bmevihim134 hálózati architektúrák 1. bevezetésjakab/edu/ha16/01_ha15_bevez.pdf–...
TRANSCRIPT
BMEVIHIM134 Hálózati architektúrák
1. BevezetésNGN motivációk, hajtóerők, trendek
Jakab TivadarBME Hálózati rendszerek és szolgáltatások
tanszék
Budapesti M űszaki és Gazdaságtudományi EgyetemVillamosmérnöki és Informatikai Kar
Mérnök informatikus szak, mesterképzés – Hírközl ő rendszerek biztonsága szakirányVillamosmérnöki szak, mesterképzés - Újgenerációs háló zatok szakirány
NGN MOTIVÁCIÓK, HAJTÓERŐK
2015.04.21. 3
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.
PSTN -Tipikus jellegzetességek
2015.04.21. 4
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. 5
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. 6
Általános üzleti trendek
Felhasználó Profit
• A szolgáltató hasznának megoszlása• A haszon 85%-a a felhasználók 5%-nak nyújtott szolgáltatásokból származik
• Az egyre élesed ő verseny jelent ősen csökkentette a beszédszolgáltatások jövedelmez őségét
2015.04.21. 7
Általános piaci trendek (1)
2015.04.21. 8
Általános piaci trendek (2)
2015.04.21. 9
Piaci előrejelzés
2015.04.21. 10
Forgalmi előrejelzés:IP vs POTS
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
Best EffortData
ValueData
VoiceTraffic
Merryll Lynch, The Strategy Group, IDC, Vertical, Data Comm, DRW and IDATE
2015.04.21. 11
Forgalmi arányok alakulása
2015.04.21. 12
KonvergenciákÜzleti, 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 hálózatokPlatform• Áramkör- és csomagkapcsolt konvergált
hálózatnyilvános
2015.04.21. 13
Konvergáló hálózatok
PS
TN
Ada
t
GS
M m
obil
Káb
el
PA
BX
Ada
t
Vertikális integrálódás
Lakás Üzleti
Horizontális integrálódás
Alkalmazások
Middleware
Kapcsolás és útvonalválasztás
Transzport
Hozzáférés
Lakás Üzleti
2015.04.21. 14
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. 15
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. 16
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. 17
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. 18
Miért változtassunk?
• Mit tudunk/akarunk eladni?• Milyen módon adjuk el?• Hogyan juttassuk el a felhasználóhoz?• Hogyan szedjük be a pénzt?
2015.04.21. 19
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)
Trendekalkalmazások, szolgáltatások, technológiák, piac
2015.04.21. 21
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. 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
2015.04.21. 34
The Web Is Dead. Long Live the InternetBy Chris Anderson and Michael Wolff August 17, 2010 |9:00 am |Wired September 2010
2015.04.21. 35
http://www.economist.com/news/economic-indicators/21567367-internet-traffic
2015.04.21. 36
http://www.nextnature.net/2012/03/internet-traffic-is-now-51-non-human/
2015.04.21. 37
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. 38
Alkalmazás-trendek
• Top 10 Internet Trends and Predictions for 2011 - Ti ps 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. 39
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
TrendekForgalmak, végkészülékek, előfizetők
2015.04.21. 41
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 Internet-forgalomnak
– 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. 42
A mobil adatforgalom növekedése
CAGR: compound annual growth rate(összesített éves növekedés ütem)
2015.04.21. 43
Mobil alkalmazások forgalmi arány
2015.04.21. 44
Mobil végkészülékek
2015.04.21. 45
Eszközök fejlődése: forgalomtöbbszörözés
2015.04.21. 46
Végkészülékek generált forgalma
2015.04.21. 47
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. 48
Mobil Internet: Internet of Things
2015.04.21. 49
Elterjedtség (az elektromos hálózat határain túl)
Sárga: a mobil előfizetők száma meghaladja a elektromos hálózattal elért lakosság számát
Trendeka hálózat
2015.04.21. 51
A hálózat
• NGN definíciók• Az Internet architktúrája• Az NGN architektúra meghatározó jellemzői
2015.04.21. 52
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. 53
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 Internet-
hozzáférést és annak alkalmazásait is)– videoszolgáltatások (streaming és igény szerinti
videoszolgáltatás – Videon on Demand, VoD)– digitális televízió műsorszétosztás, multimédia
2015.04.21. 54
Újgenerációs hálózatok - szolgáltatások
• ... (teljes szolgáltatású hálózat ):– mobilitás, vándorlás, együttműködés a hagyományos
szolgáltatásokkal– emberi és gépi felhasználók számára
2015.04.21. 55
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. 56
A mai Internet architektúrája
KKV-k EU-s kutatási programokban 56Dr. Szabó Csaba Attila, Híradástechnikai Tanszék Budapesti M űszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Search Engine 2
SearchEngine 1
ContentServer 1 Content
Server 2 User B
User A
R1 R2 R3
R4R5
1 A tartalmak felderítésea keresőmotorok által
2 A tartalom felderítése a felhasználók által
3 A kiválasztott tartalom letöltése
2015.04.21. 57
OXC IPv6Diffserv
Resonant Communication Network
Felhasználó
Home GW
GMPLS
tűzfal
ENUMSIP
Gerinchálózat
nagysebesség ű, nagy kapacitású, QoS
PresenceMobile IP
Discoveryvégponttól végpontig
MPLS
CWDMFWA
B-PONGE-PON
DNS
Hozzáférésihálózat
Szolgáltatás/hálózatvezérlési platform
Biztonság
NTT NGN koncepció -RENAResonant Communication Network Architecture (NTT koncepció)
azonosításIPSec
titkosítás
2015.04.21. 58
Szabványosítási területek
Gerinchálózat
Intelligens otthonalkalmazások
Közösségiegyüttm űködés
Tartalomterjesztése
Keresőgép Web
Másik hálózat
Szolgáltatás/hálózatvezérlési platform
Csomópontok közti IF
�Vezérlési protokoll a a többrétegű átvitelhez (GMPLS alapú)
Hálózatok közötti IF
�Vezérlési protokoll a többrétegű átvitelhez
Hálózat-PF IF
�Hálózat-PF együttműködés biztonsági okokból (SIP, MIDCOM)� Hálózat-PF együttműködés QoS (SIP)biztosítására
Terminal-PF IF�Biztonság többszörös SIP esetén(SIP)�Végpont-végpont biztonság/QoS�Véberendezések távoli karbantartása
Hálózati végz ődések köztiIF
�QoS biztosítása (RTCP)�Távvezérelt szolgáltatások
Hozzáférési hálózati IF
�Optikai hozzáférés IF (B-PON, GE-PON) (ITU-T G983, IEEE802.3ahEFM)
Hálózati szoftverarchitektúra�Funkcionális architektúra hálózati szoftverfunkciók rugalmas implementálásához�Inter-OSS IF belső és külső OSS-ek közötti együttműködés támogatására
Home GW
GW: gatewayIF: interfacePF: platform
Home GW
2015.04.21. 59
Home Gateway
Remote control
���
Session controlAuthentication
Home GW
Felhasználói hálózat
Home GW firmware
Remote maintenance center
• A Home GW funkciók az NGN részét képezik és egy önál ló hálózatelemben vagy egy szélessávú routerben, PC, v agyháztartási készülékben vannak implementálva.• Home GW firmware letölthet ő a szolgáltatótól.• A megfelel ő versenyfeltételek biztosítása érdekében a home GW körüli interfészeket megfelel ően szabványosítani kell.
Service/network control platform
RENA-based network
2015.04.21. 60
Edge node Core node Core
node
IP network
WavelengthOptical/TDM network
ISP
Ether network
ATM network
Ether network
ATM network
Optical/TDM networkOIX
GMPLS GMPLS GMPLS
Multilayer pass-through network architecture
Control protocol
Optikai hálózat
Edge node
- GMPLS alapú
- Maximálisan kihasznált L1szint ű tranzitálás
• Többször tíz Tbit/s-os átvitel szükséges az NGN-ben.• Új gerinchálózati arcgitektúrát kell kialakítani és
szabványosíani.• Egy lehetsége megoldás a többréteg ű tranzitálás (NTT
“multilayer pass-through network architecture”)
2015.04.21. 61
Future Internet: egy lényeges vonatkozástartalom-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
KKV-k EU-s kutatási programokban 61Dr. Szabó Csaba Attila, Híradástechnikai Tanszék Budapesti M űszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
2015.04.21. 62
A Future Media Internet architektúrája
KKV-k EU-s kutatási programokban 62Dr. Szabó Csaba Attila, Híradástechnikai Tanszék Budapesti M űszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
2015.04.21. 63
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 támogatásatranszport sík
(csomagalapú)
vezérlési sík
szolgáltatási sík(hál. szolg. és harmadik oldal)
NGN tartomány
gerinc-hálózat
kapcsolódikaz
NGN-hez
Nyílt, szabványosinterfészek
különböz ő hozzáférés
végberendezések
Nyílt, szabványosinterfészek
2015.04.21. 64
API
Általános alkalmazások
Szolgáltató alkalmazásai
Harmadik oldal alkalmazásai
Hálózati szoftverplatform
Alkalm azások
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
Hálózati szoftver
2015.04.21. 65
NGN hálózati kép
IP BasedPBX
IP Phone, Web Phone
Mobil
Vezetékesencsatlakozófelhasználók
Tartalom-szolgáltatók
PSTN(áramkörkapcsolt)
Lakás /családi Üzleti
InternetIP Network
CorporateIntranet
Tartalom-tszolgáltatók
2Ghozzáférés 3G
UTRAN
GSM
Optikai technológiák(WDM, DWDM)
xDSLWLL
ATM
FTTx
ATM
Unified Messaging
E-Business
AAA Policy Security Mobility Session
Hálózati szolgáltatásokNyílt API-k
NGN alkalmazások
2015.04.21. 66
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 Interface66
2015.04.21. 67
NGN hálózatok felépítése ITU-T példa
Access Independent
(CoreTransport)
Network
Service/Network Control Platform
Application
Multi-layer Service Edge
PresenceQoS/Traffic Control
RADIUS
SIP
SingleSign-On Server
AccountingMulti-point
video-conference
HomeAgent
CertificationAuthority
NWdefense
HGWmanagement
ONUONU
Service Node
ADSL modem
Core Node
MCWDMDSLAM
MC
MC
MC
Distribution Function
BusinessUser
HGW
OLT
V-ONU
HE
V-OLT
Visual System
Mass User
OtherNetwork
GWPSTN
Community CollaborationCommunity Collaboration ContentsContents CommerceCommerce
Ubiquitous Network
UserNetwork
Access
DependentNetwork
BS
RMC
MSC
Transportstratum
Servicestratum
GW
GW
Wireline AccessRAN HE: Head endMSC: Mobile Switching
Center RMC: Radio Media
ConverterBS: Base StationDSLAM: Digital Subscriber
Access ModuleOLT: Optical Line TerminalONU: Optical Network UnitMC: Media Converter
NNI
UNI
2015.04.21. 68
TRENDEK 2015
2015.04.21. 69
Forgalmi komponensek
2015.04.21. 70
Forrás: Cisco
Forgalmi komponensek
2015.04.21. 71