Vezetékes technológiák

Átírás

1 BMEVIHIMA00 Hálózati technológiák integrációja Vezetékes technológiák Összefoglaló előadás a források egyéni feldolgozásához Jakab Tivadar jakab@hit.bme.hu Budapest, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 1

2 TÉMAKÖRÖK Távközlés üzlet Általános hálózatjellemzők Korábbi meghatározó trendek Néhány kulcsprobléma, megoldási változatok Új lehetőségek és követelmények Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 2

3 TÁVKÖZLÉS ÜZLET Hosszabb távon a beruházás, jövedelmezőség, megtérülés, növekedés logikája határozza meg Hálózatok, szolgáltatások élettartam költsége (life time cost) = beruházás (CapEx) + üzemeltetés (OpEx) Méretgazdaságosság multiplexálás Üzleti modellek a hálózati szolgáltatások vásárlóira (előfizetők) alapozott az üzleti szolgáltatásokra igaz, a lakosságikra csak erős fenntartásokkal (verseny, a tartalom az igazi üzlet és nem a hálózat) az előfizető termék a mindinkább célzott reklám a meghatározó bevétel forrása (alkalmazás- ás tartalomszolgáltatók számára jól működik, a hálózati szolgáltatók csak közvetítői szerepben) A változások irányai telefon, fax, pc, tv, okostelefon, autó, szenzorok és vezérlők, viselhető eszközök egyedi készülékek, otthoni és irodai hálózatok, teljes munkafolyamatok és gyártási folyamatok, szállítási folyamatok Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 3

4 ÁLTALÁNOS HÁLÓZATJELLEMZŐK Funkcionális tagolódás, jellemzők, tipikus technológiák, architektúrák dominánsan IP alapú szolgáltatási platform (kivéve a hagyományos mobil és vezetékes beszéd) Maghálózat (core): nagykapacitású, nagytávolságú összeköttetések, kitüntetett hálózati helyek (tartalom, szolgáltatás, peeing) elérése IP-WDM, direkt routolt IP hálózat (nincs kapcsolt L2), IP/MPLS, redundanciák a szolgáltatásfolytonosság (hibatűrés) érdekében Aggregációs hálózat (aggregation, distribution) felhasználói csatlakoztatási pontok maghálózathoz kapcsolása szolgáltatói kategóriájú Ethernet optikai hordozón, redundanciák a szolgáltatásfolytonosság (hibatűrés) érdekében Hozzáférési hálózat (access) felhasználói végberendezés/hálózat nyilvános csatlakoztatása nagyszámú, különböző kategóriájú felhasználó vezetékes csatlakoztatás: sodrott érpár (DSL) kábel (DOCSIS), optika (PON), hibrid (réz és optika) az áthidalt távolság és biztosítható sávszélesség fordítottan arányos mobil hálózati csatlakoztatás (4G, 5G) Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 4

5 KORÁBBI MEGHATÁROZÓ TRENDEK 1 NÖVEKEDÉS - SKÁLÁZHATÓSÁG Növekvő felhasználószám, növekvő forgalom A hálózatok, technológiák és architekturális megoldások skálázhatósága a meghatározó (fokozatos változtatásokkal legyenek képesek a növekedés hatását kezelni) követelmény Hozzáférési hálózat: az alkalmazott technológia által áthidalható távolság és biztosítható sávszélesség növekedése (ADS, ADSL2, ADSL2+, VDSL, DOCSIS 1, 2, 3, PON, EPON, GPON) Maghálózat: csomóponti (pl. route switch), hálózati (Ethernet-link) és fizikai transzport (WDM összeköttetés, csatorna, berendezés, áthidalt távolság) elemek kapacitásnövekedése IP architektúra, aggregáció a routing során: CIDR, IP/MPLS Szolgáltatói kategóriájú Ethernet működése, szolgáltatásai Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 5

6 KORÁBBI MEGHATÁROZÓ TRENDEK 2 ÚJGENERÁCIÓS HÁLÓZATOK (NGN) Service stratum Transport stratum Application Service/ Network Control Platform Access Independent (Core Transport) Network Access Dependent Network User Network QoS/Traffic Control RAN Community Collaboration Contents Commerce PSTN GW MSC RMC NW defense BS GW HGW management Multi-point video-conference Visual System HE DSLAM ADSL modem Presence Core Node Business User V-OLT V-ONU SIP Certification Authority Single Sign-On Server Distribution Function OLT ONU WDM ONU Ubiquitous Network RADIUS Accounting Multi-layer Service Edge MC MC Home Agent Service Node MC MC NNI GW Wireline Access Other Network HE: Head end MSC: Mobile Switching Center RMC: Radio Media Converter BS: Base Station DSLAM: Digital Subscriber Access Module OLT: Optical Line Terminal ONU: Optical Network Unit MC: Media Converter UNI Az NGN fő jellemzői: egységes gerinchálózat, három hálózati réteg: transzport, vezérlés és szolgáltatás, csomag alapú transzport, nyílt, szabványos IF-eka rétegek között, sokféle szolgáltatás és alkalmazás támogatása HGW Mass User Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 6

7 NGN ARCHITEKTÚRA ITU-T SZERINT UNI User Network Interface; NNI Network Network Interface; ANI Application Network Interface Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 7 7

8 NÉHÁNY KULCSPROBLÉMA, MEGOLDÁSI VÁLTOZATOK 1 SZOLGÁLTATÁSMINŐSÉG A valós idejű kommunikáció (beszéd, videó) minősége függ a hálózati szolgáltatás aktuális jellemzőitől (csomagvesztés, késleltetés, késleltetés-ingadozás) Az új alkalmazási terültek egy része kritikus követelményeket támaszt (pl. Ipar késleltetés) QoS képes hálózatra van szükség, ennek elvi eszközkészlete: csomagok megkülönböztetése, jelölése (osztályozás alkalmazás, szolgáltatás, célcím, stb. alapján) a hálózat határán kiszolgálandó forgalom korlátozása a rendelkezésre álló erőforráskészlet figyelembevételével (Call Admission Control, erőforrás-lefoglalás) a hálózat határán csomagok szétválasztása,eltérő kiszolgálása (sorok, ütemezés) minden kapcsolódban feltételfüggő explicit utak (IP/MPLS TE): forgalom a megfelelő erőforrásokon KPI-k (Key Performance Index) definiálása, monitorozása Operátor által felügyelt vagy automatikusan menedzselt beavatkozások (off-line / on-line TE) Megvalósítási változatai Overprovisioning forgalmak megkülönböztetése nélkül minden fogalom kiszolgálása a legszigorúbb előírások alapján (ez elvileg olyan paraméterhalmazt is jelenthet, ami csak részenként van az előírások között) Erőforrás-szeparálás (link vagy hálózati szinten) a forgalmak szolgáltatási osztályok szerinti szétválasztásán alapul, a szétválasztás eszköze a routing erőforrás-hatékonyság, gazdaságos méret QoS képes hálózat QoS és BE forgalmak aránya IntServ, DiffServ Diffserv-aware IP/MPLS TE constraint based path computation, explicit routing, admission control Különböző modellek és stratégiák a sávszélesség menedzselésére Új architektúra: egyszerű, reguláris topológia, IPv6 címekbe kódolt szolgáltatási osztályok alapján (DT Terastream) szétválasztás alkalmazás szinten, kiszolgálás routing alapján Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 8

9 NÉHÁNY KULCSPROBLÉMA, MEGOLDÁSI VÁLTOZATOK 1 SZOLGÁLTATÁSMINŐSÉG Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 9

10 NÉHÁNY KULCSPROBLÉMA, MEGOLDÁSI VÁLTOZATOK 2 PLUG AND PLAY Egyre komplexebb lakossági szolgáltatások, alkalmazások (pl. Connected Home, Smart Home,) az otthoni hálózaton keresztül IPv4 (DHCP, NAT), tűzfal az E2E kapcsolat megszakítása Új architektúra: virtualizált szolgáltatások, Service Chaining (egy példa: IPv6, virtualizált CPE, DT TeraStream) Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 10

11 NÉHÁNY KULCSPROBLÉMA, MEGOLDÁSI VÁLTOZATOK 3 ÜZEMELTETÉS AUTOMATIZÁLÁSA Egyre növekvő komplexitású hálózat (elemszám, működés) Újabb és újabb alkalmazási területek, szolgáltatások A hálózati szolgáltatók számára alapvető üzleti szempont az új szolgáltatások gyors kifejlesztése, konfigurálása és az üzemeltetési költségek csökkentése Ennek alapja a konfigurációk egységesítése, modell alapúvá tétele és ezekre alapozottan konfigurációmenedzsment automatizálása Virtualizált környezetben a szolgáltatáskonfiguráció része a megfelelő routing, ennek hatékony eszköze lehet a Segment Routing Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 11

12 NÉHÁNY KULCSPROBLÉMA, MEGOLDÁSI VÁLTOZATOK 3 ÜZEMELTETÉS AUTOMATIZÁLÁSA Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 12

13 NÉHÁNY KULCSPROBLÉMA, MEGOLDÁSI VÁLTOZATOK 4 SZÁMLÁZÁS számlázás BILLING AR RATED ACCUMULATED CUSTOMER BUSINESS CALLS MEMORY BALANCE INFORMATION LOGIC OFFLINE RATING RATING ONLINE MEDIATION ügyfélmenedzsment CRM üzemeltetési és üzleti támogató rendszer (etom) Újabb és újabb alkalmazási területek, szolgáltatások Egyszerű, rugalmasan konfigurálható, automatizált számlázási folyamatok szükségesek hálózatmenedzsment (TMN) Küls? Adat Információs Warehouse Operációs rendszer Ügyfél Ismeret Menedzsment Adat kinyer és, Átadás, Betöltés Menedzsment /Üzleti jelentések HÁLÓZAT Ügyfél elemzések Döntés Értékelés Jutalék rendszerek Profiling / Szegment áció Limit kezel ések Ügyfél kockázat elemzés Hitel engedélyezés Viselkedés modellez és Következ?/legjobb aj ánlat Elhaszn álódás/ kereszt érékes ítés Ügyfélkapc solati Rendszer Marketing Kereskedelem Kampány kezel és Szolgáltatás Forgalom/Aj ánlat/rendszerez és Célpiaci Válogatás Kampány végrehajtása Kampány kezel ése Visszahat ás értékelése Integrál ügyfélkapcsolati központ Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 13

14 ÚJ LEHETŐSÉGEK ÉS KÖVETELMÉNYEK NFV, SDN A hálózati szolgáltatások és az azokhoz kapcsolódó további szolgáltatások felgyorsult innovációs folyamatai a célhardver alapú megoldások korlátait feszegetik Hasonlóan ahhoz, ahogyan a dinamikusan és automatizálhatóan konfigurálható számítási felhők támogatják az alkalmazások fejlesztését, a virtualizált funkciókra épülő hálózatok rugalmasan és automatizálhatóan alakíthatók a változó forgalmi és szolgáltatási igényelnek megfelelően A hálózati funkciók virtualizálásának várható előnyei: Csökkenő eszközköltségek és energiafogyasztás Az innovációs ciklusok (szolgáltatás- és alkalmazásfejlesztés) felgyorsítása Rugalmasabb és hatékonyabb erőforrás menedzsment (különböző alkalmazások azonos platformon) Jobb skálázhatóság (szolgáltatások, alkalmazások Kapacitásának gyors bővíthetősége) A virtualizált hálózati funkciók bevezetésének feltétele a szoftver alapú hálózatok alkalmazása Az NFV és SDN együttesen megalapozhatja a programozható hálózatok elterjedését Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 14

15 TÉMAKÖRÖNKÉNTI FORRÁSOK ÉS FELDOLGOZÁSI SZEMPONTOK 2/1 IP/MPLS Segment Routing Motiváció1: a forgalomvezérlés (Traffic Engineering) a szolgáltatási követelmények (QoS) teljesítésének meghatározó eszköze, az online és off line IP/MPLS TE alkalmazásával kapcsolatos korlátok, nehézségek leküzdésének hatékony eszküze lehet az IP/MPLS kiterjesztésének tekinthető Segment Routing Motiváció2: az NFV-SDN alapú hálózatokban az orchestration a routingra alapozott (az adott forgalmat el kell juttatni azokra a hálózati helyekre, ahol kiszolgálásához szükséges virtualizált szolgáltatások megvalósulnak), az IP/MPLS kiterjesztésének tekinthető Segment Routing ennek hatékony eszköze lehet Feldolgozási szempont: az IP/MPLS, az IP/MPLS TE és a Segment Routing működési alapjainak áttekintése (az SR IPv6 vonatkozásai 2.b.i-ben kihagyhatók IPv6 Forwarding rész Routing Extension Header vonatkozások, de 2.b.ii feldolgozása szükséges) Alapkövetelmény: a Segment Routing koncepcionális vonatkozásainak feldolgozása (milyen elven működik, milyen funkciói vannak, mire szolgálnak) 2.b.i és 2.b.ii alapján az IP/MPLS csak az ehhez szükséges mélységben Optikai hálózatos alapok Optikai hálózatos alapismeretek áttekintése, hiánypótlás a továbbiak megértéhez (2.c.i) Alapkövetelmény: akinek nincsenek optikai hálózatos alapismeretei, annak 2.c.i. feldolgozása Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 15

16 TÉMAKÖRÖNKÉNTI FORRÁSOK ÉS FELDOLGOZÁSI SZEMPONTOK 2/2 Egy integrát IPv6 szólgáltatói hálózati architektúra virtualizált funkciókkal: DT Terastream Egy gyakorlatban is megvalósuló újszerű architektúra, a nyilvános szolgáltatói hálózatok aktuális korlátainak és problémáinak megértéséhez, valamint néhány lehetséges jövőbeni megoldás áttekintéséhez Feldolgozási szempont: a virtualizálás és az üzemeltetés automatizálásának motivációi és megoldásai Alapkövetelmény: a PNO-k (Public Network Operators - ~ nyilvános hálózati szolgáltatók) meghatározó hálózati problémáinak áttekintése, a TeraStream nyújtotta, ezekre szolgáló megoldások feldolgozása, a virtualizált hálózati funkciók szerepe a TeraStream architektúrában (ehhez 1.d.iii egyben tekinti át az architektúra lényeges vonatkozásait, 1.d.i és 1.d.ii pedig két részben, ahol az IPv6 címtartományba kódolt szolgáltatási vonatkozásokról folyó diskurzus miatt is érdekes) Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 16