Μάθημα Ευρυζωνικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα κορμού και πρόσβασης

Transcript

1 Μάθημα Ευρυζωνικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ευρυζωνικά δίκτυα οπτικών ινών στον κορμό και την πρόσβαση Μάθημα 3ο ΕΘΝΙΚΟ & ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τομέας Επικοινωνιών και Επεξεργασίας Σήματος Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών 1

2 Βιβλιογραφία Σημειώσεις Δίκτυα Πρόσβασης Νέας Γενιάς, Χ. Βασιλόπουλος κλπ. Εκδ. Κλειδάριθμος Journal papers/white papers/tutorials 2

3 Περιεχόμενα Ταξινόμηση τηλεπικοινωνιακών δικτύων. Γενικά Ευρυζωνικότητα και σύγχρονες τάσεις Η πορεία προς τα δίκτυα NGN. Χαρακτηριστικά Αρχιτεκτονικές, Layers, τυποποίηση Η ανάγκη για οπτικά δίκτυα 3

4 Τυπική αρχιτεκτονική τηλ/κου δικτύου Κόμβοι: σημεία παρουσίας (Points of Presence POPs) ΜΑΝ Μητροπολιτικά δίκτυα: δίκτυα εντός μεγαλουπόλεων (μέγεθος μερικές δεκάδες χιλιόμετρα). Αποτελούνται από δίκτυο διανομής και δίκτυο πρόσβασης (οπτική τεχνολογία Ζεύξεις: (πολλαπλά) ζεύγη ινών) WAN Δίκτυα ευρείας κάλυψης: δίκτυα που διασυνδέουν πόλεις ή γεωγραφικά απομακρυσμένες περιοχές (μέγεθος μερικές δεκάδες χιλιόμετρα). (οπτική τεχνολογία Ζεύξεις: (πολλαπλά) ζεύγη ινών Αccess networks Δίκτυα πρόσβασης: Πολλές τεχνολογίες (χαλκού, ίνας, ασύρματα) 4

5 Η ιεραρχία των τηλεπ/κων δικτύων Τα Δίκτυα ευρείας έκτασης (Wide Area Networks WAN) ονομάζονται επίσης και δίκτυα κορμού (backbone / core networks) ή interchange carrier (IXC) public networks Τα Μητροπολιτικά δίκτυα (Metropolitan Area Network MAN) είναι γνωστά και ως Edge/regional/metro networks ή local exchange carrier (LEC) 5

6 Δίκτυα κορμού και πρόσβασης 6

7 Κατηγορίες τηλ/κων δικτύων (μεταγωγή) 7

8 Switched communication networks Circuit switched networks: The telephone network Wavelength routing optical network Packet switched networks: IP network ATM Frame Relay MPLS networks 8

9 Broadcast communication networks Examples: packet radio networks satellite networks WiFi WiMax multi access Ethernet 9

10 Packet-switched networks Connection oriented networks ATM Frame Relay MPLS Connectionless networks IP ETHERNET 10

11 Circuit-switched connections In order for two users to communicate a virtual circuit or a connection has to be first established by the network. Specifically, the following three phases are involved: circuit establishment data transfer circuit disconnect Need for special signaling protocol (ss7) 11

12 Ευρυζωνικότητα Ι Ο όρος «Ευρυζωνικότητα» μπορεί να αναφέρεται σε πολλαπλές πτυχές του δικτύου και των υπηρεσιών : Στην Υποδομή που χρησιμοποιείται για την παροχή υπηρεσιών προς τους χρήστες, στην πρόσβαση υψηλής ταχύτητας στο Internet στις υπηρεσίες και εφαρμογές που διατίθενται μέσω ευρυζωνικών δικτύων, όπως οι υπηρεσίες φωνής VoiP που μπορούν να ομαδοποιούνται σε ένα «triple play» πακέτο με ευρυζωνική πρόσβαση στο Internet (IPTV) Νέες υπηρεσίες όπως υπηρεσίες web2.0, 5G Η ομαδοποίηση στις υπηρεσίες δεδομένων, φωνής και βίντεο με μία σύνδεση IP, μειώνει το κόστος του δικτύου αλλά παρουσιάζει μία σειρά προκλήσεων για τους παρόχους 12

13 Ευρυζωνικότητα ΙΙ Οι υπηρεσίες αυτές έχουν μεγάλες απαιτήσεις σε εύρος ζώνης Με αυξημένες απαιτήσεις σε QoS Οδηγούν τους παρόχους στην σταδιακή αναβάθμιση των δικτύων τους Υπάρχουν αρκετές τεχνολογίες οι οποίες μπορούν να παρέχουν το απαιτούμενο εύρος ζώνης για την παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών αλλά κάθε μία έχει περιορισμούς που αφορούν την αξιοπιστία, την κάλυψη του δικτύου, το εύρος ζώνης και φυσικά το κόστος. 13

14 Αποτελέσματα 14

15 Η ευρυζωνικότητα στην Ευρώπη Σύμφωνα με την Ψηφιακή Ατζέντα της ΕΕ, θα διατεθεί ένα πακέτο ύψους 9,2 δισεκατομμυρίων για τη βελτίωση των υποδομών, ενώ προβλέπεται κονδύλι και για την απόλυτη συμβατότητα των δημόσιων υπηρεσιών από χώρα σε χώρα Στόχος της Κομισιόν είναι όλες οι χώρες να έχουν υποδομή για ευρυζωνικές συνδέσεις τουλάχιστον 30Mbps μέχρι το Το σχέδιο προβλέπει, επίσης, ότι οι μισοί Ευρωπαίοι πολίτες θα πρέπει να έχουν πρόσβαση σε συνδέσεις 100Mbps μέσα στην επόμενη δεκαετία 15

16 Η Ευρυζωνικότητα παγκοσμίως Μερίδιο αγοράς DSL Μερίδιο αγοράς καλωδιακού modem Μερίδιο αγοράς FTTH 16

17 Η Ευρυζωνικότητα στην Ελλάδα Συνεχιζόμενη ανάπτυξη της ευρυζωνικής αγοράς o Οι ευρυζωνικές συνδέσεις στα μέσα του 2016 διαμορφώθηκαν σε (διείσδυση 32,43% στον πληθυσμό) έναντι (διείσδυση 30,3%) την αντίστοιχη περίοδο του 2015 Κινητή ευρυζωνικότητα o Το σύνολο των ενεργών συνδρομητών κινητών τηλεπικοινωνιών που έκαναν χρήση υπηρεσιών δεδομένων στο Διαδίκτυο τον Ιούνιο του 2016 ανέρχονταν σε έναντι τον Ιούνιο του 2015, δηλ. αύξηση κατά συνδομητές. Πορεία ΑΠΤΒ o Η Αδεσμοποίητη Πρόσβαση στον Τοπικό Βρόχο (ΑΠΤΒ) στα μέσα του 2016 διαμορφώθηκε σε γραμμές έναντι την αντίστοιχη περίοδο του Το ποσοστό των ευρυζωνικών γραμμών μέσω ΑΠΤΒ επί του συνόλου των ευρυζωνικών γραμμών της χώρας ανήλθε σε 54,13% έναντι 56,42% το α εξάμηνο του o Οι γραμμές ΑΡΥΣ (χονδρικής) ανήλθαν σε (1,08% επί των ευρυζωνικών γραμμών) έναντι τον Ιούλιο o Οι γραμμές λοιπών τεχνολογιών παραμένουν σε χαμηλό ποσοστό (περί του 0,3% του συνόλου των ευρυζωνικών γραμμών). Άνοδος αλλά ακόμη χαμηλή διείσδυση του VDSL o Το ποσοστό των γραμμών VDSL επί του συνόλου των ευρυζωνικών γραμμών στα μέσα του 2016 ανήλθε σε 6,5% έναντι 5,8% στο τέλος του πρώτου τριμήνου του έτους και 4% τον Ιούλιο

18 Χαρακτηριστικά κίνησης σήμερα 18

19 Το 5G και οπτικά δίκτυα 19

20 Σήμερα: 20

21 Στο εγγύς μέλλον: 21

22 Παραδοσιακά δίκτυα In traditional legacy networks, each service is operated on its own dedicated network fixed line telephony on public switched telephone networks (PSTNs), mobile voice services on mobile networks, television broadcasting on satellite and cable networks, etc. These networks are: designed independently and specifically for a single service 22

23 Δίκτυα NGN NGN has been defined by the ITU as: a packet based network able to provide services including Telecommunication Services and able to make use of multiple broadband, quality of service (QoS) enabled transport technologies and in which servicerelated functions are independent from underlying transportrelated technologies. It is an IP based network with a multi layer architecture for services, control, transport, and access. Traditional switches are replaced by media gateways and soft switches NGN offers services independent of the type of network because it is a converged multi service network These differences will impact current cost modelling methodologies. 23

24 Γενικά Χαρακτηριστικά NGN Υποστήριξη πολλαπλών τεχνολογιών πρόσβασης: η λειτουργική αρχιτεκτονική των Δικτύων Νέας Γενιάς απαιτείται να προσφέρει ευελιξία στη παραμετροποίηση που χρειάζεται για την υποστήριξη πολλαπλών τεχνολογιών πρόσβασης Κατανεμημένος έλεγχος: αυτό θα δώσει τη δυνατότητα προσαρμογής στην κατανεμημένη φύση επεξεργασίας των packet-based networks Ανοιχτός έλεγχος: το περιβάλλον ελέγχου του δικτύου είναι ανοιχτό να υποστηρίξει τη δημιουργία υπηρεσίας, την ανανέωση υπηρεσίας και την ενσωμάτωση παροχής υπηρεσίας από τρίτους Ανεξάρτητη παροχή υπηρεσίας: η διαδικασία παροχής της υπηρεσίας διαχωρίζεται από τη λειτουργία του δικτύου μεταφοράς χρησιμοποιώντας τους προαναφερθέντες μηχανισμούς κατανεμημένου και ανοιχτού ελέγχου Βελτιωμένη ασφάλεια και προστασία: αυτή είναι η βασική αρχή μιας ανοιχτής αρχιτεκτονικής. Είναι επιτακτική ανάγκη η διαφύλαξη της δικτυακής υποδομής με τη παροχή μηχανισμών για ασφάλεια και επίβλεψη των σχετικών επιπέδων (layers) 24

25 25

26 Αρχιτεκτονική NGN 26

27 Δίκτυα Νέας Γενιάς (ΝGN) Δίκτυο Νέας Γενιάς (NGN) είναι ένα δίκτυο βασισμένο στη μετάδοση πακέτων χρησιμοποιεί πολλαπλές ευρυζωνικές και QoS-enabled τεχνολογίες μεταφοράς οι λειτουργίες που σχετίζονται με τις υπηρεσίες είναι ανεξάρτητες από τις τεχνολογίες που σχετίζονται με τη μεταφορά. Προσφέρει απεριόριστη πρόσβαση των χρηστών σε διαφορετικούς παρόχους υπηρεσιών. Υποστηρίζει γενικευμένη κινητικότητα η οποία επιτρέπει συνεχή και καθολική παροχή υπηρεσιών στους χρήστες. NGN 27

28 Δίκτυο Νέας Γενιάς - Layers Ένα Δίκτυο Νέας Γενιάς περιλαμβάνει τα ακόλουθα στρώματα, καθένα από τα οποία ενσωματώνει συγκεκριμένες λειτουργίες: Στρώμα Πρόσβασης (Access Layer) (IP Access Aggregation Layer): πιστοποίηση δικτύου (authentication), εξουσιοδότηση (authorization) και λογιστική (accounting), Διαχείριση IP και διαμόρφωση υπηρεσιών κλπ Στρώμα Μεταφοράς (Transport Layer) (IP Packet Transport Layer): QoS-enabled με διαφοροποιημένη προσέγγιση σύμφωνα με την υπηρεσία. Στρώμα Ελέγχου (Control Layer) έλεγχος συνόδου υπηρεσίας για υπηρεσίες πραγματικού χρόνου πχ. VoIP, gaming, πιστοποίηση υπηρεσίας (Digest), εξουσιοδότηση και λογιστική (AAA), διαχείριση πληροφορίας εντοπισμού (IP χρήστη), Έλεγχος Πρόσβασης (Admission Control), διαλειτουργικότητα πρωτοκόλλων, κλπ. Στρώμα Εφαρμογών και Υπηρεσιών (Service and Application Layer) στρώμα εκτέλεσης επιχειρηματικής λογικής υπηρεσιών για υπηρεσίες βασισμένες σε περιεχόμενο: πλατφόρμες υπηρεσιών IP ικανές να προσφέρουν υπηρεσίες βάσει συγκεκριμένου προφίλ χρήστη. Quality Of Service enabled QoS enabled : Ποιότητα Υπηρεσίας πχ. jitter (θόρυβος), packet loss ratio (απώλεια πακέτων) 28

29 Τυποποίηση STANDARDIZATION ETSI European Telecommunications Standards Institute (ETSI) η υπευθυνότητα για το NGN μοιράσθηκε σε δύο ομάδες: SPAN (Services and Protocols for Advanced Networks) TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks) ETSI TISPAN Ασχολείται με τα σταθερά δίκτυα και τη μετάβαση δικτύων από switched circuit σεμεταγωγής πακέτων Υπεύθυνο για θέματα τυποποίησης σχετικά με τη σύγκλιση τωρινών και μελλοντικών τηλ/κων δικτύων συμπεριλαμβάνοντας τα NGN Ασχολείται με θέματα υπηρεσιών, αρχιτεκτονικής,πρωτοκόλλων, QoS, ασφάλεια, κινητικότητα/mobility σε σταθερά δίκτυα ITU FGNGN υιοθετείτα αποτελέσματα των εργασιώνtispan 29

30 Η Σηματοδοσία σε ένα δίκτυο NGN TDM βασίζεται σε SS7 (Το Σύστημα Σηματοδοσίας 7 είναι πρωτόκολλο σηματοδοσίας που βασίζεται στη μεταγωγή πακέτων Κορμός NGN βασίζεται σε SIP ή SIP Ι (encapsulated ISUP Integrated Services Digital Network User Part) Πρόσβαση Το SIP κυριαρχεί για συνδρομητές με IP τερματικά ή διασύνδεση Η.248 επικρατεί για συνδρομητές με αναλογικά τερματικά (legacy terminal) που διασυνδέονται μέσω Line Media Gateway ή AGW The Session Initiation Protocol (SIP) is a signaling protoco lused for initiating, maintaining, and terminating real-time sessions that include voice, video and messaging applications. 30

31 IP Multimedia Subsystem (IMS) IMS was proposed originally by 3GPP for 3G cellular network, but it is now used for wireline networks as well. In simple terms, IMS is a signaling protocol, based on SIP that is used in NGN to setup services Σημείωση Tα σήματα σηματοδοσίας είναι Σήματα επιτήρησης γραμμής Η φάση της επιτήρησης αρχίζει με την ολοκλήρωση της δρομολόγησης και τελειώνει με τον τερματισμό της κλήσης Κατά την φάση της επιτήρησης η σηματοδοσία ελέγχει την κατάσταση των κυκλωμάτων της ζεύξης Η σηματοδοσία γραμμής παράγει και την πληροφορία χρέωσης 31 Η φάση της επιτήρησης τελειώνει με τον τερματισμό της κλήσης

32 IMS Το IMS (IP Multimedia Subsystem) Είναι ανεξάρτητο από τη δικτυακή πρόσβαση, βασιζόμενο μόνο στην επικοινωνία μεταξύ των τερματικών, μέσω IP Προσφέρει πλήρη έλεγχο στις παρεχόμενες υπηρεσίες πολυμέσων ανεξάρτητα από το τερματικό που χρησιμοποιείται Στο πρωτόκολλο IMS, Τα δομικά στοιχεία που υλοποιούν όλες τις λειτουργίες για την παροχή υπηρεσιών είναι: Ο Application Server (AS): η επεξεργασία SIP μηνυμάτων που λαμβάνει από το IMS, (β) η δυνατότητα εκκίνησης SIP συνόδων και (γ) η δυνατότητα αποστολής στοιχείων χρέωσης Ο Multimedia Resource Function Controller (MRFC) και Ο Media Resource Function Processor (MRFP) 32

33 Στρατηγική μετάβασης σε δίκτυα NGN Η αναπτυξη ενός δικτύου NGN μπορεί να επιτευχθεί 1. σταδιακά, υλοποιώντας προοδευτικά τμήματα της απαιτούμενης αρχιτεκτονικής π.χ Βήμα 1 χτίζουμε δίκτυο ΙΡ, Βήμα 2 ευρυζωνική πρόσβαση, 33

34 οφέλη από την υλοποίηση NGN 34

35 Τα προβλήματα. 35