Systemy i Sieci Telekomunikacyjne

Wprowadzenie

TelekomunikacyjneTI

Krzysztof Wajda

Katedra Telekomunikacji AGHmarzec, 2017

Zakres wykładu

•Aspekty ewolucji sieci i protokołów

•Podstawowe koncepcje sieciowe (szkieletowe,

„core”):

• ATM

• MPLS• MPLS

• GMPLS

• protokoły i koncepcje dodatkowe: IP,

Ethernet, ISDN,...

• ekosystem telekomunikacyjny

• podstawowe aspekty realizacji usług

• wirtualizacja (SDN, NFV)

Literatura

• Rekomendacje ITU

• Dokumenty IETF (RFC i drafty)

• D. Ginsburg, „ATM. Solutions for enterprise

networking”, Addison-Wesley, 1999

• K. Nowicki, J. Woźniak, „Sieci LAN, MAN, • K. Nowicki, J. Woźniak, „Sieci LAN, MAN,

WAN”, Wydawnictwo Fundacji Postępu

Telekomunikacji

• Materiały wykładowe: http://kt.agh.edu.pl/~wajda

• Artykuły z IEEE Communications Magazine

• Dokumenty standaryzacyjne ATM Forum

Standaryzacja

• ISO – International Organization for Standardization

• ITU-T – International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector

• ETSI – European Telecommunications Standard InstituteInstitute

• ANSI – American National Standards Institute

• TMF – TeleManagement Forum

• IAB – Internet Architecture Board

• DMTF – Distributed Management Task Force

• IETF – Internet Engineering Task Force

• OMG – Object Management Group

• OASIS – Organization for the Advancement of Structured Information Standards

Integracja sieci

Rozwój koncepcji sieci Rozwój koncepcji sieci szerokopasmowej

Architektura sieci

IP(MPLS)

ATM

SDH

fiber

System telekomunikacyjny

PBX

Systemnośny

CPE LocalLoop

SwitchingSystems

InterofficeTrunks

SwitchingSystems

LocalLoop

Urządzeniaużytkownika

Łączalokalne

Systemykomutacyjne

Systemytransmisyjne

Systemykomutacyjne

Łączalokalne

centralalokalna

centrala

siećabonencka systemy komutacji

międzymiastowej

tandem. tandem.centrala centrala

lokalna

systemsatelitarny

PBX

FAX

Multi-plexer

Local

NetworkArea

linia dzierżawiona

system światłowodowy

system mikrofalowy

modem

modem

modem

centralalokalna

łączamiędzycentralowe

modem lub inny system transmisyjny

gateway

System telekomunikacyjny

PBX

Systemnośny

CPE LocalLoop

SwitchingSystems

InterofficeTrunks

SwitchingSystems

LocalLoop

Urządzeniaużytkownika

Łączalokalne

Systemykomutacyjne

Systemytransmisyjne

Systemykomutacyjne

Łączalokalne

centralalokalna

centrala

siećabonencka systemy komutacji

międzymiastowej

tandem. tandem.centrala centrala

lokalna

systemsatelitarny

PBX

FAX

Multi-plexer

Local

NetworkArea

linia dzierżawiona

system światłowodowy

system mikrofalowy

modem

modem

modem

centralalokalna

łączamiędzycentralowe

modem lub inny system transmisyjny

gateway

sieć dostępowa obszar przełączania

tele-transmisja

Usługi telekomunikacyjneBroadband ISDN

EDI (Electronic DataInterchange)

Voice ConferencingVoice-to-text

ISDN

teletex

telegrafia

telefoniafacsimile

DATA

GRAPHICSmobile facsimile

color facsimile

videotextelex

packet switching

electronic mail

circuits switching

telemetry teleshoppping

usługi głosowe

transmisja danych

grafika

Voice-to-textText-to-voice

Satellite Communication Voice StorageHifi Telephony

Radio

Stereo Sound CD-quality Music AUDIO

TelevisionColor Television

Videotelephony

High Definition TVVideoconferencing

Cable TV Satellite News GatheringStereo Television

Video on Demend

VIDEO

1850 1880 1920 1930 1960 1970 1980 1990 2000

VOICE

global paging systems

nationwide paging systems

alphanumeric paging

digital mobile telephony

MOBILE SERVICES

mobile telephony

mobile data transmission

paging systemscelular telephony

wireless digital telephony

usługi głosowe

dźwięk

wideo

usługi mobilne

Zasoby dyskowe i sieciowe -trendy

Source: http://www.mkomo.com/cost-per-gigabyte

Koszty pamięci maleją

szybciej niż koszty sieciowe

(Gbit/s)

Ewolucja sieciUwarunkowania zewnętrzne Uwarunkowania zewnętrzne

Dystrybucja ruchu (godz.szczytu) w Europie

Dostęp przewodowy Dostęp mobilny

*Sandvine, “Global Internet Phenomena Report: 1H 2014”

Top 10 aplikacji w Europie Użytkownicy przewodowi

*Sandvine, “Global Internet Phenomena Report: 1H 2014” Użytkownicy mobilni

Ewolucja w stronę IoTRozwój od 5 mld do 50 mld obiektów w sieci

*Sandvine, “Global Internet Phenomena Report: 1H 2014”

Transmisja danych

*Sandvine, “Global Internet Phenomena Report: 1H 2014”

Zapotrzebowanie na przepływność w Europie oraz struktura przychodów

• Internet jest traktowany jako „tanie” medium (zapotrzebowanie na pasmo 35 %, tylko 4 % przychodów)• w krajach o niskim poziomie telekomunikacji powszechne jest narzekanie na zbyt wysokie koszty dostępu do Internetu, wręcz uważa się to za powód powstawania zapóźnień cywilizacyjnych

Ewolucja przychodów

ARPU:

Average Revenue Per User

Problem operatorów

Nowe usługi/środowiska

Rozwój usług

• VoIP

• Video & Content Distribution

• Presence (joyn)

• Machine-2-Machine (M2M)

*Sandvine, “Global Internet Phenomena Report: 1H 2014”

• Machine-2-Machine (M2M)

• Unified Communications (Business)

• LAN as a Service (Business)

• Connected Life/Work

• Cloud Services (IaaS, SaaS)/App streaming

Ewolucja sieciUwarunkowania techniczne Uwarunkowania techniczne

(wewnętrzne)

Podstawowe trendy

� Dążenie do stosowania docelowo tylko

jednej sieci,

� usługi multimedialne,

� usługi “inteligentne”,� usługi “inteligentne”,

� duża przepływność do użytkownika

końcowego,

� ochrona istniejących inwestycji,

�„softwarization” (SDN/NFV).

System telekomunikacyjny -możliwości

Cable

1 cable * 200 fibers/cable * 160 λλλλ/fiber * 10 Gb/s/λλλλ

1101011000110101011

= 320 Tb1 cable * 200 fibers/cable * 160 λλλλ/fiber * 10 Gb/s/λλλλ = 320 Tb

→→→→ a single cable cut can lead to a dramatic amount of lost traffic

5 billion telephone lines (= 64 kb/s)

60.000 full CD’s per second

Warstwowa struktura sieci

IP

ATM

IP

ATM

IP/ATM

IP IPWarstwasieciowa

Warstwałącza danych

MPLS

SDH

WDM WDM

ATM

SDH

WDM

SDH

WDM WDM

Warstwafizyczna

Warstwaoptyczna

Architektura sieci

IP(MPLS)

ATM

SDH

fiber

Obszary sieci

Tradycyjny podział sieci:

• LAN

• campus

• MAN

• WAN• WAN

+ sieci o krótkim zasięgu

• BAN

• V2V

• sensor networks

•…

Ekosystem telekomunikacyjny

Rozwój „stakeholders”

today

T OP SP CP

T – terminal vendors

interesariuszy„graczy”

today

tomorrow

T OP SP CP

T – terminal vendors

OP – operators

SP – service providers

CP – content providers

Ewolucja sieciPodstawowe koncepcje

transportu transportu

Komutacja przestrzenna

TDM

TDM multipleksacja z podziałem czasu

pole informacyjneszczelina czasowapoczątek ramki

kanał 1 kanał 2 kanał 3 kanał nkanał 1 kanał 2 kanał 3 kanał n

Multipleksacja etykietowana

ATM

pole informacyjne

pakiet ATM

multipleksacja etykietowana

nagłówek

pole informacyjne

Komutacja pakietów

Komutacja pakietów

pakiet IP

nagłówek

pole informacyjne

TDM a multipleksacja etykietowana

ATM

nagłówek

pole informacyjne

pakiet ATM

multipleksacja etykietowana

TDM

nagłówek

multipleksacja z podziałem czasu

pole informacyjneszczelina czasowapoczątek ramki

kanał 1 kanał 2 kanał 3 kanał n

Komutacja kanałów i pakietów (1)

Komutacja kanałów• połączenie jest identyfikowane przy pomocy

indeksu pozycji kanału w ramce

• transfer informacji jest poprzedzony fazą

zestawiania połączenia (realizowany przez

sygnalizację)

• istnieje potrzeba synchronizacji strumienia danych • istnieje potrzeba synchronizacji strumienia danych

ze źrodła w ramce czasowej

Komutacja pakietów• połączenie jest identyfikowane przez etykietę

(label)

• generowanie i wysylanie komórek przez źródla jest

niezależne od sieci (stąd nazwa Asynchronous

Transfer Mode)

Komutacja kanałówzalety: transparentność sieci, niezależność od protokołów, nie wystepuje jitterwady: brak możliwości dostosowania wielkości wykorzystanego pasma do intensywności przenoszenia informacji

Komutacja pakietów

Komutacja kanałów i pakietów (2)

Komutacja pakietówzalety: realizowana optymalizacja wykorzystania zasobów łączy, pasmo dostępne “na żądanie”, technika dostosowana do ruchu “porowatego” (bursty)wady: silna zależność od stosowanych protokołów, zmienne i mało przewidywalne opóźnienie transmisji pakietów

technika ATM implementuje pozytywne cechy

obu technik

Podstawowe trendy

� Dążenie do wykorzystywania docelowo tylko

jednej sieci (jednego typu),

� usługi multimedialne,

� usługi “inteligentne”,� usługi “inteligentne”,

� duża przepływność do użytkownika

końcowego,

� ochrona istniejących inwestycji

�selektywność usług, QoS vs neutralność

sieci,

�chmury (wirtualizacja)

Podsumowanie

• Ewolucja sieci szerokopasmowej

• Wzrastająca rola komutacji pakietów i protokołu IP

• Stymulujaca rola rozwoju usług oraz konkurencji na rynku telekomunikacyjnymkonkurencji na rynku telekomunikacyjnym

Literatura

• Rekomendacje ITU

• Dokumenty IETF (RFC i drafty)

• Dokumenty standaryzacyjne ATM Forum

• D. Ginsburg, „ATM. Solutions for enterprise networking”, Addison-Wesley, 1999

• K. Nowicki, J. Woźniak, „Sieci LAN, MAN, WAN”, • K. Nowicki, J. Woźniak, „Sieci LAN, MAN, WAN”, Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji

• Materiały wykładowe: http://kt.agh.edu.pl/~wajda

• Artykuły z IEEE Communications Magazine

Dziękuje za uwagę !