Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Mérnök informatikus szak, mesterképzés Hírközlő rendszerek biztonsága szakirány Villamosmérnöki szak, mesterképzés - Újgenerációs hálózatok szakirány BMEVIHIM134 Hálózati architektúrák 1. Bevezetés NGN motivációk, hajtóerők, trendek Jakab Tivadar BME Hálózati rendszerek és szolgáltatások tanszék
NGN MOTIVÁCIÓK, HAJTÓERŐK
PSTN -Tipikus jellegzetességek Szolgáltatások A szolgáltatás-fejlesztés folyamata összetett és hosszadalmas a szolgáltatásmenedzsment nehézkes volt a bonyolult szoftverek miatt. Jelzésrendszer Jelentősen különböző jelzések a beszéd- és adatszolgáltatások körében. Gyártóspecifikus vonatkozások Csak a gyártók vagy a gyártókkal szorosan együttműködő, speciális környezet által támogatott szakemberek voltak képesek a szolgáltatás-fejlesztésre. Együttműködési képességek Bonyolult és nehézkes a platformok, az alkalmazott programnyelvek és a környezetek jelentős különbségei miatt. 2015.04.21. 3
A hagyományos távközlési iparág leépülése Szolgáltatók milliárdos veszteségek VoIP alapú szolgáltatók előretörése a távolsági hívások piacán Az üzleti előfizetők távolsági hívásai a WAN-ok fölé mozognak át A vezetéknélküli megoldások fokozatos elfoglalják a lakáselőfizetők távolsági hívásainak piacát A távolsági hívások piaci mozgásait követik a helyi hívások A Windows XP gyakorlatilag egy SIP telefon minden PC-n Gyártók milliárdos veszteségek Az új, ismeretlen gyártók IP PBX és IP telefon gyártmányaikkal jelentősen csökkentik az ismert gyártók piaci részesedését. 2015.04.21. 4
Az üzleti környezet változásai Globalizációs hatás Az Internet kereskedelmi vonatkozásai (e-commerce) Világméretű információs társadalom (e-gov, VPN, hálózati konvergenciák) Határok nélküli távközlési piac IT hálózatok és technológiák IP forgalmi prognózisok, nagy kapacitások és skálázhatóság, QoS, QoP Felhasználói elvárások Egységesen jó minőség, mobilitás, biztonság, folyamatos kapcsolat, multimedia, egyszerű megoldások, arányos költségek Szabályozás Deregulációs trend 2015.04.21. 5
Általános üzleti trendek Felhasználó Profit A szolgáltató hasznának megoszlása A haszon 85%-a a felhasználók 5%-nak nyújtott szolgáltatásokból származik Az egyre élesedő verseny jelentősen csökkentette a beszédszolgáltatások jövedelmezőségét 2015.04.21. 6
Általános piaci trendek (1) 2015.04.21. 7
Általános piaci trendek (2) 2015.04.21. 8
Piaci előrejelzés 2015.04.21. 9
Forgalmi előrejelzés: IP vs POTS Best Effort Data Value Data Voice Traffic Általánosan elfogadott megállapítások: Az adatforgalom mennyisége jelentősen meghaladja a beszédforgalomét Az adatforgalom évi növekedési üteme ~100% a beszédé ~10% 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Merryll Lynch, The Strategy Group, IDC, Vertical, Data Comm, DRW and IDATE 2015.04.21. 10
Forgalmi arányok alakulása 2015.04.21. 11
Konvergenciák Üzleti, hálózati és platform Üzleti Dinamikusan változó piaci, technológiai és szabályozási viszonyok A jövedelmezőség növelésének eszközei Bővíteni a piacot Csökkenteni a fluktuációt Javítani a gazdaságosságot Stratégiai szövetség Szolgáltatások Egységes üzenetek (Unified Messaging) Global Call Center Hálózati Magán- és nyilvános hálózatok Vezetékes és vezetéknélküli hálózatok Platform Áramkör- és csomagkapcsolt nyilvános konvergált hálózat 2015.04.21. 12
Konvergáló hálózatok Vertikális integrálódás Horizontális integrálódás Alkalmazások Middleware PSTN Adat GSM mobil Kábel PABX Adat Kapcsolás és útvonalválasztás Transzport Hozzáférés Lakás Üzleti Lakás Üzleti 2015.04.21. 13
Mik a hálózati konvergencia hajtóerői? A beruházási és műszaki támogatási-üzemeltetési költségek csökkentése Összetett, nagy integráltságú alkalmazások megjelenése és az ezekhez kapcsolódó új igények Nagyobb hálózati rugalmasság, funkciógazdagság Új szabványok, ajánlások 2015.04.21. 14
Műszaki hajtóerők A beszéd- és az adatszolgáltatásokra épülő piacok konvergenciája Újabb szolgáltatások Video, beszéd és adat integrálására alapozott egységes üzenetkezelés IP Centrex, IP Soft-PBX, Call Center E-Business Egységes IP platform különböző transzportok felett (PSTN, ATM, Frame, vezetéknélküli, optikai) IP mindenhol (desktop, hozzáférés, gerinc) 2015.04.21. 15
Piaci hajtóerők A távközlési és informatikai piacok versenye dereguláció unbundling cégegyesülések/felvásárlások Konvergencia Alacsonyabb üzemeltetési és adminisztrációs költségek Szolgáltatások egy integrált beszéd-adat, fix-mobil hálózati infrastruktúra felett 2015.04.21. 16
Miért változtassunk? Mi szükséges egy sokféle szolgáltatást nyújtó, különböző üzleti lehetőségeket biztosító alkalmazásokat támogató hálózati platformhoz? Milyen a technológiák érettsége, a mobil és vezetékes infrastruktúra aktuális állapota alapján a kép ebből a szempontból? Milyen tanulságos különbségek fedezhetők fel a vezetékes és mobil alapú üzleti alapmodellekben? 2015.04.21. 17
Miért változtassunk? Mit tudunk/akarunk eladni? Milyen módon adjuk el? Hogyan juttassuk el a felhasználóhoz? Hogyan szedjük be a pénzt? 2015.04.21. 18
Miért változtassunk? Mit tudunk/akarunk eladni? hálózati kapacitás ügyfelek tartalmak (alkalmazások is) videó (konzerv: pl. film, friss: esemény, pl. sport) zene más: pl. közlekedési információk logisztika (pl. számlázás) Milyen módon adjuk el? rugalmasan kontrollálható jogosultságok (DRM) Hogyan juttassuk el a felhasználóhoz? sávszélesség, QoS Közvetítő tevékenység (bróker, pillangó-modell ) Hogyan szedjük be a pénzt? Rugalmasan paraméterezhető tarifa (számlázási rendszer: mérni, beárazni, kiküldeni, beszedni) Közvetítői modellben új problémák (ki hitelez, ki vállal árgaranciát) 2015.04.21. 19
Trendek alkalmazások, szolgáltatások, technológiák, piac
Trendek Web 2.0 Summit 2010: Mary Meeker (Morgan Stanley), "Internet Trends" http://www.youtube.com/watch?v=7yl9yrttesi&playnext=1&list=pl2737d508f656ccf8 http://assets.en.oreilly.com/1/event/39/internet%20trends%20presentation.pdf Web 2.0 Summit 2010: Mark Zuckerberg (Facebook), "A Conversation with Mark Zuckerberg" http://www.youtube.com/watch?v=czw-dttp6ou Web 2.0 Summit 2010: Toni Schneider (Automattic), "Point of Control: You" http://www.youtube.com/watch?v=15tp8qvtg9m http://assets.en.oreilly.com/1/event/39/point%20of%20control_%20you%20presentation.ppt 2015.04.21. 21
2015.04.21. 22
2015.04.21. 23
2015.04.21. 24
2015.04.21. 25
2015.04.21. 26
2015.04.21. 27
2015.04.21. 28
2015.04.21. 29
2015.04.21. 30
2015.04.21. 31
2015.04.21. 32
2015.04.21. 33
The Web Is Dead. Long Live the Internet By Chris Anderson and Michael Wolff August 17, 2010 9:00 am Wired September 2010 2015.04.21. 34
http://www.economist.com/news/economic-indicators/21567367-internet-traffic 2015.04.21. 35
http://www.nextnature.net/2012/03/internet-traffic-is-now-51-non-human/ 2015.04.21. 36
Alkalmazás-trendek Kerry Bailey, chief marketing officer, Verizon Business Enterprise Social Networking Aiming for the Clouds 360º Security Mobilizing the Workforce: From Telework to Telepresence Borderless Business High IQ Networks Fueling a Smart Economy The Focus Will Be on Green Seeing is Believing More Wireless Apps, Especially Machine to Machine 20/20 Vision 2015.04.21. 37
Alkalmazás-trendek Top 10 Internet Trends and Predictions for 2011 - Tips from your Green Web Hosting provider Local Social media (Foursquare or Tripit) Mobile - the Next Frontier for Brand Engagement mcommerce Blogging, Content Publishing and Distribution iphone Apps Real Time Video Search 2015.04.21. 38
Trendek rövid távon Felhasználói oldal mobil Internet gyors felfutása alkalmazások végkészülék platformja Hálózati szegmensek otthoni: technológiai sokszínűség hozzáférési: sávszélesség, mobilitás aggregációs: sávszélesség nagyvárosi : sávszélesség gerinc: BE és minőségi IP forgalmak szétválasztása Általános PSTN és SDH életciklus vége növekvő komplexitás -> menedzselhetőség üzemeltetési költségek -> zöld szempontok (energiahatékonyság) e2e QoS? IPv6 2015.04.21. 39
Trendek Forgalmak, végkészülékek, előfizetők
Forgalmak, végkészülékek, előfizetők Cisco előrejelzés (Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2010 2015, February 1, 2011) 2010-ben a mobil forgalom növekedése 2.6-szeres volt és a következő három évben megtriplázódik a 2010-es mobil adatforgalom háromszorosa volt a 2000-es teljes Internetforgalomnak 2011-ben a mobil video forgalom a mobil adatforgalom fele volt (2010: 49.8% 2011: 52.8%) a mobil adat felhasználók 1%-a a forgalom több mint 20%-át 10%-a mintegy 60%-át generálta (vezetékes adatfelhasználókhoz hasonló arányok) Előrejlezések 2015-re 26-szoros növekedés 2010-15 között 2015-ben 7.1 milliárd mobil csatlakoztatású ezsköz (népesség 7.2 milliárd) 2015-re a mobil adatforgalom kétharmada video lesz A mobil csatlakoztatású tabletek által generált össz adatforgalom 2015-ben annyi lesz, mint a mobil össz adatforgalom 2010-ben 2015.04.21. 41
A mobil adatforgalom növekedése CAGR: compound annual growth rate (összesített éves növekedés ütem) 2015.04.21. 42
Mobil alkalmazások forgalmi arány 2015.04.21. 43
Mobil végkészülékek 2015.04.21. 44
Eszközök fejlődése: forgalomtöbbszörözés 2015.04.21. 45
Végkészülékek generált forgalma 2015.04.21. 46
Mobil Internet: helyettesítő szolgáltatás Tipikus okok: fix és mobil hasonló tarifák, vagy hiányzó vezetékes hozzáférési infrastruktúra (a csak mobilon csatlakozó felhasználók növekedése 25-szörös lesz 2010-15 között 2015.04.21. 47
Mobil Internet: Internet of Things 2015.04.21. 48
Elterjedtség (az elektromos hálózat határain túl) Sárga: a mobil előfizetők száma meghaladja a elektromos hálózattal elért lakosság számát 2015.04.21. 49
Trendek a hálózat
A hálózat NGN definíciók Az Internet architktúrája Az NGN architektúra meghatározó jellemzői 2015.04.21. 51
Újgenerációs hálózatok - definíció Next Generation Networks A nyilvános távbeszélő hálózat (PSTN) és a nyilvános adathálózat (PSDN) összenövéséből kialakuló sokszolgáltatású hálózatot értik rajta 2015.04.21. 52
Újgenerációs hálózatok - szolgáltatások Minden szolgáltatást támogató hálózat a szolgáltatók és a felhasználók számára is (teljes szolgáltatású hálózat ): távbeszélő és más hagyományos szolgáltatások (beleértve az Internet-hozzáférést is) adatszolgáltatások (beleértve a nagysebességű Internethozzáférést és annak alkalmazásait is) videoszolgáltatások (streaming és igény szerinti videoszolgáltatás Videon on Demand, VoD) digitális televízió műsorszétosztás, multimédia 2015.04.21. 53
Újgenerációs hálózatok - szolgáltatások... (teljes szolgáltatású hálózat ): mobilitás, vándorlás, együttműködés a hagyományos szolgáltatásokkal emberi és gépi felhasználók számára 2015.04.21. 54
Újgenerációs hálózatok - jellemzők Általános hálózati és műszaki jellemzők: csomag alapú transzport (IP, MPLS, ATM, Ethernet) intelligens hálózatok és szolgáltatások IP réteg dominanciája a menedzselésben Elosztott, transzport-, hálózatelem-, session- és szolgáltatásfüggetlen vezérlés Jól definiált (szabványos) IP-barát protokollok 2015.04.21. 55
A mai Internet architektúrája Search Engine 1 R1 R2 Search Engine 2 R3 1 A tartalmak felderítése a keresőmotorok által 2 A tartalom felderítése a felhasználók által R5 R4 3 A kiválasztott tartalom letöltése Content Server 1 Content Server 2 User B User A Dr. Szabó Csaba Attila, Híradástechnikai Tanszék 2015.04.21. KKV-k EU-s kutatási programokban 56 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
NTT NGN koncepció -RENA Resonant Communication Network Architecture (NTT koncepció) tűzfal azonosítás Biztonság titkosítás IPSec Resonant Communication Network Felhasználó Home GW Hozzáférési hálózat Szolgáltatás/hálózat vezérlési platform Gerinchálózat GE-PON B-PON FWA CWDM nagysebességű, nagy kapacitású, QoS MPLS OXC IPv6 GMPLS Diffserv végponttól végpontig ENUM SIP Discovery Mobile IP Presence DNS 2015.04.21. 57
GW: gateway IF: interface PF: platform Hálózatok közötti IF Másik hálózat Vezérlési protokoll a többrétegű átvitelhez Home GW Szabványosítási területek Közösségi Tartalom együttműködés terjesztése Kereső gép Hálózati végződések közti IF QoS biztosítása (RTCP) Távvezérelt szolgáltatások Szolgáltatás/hálózat vezérlési platform Gerinchálózat Intelligens otthon alkalmazások Web Csomópontok közti IF Hálózati szoftverarchitektúra Funkcionális architektúra hálózati szoftverfunkciók rugalmas implementálásához Inter-OSS IF belső és külső OSS-ek közötti együttműködés támogatására Hálózat-PF IF Hálózat-PF együttműködés biztonsági okokból (SIP, MIDCOM) Hálózat-PF együttműködés QoS (SIP) biztosítására Terminal-PF IF Home GW Vezérlési protokoll a a többrétegű átvitelhez (GMPLS alapú) Biztonság többszörös SIP esetén (SIP) Végpont-végpont biztonság/qos Véberendezések távoli Hozzáférési karbantartása hálózati IF Optikai hozzáférés IF (B- PON, GE-PON) (ITU-T G983, IEEE802.3ahEFM) 2015.04.21. 58
Home Gateway A Home GW funkciók az NGN részét képezik és egy önálló hálózatelemben vagy egy szélessávú routerben, PC, vagy háztartási készülékben vannak implementálva. Home GW firmware letölthető a szolgáltatótól. A megfelelő versenyfeltételek biztosítása érdekében a home GW körüli interfészeket megfelelően szabványosítani kell. Felhasználói hálózat Authentication Session control Remote control Home GW firmware Remote maintenance center Service/network control platform Home GW RENA-based network 2015.04.21. 59
Optikai hálózat Többször tíz Tbit/s-os átvitel szükséges az NGN-ben. Új gerinchálózati arcgitektúrát kell kialakítani és szabványosíani. Egy lehetsége megoldás a többrétegű tranzitálás (NTT multilayer pass-through network architecture ) IP network Ether network ATM network Multilayer pass-through network architecture - GMPLS alapú - Maximálisan kihasznált L1 szintű tranzitálás Control protocol ISP Ether network ATM network Optical/TDM network Wavelength Edge node GMPLS Core GMPLS Core node GMPLS node Edge node Optical/TDM network OIX 2015.04.21. 60
Future Internet: egy lényeges vonatkozás tartalom-felderítés és kézbesítés Dinamikus cache-elés (dynamic cashing) Tartalom-azonosítás (content indentification) A hálózati topológiáról és forgalmi viszonyokról szóló ismeretek felhasználása Tartalomcentrikus szállítás Dinamikus tartalom-adaptáció Dr. Szabó Csaba Attila, Híradástechnikai Tanszék 2015.04.21. KKV-k EU-s kutatási programokban 61 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
A Future Media Internet architektúrája Dr. Szabó Csaba Attila, Híradástechnikai Tanszék 2015.04.21. KKV-k EU-s kutatási programokban 62 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
NGN architektúra - alapelvek egységes gerinchálózat, Három gerinc réteg: transzport, vezérlés és szolgáltatás, csomag alapú transzport, nyílt, szabványos IF-ek a rétegek között, sokféle szolgáltatás és alkalmazás támogatása NGN tartomány szolgáltatási sík (hál. szolg. és harmadik oldal) Nyílt, szabványos interfészek vezérlési sík Nyílt, szabványos interfészek gerinchálózat transzport sík (csomagalapú) kapcsolódik az NGN-hez különböző hozzáférés végberendezések 2015.04.21. 63
Hálózati szoftver Nyílt API a hálózati szoftverek számára új szolgáltatások hatékony fejlesztése harmadik oldal alkalamzásainak felhasználása ruglamas üzleti megközelítések A hálózati szoftver architektúrája rugalams platform-funkciók gyártó-független rendszer Alkalmazások Általános alkalmazások Szolgáltató alkalmazásai API Harmadik oldal alkalmazásai Hálózati szoftverplatform 2015.04.21. 64
NGN hálózati kép NGN alkalmazások Unified Messaging E-Business Nyílt API-k Hálózati szolgáltatások GSM PSTN (áramkörkapcsolt) AAA Policy Security Mobility Session IP Network Internet Tartalomszolgáltatók Tartalom-t szolgáltatók 2G hozzáférés ATM 3G UTRAN Optikai technológiák (WDM, DWDM) WLL ATM xdsl FTTx Vezetékesen csatlakozó felhasználók Corporate Intranet IP Phone, Web Phone IP Based PBX Mobil Lakás /családi Üzleti 2015.04.21. 65
NGN architektúra ITU-T szerint NGN fő jellemzői: Csomagalapú hálózat Szolgáltatási és transzport réteg egymástól független QoS képes átvitel Több féle szélessávú elérés Mobilitás támogatott UNI User Network Interface; NNI Network Network Interface; ANI Application Network Interface 66 2015.04.21. 66
NGN hálózatok felépítése ITU-T példa Application Community Collaboration Contents Commerce Service stratum Service/ Network Control Platform QoS/Traffic Control NW defense HGW management Multi-point video-conference Presence SIP Certification Authority Single Sign-On Server RADIUS Accounting Home Agent Access Independent (Core Transport) Network PSTN GW Visual System HE Core Node Multi-layer Service Edge Service Node NNI GW Other Network Transport stratum Access Dependent Network RAN GW MSC RMC BS DSLAM ADSL modem V-OLT V-ONU Distribution Function OLT ONU WDM ONU Wireline Access MC MC MC MC 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 User Network Business User Ubiquitous Network UNI HGW Mass User 2015.04.21. 67
2015.04.21. 68
TRENDEK 2015 2015.04.21. 69
Forgalmi komponensek Forrás: Cisco 2015.04.21. 70
Forgalmi komponensek 2015.04.21. 71