Redes Convergentes de Alta Velocidade

1. Redes Convergentes de Alta Velocidade Profa. Etianne Torres Profetianne@gmail.com

2. Histórico e Fundamentos das Redes de NGN (NextGeneration Networks) • Introdução: • Forças de Transformação no Cenário das Redes de Telecomunicação • Ambiente multifornecedor (redução de custos de equipamentos e serviços) • Convergência de Voz, dados e vídeo na mesma infra-estrutura de rede.

3. Então o que é Convergência • Consiste no tratamento e encaminhamento de todos os tipos de informação (voz, dados e vídeo) na mesma infra-estrutura de rede, ou seja, usando o mesmo tipo de equipamento. (Tronco, 2006).

4. Consolidação do Mercado de Telecomunicações • Por meio da tecnologia que utiliza o protocolo da Internet ou tecnologia IP (Internet Protocol). • Valorização do Paradigma “tudo sobre IP” • Tecnologia Fotônica (Melhora nos sistemas de modulação e redução da atenuação e dispersão). • WDM (WavelengthDivisionMultiplexing) – Técnica de multiplexação em comprimento de onda.

5. União da área de Telecom com a Informática • Exercem duas funções básicas: • Processamento da informação • Transporte da informação

6. A Arquitetura proprietária, e principalmente monolítica, dos atuais equipamentos de rede faz com que as operadoras de redes e provedores de serviço fiquem inteiramente dependentes dos fabricantes de equipamentos para as atualizações de software/hardware e para novas aplicações.(Tronco 2006).

7. E o porque dessa Dependência?

8. Ocorre porque os atuais equipamentos de rede tem uma arquitetura cujas funções de controle e de encaminhamento da informação são inseparáveis. • E Gera forte dependência do fabricante, com relação á: • Novas funcionalidades do software e do hardware • Política de preço e • Criação de novos serviços

9. Evolução da Tecnologia dos PC´s IBM 1980 Atualmente Poucas Aplicações proprietárias sob SW e HW proprietários Um universo de aplicações Alguns Sistemas Operacionais Grande Variedade de Hardware Padronizado

10. Então Qual é o FOCO da NGN? • Separar o HW do SW dos equipamentos de telecomunicações, através de interfaces padronizadas. • Onde a criação de novos serviços é independente do HW.

11. E como funciona a Arquitetura NGN • Decompõe os elementos da camada de rede em Camadas Funcionais: • A primeira: Refere-se a Camada de Acesso (EdgeLayer). • Ex:Telefone Fixo ou Celular, • PC´s, Modems, PABX • A Segunda: Refere-se a Camada de Núcleo (Core Layer) • Ex: Comutadores e Multiplexadores • A Terceira: Refere-se a Camada de Controle da Rede (Network ControlLayer) • Roteamento e Sinalização de Chamadas • A Quarta: Refere-se a camada de Serviço e Aplicações • Autenticações, Autorizações, Tarifações e Gerenciamento.

12. Modelo da NGN Camada de Serviços e Aplicações Gerência Base da Dados AAA Camada de Controle CR SC SGW SS7 Camada de Núcleo da Rede X X X X X X Camada de Acesso GW SGW GW GW RTPC Acesso Sem Fio Acesso Empresas Acesso Residencial

13. Principais Elementos São: • Media Gateways (GW) • Responsáveis pela conversão do tráfego de voz, dados ou vídeo em sua forma original para a forma IP. (Camada de Acesso) • Media Gateway Controller – SC ou (MGC) • Também denominado Servidor de Chamadas (Softswitch). Fornece serviço de tratamento das chamadas dos assinantes telefonicos para abrir a rota para a passagem da informação da rede telefonica sobre a rede IP. • Controlador de Rotas (CR) • Efetua o calculo das rotas para encaminhamento das chamadas dentro da rede IP.

14. Principais Elementos São: • Gateway de Sinalização (Signaling Gateway – SGW). • Converte a sinalização da chamada (CommomChannelSignating System N°. 7 (SS#7) para a sinalização da chamada da rede IP. As mensagens são trocadas por meio de um canal dedicado de 64kbit/s (Canal comum). • Rede de Pacotes (Núcleo) • Composta pelos equipamentos de encaminhamento e transporte IP (comutadores e multiplexadores) e utilizada na camada do núcleo da rede.

15. Teve início com o advento da Rede Inteligente (RI).Na RI surge o processo de separação da camada de aplicação (ambiente de criação de serviços) das demais camadas de rede.

16. O Processo continuou com a separação da camada de controle das camadas de comutação e acesso.A camada de acesso e comutação passou a ser denominada Media Gateway (MG) e a camada de controle de Media Gateway Controller(MGC).

17. Temos então??? • A padronização da interface entre o MGC e MGs. • O que possibilitou livre escolha entre os fabricantes de equipamentos. • E a separação do controle e da comutação permitiu o compartilhamento dos recursos de comutação por diferentes controladores e o aumento da velocidade de comutação passa somente a encaminhar dados.

18. Decomposição dos Elementos da Rede MGC Aplicação Aplicação Aplicação Controle Controle MG Controle Porta Porta Porta Porta Porta Porta X X X Porta Porta Porta Porta Porta Porta Comutador Decomposto De RI Comutador Telefonico Monolítico Media Gateway e Media Controller Gateway

19. No momento Atual, redes e serviços ainda estão muito vinculadas. Mas superadas as limitações impostas pelas redes e equipamentos legados e pelos aspectos financeiros e econômicos as diferentes redes vão “convergir” para uma plataforma única.

20. Característica Importante da NGN • É a integração dos serviços, diminuindo o custo de operação de redes distintas. • Sendo assim, é fundamental a padronização para efetuar a separação das camadas de rede através da interface de programação de Aplicações (APIs).

21. Princípios das Redes de Nova Geração • Decomposição das funções dos elementos de rede em componentes com interfaces bem definidas. • Separação dos serviços da camada de rede, o que permite a evolução dos serviços independentes dos equipamentos de rede e a continuidade dos serviços atuais • Arquitetura distribuída e processamento transparente da localização geográfica do componente.

22. Princípios das Redes de Nova Geração • Desenvolvimento dos componentes para flexibilizar configurações e atualização tecnológica. Componentes individuais podem ser substituídos sem afetar o todo. • Prover funções de interoperabilidade para possibilitar às novas redes interação com o sistema já existente (legado). • Integração dos sistemas de operação, administração, manutenção e aprovisionamento. A gerência de uma rede única reduz o custo de operação/manutenção da rede de forma significativa.

23. Princípios das Redes de Nova Geração • Criação de um ambiente multifornecedor para os diversos componentes da rede. Diminuindo o custo. • Rede multisserviço (rede única) que possibilita a integração de todos os serviços. • Uso eficiente dos recursos de comutação e transmissão e ampla conectividade.

24. Exercícios • Explicar a Mudança de paradigmas da NGN comparada às redes tradicionais. • Descrever as camadas da NGN e suas principais funções. • Cite exemplos de arquiteturas NGN padronizadas atualmente e fale brevemente do seu desenvolvimento.

25. Respostas • A mudança de paradigmas da NGN refere-se à decomposição dos elementos de rede (equipamentos) monolíticos em diversas partes e à padronização das interfaces entre essas partes, possibilitando a criação de um ambiente multifornecedor (um forncedor para cada parte), fazendo com que o custo das partes componentes fique cada vez menor. Além disso, com a utilização de uma única tecnologia de rede de pacotes, é possível a integração de todos os serviços. O custo de operação/manutenção de uma única rede é significativamente menor que o do ambiente atual (uma rede para cada tipo de serviço). • A arquitetura NGN decompõe os elementos de rede em quatro camadas funcionais: camada de acesso, camada central, camada de controle e camada de serviços. A camada de acesso (EdgeLayer) provê interfaces para os dispositivos do usuário ou para outras entidades da rede no plano de adaptação do fluxo de dados do usuário às características da rede. A camada central (Core Layer) tem a função de comutação e transporte. A camada de controzle (Network ControlLayer) controla os comutadores e os elementos do acesso e na camada de serviços de rede são implementados os serviços. • Dois exemplos importantes de arquiteturas NGN são o IMS (IP MultimediaSubsystem) e o Parlay, que tratam da convergência dos serviços de voz da rede de telefonia pública fixa e da rede de telefonia celular.

26. ISDN – Redes Digitais de Serviços Integrados • Conexão última milha (conexão do terminal telefônico com a central telefônica baseada em sinal digital). • Permite a transmissão de dados de forma mais fácil e transparente que as linhas analógicas. • Na década de 90, no Brasil não existiam linhas digitais para assinantes.

27. Discussões em Grupo • ISDN • Futuro da Telefonia Móvel • Vídeo - PVS

28. Aula 2 Redes de longas distâncias (WAN)

29. Histórico e Introdução • São Redes de Longas Distâncias • Trafegam a uma velocidade inferior as Lan´s • Possuem protocolos específicos • Meios de Transmissão mais comuns: • Cabos de cobre, satélite, microondas e fibra óptica. • Surgiu pela necessidade de conexão de mainframes e controladoras de terminais. • Modems nas duas pontas. • Comutação por circuitos.

30. Histórico e Introdução • A primeira rede de pacotes comercialmente disponível com alta abrangência geográfica foi a X.25 (VideoTexto e conexão remota entre mainframes). • Baseada em Cabos de Cobre (altas taxas de erro) • Possuía mecanismos de tratamento e correção de erros. • Ocasionava muita latência

31. Histórico e Introdução • Surge então o Frame Relay como solução a rede X.25. • Utiliza fibra óptica • Permite velocidades n X 64 até 34 Mbps • Comutação por Frames • Não possui mecanismos de priorização de dados

32. Histórico e Introdução • Surge então o ATM (AssynchronousTransferMode). • Baseada em Comutação por Células • Custo Elevado e complexidade • Substituído pelas redes IP.

33. Técnicas de Comutação • Por Circuitos • Capacidade Fixa • Rede de Telefonia • Conexão Fim a Fim • Por Pacote (frames) • Mesma conexão Física • Utiliza Técnicas de Multiplexação • Tráfego é Estático • Trata todo o conteúdo antes de decidir roteamento (StoreandFoward) • Compartilhamento de banda • Redundância • Por Células • Células de Tamanho Fixo • Tráfego Dinâmico • Encapsulamento via ATM (IP)

34. Tecnologias WAN • Linhas Discadas e Privativas • ISDN • E-1 • X.25 • Frame Relay • ATM • IP • MPLS

35. Linhas Discadas • Custo Baixo • Funcionam com circuitos de dados ponto a ponto • Utilizadas por roteadores e modems com a finalidade de redundância (dial backup). • Velocidade Limitada a 56Kb.

36. Linhas Privativas • Enlace dedicado entre dois pontos • Utiliza comutação por Circuitos • Permanece sempre conectada • Não ocorre variação no atraso e nem congestionamento. • Taxas constantes • Interligação de PABX via serviços de voz. • Linhas de Alta Velocidade • Nx64K (Síncronos) até 2Mbps • Linhas de Baixa Velocidade • 1200bps a 19.200bps (Síncronos)

37. Linha Discada X Linha Privativa X X X X X X X X

38. Fundamentos ISDN • Composta por: • Equipamentos Digitais • Trafegam voz e dados digitalizados • Centrais, Comutadores e Switches

39. O que é? • Rede Digital de Serviços Integrados • É uma rede comutada por circuito, ou seja, opera como uma ligação telefônica e concede velocidades maiores que as usualmente obtidas com os modems analógicos das conexões telefônicas. • Possui menor custo que serviços dedicados

40. Como funciona • Dois fios da rede telefônica chegam ao cliente (Central ISDN). • São conectados aos NT (Network Terminal). • Converte os Dois fios em Quatro • São conectados a equipamentos com Interface ISDN (Computador, roteadores, telefones e outros) – TE1 (Terminal Equipment tipo 1). • TA (Terminal Adapter) • TE2.

41. Fonte: Cisco Networking Academy

42. Exemplo Roteador com Interface ISDN (TE1) 2 Fios da Rede Telefônica Rede ISDN NT X Equipamento sem Interface ISDN (TE2) TA

43. Fonte: Cisco Networking Academy

44. Pontos de Referência ISDN • R– Faz referência à conexão entre um dispositivo TE2 (Terminal Equipmenttype 2) não compatível com ISDN e um TA (Terminal Adapter), como por exemplo, uma interface serial RS-232. • S– Faz referência aos pontos que se conectam ao dispositivo de comutação do cliente NT2 (Network Terminationtype 2) e que permitem chamadas entre os vários tipos de equipamentos das instalações do cliente. • T– Eletricamente idêntica à interface S, faz referência à conexão que sai da NT2 e vai para a rede ISDN ou NT1 (Network Terminationtype 1). U – Faz referência à conexão entre a NT1 e a rede ISDN de propriedade da companhia telefônica. • Como as referências S e T são eletricamente semelhantes, algumas interfaces são indicadas por S/T. Embora realizem funções diferentes, a porta é eletricamente idêntica e pode ser usada para qualquer uma das funções.

45. Acesso a Rede ISDN • Basicamente se disponibiliza em dois tipos: • BRI (Basic Rate Interface) • Disponibiliza dois canais digitais de 64Kbps (Canais B) e um canal de 16Kbps (Canal D) • Tráfego de sinalização do Canal D utiliza protocolo LAPD (Data Link LayerProtocol) baseado em HDLC (high-level data link control). • PRI (Primary Rate Interface) • Disponibiliza em acessos E1 (2Mbps) • 30 Canais de 64Kbps (canais B) e um canal de sinalização de 64Kbps (canal D) • Equipamento semelhante ao Modem CSU/DSU (Chanel ServiceUnit/Data ServiceUnit).

47. Em acessos residenciais a interface mais comum é a ISDN BRI, na qual com dois canais de 64Kbps é possível ligar um telefone e um computador. Cada canal no acesso ISDN BRI deve ter um número ou endereço (análogo ao número do telefone) e identificador de acesso chamado de SPID (ServiceProfileIdentifier) utilizado pelos Switches ISDN da rede para realizar a comutação e encaminhamento.

48. Padrões • São normatizados pela ITU-T (InternationalTelecomunicationUnion) e atuam nas camadas 1, 2 e 3 do modelo OSI. • Os endereços de acesso são controlados pelos protocolos E.163 e E.164 (RFC 1183). • Interfaces, conceitos e estruturas da rede utilizam os protocolos I100, I200, I300 e I400. • A sinalização e a comutação são realizados pelos protocolos Q.921 (LAPD) e Q.931.

49. Padrões • Protocolos E – Recomendam padrões de rede de telefonia para o ISDN. Por exemplo, o protocolo E.164 descreve o endereçamento internacional do ISDN. • Protocolos I – Tratam de conceitos, terminologia e métodos gerais. A série I.100 inclui conceitos ISDN gerais e a estrutura de outras recomendações da série I. A I.200 trata de aspectos de serviço do ISDN. A I.300 descreve aspectos de rede. A I.400 descreve a maneira como a UNI é fornecida. • Protocolos Q – Abordam a maneira como a comutação e a sinalização devem operar. O termo sinalização, neste contexto, significa o processo de estabelecer uma chamada ISDN.

50. Processo de Conexão – Interface BRI à Rede ISDN • Quando uma chamada se inicia, envia-se o número chamado à rede ISDN pelo canal D. • O Switch ISDN da rede que recebe a chamada estabelece um caminho até o switch na ponta de destino e passa o número do destinatário a ele. • O Switch da ponta de destino envia a sinalização pelo Canal D até o destinatário. • Conecta-se o Canal B entre a origem e o destino final para a transmissão dos dados.