Υπηρεσίες Μεταφοράς και ιασύνδεσης (Wide Area Networking)

Υπηρεσίες Μεταφοράς και ιασύνδεσης (Wide Area Networking) Τι είναι διασύνδεση Τεχνολογίες διασύνδεσης: circuit switched, packet switched Circuit switched: leased lines, ISDN (based on PSTN) Packet switched: ATM, Frame elay, IP VPNs Dark fiber, light paths LAN LAN outer A WAN service outer B LAN LAN IP network Interconnection services - Ποιότητα υπηρεσίας Πολυπλεξία Η δικτυακή υπηρεσία περιγράφεται από συµβόλαιο (Service Level Agreement, SLA) Το συµβόλαιο περιέχει τις υποχρεώσεις του δικτύου µέγιστη καθυστέρηση, ποσοστό απωλειών, jitter, τις υποχρεώσεις του χρήστη µέγιστη ροή, εκρηκτικότητα (burstiness),... Fixed TDM (circuit-switching) Statistical TDM (packet-switching) SLA Interconnection services - 3 Interconnection services - 4

The layers of transport technologies Circuit-switched WAN services Dark fiber and light paths Leased lines ISDN TDM Interconnection services - 5 Interconnection services - 6 Dark fiber and light paths With dark fiber, the customer leases the fiber itself and buys the necessary equipment to actually activate the fiber The customer pays for the physical media, not for bandwidth As the customer adds equipment that can either pulse more bits per second or extract more wavelengths out of the underlying fiber, the bandwidth essentially becomes cheaper and cheaper Light paths: customer buys an optical network service: end-to-end transport of light of a particular colour, with transparency w.r.t. to network technology Leased lines Point-to-point, multipoint, managed, fractional services, offered by PSTN infrastructure, PDH (E,E3,T,T3, FE,..), SDH (OC3..) Single-purpose leased-line networks Interconnection services - 7 Interconnection services - 8

ISDN One of the ideas behind narrowband ISDN (N-ISDN) was to give customers one access into the network, from which they could then engage in circuit-switched, leased-line, or packet-switched options Although all these options were available before ISDN, each one generally required its own special access line and device, which meant extra costs and administrative responsibilities because of the large number of options The goal of ISDN was to provide one plug into the network, from which you could then go out over multiple alternatives. ISDN services Two interfaces: BI (up to 8Kbps), PI (Mbps) Interconnection services - 9 Interconnection services - 0 ISDN services () BI services BI is primarily used for residential service, small businesses It can be configured as either B, B, B+D, or the full B+D; 8Kbps transmission requires that two B- channels be used One application for this is Internet access, so you might have a BI device, such as an ISDN modem, that would bond together two B-channels to provide the 8Kbps access to the ISP PI is primarily used for business applications, for LAN/WAN integration Voice Data Video-conferencing Signaling ISDN Interface NT ISDN access ISDN Central Office 8 terminals can be connected to the bus Interconnection services - Interconnection services -

Packet-switched WAN services Virtual Circuits Based on virtual-circuits (provide QoS) ATM ( Mbps W 0Gbps) Frame elay ( Mbps) MPLS IP (Internet) connectivity ATM cell VC data b c a a,: d, c,: d, S d S a e b d c a,: b, a,: c, S3 b a c d a,: e, and c, a,: b, d,: e, MPLS packet tag IP packet Interconnection services - 3 Interconnection services - 4 Virtual networks 3 Leased line network 3 Η τεχνολογία ΑΤΜ Logical network 4 4 Using leased lines ATM network 3 3 IP network 4 Using ATM or MPLS Using IP VPN 4 Interconnection services - 5

The vision behind ATM Multiple Networks Data Networks Telephony Teletex Cable TV Small Scale Service Integration Large Scale Service Integration ISDN B-ISDN (ATM)... Βασικά χαρακτηριστικά Συνδεσο-κεντρικό (connection oriented): δηµιουργία Virtual Channel (VC) σύνδεσης πριν την αποστολή δεδοµένων, µε συγκεκριµένα χαρακτηριστικά Ετικέτες αντί δικτυακών διευθύνσεων: ετικέτες έχουν µόνο τοπική σηµασία (scalability) Μεταγωγή αντί δροµολόγησης: µεταγωγή µικρών κελιών σταθερού µεγέθους βασισµένη σε µικρές διευθύνσεις (ετικέτες) ίκτυο ολοκληρωµένων υπηρεσιών (data, voice, video) Ιδια τεχνολογία για LAN, WAN Interconnection services - 7 Interconnection services - 8 Υπηρεσίες ΑΤΜ Multiplexing: ATM over SDH ιασύνδεση εφαρµογών (δεν χρησιµοποιείται στην πράξη) π ππ3 Ν Virtual Path A Ιδεατό Κύκλωµα (Virtual Circuit) S π ππ3 Ν,Μ: ΑΤΜ διευθύνσεις Μ Σταθερό πάχος Statistical TDM ΑΤΜ ιασύνδεση IP δικτύων µε εγγυηµένη ποιότητα: WAN service ATM cell: SDH slots 5 bytes 48 bytes header data (VPI/VCI) Interconnection services - 9 Interconnection services - 0

Τύποι Virtual Circuit Traffic contract parameters eal-time : Non-eal-Time: ATM UNI Service Category Constant Bit ate (CB) eal-time Variable Bit ate (rt-vb) Non-eal-Time Variable Bit ate (nrt-vb) Available Bit ate (AB) Unspecified Bit ate (UB) ATM Network Typical Application Circuit emulation, videoconferencing, Compressed video/audio Critical data LAN interconnection, File transfer, message transfer rate PC SC MBS time Interconnection services - Interconnection services - Χρήση εύρους ζώνης Frame elay Link Bandwidth Link Bandwidth time Bandwidth unallocated Bandwidth allocated but not used Bandwidth allocated and used AB + UB traffic CB + VB traffic Τεχνολογία πρόσβασης, αντί του ΑΤΜ, για µικρές ταχύτητες πρόσβασης ( 45 Mbps) Μεταφορά δεδοµένων Μεταγωγή πακέτων, connection-oriented Σύνδεση: PVC (SVC), αναγνωριστικό: DLCI Οικονοµική λύση, πολύ διαδοµένη, ιδιαίτερα στην Αµερική. Πολλαπλών εφαρµογών: data, φωνή, FAX, video. ιαφοροποιηµένης ποιότητας (QoS), χρήση συµβολαίων (SLAs: port speed, Committed Information ate). VoF standard: voice+fax over F, defines subchannels for voice and data Interconnection services - 3 Interconnection services - 4

Performance issues Likelihood of bottlenecks This depends on whether the operator has oversubscribed the backbone Ability to handle bursts Does the operator let you burst above your CI for sufficient periods Level of network delay Operators commit to different maximum delays on different routes Network availability guarantees You need to determine to what level you can get a service-level agreement (SLA) that guarantees network availability F vs Leased Lines Advantages of F: Provides cost savings compared to leased lines uns on multiprotocol networks Gives predictable performance and reliability (?) Provides minimum guaranteed throughput (?) Provides greater bandwidth flexibility Disadvantages of F: weak QoS guarantees, depend on provider Inherently unsuitable for delay- traffic, such as voice and video Interconnection services - 5 Interconnection services - 6 Multi Protocol Label Switching (MPLS) MPLS architecture IP is a connectionless protocol, it cannot guarantee that network resources will be available MPLS allows to define network connections (like VCs) with QoS for specific IP packet flows which bypass intermediate routers Provide differential treatment for the above IP flows MPLS offers the advantages of circuit-switching technology including bandwidth reservation and minimized delay variations, which are very important for voice and video It enables service providers to create VPNs that have the flexibility of IP and the QoS of ATM Interconnection services - 7 Interconnection services - 8

MPLS () Optical Networks and SONET (SDH) Interconnection services - 9 Γιατί οπτικές ίνες Οι οπτικές ίνες έχουν πολλά πλεονεκτήµατα Έως 00Tbps, οικονοµικά Ίδια τεχνολογία µε LANs και WANs, FTTH Οπτικά στρώµατα προσφέρουν περισσότερες λειτουργίες Μακροχρόνια επένδυση (0y), σταδιακό άναµµα, υπηρεσίες σκοτεινών οπτικών ινών Οικονοµικά των οπτικών ινών αλλάζουν την αγορά: customer-empowered networking Μεγάλο µέλλον! Interconnection services - 3 Υπηρεσία οπτικού µονοπατιού Υπηρεσία οπτικού µονοπατιού : σύνδεση δύο κόµβων που χρησιµοποιεί αποκλειστικά ένα συγκεκριµένο φωτεινό µήκος κύµατος σε κάθε σύνδεσµο ιδεατό κύκλωµα (TDM) οπτικό δίκτυο οπτικό µονοπάτι Μέσα στο δίκτυο: δροµολόγηση βασισµένη στο χρώµα του φωτός Βασική ιδιότητα: διαφάνεια (transparency) Interconnection services - 3

Πολυπλεξία Wavelength Division Multiplexing B bps N B bps N NB bps µοναδικό N λ λ,, λ, K λ N B bps TDM DWDM Βασικό πρόβληµα: αύξηση του εύρους ζώνης των οπτικών ινών TDM: σήµερα µέχρι 0Gbps, 40Gbps 53bytes: 00Mbps -> 4.4 µs, 0 Gbps -> 4.4ns WDM: πολλαπλά χρώµατα ταυτόχρονα 40-60 λ s, x.5 (0)Gbps/λ WDM+TDM: 80Gbps (Tbps ) OTDM (optical packet switching): 50Gbps->0Gbps Ηλεκτρικά σήµατα φωτεινά σήµατα Interconnection services - 33 Interconnection services - 34 Optical routing over WDM Second generation optical network layer services: Lightpaths Optical signals are converted to electrical only when needed (at the edge), new concept: wavelength routing TDM: H λύση του SDH (SONET) Σύγχρονη πολυπλεξία: όλες οι πηγές είναι στενά συγχρονισµένες Πολυπλεξία σε επίπεδο byte Μικροί ενταµιευτές (λόγω jitter)? 3.488Gbps 6Mbps 55Mbps STS-9 STM-64 STS-48 STM-6 STS- STM-4 STS-3 STM- A WDM wavelength routing network Κοινο ρολόι Ροή: ορίζεται από διαδροµή (ακολουθία από φυσικούς συνδέσµους) time-slots σε κάθε φυσικό σύνδεσµο 5Mbps STS- Interconnection services - 35 Interconnection services - 36

SDH (SONET) Πρότυπο πολυπλεξίας Βασική τεχνολογία σε όλα τα νέα συστήµατα µετάδοσης µε οπτικές ίνες Μέση συχνότητα σταθερή σε όλο το δίκτυο Βασική λειτουργία: µεταφορά container διαφορετικών µεγεθών (διακριτά µεγέθη) Πρόβληµα: µικρές διακυµάνσεις των ροών ακτύλιοι SDH : UPS UPS: Unidirectional path-switched ring A B Protection fiber D C Send simultaneously on both fibers Working fiber Μη χωρική επαναχρησιµοποίηση της οπτικής ίνας: σπατάλη εύρους ζώνης Interconnection services - 37 Interconnection services - 38 ίκτυα SDH/SONET The future of IP and optical networks Backbone ing BLS/ or BLS/4 OC-/OC-48 DXC Backbone ing BLS/ or BLS/4 OC-/OC-48 UPS OC-3/OC- DXC UPS OC-3/OC- = PSTN central office UPS OC-3/OC- Access ings Interconnection services - 39 Interconnection services - 40

More slides Επικεφαλίδα κελιών ATM byte GFC/VPI VPI VPI VCI VCI 3 VCI PTI CLP 4 HEC 5 GFC = Generic Flow Control VPI = Virtual Path Identifier VCI = Virtual Channel Identifier PTI = Payload Type Identifier CLP = Cell Loss Priority HEC = Header Error Control GFC: µόνο στο UNI CLP= => το κελί έχει χαµηλή προτεραιότητα PTI: υποδεικνύει εάν το κελί έχει πληροφορία χρήστη η διαχείρισης Interconnection services - 4 Interconnection services - 4 Μεταγωγή κελιών Σύγκριση υπηρεσιών µεταγωγής πακέτων 5 30 30 5 5 49 Payload Header (VPI/VCI) Input Port VPI/VCI Output Port VPI/VCI 5 34 30 49 Internal outing Table Cell ATM switch input port input port output port 34 output port Packet type Connection type Speed OSI layer X.5 variable connection < 64 Kbps 3 oriented Frame elay variable connection -.5/ Mbps /3 oriented SMDS fixed connectionless - 34/45 Mbps / (53 byte cell) ATM fixed (53 byte cell) connection oriented - 0 Gbps, higher? / SMDS: Switched Multi-Megabit Data Service Interconnection services - 43 Interconnection services - 44

Απαιτήσεις ευρυζώνιων εφαρµογών TDM: Η λύση του PDH Application Type Bandwidth (Mbps) Average delay (msec) Delay Variation (msec) Information Loss ate File transfer up to link speed In In Very (<0-9 ) Voice.064 Very Very Moderately (0-5 ) Videoconferencing nx.064 Very Very Moderately (0-7 ) Compressed video (Standard MPEG-) -5 Moderately Very Moderately (0-8 ) Compressed video (High Quality) 5-60 Moderately Very Sensitive (<0-8 ) ± ε Header level + ε + h empty slots ± ε frame 4 Header level 3 DS:.5 ()Mbps Πολυπλεξία σε επίπεδο bit DS: 6 Mbps Απόκλιση ρολογιών DS3: 45 (34)Mbps Ανάγκη για bit-stuffing DS4: - (40)Mbps Πολυπλέκτες: πλήρες «ξεπακετάρισµα» των υπο-ροών Πλεσιόχρονη τεχνική πολυπλεξίας (PDH) Σοβαρά τεχνολογικά προβλήµατα για µεγάλες ταχύτητες Interconnection services - 45 Interconnection services - 46