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 2012. április 2., hétfı, IB.138, 10:15-11:45 http://opti.tmit.bme.hu/~cinkler/hsza/2012tavasz 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 PNNI, opnni PCE: Path Computation Element 176
PCE: Path Computation Element Egy vahgy több PCE tartományonként PCEP TED: Traffic Engineering Database PCC1 PCC2 PCEP: PCE Communication Protocol PCC: Path Computation Client Tartományközi útvonalválasztás (Path Computation) Elosztottan Tartományok belsejét nem ismerjük! 2 módszer: RFC5152 - Vasseur, JP., Ayyangar, A., and R. Zhang, "A Per- Domain 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 PCE 177
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 178
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 179
ASON/ASTN Terminology Management Plane Management Plane Control Plane Client UNI CCI CC CC CC CC InterVendor I-NNI CC E-NNI CC IntraVendor I-NNI CC NMI-C NMI-T UNI Client 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 User/Data/Transport/Forwarding Plane CC: Connection Controller CCI: Connection Controller Interface NMI: Network Managemnt Interface NMI-C: NMI for the CP NMI-T: NMI for the Transport Plane 180
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, Multi- Routing) ML: Multiple Interconnected or Integrated Layers (Multi-Layer) Vertical Integration? MD: Multiple Domains (Multi-Domain) Horizontal Integration? Multiple Providers Multiple Vendors (interoperability) Multiple Technologies (Multi-Region / Multi-Technology) From wireless mobile to wireline fixed (FMC), electronic-optical, circuitpacket, computer/data and voice/telecom, etc. Unified Control and Management!!! 181
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 Együtt a kettıt!!! E.g.: IP, OBS, OPS QoS problems For VBR traffic Better granularity Statistical multiplexing Fewer wavelengths needed Fast provisioning Larger transmission delays 182
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 183
Szolgáltatás és annak szállítása elkülönül... Nem egy szép homogén hálózat építése már a cél! Hanem bármilyen részhálózatok újrahasznosítása, olcsó bıvítése, 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 minıségért (QoS) is felelıs... 184
Access: xpon (EPON, GPON) 16 slide PON-ok DOCSIS 3.0 xdsl Etc. Vida Rolitol 185
http://technokrata.comze.com/?tag=t-home, T-Home - Jön a 80Mbites internet Szerzı: Bakó Alpár Dátum: 2009. 08. 08. 186
PON: Passive Optical Network http://infovilag.hu/hir-12681-korszakvalto-muszakitechnologia.html Korszakváltó mőszaki-technológia fejlesztés kezdıdik a Magyar Telekomnál fénysebességő adatáramlás optikai kábelen Infovilág, 2008-09-23 15:51 - Szerkesztı: 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 vezetı szerepét megerısítve, 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.) 187
PON Magyarországon Max 100 Mbit/s háztartásonként Forrás: http://infovilag.hu/hir-12681-korszakvalto-muszaki-technologia.html 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 188
189
Greenfield open passive infrastructure for multi-operators Forrás: Alcatel-Lucent: Building the Fibre Nation, Progress and Policies 190
N pont-pont, 1:N aktív, 1:N passzív Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November Central Office Aktív elosztó pont Passzív elosztó pont Central Office 191
Passzív optikai hálózatok áttekintés Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November Lefelé irány (egyszálas - rendszer) 1490 nm Felfelé irány: 1310 nm RF videó (ha használva van) 1555 nm ONT1 E1 Telefon HSI E1 GbE (10 GbE) NB BB Access Node CC OLT TDM TDMA 1:N ONT2 1:32 Optikai osztó VoIP Videó POTS TDM TDMA CC NB BB OLT ONT Time Division Multiplex Time Division Multiple Access Cross Connect Narrow Band Broadband Optical Line Termination Optical Network Termination Max. 20 km fizikai távolság VoIP ONT32 HSI Videó POTS 192
Idıosztás 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: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November 193
PON hálózatok TDM alapú PON-ok (APON/BPON, EPON, GPON) Jól szabványosítottak Több hullámhosszt használnak (tipikusan 2 3) Olcsó és jó minıségő optikai elemek (osztók, lézerek, stb.) Limitált áthidalható távolság és osztásarány ( 20 km, 1:64) Lefelé irányban mősorszórás jelleg Felfelé irány TDMA WDM PON-ok Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November Egyelıre nincsenek szabványok WDM eszközök egyre olcsóbbá válnak Több irányzat, megvalósított hálózatok vannak Nagy sávszélesség, nagy áthidalható távolság 194
Lefelé irányú forgalom Mősorszórás jelleg: önmagában nem biztonságos Idıosztásos multiplexálás Az ONU-k csak a nekik szóló forgalmat dolgozzák fel A címzéseket a keretszervezésben elhelyezett fejrészek hordozzák Az ONU vevık állandó optikai teljesítményt vesznek, kis költséggel megvalósíthatók OLT A A B C 1:N A A B C A A B C ONU A ONU B A A B A A B C Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November ONU C C 195
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 A A A OLT A A C B 1:N C B ONU B B ONU C C Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November 196
Felfelé irányuló forgalom Általános megoldás az ütközések elkerülésére: TDMA módszer US forgalom meghatározott idıszeletekre osztása Ranging mechanizmus alkalmazása Különbözı távolságra lévı ONT-k különbözı idıbeni távolságra találhatók (és különbözı jelszinttel érkeznek a csomagok) Az OLT végzi a távolságok felmérését és a vezérlı információkat a DS forgalomba főzve meghatározza az ONT-k adási idızítését ONU A A A A A OLT A A B C 1:N C B ONU B B Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November ONU C C 197
Optikai osztók/csatolók 2x2 osztó alapelemekbıl épülnek fel a nagyobb osztásarányt biztosító elemek Az alapmodul elméleti csillapítása: 10log0,5=3dB (valóságban: 3,4 3,7 db) összeolvasztott régió 1 bemenetek 2 1 2 kimenetek mag Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November 198
Passzív optikai rendszerekre vonatkozó szabványok Forrás: Jeszenıi 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 2003 G.983 GPON G.984 Jóváhagyott szabványok EPON 802.3ah 2004 199
PON rendszerek összehasonlítása Szabvány Cella / csomag méret Max. sebesség Átviteli mód Hang átvitel Videó átvitel Max. ODN csillapítás Max. osztásarány Max. távolság 53 bájt ATM 1550 nm overlay (RF) 20-30 db 32 BPON ITU-T G.983 Konfigurálható: D/S: 1,2 Gbit/s U/S: 622 Mbit/s ATM 10-20 km Forrás: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November Konfigurálható: D/S: 2,48 Gbit/s U/S: 2,48 Mbit/s ATM, TDM, Ethernet ATM, TDM, VoIP RF vagy IP 20-30 db 64 20 km GPON ITU-T G.984 53 1518 bájt IEEE802.3ah 1518 bájt Szimmetrikus: 1,25 Gbit/s Ethernet VoIP EPON RF vagy IP 21-26 db 16 (vagy több) 10-20 km 200
G.984.1 Általános jellemzık 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: Jeszenıi Péter: A GPON rendszer, 2008 November 201
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 202