közötti csatolásnál
Egy fényvezető szál több koax kábelt is táplálhat
Sokkal nagyobb sávszélesség
250
Modern kábeltévé rendszer
251
Internet a kábeltévén
252
Internet a kábeltévén
A kábelhálózat üzemeltetők elkezdték bővíteni a szolgáltatásaikat
Internetelérés Telefonszolgáltatás
Át kell alakítani a hálózatot
Az egyirányú erősítőket kétirányú erősítőre kell cserélni mindenhol A fejállomást fel kell fejleszteni
Egy buta erősítőből egy intelligens digitális számítógéprendszer
Nagysebességű optikai szálakat csatlakoztat egy ISP hálózatához
Cable-Modem Termination System (CMTS)
A koax kábel osztott közeg, több ház egyszerre használja
A telefonhálózatban mindenki rendelkezik saját érpárral (előfizetói hurok) A TV műsorok szórásánál ez nem fontos
Internetezésnél óriási különbség ha 10 vagy 10.000 felhasználó
minden műsort ugyanazon a kábelen szórnak, mindegy hogy 10 vagy 10.000 ember nézi azt egyszerre Ha valaki letölt egy nagy fájlt, a többieknek nem marad sávszélesség
Másfelől a koax kábel sokkal nagyobb sávszélt. biztosít mint a sodrott érpár
253
Internet a kábeltévén
Megoldás: több darabra osztunk egy hosszú kábelt (szegmentálás)
Minden szakaszt közvetlenül egy fiber node-hoz kötünk A fejállomás és a fiber node-ok között a sávszélesség lényegében végtelen
Ha nincs túl sok felhasználó egy szakaszon, a forgalom kezelhető marad
Ma tipikusan 500-2000 ház egy szakaszon
További felosztás várható ahogy nő az előfizetők száma és a forgalom
254
Internet a kábeltévén
255
Spektrumkiosztás
A kábelhálózatot nem lehet (egyelőre) kizárólag internetezésre használni
Sokkal több a tévénéző mint az internetező ügyfél A városok szabályozzák mi mehet a kábelen, a tévészolgáltatás kötelező Fel kell osztani a frekvenciákat a TV és az internet elérés között
USA, Kanada
FM rádió: 88 – 108 MHz kábeltévé-csatornák: 54 – 550 MHz
6 MHz széles csatornák, védősávval együtt NTSC - National Television System Committee Felbontás: 720 x 480, 29.97 fps
256
Spektrumkiosztás
Európa
TV sávok alsó határa 65 MHz 6-8 MHz széles csatornák
PAL és SECAM rendszerek nagyobb felbontási képessége miatt PAL - Phase Alternating Line SECAM - Système Electronique Couleur Avec Mémoire Felbontás: 768 x 576, 25 fps
A sáv alsó részét nem használják
Modern kábelek 550 MHz felett is működnek, gyakran 750 Mhz felett is
Megoldás: feltöltés 5 – 42 MHz között (Európában 5 - 65 MHz) A spektrum felső végén lévő frekvenciák a letöltéshez
257
Spektrumkiosztás
258
Aszimetrikus átvitel
A TV és rádió mind lefele halad
A fejállomástól a felhasználó felé Felfele olyan erősítők melyek az 5-42 MHz-es tartományban működnek Lefele az 54 MHz feletti tartományban működő erősítők Aszimmetrikus rendszer, nagyobb downstream mint upstream
Ezt itt műszaki okok befolyásolják, nem úgy mint az ADSL-nél Nem jó megoldás P2P tipúsú forgalom kezelésére Az aszimmetrikus web forgalomra tervezték
259
Moduláció
Minden 6-8 MHz-es csatornát 64-QAM-el modulálnak
6 MHz-es csatornán 64-QAM-el → kb. 36 Mbps
Quadrature Amplitude Modulation Ha kivételesen jó minőségű kábel, akkor 256-QAM
A fejlécek nélküli sávszél 27 Mbps 256-QAM-el kb. 39 Mbps Európában magasabb sávszél, a 8 MHz-es csatorna miatt
A feltöltési csatornán a 64-QAM nem ilyen jó
Túl sok zaj a felszíni mikrohullámú rendszerek, CB-rádiók, stb. miatt
QPSK moduláció
Citizen Band – walky-talky Quadrature Phase Shift Keying Csak két bit szimbólumonként (a 64-QAM-nél 6, a 256-QAM-nál 8)
Sokkal nagyobb az upstream és a downstream közötti különbség
260
Kábelmodem
A kábelen jövő analóg jelet digitálissá alakítja és fordítva
MOdulál és DEModulál
Két Interfész – egy a PC és egy a kábelhálózat felé
A modem és a PC között lehet Ethernet/USB/WLAN
Több PC-t is köthetünk a helyi LAN-ra Minden PC-nek kell IP cím Lehet több címet venni az ISP-tól NAT (Network Address Translation) – több gép egy IP cím mögött
261
Kábelmodem
A kezdetekben minden hálózatüzemeltetőnek saját modem-je, melyet egy technikus telepített
Nyílt szabvány kellett
Versenyhelyzethez vezet a modemek piacán Csökkennek az árak Ösztönzi a szolgáltatás terjedését Ha a felhasználó telepíti a modemet, nem kell kiszállási költség
CableLabs
A legnagyobb kábelszolgáltatók szövetsége DOCSIS szabvány
Data Over Cable Service Interface Specification EuroDOCSIS – európai változat
Sokan nem örültek neki
Nem tudták tovább drágán bérbe adni modemjeiket a kiszolgáltatott előfizetőknek
262
Csatlakozás
Csatlakozásnál a modem pásztázni kezdi a letöltési csatornákat
A CMTS egy speciális csomagban időnként elküldi a rendszer paramétereit az újonnan kapcsolódó modemek részére A modem bejelentkezik a CMTS-nél A CMTS kijelöli az új modem feltöltési és letöltési csatornáit
Ezt később lehet változtatni, például a terhelés kiegyenlítése miatt Több modem ugyanazon a feltöltési csatornán
Az első csomag a modemtől az ISP-hez megy
IP címet kér, DHCP protokollon keresztül Dynamic Host Configuration Protocol
A pillanatnyi pontos időt is megkapja a CMTS-től
263
Versenyhelyzetes feltöltés
A modem megméri milyen távol van a fejállomás
Távolságbecslés (ranging) – mint a ping Szükség van rá az időzítések miatt
A feltöltési csatornát az időben miniszeletekre osztják (minislot)
Minden felfele haladó csomag egy vagy több minislot-ban
A minislot-ok hossza hálózatonként más és más Tipikusan 8 byte felhasználói adat egy minislot-ban
264
Versenyhelyzetes feltöltés
A fejállomás rendszeresen bejelenti mikor új minislot-csoport kezdődik
A kábelen való terjedés miatt nem egyszerre hallják meg a modemek
Minden modemhez hozzárendelve egy speciális minislot melyben feltöltési sávszélességet igényelhet
Mindenki ki tudja számítani mikor volt az első minislot kezdete
Több modem ugyanazon a minislot-on
Ha a modem csomagot akar küldeni, szükséges számú minislot-ot igényel
Ha a fejállomás elfogadja, a nyugtában megmondja mely minislot-okat jelölte ki
Ha további csomagokat akar küldeni, a fejlécben új minislot-okat kérhet
Ha az igényléskor ütközés, nincs nyugta
Vár egy véletlen ideig és újra próbálkozik Minden egymás utáni kudarc után a max. idő duplázódik
265
Versenymentes letöltés
Letöltésnél csak egy küldő, a fejállomás
Nincs versenyhelyzet, nincs szükség minislot-okra Nagyméretű forgalom lefelé
Nagyobb, 204 byte-os rögzített csomagméret Ebben Reed-Solomon hibajavító kód 184 byte a felhasználói adatoknak
266
Le- és feltöltés a kábelen
267
DOCSIS
DOCSIS 1.0 (1997)
Nagysebességű internetelérés RF Return
Telco Return
Kétirányú kommunikáció biztosítása Dial-up kapcsolat az upstream forgalomra Nem kell módosítani az infrastruktúrát, egyirányú kommunikáció a kábelen
A modemárak 300$-ról (1998) <30$-ra estek
DOCSIS 1.1 (1999)
VoIP, gaming, streaming Kompatibilis a DOCSIS 1.0-val QoS, CM authentikáció
268
DOCSIS
DOCSIS 1.0
DOCSIS 1.1
A DOCSIS 1.0-ban minden szolgáltatás „best effort” alapon versenyez a feltöltési sávszélért A DOCSIS 1.1-ben minden szolgáltatáshoz QoS garanciákat lehet rendelni
269
DOCSIS
DOCSIS 2.0 (2002)
Kapacitás szimetrikus szolgáltatásokhoz
Nagyobb upstream kapacitás mint a DOCSIS 1.0-ban (x6) és a DOCSIS 1.1-ben (x3) QPSK helyett 32-QAM, 64-QAM vagy 128-QAM az upstream részen is TDMA helyett TDMA és S-CDMA a MAC rétegben
DOCSIS 3.0 (2006)
160 Mbps downstream, 120 Mbps upstream Channel bonding
Több csatornát párhuzamosan használhat egy felhasználó
270
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 9. alkalom 2013. Április 22., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
BPL BPL: Broadband over Power Line PLC: Power Line Communications
296
BPL
Broadband over Power Line
Szélessáv az elektromos vezetéken Nem csak a telefontársaságoknak van nagyméretű kiépített hálózatuk, hanem az áramszolgáltatóknak is (pl. ELMŰ)
Sokkal több helyen van áram mint ahány helyen optikai kábelek Jó lenne ezt kihasználni
Elektromos hálózat elemei:
Az erőműből kijövő áramot magasfeszültségen küldik tovább
Helyi transzformátorállomások
155.000 – 765.000 Volt Nagy távolságokon (több száz km) Átalakítják középfeszültségű árammá 4.000 – 30.000 Volt (általában 7200 Volt)
A ház melletti villanyoszlopon alacsony feszültségű átalakító
220 – 240 Volt (Európa), 110 – 120 Volt (USA)
297
Elektromos hálózat
298
PLC - Power Line Carrier
A BPL nem teljesen új dolog
Évtizedek óta szállítanak adatokat az elektromos hálózaton
Telemetria, távoli eszközök felügyelete, vezérlése Hagyományos telefonszolgáltatás (POTS) távoli, elszigetelt felhasználóknak
van áramvezeték, de a telefonvezeték túl drága lenne
A BPL nem csak beszéd és kis sebességű adatátvitelre jó, hanem nagy sebességekre is Hátrány:
Nagyon érzékeny az interferenciákra
EMI (elektromágneses interferencia), RFI (rádió frekvenciás interferencia) Nem csak a BPL-t zavarják ezek a zajok, a BPL is zavarhat más szolgáltatásokat
CB rádió, légi közlekedés vezérlése, stb.
A telefon és koax kábelekkel ellentétben az elektromos vezetékek nincsenek leárnyékolva
299
Adatátvitel elektromos hálózaton
A magasfeszültségű vezetékek nem alkalmasak
Túl nagy „zaj” Az áram előreláthatatlanul ugrál a teljes frekvenciatartományban
Megoldás: teljesen elkerülni ezeket
Hagyományos optikai hálózaton vinni egy darabig Középfeszültségú hálózatra átvezetni
Optikai/elektromos (O/E) átalakító Csak kis távolságokon képes átvinni a jelet Erősítőkre (repeater) van szükség 300 méterenként Frequency Division Multiplexing (FDM) BPL 2 MHz és 80 MHz között
300
BPL hálózat
301
Adatátvitel elektromos hálózaton
Coupler
Megkerüli a transzformátort, átteszi az adatokat 7200 Volt-ról 220-ra Multi- és demultiplexelés, titkosítás
CSMA/CD az upstream adatok küldésére
Az Ethernet által használt megoldás Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
Aki küldeni akar, belehallgat a csatornába (Carrier Sense)
Lehet, hogy ketten is egyszerre kezdenek beszélni
Mindketten üres csatornát érzékeltek Mindketten érzékelik az ütközést (Collision Detection) Elhallgatnak és véletlen hosszú idő után újra próbálkoznak
Az alacsony feszültségű vezeték szintén „zajos” lehet
Ha senki nem beszél, elkezd ő csomagokat küldeni
Elektromos eszközök ki-be kapcsolása adatvesztéshez vezethet Last mile megoldásként WiFi-t vagy DSL-t is szoktak használni
Powerline modem
302
Powerline modem
Jó vicc...
De nincs messze a valóságtól...
A legújabb BPL modemek jól szűrik a zajt
Speciális modulációs technikák
A DSL és kábel modemekhez hasonló sebesség Vezetéknélküli változatban is
303
BPL előnyök és hátrányok
Létező infrastruktúrára épít
Jóval nagyobb hálózat mint a telefon vagy a kábelhálózat
Távoli, eldugott helyeken is elérhető
A műholdas kommunikációval ellentétben lehetőség van szimetrikus adatátvitelre
Európában akár 100 lakás is egy transzformátor mögött
Az USA-ban 8-10 Kevés előfizető, nehéz bevezetni a szolgáltatást Kevés előfizető, nagyobb sávszélesség mindenkinek Mai BPL hálózatokban 45 Mbps
Felhasználónként 3 Mbps Nem rossz az ADSL-hez és kábelhez képest Hosszú távon nem képes Triple Play szolgáltatás biztosítására
Új BPL változatokban 22 Mbps felhasználónként
304
BPL előnyök és hátrányok
Hátrányok
Sok repeater-re van szükség
Nem olyan drága eszközök
Interferenciákra érzékeny
Japánban és Európában sok helyen betiltották Az USA-ban több BPL hálózat is működik Az FCC 2006-ban engedélyezte a BPL használatát bizonyos feltételek mellett Federal Comunications Committee Az amatőr rádiósok (ARRL) 2008-ban pert nyert az FCC ellen
Budapesten a 23VNet szolgáltatása a Riverside apartmanházban (2003) Az ADSL-hez hasonló sebesség és árak
305
Nemzetközi szabályozás
A világ számos országában a kormány beavatkozott a piaci viszonyokba, az elérhető árú szélessáv elterjesztése érdekében
Közvetlen részvétel a hálózatok kiépítésében és üzemeltetésében Szabályozások egy egészséges konkurenciára épülő szélessávú szolgáltatáspiac megteremtésére
Megszüntetni a monopolhelyzetben levő („incumbent”) szolgáltatók privilégiumait (pl. Matáv)
A monopolhelyzetet engedélyező, illetve azt tiltó országok százalékos eloszlása különféle szolgáltatásokat tekintve (2002)
306
Nemzetközi szabályozás
Egy új szolgáltató betörése egy tradicionálisan monopol-helyzetben lévő szolgáltató által dominált piacra nehéz
Korlátozott méretű piac Gazdasági stabilitás hiánya Viszonylag lassan megtérülő, nagyméretű befektetések
A versenyhelyzet kialakításához meg kell könnyíteni ezt
A hosszú engedélyezési procedúrák egyszerüsitése A külföldi befektetőkkel szembeni korlátozások feloldása Adózási kedvezmények Az új infrastruktúra kiépítését vállaló szolgáltatók támogatása
kedvező megoldás a hosszútávú piaci versenyhelyzet kialakulására
Szabad hozzáférés biztosítása a hálózathoz
307
Local Loop Unboundling - LLU
Az infrastruktúrával rendelkező szolgáltatókat kényszerítik, hogy biztosítsák más potenciális szolgáltatók részére a szabad hozzáférést a saját hálózatukhoz
legfőképpen a helyi előfizetői hurokhoz való hozzáférés korrekt, non-diszkriminatív alapon és elérhető áron
Többféle megoldás
a helyi hurok teljes átengedése
a helyi hurok megosztása
a konkurrens szolgáltató teljes mértékben rendelkezik a vezetékkel, úgy a beszédátvitelt mint az adatátvitelt tekintve a konkurrens szolgáltató vagy a helyi hurok beszédátvitelt biztosító részével, vagy az adatátvitelt biztosító résszel rendelkezik
bitfolyam alapú hozzáférés
az incumbent szolgáltató kiépít egy nagysebességű átvitelt biztosító vonalat a felhasználóhoz, és biztosítja a konkurrens szolgáltatók hozzáféréset ehhez a vonalhoz A vonal technikai karbantartása és a szolgáltatás üzemeltetése továbbra is az „incumbent” szolgáltató hatáskörébe tartozik
308
Local Loop Unboundling - LLU
2002-ig a világ 58 országában alkalmazták, változó sikerrel
Japánban NTT West és NTT East az incumbent operátor
97-ben bevezették az LLU-t, kevés sikerrel Eredmény: 2000 végén még csak 70.000 ADSL vonal
2000-ben megszigorítottak a szabályokat Csökkentek az LLU-ra kiszabható árak Csökkent az időrés melyen belül az „incumbent” szolgáltató köteles volt a hozzáférést lehetővé tenni Eredmény: 2003 elején 6.5 millió ADSL vonal Az ADSL piac 70%-a a konkurrens cégeknél
Az EU-ban nem volt ilyen sikeres
80% továbbra is az incumbent szolgáltatóknál
309
Közös tulajdonú szolgáltatások
A versenyhelyzet szabályozása nehéz ha ugyanannak a szolgáltatónak van egy DSL és egy kábel TV szolgáltatást biztosító infrastruktúrája
csak az egyik szolgáltatást üzemelteti
elkerüli az esetleges versenyhelyzetet a szolgáltatások között negatív hatás az árakra, és a szolgáltatások elterjedésére
310
Közös tulajdonú szolgáltatások
Rossz példát mutattak a Skandináv országok
Sok vezetékes, mobil és kábel TV előfizető, de kevés broadband Svédországban a Telia-nak van a legnagyobb vezetékes telefonhálózata, de a legnagyobb kábel TV szolgáltató is
Dániában a Telia egy konkurrens kábel TV és kábel modem szolgáltató
Eredmény: Svédországban a Telia kábel előfizetők csak 3.5%-a kapott internetet is a kábelen (2002) Verseny az incumbent TDC-vel Eredmény: Dániában a Telia kábel előfizetők 32%-a kapott internetet is a kábelen (2002)
Új EU szabályozások
Külön könyvelésre, majd jogi különválásra kényszerítették a kábel és telco részlegeket Deutsche Telekom beszüntette a kábel TV szolgáltatását Magyar kiskapu:
1999-ben a Matáv eladta a MatávKábelTV kft. szavazati jogainak 75%-át a Hungária Biztosítónak Gyakorlatilag továbbra is a Matáv üzemeltette a szolgáltatást
311
Konkurrencia-ellenes magatartás
Az incumbent szolgáltatónak több lehetősége is van a vetélytársak megfékezésére
felhasználhatja egy másik szektorban, pl. a vezetékes telefonszolgáltatásban létező monopolhelyzetét, az ott elért nyereségeit, a saját broadband szolgáltatásának finanszírozására, és az előfizetés árának csökkentésére a szélessávú szolgáltatás közös, összevont értékesítése olyan más szolgáltatásokkal, melyek területén monopolhelyzetben áll
Wanadoo Interactive
France Telecom fiókvállalata több éven keresztül az ADSL szolgáltatás viszonteladását alacsonyabb áron kínálta a szolgáltatás költségénél
hatalmas veszteséget halmozott fel, de megszerezte a DSL piac 72%-át ezekkel az árakkal való lépéstartás olyan veszteséget vetített elő, mely távol tartotta, megfélemlítette a szektor potenciális befektetőit.
2003-ban 10 millió eurós bírság az EU Bizottságtól a konkurencia szabályainak megszegése miatt
312
Univerzális szolgáltatás
Számos országban szigorúan szabályozzák az univerzális szolgáltatási kötelezettséget a hagyományos távközlési szolgáltatásoknál
Néhány helyen a broadband-re is érvényes
Universal Service Obligation, USO a szolgáltató köteles egy univerzális alapszolgáltatást nyújtani egy egységes áron bárkinek aki azt igényli, függetlenül a szolgáltatás az előfizető felé való kiterjesztésének költségétől
Ausztrália, Izland
A legtöbb országban ez nincs így, több ok miatt
viszonylag új szolgáltatás, hiánya nem generál egyelőre jelentős szociális és gazdasági hátrányokat
ez azért már változik
bevezetése nagymértékben megnövelné az infrastruktúra kiépítésének és a szolgáltatás üzemeltetésének a költségeit csak erősítené a domináns szolgáltató helyzetét a konkurrenciával szemben
A témát nem kell lezártnak tekinteni, hanem visszatérni rá pár év múlva, ha a broadband igazán elterjed
313
Magyarországi piaci helyzet
Bizonyos mértékig igazodik a nemzetközi normákhoz
2004. január 1 - hatályba lép az Elektronikus Hírközlési Törvény
szabályozza a helyi hurok (előfizetői sodrott érpár) átengedését
Korlátozott verseny a DSL piacon
Hiába van rengeteg Internet szolgáltató Minden szolgáltató aki a T-Com-al szerződik, ugyanazt a szolgáltatást nyújtja
~ egyforma árak Ugyanolyan (rossz) ügyfélszolgálat
A vonal technikai karbantartása és a szolgáltatás üzemeltetése nagyrészben továbbra is a T-Com kezében
Ma már egyszerű a szolgáltatóváltás
2005 őszéig szinte lehetetlen volt
A szolgáltatás megszakítása több héten, hónapon keresztül Kabaréba illő procedúra Ugyanannak a modemnek a fel és leszerelése, kétszeri kiszálással, több hetes szünettel Tulajdonképpen egy pár percet igénylő munka
A szolgáltatók érdeke hogy minél több új előfizető legyen
A már meglévő előfizetőknek szóló árkedvezmények nem olyan fontosak
314
334
1. WiFi, WiMAX
1.a: WIFi
Wireless Fidelity WLAN IEEE 802.11x
1.b: WiMAX
Worldwide Interoperability for Microwave Access WirelessMAN IEEE 802.16
335
Mozgási sebesség és adatsebesség Mobilitás
Jármű
G S M 3. Generáció
Séta
WLAN Átviteli sebesség [Mbps]
Bluetooth Fix 0,1
1
2
……..
Forrás. Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
54
336
IEEE 802.21, IEEE 802.18 802.19
Wireless Standards IEEE 802.15.4 (Zigbee Alliance)
Sensors
RFID (AutoID Center)
RAN IEEE 802.22
WAN 3GPP (GPRS/UMTS) 3GPP2 (1X--/CDMA2000) GSMA, OMA
IEEE 802.20 IEEE 802.16e IEEE 802.16d WiMAX IEEE 802.11 Wi-Fi Alliance IEEE 802.15.3 UWB, Bluetooth Wi-Media, BTSIG, MBOA
Forrás: Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
MAN LAN PAN
ETSI HiperMAN & HIPERACCESS ETSI-BRAN HiperLAN2
ETSI HiperPAN 337
1.a: 802.11 Infrastruktúra WLAN felépítése basic service set (BSS), distribution system (DS), and extended service set (ESS)
Elosztó hálózat (DS)
AP
AP
BSS-1
BSS-2 ESS Forrás: Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
338
IEEE 802.11 berendezések
Station
Access point PC station card
Forrás: Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
339
Alap fizikai rétegek
Forrás: Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
340
Frekvenciaugratás
Forrás: Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
341
Működési frekvencia tartomány és a frekvencia csatornák száma
Alsó határ
Felső határ
[GHz]
Kijelölt frekvencia
Ugrási frekvenciák
Földrajzi
tartomány
száma (minimum)*
terület
2,402
2,480
2,400 - 2,4835
79
(75)
Észak-Am.
2,402
2,480
2,400 - 2,4835
79
(20)
Európa
2,473
2,495
2,471 - 2,497
23
(10)
Japán
Forrás: Imre Sándor, Alcatel-Lucent Seminar 2008
342
1.b: WiMAX-ról Amit hallani lehet a WiMAX-ról:
„WiFi nagyban” Minden eddiginél nagyobb adatsebesség Nagy távolságok (~48 km) áthidalása Közvetlen rálátás nélkül is működik
Többutas terjedés ellen véd
QoS-támogatás xDSL hálózatok alternatívája
www.wimaxforum.org
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
343
Nagyvárosi vezeték nélküli hálózat
WMAN – Wireless Metropolitan Area Network
WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
344
WMAN piaci igénye
Nagyváros Nehezen kábelezhető területek (hegyvidék) Ritkán lakott területek
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
345
MAN hozzáférési technológiák adatsebessége
346
Mobilitás
Szélessáv bárhol bármikor (ubiquitous) Nagy adatsebesség elérése nem rögzített végpontú elérés esetén
Nomád Mobil
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
347
Adatsebesség vezeték nélküli technológiákban és spektrális hatékonyság
Csatorna sávszélessége
Maximális adatsebesség
Spektrális hatékonyság
20 MHz
54 Mbps
~ 2,7 bps/Hz
70 Mbps *
~ 5 bps/Hz
WiFi 802.11a/g WiMAX 802.16a
3; 6; 5; 10; 20; 25 MHz 1,75; 3,5; 7; 14; 28 MHz
EDGE
200 kHz
384 kbps
~ 1,9 bps/Hz
UMTS
1,25 MHz
2 Mbps
~ 1,6 bps/Hz
*: 14 MHz esetén
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
348
Áthidalható távolság növelése Zárt térben
Közvetlen rálátással
WiFi - 802.11a/g
20-50 m
300-1000 m
WiMAX - 802.16a
50-300 m
48 km
GSM
500-1000 m
20 km
UMTS
50- 300 m
3 km
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
349
A WiMAX technológia pozicionálása
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
350
WIMAX alkalmazási területek
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
351
LOS – NLOS környezet
LOS (Line of Sight)
Közvetlen rálátás Nincs zavaró hatás a Fresnel-zónában
NLOS (Non Line of Sight)
Nincs közvetlen rálátás Reflektált, több jelút
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
352
Tipikus cellaméretek és sebességek
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
353
802.16 helye a 802.x családban
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
354
Szabványok, verziók IEEE
Harmonizáció
ETSI
802.16-2001 (10-66 GHz)
HiperMAN 802.16c-2002 (10-66 GHz)
802.16a-2003 (211 GHz)
802.16d
További kiegészítések: 802.16e (mobil) 802.16f,g (management)
IEEE 802.16-2004 Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
802.16h (szabad sáv) 355
Szabványok, verziók fejlődése · Kiegészítés a 802.16-hoz · WiMAX rendszer profilok definiálása 10-66 GHz-re
· Eredeti rögzített szélessávú vezeték nélküli megoldás 10-66 GHz-re · Közvetlen rálátás nélkül (NLOS) · Pont-többpont alkalmazása
802.16 2001. december · 2-11 GHz-re kiterjesztés · Erősen célzott területek: Közvetlen rálátás nélkül Pont-többpont alkalmazása „Last mile” szélessávú hozzáférés
802.16c 2002. december
802.16a 2003. január · WiMAX rendszer profilok alkalmazása a 2-11 GHz-re · Javítások
802.16d (802.16-2004) 2004. október · Fejleszések a fizikai és közeghozzáférési rétegben a mozgó előfizetők támogatásához
802.16e (802.16-2005) 2006. február
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
356
Verziók
802.16c
Ezt az átdolgozást az IEEE 2002. decemberében fogadta el. Az átdolgozás a 10-66 GHz frekvenciasávban történő line-ofsight (LOS) szélessávú vezeték-nélküli kommunikáció rádiós interfészét definiálja. Az adatátviteli sebesség elvi határa 70 Mbit/s, melyen a felhasználóknak osztozniuk kell. Az áthidalható távolság elérheti az 50 km-t is.
802.16a
Az IEEE 2003 januárjában fogadta el ezt az átdolgozást. A 211 GHz frekvenciatartomány MAC és PHY rétegét definiálja. Az alacsonyabb frekvenciatartomány lehetővé teszi a nonline-of-sight (NLOS) kommunikációt is. 20 MHz-es csatornánként 100 Mbit/s adatátviteli sebességet tesz lehetővé. Tipikusan 6-8 km-es cellasugarat használ.
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
357
Verziók
802.16b
Ez az átdolgozás az 5-6 GHz körüli szabad, engedélyhez nem kötött alkalmazásokat foglalja magában.
802.16d
Az IEEE 2004 júniusában fogadta el, és 802.16-2004 néven került publikálásra. Ez az átdolgozás az addigi 802.16 szabványok „összeolvadásából” jött létre, azokat hivatott helyettesíteni. A következő szabványokat helyettesíti hivatalosan: 802.16-2001, 802.16c-2002, és 802.16a-2003. A szakirodalomban általában, ha a 802.16 megjelölést betű nélkül használják, erre a változatra utalnak.
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
358
Verziók 802.16e
Míg a 801.16-2004 fix vezeték nélküli hozzáférést támogat, a 802.16e lefedi a fix, a nomád és a teljesen mobil vezeték nélküli hozzáférést. Az „e” kiegészítésre általában, mint „mobilkiegészítés”-re hivatkoznak, ám a mobilitás támogatása csak az egyik jellemzője a 802.16e-nek. A másik, hogy jelentős kiegészítéseket tartalmaz az OFDMA fizikai réteghez. A 802.16e OFDMA fizikai rétegét Scalable OFDMA-nak (SOFDMA) nevezik. A SOFDMA azonban számos előnnyel bír fix hozzáférés esetén is, ezért ez a draft nem csak felhasználói mobilitás esetén fontos. Továbbá biztonság terén is tartalmaz újításokat.
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
359
Verziók
802.16f
A 802.16f tervezetét az IEEE 2004 augusztusában fogadta el. A projekt célja a 802.16 szabványhoz kapcsolódó „Management Information Base” (MIB) definiálása, a menedzselhető objektumok meghatározása, és szabványos menedzsment-módszerek kidolgozása. Ezzel a különböző gyártók eszközei menedzsment szinten is kompatibilissá válhatnak.
802.16g
Az IEEE 2004 augusztusában fogadta el a kiegészítés tervezetét a menedzsment-síkhoz tartozó eljárásokkal és szolgáltatásokkal kapcsolatban. A projekt célja szabványos menedzsment algoritmusok és menedzsmenthez kapcsolódó interfészek kidolgozása a 802.16e által kiegészített szabványhoz. A kiegészítés kitér erőforrás-, mobilitásvalamint spektrum-menedzsmentre. A munka a 802.16f-fel szoros együttműködésben folyik.
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
360
802.16 verziók
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
361
Frekvenciasávok
Engedélyköteles:
2,500-2,690 GHz (MMDS) - csak USA 3,410-3,600 GHz (ETSI) – csak EU
Szolgáltatás minősége garantálható
Engedélymentes:
5,725-5,850 GHz (U-NII)
Egyelőre katonai célokra használt
QoS nem garantált
Dinamikus frekvenciaválasztás (DFS) kötelező Automatikus teljesítményszabályozás (TPC) ajánlott
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
362
Csatornakódolás, linkadaptáció
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
363
WiFi – WiMAX összehasonlítás
Forrás: Horváth Zoltán, Alcatel-Lucent Seminar 2008
364
2. UMTS, HSPA, LTE, 3GPP,...
UMTS: Universal Mobile Telecommunications System HSPA: High Speed Packet Access
High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) Evolved High Speed Packet Access (HSPA+) MIMO-val
data rates up to 42 Mbit/s in the downlink and 11 Mbit/s in the uplink (per 5MHz carrier) multiple input, multiple output (MIMO)
Dual-Cell HSPA (DC-HSPA) Multi-Carrier HSPA (MC-HSPA)
LTE (Long Term Evolution) 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Release 8
LTE/SAE Access:
E-UTRAN: Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network a.k.a. LTE
Core:
EPC (Evolved Packet Core) a.k.a. SAE (System Architecture Evolution) 365
3GPP Release 8
While 3GPP Release 8 has yet to be ratified as a standard, much of the standard will be oriented around upgrading UMTS to 4G mobile communications technology, which is essentially a mobile broadband system with enhanced multimedia services built on top. The standard includes:
Peak download rates of 326.4 Mbit/s for 4x4 antennas, 172.8 Mbit/s for 2x2 antennas for every 20 MHz of spectrum. [2] Peak upload rates of 86.4 Mbit/s for every 20 MHz of spectrum.[2] 5 different terminal classes have been defined from a voice centric class up to a high end terminal that supports the peak data rates. All terminals will be able to process 20 MHz bandwidth. At least 200 active users in every 5 MHz cell. (i.e., 200 active data clients) Sub-5ms latency for small IP packets Increased spectrum flexibility, with spectrum slices as small as 1.5 MHz (and as large as 20 MHz) supported (W-CDMA requires 5 MHz slices, leading to some problems with roll-outs of the technology in countries where 5 MHz is a commonly allocated amount of spectrum, and is frequently already in use with legacy standards such as 2G GSM and cdmaOne.) Limiting sizes to 5 MHz also limited the amount of bandwidth per handset Optimal cell size of 5 km, 30 km sizes with reasonable performance, and up to 100 km cell sizes supported with acceptable performance Co-existence with legacy standards (users can transparently start a call or transfer of data in an area using an LTE standard, and, should coverage be unavailable, continue the operation without any action on their part using GSM/GPRS or W-CDMA-based UMTS or even 3GPP2 networks such as cdmaOne or CDMA2000) Supports MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network). This feature can deliver services such as Mobile TV using the LTE infrastructure, and is a competitor for DVB-H-based TV broadcast. PU2RC as a practical solution for MU-MIMO has been adopted to use in 3GPP LTE standard. The detailed procedure for the general MU-MIMO operation is handed to the next release, e.g, LTEAdvanced, where further discussions will be held.
A large amount of the work is aimed at simplifying the architecture of the system, as it transits from the existing UMTS circuit + packet switching combined network, to an all-IP flat architecture system. 366
Today’s mobile broadband – HSPA coverage
Source: GSA – Global mobile Suppliers Association: March 7, 2008
>185 commercial networks in more than 80 countries Source: György Miklós, Ericsson, 2009
367
Mobile broadband set to overtake fixed ~ 2010 Broadband subscription forecast
2100 Fixed
Subscriptions (Millions)
1800
Mobile
1500 1200 900
600
HSPA 70% 300 0 2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Source: Ovum RHK, Strategy Analytics & Internal Ericsson Mobile Broadband includes: CDMA2000 EV-DO, HSPA, LTE, Mobile WiMAX, Other Fixed broadband includes: DSL, FTTx, Cable modem, Enterprise leased lines and Wireless Broadband
Source: György Miklós, Ericsson, 2009
368
Next step: SAE/LTE
LTE: Long Term Evolution (radio access) EPS: Evolved Packet System (full 3GPP system incl. LTE)
Also SAE/LTE (System Architecture Evolution) Flexible use of spectrum
- Flexible bandwidth - FDD & TDD capability
1.4 MHz
20 MHz
Reduced Cost - Flat architecture – fewer nodes - Packet Switched only - Self configuration
Excellent user performance - Higher data rates: 100Mbps downlink, 60Mbps uplink - Lower latency ~10ms RTT - Well integrated with 2G/3G Source: György Miklós, Ericsson, 2009
369
What is EPS? CS networks 2G
Core Network Circuit Core
3G User mgmt
IMS domain
LTE EPC Non-3GPP
EPS
”IP networks”
(Evolved Packet System) brings into 3GPP Rel-8:
LTE/E-UTRAN – new generation of RAN, packet domain only Non-3GPP access with mobility support EPC (Evolved Packet Core) – optimized core network
Source: György Miklós, Ericsson, 2009
370
Architecture for LTE Functional changes compared to the current UMTS Architecture Gateway GPRS Support Node (GGSN) Serving GPRS Support Node (SGSN) Radio Network Controller (RNC) Public Data Network (PDN)
PGW SGW
GGSN
SGSN
(not user plane functions)
PDN GateWay Serving GateWay
MME
Mobility Management Entity
RNC
Node B
RNC functions moved to eNodeB. • No central radio controller node • OFDM radio, no soft handover • Operator demand to simplify
eNodeB
PGW/SGW • Deployed according to traffic demand • Only 2 user plane nodes (non-roaming case)
Control plane/user plane split for better scalability • MME control plane only • Typically centralized and pooled
Source: György Miklós, Ericsson, 2009
371
Traffic Lab in SAE (EPC) standardization
2004
2005 AIPN
Stage 1
2006
2007
2008
TR 22.978 AIPN TS 22.258
TS 22.278
TR 23.882
Stage 2
TS 23.401 TS 23.402 TR 24.801 TR 29.803 TR 29.804
Stage 3
Technical studies
Traffic Lab involvement (~70 contributions)
Specifications Approval (>80% complete)
3GPP delegate from Traffic Lab (20 meetings)
Functional freeze Final specifications
Source: György Miklós, Ericsson, 2009
372
Competing Radio Technologies GSM
WCDMA
HSPA
eHSPA
LTE
CDMA
CDMA Rev C
EV-DO
WiMAX Source: György Miklós, Ericsson, 2009
373
Operator 4G status
Verizon
TeliaSonera
Focus on LTE in Europe Key driving operator of the LTE/SAE trial
Vodafone
One of the initiators of LTE Aggressively working on LTE deployment
T-Mobile
Commercial launch in 2010 in Stockholm area Ericsson announced as main vendor
DoCoMo
Announce to select the LTE as 4G technology Deployment in 2009, commercial in 2010. Ericsson announced as main vendor
Member of NGMN, supporter of LTE/SAE but with less agressive timplan
NGMN
Founder members are: T-mobile Int., Vodafone Group, KPN, Orange, Sprint, China Mobile, and NTT DoCoMo Recommendations for cost-effective wireless broadband services
Source: György Miklós, Ericsson, 2009
374
Ericsson LTE products End-to-end solution
Mobile platforms for terminals Base stations GGSN/PDN GW SGSN-MME (Dual and triple mode (Dual and triple mode for 2G/3G/LTE) for 2G/3G/LTE)
Source: György Miklós, Ericsson, 2009
375
LTE Tutorial
http://www.althos.com/tutorial/UMTS-LTEtutorial-MIMO-multiple-input-multiple-output.html
Nem tananyag, de hasznos lehet!
376
Nem tananyag, de hasznos lehet!
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 10. alkalom 2013. április 29., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Requirements (Evan Magill könyv, 12-13 oldal, ++) QoS Support for a new range of applications High Availability (99.999 % (five nines)) Scalable Based on global standards Low OPEX and CAPEX (simple Control and Management) Etc.
405
„Zöld” infokommunikáció: Motiváció IKT (ICT) a nagy áramfogyasztók között
IKT: InfoKommunikációs Technológiák / ICT: InfoCommunication Technologies
Légi vagy vasúti közlekedéssel összevethető mértékű 2% - 10% az összfogyasztásból ← becslések Csökkentsük a fogyasztást, vagy építsünk minden routernak (útvonalválasztó) egy atomerőművet?
„Moving bits as costly as moving people”
Az emberek és bitek szállításának költsége összemérhető 0.31 µJ/bit - 75 µJ/bit !!! (egty router ill egy Internet út mentén)
Üvegházgázok (GHG) kibocsátásának csökkentése
Egy joule egyenlő: 0,000 000 278 kWh kb. 0,239 cal kb. 0,000 948 BTU 1 Ws (Wattszekundum 1 Nm (newtonméter)
GHG: Green House Gas emission
Használjunk megújuló energiaforrásokat! (bioetanol E85, biogázolaj(biodízel)) Helyezzük nagy fogyasztású hálózati eszközeinket közel az áramforráshoz (erőműhöz) Google a Columbia folyó vizével hűt Microsoft szabadtéri szervereket javasol Amazon ott helyezi el szervereit ahol olcsó az áram (inkább gazdasági, mint zöld szempont!) Északi sark? Még kiaknázatlan...
[email protected]
406
Globális felmelegedés?
Forrás: Jens Malmodin, Ericsson, The Energy and Carbon Footprint of ICT and Media Services, Accessnets 2010 Budapest
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 407
www.isc.org
„...counts the number of IP addresses that have been assigned a name”
Hálózatba kötött munkaállomások száma Forrás: https://www.isc.org/solutions/survey
2010 július: 681,064,561
1981 augusztus 213
[email protected]
408
Forgalom is és eszközök száma is nő! Forrás: Jens Malmodin, Ericsson, The Energy and Carbon Footprint of ICT and Media Services, Accessnets 2010 Budapest
HVAC: Heating, Ventilation, Air Conditioning
[email protected]
409
Más területek...
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 410
ICT csökkentheti más területek károsanyag kibocsátását
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 411
Széndiokszid-ekvivalens megoszlása Infokommunikáció és szórakozás
[email protected]
412
„Zöld” infokommunikáció: Motiváció Büntessék kormányzati szinten a nem környezettudatos megoldásokat!
GHG-re már van ilyen Ezzel is „panamáznak” (üzletelnek)
Carbon Footprint
"the total set of greenhouse gas (GHG) emissions caused by an organization, event, product or person." Greenhouse gases can be emitted through
Transport land clearance the production and consumption of food Fuels manufactured good Gyártás (technológia) Materials Szállítás Wood Üzemeltetés (hő disszipáció, légkondi, CP+MP, stb) Roads Úhjrahasznosítás (Recycling) Buildings Architectúra (Blade, Szerver virtualizálás,... Á.k. V. Cs.k. ) and services.
For simplicity of reporting, it is often expressed in terms of the amount of carbon dioxide, or its equivalent of other GHGs, emitted.
[email protected]
413
Fenntartható/megújuló energiaforrások?
Biogázolaj:
„...egy 6 kg-os macskából 2,5 liter biogázolaj nyerhető, egy tele tartályhoz 20 macskatetem szükségeltetik...” Forrás: http://eletmod.transindex.ro/?hir=5948
Éves bioetanol és biogázolaj „termés” nem elégíti ki az éves szükségletet!
100 év alatt sikerült felégetni azt ami 1-2 évmillió alatt keletkezett! Brazília – cukornád – bioetanol – cukorárak!!!
[email protected]
414
„Zöld” infokommunikáció: Mit tehetünk?
Eddig arról beszéltünk, hogy nem kellenek bonyolult algoritmusok a hálózati kapacitások jó kihasználására és minőségbiztosításra (QoS) mert van elég Most újra kritikus, de energia szempontból! Infrastruktúra is és alkalmazások is energiatakarékosak kell legyenek!
[email protected]
415
Kapcsolódó FP7 Projektek
NoE TREND: Towards Real Energy-efficient Network Design, http://www.fp7-trend.eu/
IP EARTH: Energy Aware Radio and Networking Technologies, https://www.ict-earth.eu/
IP ECONET: low Energy COnsumption NETworks, http://www.econet-project.eu/
IP COMBO
[email protected]
416
„Zöld” infokommunikáció: Az előadás felépítése Motiváció Nehézségek ismertetése Mit tehetünk?
Általános → Szakosodott Technológia → Architektúra → Üzemeltetés
Üzenet
[email protected]
417
„Zöld” infokommunikáció: Az előadás felépítése Motiváció Nehézségek ismertetése Mit tehetünk?
Általános → Szakosodott Technológia → Architektúra → Üzemeltetés
Üzenet
[email protected]
418
„Zöld” infokommunikáció: Mit tehetünk?
Resource Consolidation (consolidating resources in processing environments) (erőforrás konszolidáció, megszilárdítás)
Selective Connectivity: a host can choose whether to be “connected” or “disconnected” (válogatott kapcsolódás)
Úgy tesszük át a feladatokat, hogy ahova áttettük ott jól kihasználjunk mindent, ahonnan áttettük, ott meg lekapcsoljunk mindent
Egy csomópont, vagy port, vagy gép ha nincs elég feladata lekapcsolódik (elalszik), a többi helyettesíti időközben Ad-Hoc hálózattá válik a determinisztikus
Sleep Scheduling: Alvásütemezés Virtualization: (virtualizálás, látszólagosítás)
Virtual Machine VMware, Vbox, stb Több virtuális gép fut, de csak annyi hardvert (HW) használ amennyi épp kell nekik. Virtualizálás: Gyakran hálózaton keresztül irodai alkalmazások, tár, számítási kapacitás 1 szerver virtualizálása = 4 tonna CO2 megtakarítás = 1.5 gépkocsi éves „termése”
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 419
„Zöld” infokommunikáció: Mit tehetünk?
Energy-Proportional Computing machines that consume energy in proportion to the amount of work performed
[email protected]
Forrás: “The Case for EnergyProportional Computing”, Luiz André Barroso, Urs Hölzle, IEEE Computer, vol. 40 (2007)
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 420
www.bix.hu: IPv4
[email protected]
Yearly Graph (1 day averages) Weekly Graph (30 minute averages) Forrás: http://www.bix.hu/ 2011.02.08.
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 421
Terhelésfüggő fogyasztás
Egy korszerű szerver fogyasztása csökken a terhelés csökkenésével, de nem eléggé
[email protected]
Forrás: “The Case for EnergyProportional Computing”, Luiz André Barroso, Urs Hölzle, IEEE Computer, vol. 40 (2007)
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 422
Multicore Environment (többmagos környezet) „Sleep Scheduling” & „Selective Connectivity” példák
Eddig a processor sebességét növelték Most párhuzamosítanak Sokmagos processorok Miért? Fogyasztásnövekedés lassul! Tilea 64 (64-magos proci), GPU (Graphical Processing Unit) Moore's law The number of transistors that can be placed inexpensively on an integrated circuit doubles approximately every two years.
[email protected]
423
Órajellel nő a disszipáció! Forrás: http://www-vlsi.stanford.edu/papers/tni_slpe_94.pdf
[email protected]
424
Moore törvény
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 425
„Zöld” infokommunikáció: Az előadás felépítése Motiváció Nehézségek ismertetése Mit tehetünk?
Általános → Szakosodott Technológia → Architektúra → Üzemeltetés
Üzenet
[email protected]
426
Fogyasztás
Szerverfarmok, Adatközpontok, Internet
A legnagyobb fogyasztók: - eBay - Google - Amazon.com - Yahoo …
Egy átlagos 1U (rack egység) 24 Ethernet porttal rendelkező rack switch legalább 250W energiát fogyaszt.
Ez egy évi folyamatos használat esetén 2190kWh.
Ha az energia forrása széntüzelésű erőmű, akkor ehhez 800kg szén elégetésére van szükség, melynek során több, mint 2 tonna széndioxid és egyéb szennyező anyagok kerülnek a légkörbe és még nem is említettük a szén kitermelése és a szállítása során keletkezett szennyezést. Ezt szorozzuk be pár tízmillióval és megtudhatjuk, hogy a napjainkban működő rack switch-ek milyen hatással vannak a Forrás: greenercomputing.com környezetünkre.
[email protected]
427
Hozzáférés!!! HasználjunkPONokat (FTTH)
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 428
[email protected]
EMT ― Kolozsvár ― 2011.04.15. 429
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 11. alkalom 2013. május 6., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Mobil Hálózatos Példa
Magas a fogyasztás
(2W felhasználónként, vezetékesnél 5W) 1 mobil CO2 1 évre megegyezik egy gépkocsi másfél órás üzemével
Heterogén a hálózat
Zöld:
„Sleep” & „Consolidation” Sok alvás és megszilárdítás
[email protected]
431
2010-e-energy-mobile-unplugged.pdf Mobile Networks Unplugged Jukka Manner, Marko Luoma, Jörg Ott, Jyri Hämäläinen
2G bázisállomás fogyasztása: 0.5-1kVA 3G kétszer annyit: 1-2kVA LTE még több: 1,5-3 kVA
Régi technológiák lassan kiiktatva
Pl Finnországban GSM 5 éven belül megszűnik ???
Cellaméret csökken → Bázisállomások száma nő Azonos lefedettséghez és minőséghez 10x több energia kell 3G-nek mint GSM-nek 60x több LTE-nek mint GSM-nek 3 kVA LTE bázisállomásonként szolgáltatónként értendő!!!
[email protected]
432
Szimulációink
[email protected]
433
Horizontal vs. Vertical Handover
Vízszintes vagy függőleges átadás?
[email protected]
434
Horizontal Handover
Lélegző cella (Breathing Cell) Esernyő cella (Umbrella) MIMO Beam Forming Zzzz...
Zzzz...
[email protected]
435
Vertical Handover Sok alvás és megszilárdítás (Sleep and Consolidation)
Zzzz...
Zzzz...
[email protected]
436
Vezetékes Fix Hálózatos Példa
A hozzáférés fogyaszt sokat!
PON ajánlott (Passzív Optikai Hálózat)
Gerincben 2 réteg
EPS: Electronic Packet Switching
WDM: Wavelength Division Multiplexing
Elektronikus csomagkapcsolás Hullámhosszosztásos nyalábolás
Zöld:
„Grooming”, „Sleep”, „Consolidation” Kötegelés, alvás, megszilárdítás
[email protected]
437
2 réteg: EPS + WDM Zöld? TDM
λXC
fibres wavelengths
[email protected]
hybrid XC 438
2D MEMS: Micro Electro-Mechanical Systems Mikro elektro-mechanikai rendszerek
[email protected]
439
3D MEMS – a tükröcskék
Forrás: Lucent
[email protected]
440
3D MEMS – Működési elv
Electrical Cables Input MEMS Array Input Optical Fiber Bundle
Output Optical Fiber Bundle
Output MEMS Array
Hermetic Enclosure
Electrical Cables
Forrás: Lucent
[email protected]
441
Mi a forgalom-kötegelés (Traffic Grooming)? C
A
D
B
A
D
B
A
[email protected]
C
B
C
D
442
2 réteg: EPS + WDM Zzzz...
Zöld? TDM
λXC
fibres wavelengths
[email protected]
Zzzz...
hybrid XC 443
Összefoglalás (1./2)
Környezeti és gazdasági szempont itt összecseng
Egyensúly a beruházási (CAPEX) és üzemeltetési (OPEX) ráfordítások között
Kisebb fogyasztás → alacsonyabb költség Kisebb fogyasztás → kisebb környezetkárosítás
Alacsony OPEX (Operational Expenditure) ↓ Gyorsan térülő CAPEX (Capital Expenditure)
Itt architektúrán és üzemeltetésen Nem technológián a hangsúly
[email protected]
444
Összefoglalás (2./2) Üzenet:
Nem hanyagolhatjuk el a „zöld” szempontot! Nem folytathatjuk a strucc-politikát! Egy nem elég - Minden fronton egyszerre kell mindenki tegye a dolgát Azért ültessen mindenki néhány fát!
[email protected]
445
Amiről még beszélnék
Vezeték nélküli és mobil megoldások FMC:
Fixed Mobile Convergence COMBO IETF, IEEE, ITU-T, stb
Green Networking / ROLL:
Routing Over Low power and Lossy networks (roll)
Resilience:
Rendszerezés Osztályozás Példák
SON:
https://datatracker.ietf.org/wg/roll/
Self-Organising Network Henning Sanneck könyv
Ad-hoc,ubiqitous stb 446
Kik/Mik a kábelek legnagyobb ellenségei?
447
És még kettő
[email protected]
448
Meghibásodás gyakoriságok okok szerint Statistics for the year 2000 for an Optical Cable Network of 30359 km
Hard Failures: service interruption
Cause Number of failures Percentage of failures Damage due to thirds 19 61% Rodents 6 29% Malice 3 10% Materials degradation 1 3% Natural events 1 3% Installation Defects 1 3% Source: Sirti Total 31
IP router failures : route processor, line card : 70.000 - 150.000 hours MTBF software : 10.000 – 100.000 hours MTBF (~1-10 years) 1 year is about 10.000 hours [C.Johnson et.al., IEEE Communications Magazine, July 2004] 449
Definiciók
MTBF = két hiba közt eltelő átlagos idő
Mean Time Between Failures
MTTF = Mean Time to Failure – hibátlan üzemmód várható időtartama
MTTR = A hiba keletkezése és teljes elhárítása közti átlagidő
Availability = MTTR / MTBF
Mean Time To Repair vagy
= MTTR / (MTTF+ MTTR)
Unavailability = 1 – Availability Általában minden egyéves idő-átlagra értendő UT: Up Time DT: Down Time Availability = DT / (DT + UT) 450
Kilencesek (egy évre)
315 360 sec (87.6 óra) 31 536 sec (8.76 óra) 3 154 sec (52.56 perc) 315 sec (5.26 perc) 32 sec (31,54 sec)
99% 99.9 % 99.99 % 99.999 % 99.9999 %
2 3 4 5 6
Reliability Protection Restoration Resilience
451
Hibaelhárítás elemei Meghibásodás Hiba észlelés (detekció) Hibahely meghatározás (lokalizáció) Hibaelhárítási stratégia kiválasztása
Előre definiált útvonalak kijelölve Erőforrások lefoglalva
Hozzárendelt Megosztott (foglalások megerősítése)
Helyreállítás (valós időben) (másodperc) Javítás (órák-napok)
Reverting (védelemről eredeti üzemire visszahelyezzük) 452
Network Protection
Protection vs. Restoration 1+1, 1:1, 1:M, M:N Link Protection vs. Path Protection Path Protection with Predefined (disjoint) Protection Paths
Dedicated vs. Shared Protection 4
Working Paths
3 5
3
4
Protection Paths
5 3 4
Dedicated: 3+4+5=12 Shared: Max{3,4,5}=5 DEDICATED: - More resources needed + Higher availability + Simpler to calculate
Dedicated: 3+4+5=12 Shared: Max{3+4, 5} = 7 SHARED: + Less resources needed - Single failure at time assumed: Lower availability 454
TCA Thrifty Capacity Allocation 5 > 4 => 5 Units reserved instead of 5+4 = 9
4 Units
5 Units
TCA Thrifty Capacity Allocation 5 + 3 = 8 Units reserved for Backup
4 Units
5 Bkp Units
5 Units
8 Bkp Units
3 Units
Protection Scope Link Segment / Span End-to-end / Path
- Which is the best?
- It depends on...
458
Link Protection
High availability – even for multiple failures Much resources required
459
Link Protection
460
Link Protection
461
Link Protection
462
Segment Protection
Predefined segments / spans to be protected Partial overlap Medium availability – even for multiple failures Medium resource requirement
463
End-to-end Path Protection
Lower availability – particularly for multiple failures fewer resources required trap-topology problem! APS: Automatic Protection Switching
464
Generalised Shared Protection (GSP)
Optimal shared protection
For all shared protection schemes
Path, segment or link?
A theoretical bound and Construction (algorithm)
The algorithm
Demands routed one-by-one Capacity costs re-calculated every time a demand is routed 465
Constraint 4 !!!
If a part of protection is not used then release it!
469
The Theorems By adding constraints to GSP we show that 1. 2.
3. 4.
SPP is a special case of GSP DPP is a special case of GSP SLP is a special case of GSP SSP is a special case of GSP
Polyhedra / Polytops Additional constraints → → additional planes → → smaller or equal polyhedron / polytop → → no better result available DRCN 2013 ― Budapest, 470
Simulations • •
COST 266 BT ref. net. Capacity scaled:
– – – – – •
• •
50 Units 55 65 70 →∞ (100)
Accomodating traffic patterns dynamically 400 demands in the network on average simultaneously Uniform and non-uniform demands
Oslo Stockholm Glasgow
Copenhagen
Dublin London
Hamburg Amsterdam Frankfurt
Brussels Paris
Prague Strasbourg Munich Zurich
Bordeaux
Lyon Milan
Madrid
Berlin Warsaw
Barcelona
Vienna Zagreb
Budapest Belgrade
Rome
Athens
471
Shared Protection Methods Evaluated
DPP
SLP
SPP with “Lemon” Heuristics
SSP H
Shared Path Protection
SPP H
Shared Link Protection
SPP
Dedicated Path Protection
Segment-Shared (Shared Segment) Protection with “Lemon” Heuristics
FDPP H
Failure dependent Path Protection with “Lemon” Heuristics 472
Routing Ratio for Non-uniform traffic (Fig. 4.b) DPP lowest
Others similar
473
Total Cost for Non-uniform traffic (Fig. 5.b)
GSP best SPP (0.3%) SSP (1%)
474
Total Working Cost for Non-uniform traffic (Fig. 6.b) All similar
475
Total Protection Cost for Non-uniform traffic (Fig. 7.b) Best: GSP & SPP
476
Routing Time for Non-uniform traffic (Fig. 8.b) SPP Slower Than GSP!
477
Number of Demands not Protected Against Double (Dual) Failures for Non-uniform traffic (Fig. 9.b) GSP Much Better Than SPP
478
Conclusion on GSP GSP: Generalised Shared Protection
Lower Bound on Resource Usage of any shared protection System of Optimal Working and Protection Paths simultaneously Dynamic case Optimality shown analytically Simulation Confirms: No shared protection outperforms GSP
Low capacity requirement High availability even in case of Double/Dual failure Acceptable computation time 479
MPP: Multi-Path Routing: Motivation Route the traffic via multiple parallel links or paths:
Inverse Multiplexing (ATM and MPLS)
Ethernet “Link Aggregation” (Bundling) of 2-8 channels
(in IEEE 802.3ad)
LACP (Link Aggregation Control Protocol)
Ether Channel – vendor specific
100 GbE: 10x1, 8x12.5 or 4x25?
VCat (Virtual Concatenation) in ngSDH/SONET and OTN networks (with LCAS for protection)
Network coding (Security + Resilience)
480
Related Work DSP : Demand-wise Shared Protection
The first proposal of DSP
A method for calculating the availability of DSP protected traffic
Arie M.C.A. Koster, Adrian Zymolka, Monika Jäger, Ralf Hülsermann, Christoph Gerlach: Demand-wise Shared Protection for Meshed Optical Networks, DRCN 2003
Ralf Hülsermann, Monika Jäger, Arie M.C.A. Koster, Sebastian Orlowski, Roland Wessäly, Adrian Zymolka: Availability and Cost Based Evaluation of Demand-wise Shared Protection, 7th ITG Workshop on Photonic Networks in Leipzig 2004
An improved computational model for DSP and it's comparison with 1+1 and shared protection (path formulation with column generation)
C. G. Gruber, A. M. C. A. Koster, S. Orlowski, R. Wessäly, A. Zymolka: A Computational Study for Demand-wise Shared Protection, DRCN 2005 481
Multi-Path Protection: Motivation
482
Multi-Path Protection: Motivation
More paths Less Resources
The ratio of the total protection capacity to the working capacity as the number of paths grow
ICC 2008 ― Beijing ― 483
Properties
LP instead of ILP!
Even Splitting
Low complexity Integer Constraint “moved” to Continuous Objective Can be generalised for other problems as well! Equally among the multiple paths
Multiple Failures
With simple extensions works for multiple failures as well
485
Proof of Disjointness for Optimality Illustratuion If two paths are not disjoint → ∞ cost Contradicts to minimisation
12+12
6+6
6+6
48
12+12
12+12
486
The Networks for Evaluations NSFNET (USA)
14 nodes 21 links 6λ x 1000 units of capacity https://lemon.cs.elte.hu/ used
COST 266 (EU) Basic Reference Network 25 nodes, 32 links
Oslo Stockholm Glasgow
Seattle, WA Copenhagen
Dublin
Ann Arbor, MI
Ithaca, NY
Salt Lk Cty, UT Boulder, CO Palo Alto, CA
London
Lincoln, NE Champaign,Pittsbourgh, Princeton, NJ IL PA College Pk, MD
Hamburg Amsterdam Frankfurt
Brussels Paris
Prague Strasbourg Munich Zurich
San Diego, CA
Houston, TX
Atlanta, GA
Bordeaux
Lyon Milan
Madrid
Berlin Warsaw
Barcelona
Vienna Zagreb
Budapest Belgrade
Rome
Athens
MD-MPP Results (1/3)
489
MD-MPP Results (2/3)
490
MD-MPP Results (3/3)
491
Total allocated capacity relative to the total capacity expressed at an 1/1000 scale
Denser network less allocation
492
Average number of branches per demand Denser network more parallel paths Surprisingly linear!
493
The average length of the paths
Denser network Shorter Paths
494
“There is no free lunch!” Denser Net → Less Capacity MPP better than DPP
Denser Net → Higher Availability MPP worse than DPP
495
Application of MD-MPP: Multi-Domain Multi-Path Protection • Shared Protection requires:
• MPP requires only: – Topology information – Link state information
– Topology information – Link state information – Routing information for both working and protection paths
MD: Operators do not share information on
Topology Available capacity Routing of
Reason:
Confidentiality Scalability
Working and Backup Paths 496
Conclusion on MPP
Less capacity required than for DP (and even SP) (Dedicated / Shared Protection)
Optimal number of paths
Tradeoff between the number of paths and their average length
Best for dense networks (3,088,92)
Lower Complexity (compared to known methods):
LP instead of ILP (Linear Programming instead of Integer Linear Programming)
Useful for MD resilience (Multi-Domain)
Acknowledgement: Lemon (library of efficient models and optimization in networks) http://lemon.cs.elte.hu 497
Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VITMM130/ Architectures of Networks and Services
Mérnök informatikus szak, MSc képzés Hálózatok és szolgáltatások szakirány 12. alkalom (utolsó!) 2013. május 13., hétfő, IB.145, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/HSzA/2013tavasz Dr. Cinkler Tibor cinkler()tmit.bme.hu Egyetemi Docens BME TMIT TMIT: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
3. Konvergencia
-
-
-
Omnes viae Romam ducunt (latin) Minden út Rómába vezet (magyar) A távközlés, informatika és média technológiai bázisának közeledése egymáshoz Konvergens hálózati megoldások Konvergens szolgáltatás A fix és mobil szolgáltatások közeledése egymáshoz (FMC) Konvergencia a mobil technológiák között
501
FMC architektúra (COMBO)
502
“Mobility in Wi-Fi scenario, such as between access points” Short description Wi-Fi enabled devices select the AP with strongest radio signal (closest Wi-Fi AP) devices have no “mobility“ features seamless mobility is usually not available in Wi-Fi context (to be refined in sub-use cases)
Figure Access Network Fixed Aggregation Network
Wi-Fi Access Point Wireless LAN
Controller
Wi-Fi IP
SERVICE
edge
Access Router
AAA + DHCP Serv
Wi-Fi Access Point
Wi-Fi Access Point
Fixed IP Core Network
Wireless LAN
Controller
Access Router
WP 2 - Task 2.1 - Action Point: FMC
5
“Mobility between different access technologies” e.g., between Wi-Fi and 3GPP” Short description Dual interfaces UE accesses to services via Wi-Fi or 3G-LTE access networks. The UE uses Wi-Fi and 3G LTE access networks alternatively and a (seamless?) handover is performed when the interface is changing.
Figure
Access Network Interface changing Mobile Aggregation Network
Fixed Aggregation Network
Wi-Fi IP
Core Network
edge
SERVICE
Mobile IP Commonly centralized edge elements of the mobile packet core Commonly distributed elements of the mobile packet core
5
“Network-assisted access selection for mobile devices”. Short description Dual interfaces UE must select the access(es): 3G-LTE only ? Wi-Fi only ? 3G-LTE and Wi-Fi simultaneously ? which AP ? which SSID ? which access for which flow ?
The network provides the UE with policies and network information to enable the UE to perform the relevant access selection
Figure Local information Information (ANCP server)
Access Network
Mobile Aggregation Network
Local information Global information & policies
Fixed Aggregation Network
Wi-Fi IP
Core Network
edge
Mobile IP Commonly centralized edge elements of the mobile packet core Information & Policies Server (ex: ANDSF server) Commonly distributed elements of the mobile packet core
5
4. Ad-hoc és szenzor hálózatok 4.a Ad-Hoc 4.b Sensor
506
4.a: Ad-Hoc Networks
MANET: Mobile Ad hoc NETworks Össze-vissza mozgó állomások (dynamic topology) Mégis megbízható hálózatot alkossanak! Katonai, „4G” alkalmazások IETF: http://www.ietf.org/html.charters/manetcharter.html
9 RFCs, 6 Internet-Drafts Neighbourhood discovery Routing
Ad Hoc On Demand Distance Vector (AODV) Routing (RFC 3561) Optimized Link State Routing Protocol (RFC 3626) The Dynamic Source Routing Protocol (DSR) for Mobile Ad Hoc Networks for IPv4 (RFC 4728) Etc
Delay-tolerant networking (DTN) disruption-tolerant networking 507
4.b Sensor Networks
http://w3.tmit.bme.hu/~vidacs/education/vimm9082/vimm 9082_hun.htm WSN: Wireless Sensor Network Requirements and Characteristics:
Tipikusan nagyon kis átvitt adatmennyiség.
néhány bit/nap
Inkább kisebb átviteli sebesség és nagyobb késleltetés az
alacsonyabb árért és hoszabb élettartamért cserébe. Pl: Egy (vagy több) év üzemidő: 750 mAh AAA elemmel
Univerzális (globális), licensz nélküli üzemeltethetőség.
Nagyban limitálja a lehetséges frekvenciasávot és modulációt
508
http://arri.uta.edu/acs/networks/WirelessSensorNetChap04.pdf
509
http://arri.uta.edu/acs/networks/WirelessSensorNetChap04.pdf
510
Power Supply Áramellátás: • MEMS rezgései • Napelem • vegyi: • Szárazelem • Akku • Hidrogén cella • stb.
511
Physical Layer
Szenzorhálózatokban a kommunikáció történhet elektromágneses (RF, IR) vagy akkusztikus úton. Létező rádiófrekvenciás (RF) megoldások:
Speciális WSN megoldások
Bluetooth IEEE 802.11b IEEE 802.15.4 PicoRadio WINS μAMPS
Ideális sáv:
2.4 GHz ISM sáv kompromisszum az ár és energiafogyasztás, valamint a méret és antenna-hatékonyság között. Napi 4 perc működés ébredési idővel együtt ~50W fogyasztás 512
How does it work?
Sensors
Mér, ébred, elküld
MD: Mediation Device
Gyűjt, továbbít Esetleg: sensorok bejárási sűrűsége, sebessége, útvonala
http://faculty.cua.edu/elsharkawy/WSN-MNG.htm
www.purelink.ca http://faculty.cua.edu/elsharkawy/WSN-MNG.htm
www.purelink.ca 513
What can it be used for?
Állatok, járművek figyelése, időjárás, riasztás, előrejelzés, stb.
514
5.a Ambient/pervasive/ubiquitous/... hálózati környezet Ambient Networks is a network integration solution to the modern-day problems of switching from one network to the other in order to keep in contact with the outside world. This project aims to develop a network softwaredriven infrastructure that will run on top of all current or future network physical infrastructures to provide a way for devices to connect to each other, and through each other to the outside world. http://en.wikipedia.org/wiki/Ambient_network http://www.ambient-networks.org
515
Ambient Network Example: http://en.wikipedia.org/wiki/Ambient_network
Alice has a PAN, a Personal Area Network on her body: she has a Bluetooth enabled PDA, mobile phone and laptop that she is carrying, and are all currently turned on, and forming a network. Her laptop also has the ability to connect using an available WLAN, and her mobile phone has the ability to connect through GPRS, though GPRS is slower and much more costly for Alice to use. She is now on the move, and her laptop is downloading her emails using the GPRS connection on the mobile:
Laptop -> (Bluetooth) -> Mobile -> (GPRS) -> Mobile phone network
While walking, she passes into an area covered by a free WLAN hotspot: Her PAN now immediately starts to initiate a connection with the hotspot. This is called "merging" of the networks (that of the hotspot and that of her PAN). Once this merging is complete, the downloading of her email continues totally unaffected, but instead of using the expensive and slow GPRS connection, it is now using the newly established WLAN connection. If she now wants to browse the web with her PDA, the PDA will also use the WLAN connection of the laptop:
PDA-> (bluetooth) -> Laptop-> (WLAN) -> Hotspot 516
“Ambient Network” - Another definition
http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw48/jacquet.html
At home or outdoors, wireless networks are different. Mobile or ad hoc, Hiperlan or Bluetooth communications must be merged into an ambient network, transparent to the user. “ambient network” refers to the presence of a digital environment that is sensitive, adaptive, and responsive to the presence of people. An ambient network can thus be characterised by the following basic elements: ubiquity, transparency, and intelligence. For an ambient network to succeed it must address many challenges, and as a consequence, the relevant research covers several areas:
hardware must become adaptable, scalable and stream-efficient to provide computational resources that are both energy-efficient and powerful for a variety of computational tasks software and protocols must become adaptable to provide flexibility and spontaneity, eg, by supporting smooth vertical hand-offs among communication technologies. Services and software objects must be named by intent, for example, ‘the nearest printer’, rather than by address.
517
Limits (Korlátok)
http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw48/jacque t.html capacity is inversely proportional to range
For example, the 100 kbps of a single GSM frequency can cover up to 10km, OK for a call for dinner. But the 10 Mbps needed for video transmission (IEEE802.11, Hiperlan) is limited to 100m. The causes of the limitation have long been known. In 1948 Shannon proved that the number of bits per Hertz was bounded by the logarithm of the ratio of signal to noise. This naturally limits the capacity of low-power portable devices compared with more highly powered versions. The very limitation of wireless capacity lies in the digital signal processing (DSP) ability, ie, the algorithms used to extract the data from the signal. Since surrounding buildings, walls and other obstacles significantly distort this signal, the DSP becomes crucial at high throughput when close to Shannon limit. The stronger the DSP, the more power it consumes.
http://www.ambientnetworks.org/phase1web/docs/Ambient_Networks%20_A_New_Concept_for_M obile_Networking.pdf 518
5.b Pervasive Networks
dict.sztaki.hu: pervasive - átható http://en.wikipedia.org/wiki/Pervasive_network
Pervasive Networking (http://www.research.ibm.com/compsci/communications/projects/pervasive/index.ht ml) Pervasive computing aims in increasing people's productivity and simplifing their everyday chores at work and at home (and even in between), anywhere and anytime, outdoors and indoors, by availing, whenever needed, the desired information to one's personal digital device. Our research group is focusing on the key communication-related enablers that will permit the pervasive computing objectives to materialize. These enablers span a wide range of topics including link layer and network layer issues, service discovery and creation, user interfaces, hidden and unconscious computing, etc. In particular, our research is centered (not exclusively nor in any particular order) around the following areas:
link: low cost, wireless link technologies, primarily Bluetooth, an open industry specification for short range RF-based communications, to the development of which our group has heavily contributed network: networking-in-the-small: developing self-contained communication modules allowing a number of diverse personal computing devices to become members of spontaneously created, self-organized, pervasive computing communities user experience: develop technologies that would allow users to securely interact focusing only on the services they would like to exploit rather than how to find them, connect them, and access them. 519
5.c Ubiquitous networks
dict.sztaki.hu: ubiquitous mindenütt jelenlevő
Nomina stultorum ubique locorum. (Latin közmondás: „az ostobák nevei mindenütt megtalálhatók”.)
http://en.wikipedia.org/wiki/Pervasive_network http://en.wikipedia.org/wiki/Ubiquitous "Omnipresence" is the property of being present everywhere. According to eastern theism, God is present everywhere. Divine omnipresence is thus one of the divine attributes, although in western theism it has attracted less philosophical attention than such attributes as omnipotence, omniscience, or being eternal.
520
http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Pervasive+network
ubiquitous computing - Computers everywhere. Making many computers available throughout the physical environment, while making them effectively invisible to the user. Ubiquitous computing is held by some to be the Third Wave of computing.
Three key technical issues are:
The First Wave was many people per computer, the Second Wave was one person per computer. The Third Wave will be many computers per person. power consumption user interface and wireless connectivity.
Virtualisation? 521
Context Aware Networks
http://en.wikipedia.org/wiki/Context_aware_network
http://en.wikipedia.org/wiki/Semantic_Web http://en.wikipedia.org/wiki/Grid_network http://en.wikipedia.org/wiki/Pervasive_network Pervasive = Ubiquitous http://en.wikipedia.org/wiki/Autonomic_network http://en.wikipedia.org/wiki/Application_aware_network http://en.wikipedia.org/wiki/Service_oriented_network
522
6. Virtualisation/Cloud/Utility/Grid Computing
a. b. c. d.
Distributed resources Hidden from the user As local own resources Beter utilisation Lower costs Virtualisation Cloud Utility Grid
523
6.a: http://en.wikipedia.org/wiki/Virtualization
In computing, virtualization is a broad term that refers to the abstraction of computer resources.
Resource virtualization, the virtualization of specific system resources, such as storage volumes, name spaces, and network resources Encapsulation, the hiding of resource complexity by the creation of a simplified interface Virtual memory, which allows uniform, contiguous addressing of physically separate and non-contiguous memory and disk areas Storage virtualization, the process of completely abstracting logical storage from physical storage
RAID - redundant array of independent disks Disk partitioning, is the splitting of a single resource (usually large), such as disk space or network bandwidth, into a number of smaller, more easily utilized resources of the same type Logical volume management, which combines many disks into one large pool and then divides it into logical disks.
Network virtualization, creation of a virtualized network addressing space within or across network subnets Channel bonding, the use multiple links combined to work as though they offered a single, higher-bandwidth link I/O virtualization e.g. vNICs, vHBAs Memory virtualization Aggregates RAM resources from networked systems into virtualized memory pool
524
6.a: Generalisation of Virtualisation
GERV: Generalised End-to-end Resource Virtualisation
Services: Peer-to-Peer AND GRID-like
Virtualised & Distributed
Storage Processing Capability Services
Gervasis or Echidna
525
Virtualisation - relations
Management and Ctrl
Ctrl and Support
Services: Peer-to-peer, GRID, Services: Streaming Media Peer-to-peer, GRID, Services: Streaming Media Peer-to-peer, GRID, Streaming Media
Unified Virtualised Resources: Unified Virtualised transmission Resources: Unified Virtualised capacities, costs, transmission Resources: delays, capacities, costs, transmission processing, delays, costs, capacities, storage, cache... processing, delays, storage, cache... processing, storage, cache...
Physical Resources: Physical transmission Resources: Physical capacities, costs, transmission Resources: delays, capacities, costs, transmission processing, delays, costs, capacities, storage, cache... processing, delays, storage, cache... processing, storage, cache...
provisioning End Users
SP: Service Providers*
payment
Lending unused resources to reduce the final payment
VNRO: Virtual Network and Resource Operators* **
VNRP: Virtual Network and Resource Providers**
* In some cases SP and VNRO can be the same company ** In some cases SP and VNRO can be the same company
526
Virtualisation for STREP VETERAN user1
user2
user3
user4
user5
user6
End-User’s view
Mobility Choosing the Service and the Service Provider Control and Management
Identity Management Security
OPEX CAPEX
Service a Service Provider A
Resilience
Resource Trading Game Theory Resource Sharing OPEX CAPEX
Peer-to-Peer
Service b Service Provider B
Service provider’s view
GRID
Service b Service Provider C Choosing the Network and Adaptive Mapping of Resources
Network Provider I
Control and Management
Optimisation
VPN/VON
VoIP IP Ethernet Network provider’s view
Network Provider II
Competing resources to be shared
GMPLS/ASTN
SDH/SONET OTN 527
Centralised and Distributed Services
528
6.b: Cloud Computing en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing Cloud computing is a style of computing in which dynamically scalable and often virtualized resources are provided as a service over the Internet.[1][2][3][4][not in citation given] Users need not have knowledge of, expertise in, or control over the technology infrastructure "in the cloud" that supports them. Storage (datacenters) Computing resources
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Cloud_computing.svg 529
Roles in a Cloud
Provider (cloud computing provider or cloud computing service provider) User (Cloud computing users) Vendor (Cloud computing vendors)
Private or Public Cloud?
Microsoft's Windows Azure Services Platform Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) is a web service that provides resizable compute capacity in the cloud. Yahoo! Pig, HAdoop;
July 29, 2008 - HP, Intel and Yahoo! Create Global Cloud Computing Research Test Bed
Google: Google-Apple Cloud Computer IBM: IBM Blue Cloud (www03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/26167.wss) ...
Labor vagy project munka?
530
6.c: Utility computing http://en.wikipedia.org/wiki/Utility_computing Utility computing is the packaging of computing resources, such as computation and storage, as a metered service similar to a traditional public utility (such as electricity, water, natural gas, or telephone network). This system has the advantage of a low or no initial cost to acquire hardware; instead, computational resources are essentially rented. Customers with very large computations or a sudden peak in demand can also avoid the delays that would result from physically acquiring and assembling a large number of computers.
531
6.d: GRID
en.wikipedia.org/wiki/Grid_computing Grid computing (or the use of computational grids) is the application of several computers to a single problem at the same time — usually to a scientific or technical problem that requires a great number of computer processing cycles or access to large amounts of data. GRID or Supercomputer? Grid middleware is a specific software product, which enables the sharing of heterogeneous resources, and virtual organizations. It is installed and integrated into the existing infrastructure of the involved company or companies, and provides a special layer placed among the heterogeneous infrastructure and the specific user applications. Major Grid middlewares are Globus Toolkit, gLite, and UNICORE. 532
