SNG Materiały wykładowe do użytku wewnętrznego

Instytut Telekomunikacji PW SNG Materiały wykładowe do użytku wewnętrznego SNG-I/1 1

Ewolucja w skali makro NGN, NGI, Wymiana informacji Internet Łączenie węzłów Telefonia Łączenie kanałów Future Internet 1890 1990 2014 2020? T SP1 U1, U2, SPi Ua, Ub, standaryzacja styków Wirt/cloud Mobilnością Zasobami Obecnością 2014 separacja transportu od reszty terminale serwery dołączenie agregacja "tranzyt" przełączanie/ ruting? SNG-I/1 2

Megaco/H248 Megaco/H248 NGN obecnie SP1 U1, U2, SPi Ua, Ub, standaryzacja styków np SS7/ISUP MGC (A) Podejście Softswitch Projekt Warstwa? aplikacyjna Serwery SIP SIP Dane konfigur MGC Softswitch Mobilnością Zasobami terminale serwery dołączenie agregacja "tranzyt" przełączanie/ ruting Logika Obecnością (Sieciowe) funkcje sterowania zgłoszeniami separacja transportu od reszty IMS (B) Podejście 3GPP/ITU P- CSCF Warstwa aplikacyjna S- CSCF I-BCF SIP MG RTP+RTCP UDP/IP MG Transportowe Funkcje sterowania QoS NA SS A- RA CF RACS SP DF Sterowanie zasobami i przyjmowaniem zgłoszeń SP DF Inne sieci (IMS, PSTN) Funkcje transferowe R G Węzeł dost (np DSLAM) Brzeg IP (IP Edge) C-BGF SNG-I/1 3 I-BGF

Kierunki badań Ewolucja Internetu Główne kierunki badań SNG-I/1 4

Przykład: Internet Informacji Opcja: uprościć middleware DNS Przyszły Internet Łączenie obiektów Internet Łączenie host ów Telefonia Łączenie przewodów Future Internet 1890 1990 2013/4 2020? ICN (information-centric net) SNG-I/1 5

SNG ogólny zakres Mobilnością SP1 U1, U2, Zasobami SPi Ua, Ub, terminale serwery dołączenie agregacja "tranzyt" przełączanie/ ruting ICN standaryzacja styków Obecnością separacja transportu od reszty CZĘŚĆ I (klasyka NGN) -architektura NGN -protokoły, IMS/transport -projekt (AS/WebServ) -CZĘŚĆ II (NGI) -ewolucja QoS / QoE -aspekty network neutrality -kontekst LTE/EPC -sieci mesh (cross-layer) -sieci informacyjne (CDN, CDNI, ICN ) - wirtualizacja/sdn/nfv -NaaS and SDN -przykład: architektura OpenFlow -wirtualizacja i NFV (NetFunctVirtual) -aspekty chmury ZALICZENIE - egzamin: 45/100 - projekt openapi: 1 os 45/100, 2 os 30/100 - kolokwia po cz I i II: 2x5/100 6

Instytut Telekomunikacji PW NGN część I wstęp Materiały wykładowe do użytku wewnętrznego SNG-I/1 7

Pre-NGN: VoIP - zasady architektury Przykładowe rozwiązanie Usługi zaawansowane/aplikacje PSTN SS7 (ITU) BICC (ITU)/SIP-T Internet/ATM PSTN H323(ITU)/ SIP(IETF) SIP(IETF)/ H323(ITU) Ale jaka może być ogólna architektura odniesienia? Przyczyny zmian Ewolucja usług i ruchu Wymagania na sieć SNG-I/1 8

Przyczyny zmian (1) Liberalizacja rynku telekomunikacyjnego nowy model rynku Dostawca gry Dostawca treści Portal gier online Platforma Web TV/EPG ISP SNG-I/1 9

Przyczyny zmian (2) Liberalizacja rynku telekomunikacyjnego cd erozja rynku operatorzy stacjonarni/ zasiedziali : spadek przychodów substytucja usług głosowych przez usługi sieci mobilnych wykorzystanie Internetu do komunikacji głosowej, tekstowej i wideo przenoszenie korporacyjnego rynku usług LD (long distance) do sieci WAN utrata znacznej części rynku LD (long dist) i InternationalLD użytkownicy erozja oczekiwań jakościowych na rzecz ceny/gamy/elastyczności» pod wpływem Internetu => bo (prawie) za darmo» pod wpływem komórek => bo (za to) mobilność jakość głosu? (opóźnienie, zniekształcenia, nieciągłości, echo, ) pewność uzyskania połączenia? (tlf: 0999) trwałość połączenia? (tlf: 09999) SNG-I/1 10

% gospodarstw domowych w USA Przyczyny zmian (3) Liberalizacja rynku telekomunikacyjnego Rozwój technologii przyspieszenie technologiczne przetwarzanie, transmisja 100% 80 60 40 20 Internet (1965) PC (1975) DSL (1996) Telewizja Elektryczność (1926) Radio (1873) Telefon (1905) (1876) Wideo (1952) Samochód (1886) Source: WMFox and Forbes Magazine, 1995 0 0 20 40 60 80 100 120 czas od wprowadzenia na rynek (w latach) SNG-I/1 11

Przyczyny zmian (4) Rozwój technologii cd zmiany mentalności środowisk inżynierskich Classical telephonic approach: long-term planning Ideation Definition of requirements Design Trial Network Deployment 18 months Internet approach: trial and error A set of services is launched some will succeed! SNG-I/1 12

Skutki ( usługowo-ruchowe ) Liberalizacja rynku telekomunikacyjnego Rozwój technologii (przetwarzanie / oprogramowanie, transmisja) Jakie skutki? Ewolucja usług i ruchu powszechność terminali mobilnych powszechność różnorodnych terminali i eksplozja ruchu potrzeba konwergencji usług, np: stacjonarne-ruchome (wspólny numer, wspólna poczta głosowa, wspólna książka adresowa) głos-dane (np informacja głosowa na stronach WWW, szerzej: multimedia) dostosowanie do okoliczności (np poza domem 3/4G / w domu PSTN/fixed IP) SNG-I/1 13

Ewolucja usług i ruchu: fakty Upodmiotowienie użytkownika indywidualizacja komunikacji osoba X - osoba Y (obecnie: w sieci stałej terminal A - terminal B) ostatnio: w kręgach R&D mowa o Internecie obiektów jednolita identyfikacja osób, niezależnie od typu komunikacji personalizacja usług, obecnie np 3/4G: wiele opcji użytkowych i planów taryfikacyjnych Internet: dostosowanie szybkości dostępu, zmienny/stały adres IP, cookies po co? - dla wygody użytkownika - dla różnicowania operatorów SNG-I/1 14

fakty (2) Multimedia i więcej szerokie pasmo: wymagana adekwatna ewolucja sieci transportowej zasada: wszystko można "zsieciować (M2M/IoT) wszystko adresowalne / włączane na stałe lub okresowo / mobilne zróżnicowane strumienie transportowe w dziedzinie "semantyki" (głos, obrazy stałe, strumieniowe, dane plikowe/ dla ludzi/międzyprocesorowe/ telemetryczne) w dziedzinie pasma i jakościowych wymagań transferowych (tzw QoS) SNG-I/1 15

fakty (3) Mobilność mobilność terminala (rzeczywista w trakcie trwania sesji, np 3/4G) mobilność użytkownika (nomadyzm dzisiaj tu, jutro tam, ale statyczny dostęp do sieci w czasie trwania danej sesji komunikacyjnej) Bogactwo terminali terminale wielousługowe (multimodal) - wszechstronność terminale dostosowane do okoliczności (dom/poza domem, mobilny/nomadyczny/stacjonarny) różnorodność Czyli: Indywidualizacja + mobilność + bogactwo teminali => KONTEKSTOWOŚĆ USŁUG potrzebne są środki określania kontekstu i przekazywania info o nim rozbudowana sygnalizacja SNG-I/1 16

Nowy model rynku Podsumowanie - dlaczego zmiany? RYNEK więcej ról Zapotrzebowanie na nowe usługi multimediów różnorodność terminali mobilność szybkość wdrażania usług kontekstowość ELASTYCZNOŚĆ usługowa Aggregation (12 %) Network Operations (25 %) New Value Chain for new services Content (38 %) Service Provisioning (25 %) Różnorodność usług i metod dostępu różnorodność przepływności informacji różnorodność czasów trwania transferów różnorodność wymaganej jakości transferów SKALOWALNOŚĆ transferowa 17

Jaka sieć? Ogólnie: skalowalna Odwieczne przeciwstawne tendencje: integracja specjalizacja Jak problemy skalowalności rozwiązywano dotychczas? wiele równoległych sieci specjalizowanych zaleta: względna prostota każdej sieci z osobna! wady: sumujące się koszty OAM niewygoda dla użytkowników brak elastyczności usługowej SNG-I/1 18

Jaka sieć? (2) Jeśli zaś integracja, to sieć powinna być: uniwersalna czyli chłonna na wszystkie usługi (elastyczność usługowa) atrakcyjność rynkowa zunifikowana czyli o wspólnej infrastrukturze transferowej i sterującej ułatwiona konwergencja i integracja usługowa podwyższona odporność na zmiany ruchu jednolitość składników -> względnie proste zarządzanie Jakie środki techniczne? SNG-I/1 19

Jakie środki techniczne? NGN istota PSTN NGN Sterowanie połączeniami SoftSwitch Matryca komutacyjna Sieć pakietowa ATM/IP jednolite terminale Interfejsy Gateways(Bramy )/ Media servers niejednolite terminale/sieci Transport pakietowy + oddzielenie sterowania usługami od transportu SNG-I/1 20

Jakie środki techniczne? (2) Transfer pakietowy najlepiej dostosowany do multimediów i skalowalny problemy QoS, SLA QoS -> jak wprowadzić elementy trybu łączowego w sieci pakietowej? SLA -> jak dochować zobowiązań w środowisku wielodomenowym? konwergencja telekomunikacji i sieci rozsiewczych -> multicasting duże pasmo od dostępu po rdzeń zasada najsłabszego ogniwa oczekiwania rdzeń: optyka brzeg i dostęp: godzenie wymagań na pasmo/mobilność/"otwartość konkurencyjną"» zapewne tutaj zogniskują się główne koszty sieci» tutaj może zogniskować się znaczny fragment aktywności sieciowej SNG-I/1 21

Jakie środki techniczne? - cd Zasada separacji sterowania od platformy transferowej obecna forma - platformy IN (uproszczone tworzenie usług, jednak zamkniętość i de facto brak współpracy międzysieciowej) sieć konwergentna problem potencjalnie jeszcze bardziej złożony konieczne wyniesienie bazowej logiki usługowej poza platformę transportową ułatwia/umożliwia panowanie nad mobilnością, mnogością klas usług/qos, topologią połączeń (wielopunktowe), różnymi zasadami kierowania zgłoszeń podnosi skalowalność rozwiązań dodatkowa korzyść: niezależna migracja sterowania i transportu ostatecznie: trójwarstwowość architektury sieci NGN sterowanie usługami, sterowanie siecią, transport (też podzielony ) Otwartość styków skoro "rozdzielamy", zapewniając współpracę, to: definiujemy granice, standaryzujemy zasady, zezwalamy na wykorzystanie styków przez "innych" (np na podstawie umowy) bloki składowe sieci mogą być dostarczane przez różnych dostawców wspieramy podział ról: klient / network provider / service provider -> potrzeba mediacji w trakcie realizacji usług (zgrać wymagania/możliwości KL/NP/SP) 22

Architektura odniesienia sieci NGN Sieć telekomunikacyjna jest skomplikowana projektowanie i analizowanie jest trudne potrzebna jest architektura odniesienia UWAGA: Do opanowania sieci nie wystarczy jedynie upraszczanie narzędzi! np zamiast H323 SIP prosty (RFC 2543 tylko 150 stron w 1999) i tekstowy żeby było łatwo zrozumieć Teraz już >100 RFCs/Drafts ; kompresja SIP w 3G (pasmo radiowe), P2P SIP zamiast Parlay/OSA ParlayX Java, nie trzeba znać sygnalizacji JSLEE SNG-I/1 23

Architektura odniesienia sieci NGN - zarys SP1 U1, U2, SPi Ua, Ub, standaryzacja styków Aplikacje i sterowanie usługami końcowe funkcje usługowe; współpraca ze sterowaniem siecią (w ogólnym przypadku poprzez funkcje mediacji) terminale serwery Mobilnością Zasobami dołączenie agregacja przełączanie/ "tranzyt" ruting (HS access gateway,) Obecnością separacja transferu od reszty funkcji Sterowanie siecią funkcje niezbędne do tworzenia "połączeń" odpowiadających podstawowym potrzebom komunikacyjnym usług Tranfer pakietów między terminalami, terminalami a elementami sterowania siecią, SNG-I/1 24

Podsumowanie Argumenty za NGN Routing jest tańszy od switchingu sieć oparta na routerach będzie tańsza niż sieć central Transmisja IP umożliwia kompresję i multipleksację statystyczną transport pakietowy głosu jest bardziej efektywny niż transport TDM Sterowanie połączeniami na otwartej platformie, oddzielone od komutacji softswitch uwolni operatorów od dyktatu dostawców central Routing per pakiet + MPLS per strumień efektywność, niezawodność, QoS SNG-I/1 25

Podsumowanie (2) Główne założenia NGN Separacja funkcji/warstwy transportowej od funkcji/warstwy sterowania Wykorzystanie techniki komutacji pakietów w warstwie transportowej Otwarcie infrastruktury usługowej poprzez znormalizowane API ALE SNG-I/1 26

Podsumowanie (3) Rzut oka na konsekwencje rozdzielenia Ster/Tran Dobre: Wszystkie usługi poprzez jedną sieć transportową Gorsze: Różne poziomy sterowania, uwierzytelnienia, akceptowania/odrzucania (koordynacja!), rozliczenia, Najgorsze: uzgodnienie i kontrolowanie QoS, alokacja zasobów transportowych (MODEL - wiele domen!), monitorowanie i rozliczanie z wykorzystania, SNG-I/1 27

Megaco/H248 Megaco/H248 Część I - zarys SP1 U1, U2, SPi Ua, Ub, standaryzacja styków (A) Podejście Softswitch Projekt Warstwa? aplikacyjna Dane konfigur Mobilnością Zasobami terminale serwery dołączenie agregacja "tranzyt" przełączanie/ ruting (HS access gateway,) Obecnością separacja transportu od reszty (B) Podejście 3GPP/TISPAN Warstwa aplikacyjna np SS7/ISUP MGC Serwery SIP SIP MGC Softswitch Funkcje sterowania zgłoszeniami IMS P- CSCF S- CSCF I-BCF SIP MG RTP+RTCP UDP/IP MG Transportowe Funkcje sterowania NA SS A- RA CF RACS SP DF Sterowanie zasobami i przyjmowaniem zgłoszeń SP DF Inne sieci (IMS, PSTN) Funkcje transferowe R G Węzeł dost (np DSLAM) Brzeg IP (IP Edge) C-BGF I-BGF SNG-I/1 28