DATUM 2002 TEHNOLOGIJE ZA REALIZACIJU NOVIH INTERNET MREŽA KRAJKO Mr Nenad Krajnović Katedra za telekomunikacije Elektrotehnički fakultet u Beogradu e-mail: krajko@etf.bg.ac.yu 1
Šta je Internet? Mreža svih mreža Jedina globalna mreža za prenos podataka Najpopularnija mreža danas Multimedijalna mreža Jedina mreža dostupna svima koja nudi sve telekomunikacione servise KRAJKO 2
http://www.cybergeography cybergeography.org/atlas/atlas.html KRAJKO 3
Internet Architecture Backbone network Core Set of routers and communication networks which provides and maintain global connectivity. Access network Access points (POPs) Routers and access servers which provide Internet access to the end users. Users Customer premises equipment (CPE), using by end users to access the Internet. KRAJKO 9
Backbone tehnologije - zahtevi Kapacitet Pouzdanost Redundansa Skalabilnost Jednostavnost KRAJKO 10
Backbone tehnologije Klasične tehnologije PDH SDH (Packet( Over SDH POS) ATM Nove tehnologije DWDM Gigabit ethernet 10 gigabit ethernet Resilient Packet Ring MPLS KRAJKO 11
TELFOR 2000. Is ATM the Right Solution? TV studio Video on demand server Hub Private network Router Video Distance learning site MASTER Video TV studio Video Private ATM network Router Router Router Server KRAJKO 12 Video MASTER NO! Video terminal UNI adapter Public ATM network switch NNI ATM Router Network Expensive NNI equipment! switch management Private NNI UNI ATM Public switch UNI IP-over over-atm-over Private UNI ATM UNI switch Operational nightmare: over-sdh over DWDM over fibre Video terminal adapter... Video Distance learning site
Mane klasičnih tehnologija PDH Mali kapacitet Mala mogućnost proširenja Redundansa na višim nivoima Overhead Mala fleksibilnost (enkapsulacija kanala) KRAJKO 13
Mane klasičnih tehnologija SDH Problemi sa sinhronizacijom kod velikih protoka kao što su 2.4Gb/s i 10Gb/s Mala skalabilnost Overhead Visoka cena zbog sinhronog rada celokupne mreže (nepotrebno za IP) Skupo i složeno održavanje KRAJKO 14
WDM Wavelength Division Multiplex Dense WDM - DWDM Coarse WDM CWDM CWDM multipleksiranje u II i III optičkom prozoru DWDM multipleksiranje u III optičkom prozoru Raspodela optičkih kanala prema preporuci ITU-T T G.692 KRAJKO 15
WDM princip rada 1Gb/s, 2.4Gb/s, 10Gb/s DWDM MUX DWDM MUX 1Gb/s, 2.4Gb/s, 10Gb/s KRAJKO 16
WDM - prednosti Rešava problem skalabilnosti jer omogućava prenos više desetina talasnih dužina po jednom optičkom vlaknu i kapacitetom od 10Gb/s po jednoj talasnoj dužini Rešava problem kapaciteta po jednom paru optičkih vlakana Omogućava domet reda 4000 km bez potrebe da se koriste regeneratori već samo sa optičkim pojačavačima (EDFA) Mogućnost automatskog prebacivanja na redundantni put KRAJKO 17
WDM mane Potrebno je koristiti nova optička vlakna ITU-T T G.655 Non-Zero Dispersion Shifted Fiber zbog vrednosti parametra za hromatsku disperziju Zahtevaju korišćenje tunable lasera koji su značajno skuplji i ograničenog radnog veka KRAJKO 18
Karakteristike optičkih vlakana Slabljenje na 1550nm Hromatska disperzija na 1550nm G.652 Standard Single Mode Fiber 0,21 db/km 17 ps/nm*km G.655 Non-Zero Dispersion Shifted Fiber 0,22 db/km 4,5 ps/nm*km KRAJKO 19
Gde koristiti WDM sisteme? Na dugačkim trasama gde su potrebni veliki kapaciteti prenosa U situacijama kada ne postoji mogućnost postavljanja novih optičkih kablova Kada je potrebno brzo povećati kapacitet postojećih optičkih sistema prenosa KRAJKO 20
Gigabit ethernet Tehnologija koja je inicijalno definisana za prenos podataka Korišćenjem snažnih lasera moguće je premostiti rastojanje do 100km U kombinaciji sa DWDM tehnologijom moguće je premostiti mnogo veća rastojanja KRAJKO 21
Gigabit ethernet Nema problema sa sinhronizacijom kao u slučaju SDH mreža a u startu nudi kapacitet koji je uporediv Pošto je u pitanju paketski prenos, postoji problem garantovanja kvaliteta servisa Inicijalno Gigabit ethernet ne poznaje pojam logičkog kanala KRAJKO 22
Gigabit ethernet Problem redundantnog puta se ne može rešiti na nivou transportne mreže već se od viših slojeva zahteva da to razreše Izuzetno lako uklapanje sa postojećim ethernet mrežama jer koriste iste formate paketa KRAJKO 23
10 Gigabitni ethernet Sledeći korak u razvoju gigabit ethernet tehnologije Nastao kao rezultat zahteva za većim kapacitetima uz izbegavanje korišćenja SDH tehnologija Omogućava protok od 10Gb/s i predstavlja tačku spajanja sa SDH tehnologijom (STM-64) KRAJKO 24
MPLS Multi Protocol Label Switching Tehnologija koja donosi ATM karakteristike u IP bazirane mreže Svaki IP datagram dobija labelu fiksne dužine Labela se ubacuje između Layer2 i Layer3 paketa Koristi se za identifikaciju virtuelnog kanala Lab IP packet Ethernet frame: Preamb. (8B) Destin. (6B) Source (6B) Type (2B) Data (46-1500B) CRC (4B) PPP frame: Protocol Data (variable) Padding KRAJKO 25
MPLS princip rada In label x x x Out label 3 4 LSR1 D.A. 10.12.32.1... prefix 10.23.2.14 10.12.32.1 1 4 int 1 1 5 10.3.21.0 1 In label 3 4 10.12.32.1... Out label 1 6 LSR2 1 0 prefix 10.23.2.14 10.12.32.1 int 5 3 10.3.21.0 0 0 1 LSR3 6 10.12.32.1... D.A. - Destination Address LSR4 KRAJKO 26
MPLS rezultat primene Mogućnost formiranja virtuelnog kanala u IP mrežama Rutiranje saobraćaja na osnovu servisa, izvorišta, vrste linka,... Formiranje VPN mreža na isti način kako se to radi sa FR i/ili ATM tehnologijom KRAJKO 27
MPLS rezultat primene VOIP video conferencing data transfer MPLS domain
MPLS rezultati iz prakse Parametar End-to to-end delay Varijacija kašnjenja Maksimalni efektivni protok IP datagrama na STM-1 1 linku za ATM Maksimalni efektivni protok IP datagrama na STM-1 1 linku za MPLS Dobijene vrednosti < 30 ms < 20 ms 120 Mb/s 140 Mb/s KRAJKO 29
Optical switching Svaka od prethodnih tehnologija ima neku manu Zbog toga se pristupilo integraciji ovih tehnologija Dobili smo optical switching tehnologiju Koristi DWDM između u čvorišta Koristi MPLS za obeležavanje virtuelnih kanala KRAJKO 30
Optical switching Komutacija paketa se obavlja na osnovu informacija u labeli Komutacija se vrši u optičkom delu, tj. ne vrši se konverzija signala u električni oblik Kašnjenje u čvoru je minimalno KRAJKO 31
Resilient Packet Ring - RPR Rešenje koje predstavlja kombinaciju SDH tehnologije i sistema za prenos podataka Koristi dobre osobine SDH mreža koje nude brzo prebacivanje saobraćaja na rezervni link u slučaju otkaza primarnog linka (ispod 50ms) IEEE 802.17 KRAJKO 32
Resilient Packet Ring - RPR KRAJKO 33
KRAJKO 34
Backbone i Access mreže Korišćenjem prethodno opisanih tehnologija moguće je obezbediti komunikacioni kanal proizvoljnog kapaciteta i na proizvoljnoj lokaciji Čvorišta backbone mreža su, po pravilu, dosta udaljena od korisnika Problem je kako veliku količinu podataka preneti do korisnika KRAJKO 35
Access tehnologije Klasične tehnologije Analogni dial-in in (33.6kb/s) ISDN dial-in in (64kb/s, 128kb/s) Nove tehnologije Kablovsko distributivni sistemi (KDS) Wireless LAN xdsl KRAJKO 36
Kablovsko distributivni sistemi KDS sistemi inicijalno pravljeni za distribuciju TV slike Moderni KDS koristi HFC (Hybrid( Fiber Coax) ) sistem kabliranja Prenos digitalne TV slike u suštini predstavlja prenos podataka Osnovna grupa standarda za digitalni prenos slike su DVB (Digital( Video Broadcast) ) standardi KRAJKO 37
DVB standardi Standardi koji omogućavaju prenos digitalne TV slike Koristi se MPEG2 kompresija za TV sliku Po jednom TV kanalu potrebno je od 4 do 10Mb/s Definisani su za satelitske, kablovske, radio difuzne, MMDS, LMDS,... sisteme KRAJKO 38
KDS način rada Za prenos TV slike ka korisniku koristi se frekvencijski opseg od 110MHz do 862Mhz U ovom opsegu koriste se standardni kanali širine 7 ili 8MHz (PAL) U jedan TV kanal širine 8MHz pakuje se MPEG-TS (MPEG transport stream) sa protokom od 6.952 MSimbola/s KRAJKO 39
KDS downstream multipleks KRAJKO 40
KDS - downstream protok U zavisnosti od korišćene modulacije, dobijamo protok u downstream smeru od 41.7Mb/s (za 64QAM) ili 55.6Mb/s (za 256QAM) data ES PES data data ES ES PES PES MPEG2 Transport Multiplexer Transport stream data ES PES MPEG2 Compression MPEG2 System Processors KRAJKO 41
KDS downstream protok Ako govorimo o prenosu podataka tada je efektivni protok od 37Mb/s do 49 Mb/s, u zavisnosti od veličine paketa Maksimalni protok po jednom downstream multipleksu zavisi od broja RF kanala koji su odvojeni za prenos podataka i može da dostigne i 1Gb/s KRAJKO 42
KDS podsistem za prenos podataka WAN CMTS Network Side Interface Cable Modem Termination System (CMTS) Cable Network Cable Modem (CM) CM Customer Premises Equipment Interface Customer Premises Equipment Transparent IP Traffic Through the System
KDS podsistem za prenos podataka Dva standarda za prenos podataka po KDS-u: EuroDOCSIS 1.1 Euro Data Over Cable Service Interface Specifications DVB-RC koristi ATM AAL5 za prenos podataka KRAJKO 44
DOCSIS protokolski stek KRAJKO 45
KDS upstream protok U upstream smeru protok zavisi od izabrane širine RF kanala EuroDOCSIS standard dozvoljava korišćenje kanala širine 200kHz, 400kHz, 800kHz, 1600kHz i 3200kHz U zavisnosti od korišćene modulacije (QPSK ili 16QAM) efektivni protok podataka je od 0.3Mb/s do 9Mb/s KRAJKO 46
Wireless LAN tehnologija Tehnologije bežičnih komunikacija su u velikom usponu Velika mobilnost korisnika zahteva veliku mobilnost mreža i pristupa Internetu Posmatramo samo tehnologije koje nude velike kapacitete KRAJKO 47
Wireless LAN Dva osnovna standarda u ovoj oblasti su IEEE 802.11a i IEEE 802.11b IEEE 802.11b standard je već komercijalno raspoloživ i nudi protoke 1Mb/s, 2Mb/s, 5.5Mb/s i 11Mb/s i radi na 2.4GHz IEEE 802.11a standard je skoro usvojen tako da je relativno slabo prisutan na tržištu; protoci od 1Mb/s do 54Mb/s; radi na 5GHz KRAJKO 48
Wireless LAN WLAN tehnologija je inicijalno zamišljena za pokrivanje malih površina; standard predviđa pokrivanje rastojanja do 1600m Zbog značaja wireless mreža za korisnike danas se intenzivno radi na rešenju za kreiranje ad hoc bežičnih mreža KRAJKO 49
Wireless mreže m u USA KRAJKO 50
xdsl tehnologija Korišćenje standardne telefonske parice za pružanje širokopojasnih servisa (broadband( services) Neophodno je zadržati postojeći telefonski servis Nema dovoljno resursa u kablovima da bi se puštale nove linije do korisnika Zbog toga je neophodno koristiti postojeće resurse KRAJKO 51
xdsl tehnologije SDSL usluga do 2 Mb/s na parici HDSL usluga od 2 Mb/s na dve parice IDSL usluga (144 kb/s) na parici ADSL usluga do 1,5 Mb/s na parici (G.Lite) Puna ADSL usluga do 8 Mb/s (asimetrično) na parici KRAJKO 52
ADSL princip rada KRAJKO 53
Primer backbone mreže KRAJKO 54
Novi Internet Veliki komunikacioni kapaciteti Garantovanje kvaliteta servisa (QoS) Multimedijalni servisi KRAJKO 55
Garantovanje QoS-a IP protokol inicijalno ne garantuje QoS Korišćenje IntServ i DiffServ tehnike da bi se na Internetu garantovao QoS Korišćenje velikih kapaciteta u backbone delu mreže U access delu mreže korišćenje tehnologija koje mogu da garantuju QoS KRAJKO 56
Šta je potrebno za novi Internet? Kvalitetni optički kablovi Širokopojasna pristupna mreža Odgovarajuća zakonska regulativa KRAJKO 57
KRAJKO 58
TEHNOLOGIJE ZA REALIZACIJU NOVIH INTERNET MREŽA Mr Nenad Krajnović Katedra za telekomunikacije Elektrotehnički fakultet u Beogradu e-mail: krajko@etf.bg.ac.yu http://telekomunikacije.etf.bg.ac.yu/razno.htm KRAJKO 59