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1 NGN Este tutorial apresenta o cenário atual e as tendências para a implantação das NGN's (Next Generation Networks) pelos provedores de serviços de Telecomunicações. William Penhas Sanchez Engenheiro de Telecomunicações Pós-Graduado (Westminster University 2000) Engenharia de Sistema (DINF 1991), tendo atuado em várias áreas de telecomunicações como Redes (Ópticas, Elétricas e Wireless) Coordenação de Operação, Desenvolvimento, Gerencia e Segurança. Foi um dos pioneiros em tecnologias PON (derivação passiva de fibra óptica) e processos de NGN (Next Generation Network). Ocupou várias posições de coordenação e administração no segmento de telecomunicações em vários paises da Europa e Leste Europeu. Entre outras posições foi engenheiro de pesquisa do centro de pesquisas aplicadas da British Telecom - UK (BTexact) onde também trabalhou como coordenador sênior de planejamento e operação de redes para Europa e Leste Europeu. Trabalhou também para o setor de educação em Londres como conselheiro de novas tecnologias pela instituição City and Islington Corp. Fundou em 2001 a empresa especializada em segurança digital e soluções específicas para operadoras de telecomunicações e corporações com grande volume de tráfego de rede. Atualmente dedica-se também ao empreendimento especializado em broadcast stream em tempo real e atendimento de demandas de sons e imagens digitais via internet utilizando as tecnologias DSB (Digital Sound Broadcast) e DVB (Digital Vídeo Broadcast). 1

2 Huber Bernal Filho Engenheiro de Teleco (MAUÁ 79), tendo atuado nas áreas de Redes de Dados e Multisserviços, Sistemas Celulares e Sistemas de Supervisão e Controle. Ocupou posições de liderança na Pegasus Telecom (Gerente - Planejamento de Redes), na Compaq (Consultor - Sistemas Antifraude) e na Atech (Coordenador - Projeto Sivam). Atuou também na área de Sistemas de Supervisão e Controle como coordenador de projetos em empresas líderes desse mercado. Tem vasta experiência internacional, tendo trabalhado em projetos de Teleco nos EUA e de Sistemas de Supervisão e Controle na Suécia. Atualmente dedica-se à sua empresa Hyroz Participações, prestando serviços de consultoria, e ao Teleco, promovendo o aprendizado contínuo dos profissionais de Telecomunicações. hbernal@teleco.com.br Duração estimada: 20 minutos Publicado em: 01/03/

3 NGN: Cenário atual A Internet, viabilizada por massivos investimentos, está criando uma plataforma global cuja onipresença está mudando a informação digital. Está plataforma sustenta uma nova infra-estrutura mundial que suporta a mobilidade sem limites e um mercado eletrônico que já provoca profundos impactos industriais, em atividades privadas e sociais, sem se importar com produtos. Está infra-estrutura possibilitará uma verdadeira centralização da mobilidade de usuários permitindo a qualquer hora e em qualquer lugar o acesso de banda larga sem restrições de tecnologias, provedores ou mesmo terminais (hardware de mobilidade pessoal). Este cenário de mercado habilitara aos cidadãos (usuários) o acesso instantâneo e de alta qualidade a informações multimídia através do mundo e o uso de uma grande variedade de produtos e serviços locais e remotos esteja onde estiver. Uma larga demanda por aplicações baseadas em multimídia em redes públicas de telecomunicações tem provocado as maiores transformações da última década. Estas transformações puderam ser viabilizadas por tecnologias recentes que permitiram o uso de vários tipos de comunicações, tais como as orientadas a conexão, a chaveamento de circuitos, ou mesmo aquelas que fazem uso da infraestrutura de telefonia digital, sendo o transporte predominante baseado no uso de protocolo orientado a pacotes de dados, que tem ótima compatibilidade com a Internet. A grande utilização da Internet, que já é caracterizada como cultura da Internet, deixa clara a responsabilidade social de quem contribui para seu desenvolvimento. Além de diversas oportunidades de negócios, ela já suporta, entre outras, aplicações relacionadas à educação, entretenimento, saúde, cultura, política, noticias, etc. Para que o crescimento da Internet seja sustentável, estão sendo desenvolvidas tecnologias apropriadas para o atendimento das demandas dos usuários. Com o objetivo de predizer o sucesso da entrada de novas plataformas tecnológicas, ponderações devem ser feitas sobre os aspectos relevantes apresentados a seguir. Evolução das Redes Em um ambiente em que os recursos (homem, dinheiro e material) estão limitados, não é possível substituir todo o sistema de vendas por atacado de uma operadora de telecomunicações. Investimentos anteriores já foram feitos e este dinheiro deverá retornar antes que novos investimentos venham a ser feitos. Porém a rede evoluirá quando isto viabilizar negócios com perspectivas de retorno e/ou quando os atuais clientes iniciarem um processo de migração para concorrentes que forneçam novos serviços. Então a evolução da rede deverá ser feita baseando-se em uma estratégia de médio e longo prazo que primeiramente envolva uma maior convergência da infra-estrutura de redes e uma adaptação interna em "pequenos passos". Convergência Claramente, se um mesmo processo padronizado de codificação, transporte, roteamento, endereçamento e utilização de redes físicas pudesse ser usado para todas as conexões fim-a-fim, então este processo poderia ser eficiente em escalas de produção e operação, minimizando os custos e beneficiando os usuários finais com menores preços. Porém muitos fatos mostram que isto não é uma meta alcançável: Diversidades de exigências dos usuários, tais como mobilidade, banda larga, resposta em tempo real, segurança, e preços baixos; Diversidade de compatibilidades de redes e meios tais como o uso de rádios com espectro limitado, redes legadas que utilizam cabos de cobre de forma predominante nos acessos para telefone e TV a cabo, e os backbones baseados em tecnologias do tipo ATM, SDH, PDH, e etc; Diversidade das exigências de serviços, tais como Telefonia, TV, Video on Demand, Digital Sound Broadcast, Digital Video Broadcast, jogos via Internet, etc., que têm diferentes demandas por banda 3

4 com características específicas quanto a simetria, atraso, perda de informação e tempo de configuração; Força do mercado, o que implica que os fornecedores de tecnologias tendem a esperar até que seus últimos lançamentos sejam vendidos para que os novos cheguem ao mercado. A convergência deverá ser o grande desafio. Quanto mais perto as redes chegarem da total convergência, mais eficientes serão as soluções de serviços e o atendimento a demandas específicas. Interoperabilidade entre os serviços das diferentes redes é a chave. Banda Larga versus Mobilidade Os usuários são famintos por banda larga e com uma abertura maior de mercado (pela convergência), eles (usuários) serão capazes de dobrar sua demanda por banda a cada dois anos sem aumento real do custo. Uma operação de downstream em 300 Kbit/s é comum para muitos usuários residenciais, taxa de transferência inimaginável há dez anos atrás. Um aumento nas mesmas proporções para os próximos dez anos somente será possível viabilizando transmissão óptica (fibra) o mais próximo possível do usuário final (FTTC - Fiber To The Curb, ou Fibra até a calçada). Para esses usos de redes metro ópticas, APON e Ethernet óptica no acesso (first mile) se mostram muito interessantes. No mesmo período de dez anos os usuários demandaram serviços de comunicação móvel. As redes públicas implementaram muitos serviços moveis de telefonia e acesso Internet, mas com uma banda muito baixa se comparado aos serviços de telefonia fixa. Atualmente a tecnologia de WLAN (Wireless Local Area Network Rede local sem fio) está emergindo como séria aplicação para o futuro. Desenvolvida para conectividade sem fio em uma rede local e privada, o WLAN é uma tecnologia simples e barata. Então não será surpresa o uso desta tecnologia sem fio também por redes publicas que irão compor as redes metropolitanas (WAN) sem fio, também baseadas em cobertura através de células. Protocolo IP - Versão 6 Uma apresentação sobre NGN não poderia deixar de mencionar o protocolo IPv6. Concebido para ser o protocolo da Internet e de Ethernet LAN (Local Area Network) e firmado como protocolo padrão para transferência do tráfego de dados, ele será naturalmente o protocolo predominante também nas redes públicas, porém estas redes deverão ser desenhadas para uma operação otimizada de pacotes nesse protocolo. A cultura da Internet é baseada no fato que pacotes de informações são transportados da fonte ao destino da forma mais otimizada possível. Está filosofia permite a vasta proliferação de aplicações e a crescente integração de pequenos dispositivos que usam IP, como em PDA s (Palm's), telefones, carros, equipamentos para uso em imóveis e dispositivos pessoais. Se estes dispositivos possuírem uma única identificação global (endereço IP) a faixa do atual protocolo IPv4 não será suficiente e a faixa do IPv6 deverá ser implementada. O IPv6 também incorpora novas facilidades para segurança, QoS, auto configuração e mobilidade, entre outras. Arquitetura Aberta de Serviços As operadoras de redes de telecomunicações estão estudando formas para abrir suas redes para provedores de serviços independentes e parcerias, com o intuito de aumentar a utilização de seus recursos. Isto não é uma tarefa simples, porque a infra-estrutura existente de telefonia foi implementada com uma gerência de serviços voltada para telefonia e não será tarefa fácil adaptá-la para novos serviços de outra natureza. Numa arquitetura aberta e integrada com outros provedores de serviços e com um modelo de taxas variáveis de transmissão, os novos investimentos nestas redes não terão como objetivo apenas a implementação de novas aplicações e/ou serviços para o portfólio. Esses investimentos devem ser feitos também para oferecer 4

5 qualidade maior e diferenciada dos serviços IP, garantia de banda, qualidade de serviço (QoS) assegurada, segurança, mobilidade, banda sob demanda e elevação de SLA s acordados. Ambiente Inteligente Enquanto os usuários estão interessados em sofisticados dispositivos de interconexão e indiferentes a rede que viabiliza está sofisticação. a complexidade da interconexão torna-se invisível para eles. O telefone se tornou invisível, sendo usado da mesma forma que, por exemplo, a televisão. O usuário não se preocupa com os sistemas complexos de sinalização SS-7 ou se a forma de comutação das chamadas é digital ou analógica. Está funcionalidade é denominada como ambiente inteligente de operação. As futuras NGN s poderão providenciar a transparência de provisionamento e a procura dos serviços que podem estar disponíveis local ou remotamente de maneira dinâmica para os usuários e/ou grupos isolados de usuários. Essa procura de serviços poderá obedecer a critérios orientados pelo perfil do usuário, pela sua posição física ou pela sua posição na rede em que se encontra. Estes serviços poderão ser adquiridos e/ou carregados automaticamente de acordo com o perfil do usuário por mecanismos elaborados de inteligência de redes. Estes mecanismos suportarão contextos computacionais e estarão fortemente focados nas necessidades dos usuários para disponibilizar serviços relativamente complexos e de maneira automática. O provisionamento de serviços de forma manual será feito com atitudes mínimas por parte do usuário. Pela integração de plataformas, prosivionamento transparente de serviços e procura automática, as NGN s irão tornar todas as outras atividades também transparentes. Um exemplo desta atual dessa transparência é o serviço de roaming nas redes WLAN e GSM. Influências Externas Desde 2000 os investimentos em ampliação de redes têm sido aplicados de maneira lenta. Também as estimativas não têm encorajado investimentos em redes, principalmente depois do colapso de duas gigantes das telecomunicações mundiais (Global Crossing e Worldcom). Novas legislações têm ajudado a fomentar a competição entre mercados e em alguns casos mantendo os valores dos serviços de telecomunicações abaixo da inflação. Os sistemas de acesso local serão o próximo grande movimento de muitos reguladores, tendo em vista as novas tecnologias a serem implementadas nesta esfera de serviços, e que devem aumentar a concorrência entre os provedores de serviços. Estas novas tecnologias emergentes devem ser avaliadas e validadas com cuidado para que se determinem quais são competitivas em relação as já existentes e implementadas comercialmente, e se suportam a evolução e tendências evolutivas das redes em operação. Além disso, devem ser avaliados a interoperabilidade das redes e tecnologias, sua aderência ao conceito de arquitetura aberta, os serviços oferecidos, o sistema de gerência e sua adequação para a convergência futura. Também o impacto social não pode ser ignorado. Espera-se das NGN s uma maior onipresença para o acesso de informações, baixo custo e digitalização em massa de informações para transmissão. Vários investimentos estão sendo feitos em todo o mundo, de acordo com as demandas identificadas para serviços de convergência e inteligência de redes, sempre sob a sigla NGN. 5

6 NGN: O que é? O termo NGN - Next Generation Networks - Próxima Geração de Redes é amplo e interpretado diferentemente por vários profissionais envolvidos em negócios de telecomunicações, porém com um consenso comum:...toda operadora precisa de uma estratégia de próxima geração de redes para sobreviver.... A NGN é a proposta de evolução das atuais redes de telecomunicações centradas em voz para redes centradas em dados. Algumas definições são descritas nesta seção e as análises mostram qual é o consenso geral para viabilidade de serviços para o cliente com a implementação de facilidades com base na Próxima Geração de Redes NGN, considerando que: Todos os envolvidos no processo (provedores de serviços, provedores de conectividade e provedores de conteúdo) estejam de acordo com as mudanças. Exista interoperabilidade internacional entre diferentes redes para o tráfego de dados e serviços prestados. Exista facilidade para a incorporação de novas tecnologias e serviços nas redes. Alguns aspectos relevantes devem ser ponderados pelos diversos segmentos, conforme apresenta-se a seguir. a) Necessidades a partir dos Usuários Finais: Serviços móveis com ampla cobertura (internacional); Alta rentabilidade das redes; Simplicidade na operação de serviços; Qualidade de serviços (QoS) negociáveis e constante em SLA's globais; Eficientes parcerias para bilhetagem de serviços entre as redes. b) Necessidades dos Provedores de Serviços: Serviço de criação de plataformas abertas e rápidas; Eficiente capacidade de informação dos usuários sobre os serviços disponíveis; Garantia de QoS das rede no que se refere a: transmissão, atraso, variação de atraso, perda, prazo de reparo, segurança, bilhetagem e disponibilidade; Capacidade de adaptar os serviços prestados de acordo com a variação de QoS ou limitação de dispositivos e/ou tecnologias de forma a atender o mercado no momento adequado. c) Provedores de Redes terão necessidades de Real convergência para elevação da produtividade e da eficiência e para a redução dos custos. Pelos itens listados se nota imediatamente que a implementação da NGN se faz complexa e que alguns aspectos relevantes devem ser considerados no projeto das redes NGN: Para permitir o desenvolvimento de novos serviços que operem de maneira eficiente e independente, deverão haver mudanças significativas nos sistemas de chaveamento e roteamento dos provedores de serviços de redes. As interfaces de redes fornecidas pelos provedores de redes deverão ser bem definidas e internacionalmente acordadas. Também a rede deverá possuir um excelente controle de 6

7 seus recursos, na forma de gerências escalonadas por: QoS, SLA e CRM (Customer Relationship Management). É difícil compor uma ação proativa para o futuro dos serviços, quando os serviços futuros não são conhecidos. Um exemplo da área que está tentando desenvolver está ação proativa futura é a de infra-estrutura de comunicação programável. A idéia básica por trás deste conceito é de desenvolvimento de uma plataforma e uma correspondente interface aberta que poderá ser usada para programar a rede quando se implementa um novo serviço de rede. Em resumo são esforços para padronização das plataformas e aplicações de operação dos dispositivos de redes. Os terminais móveis ficam mais sofisticados com o movimento (mobilidade) entre redes e sendo viabilizados por diferentes fabricantes. Então está questão deverá ser resolvida por diferentes provedores na forma de parcerias (Estratégicas, Táticas e Operacionais). O QoS deverá ser demandado pela rede e/ou alternativamente acordado entre os provedores para ser implementado por aplicações comuns entre as partes. O mesmo serviço usado por diferentes terminais ou transmitidos sobre diferentes redes de acesso irá requerer valores de QoS diferentes. O QoS sobre IP deverá ser valido por vários anos. Uma solução proposta é de se usar "intserv" (Internal Service) em redes de acesso e "diffserv" (Differencial Service) ou MPLS na área de distribuição e borda do "backbone" da rede. A Convergência em redes é essencialmente limitada à camada do protocolo IP. Notando-se que a demanda dos usuários por aplicações multimídias aumenta significativamente, então temos que: a infraestrutura óptica das redes irá se expandir para fora do "core" das redes através de metro anéis indo até o ponto de acesso ou onde a necessidade por conectividade móvel exigir. As infra-estruturas existentes (legadas), os fatores econômicos, os nichos de mercados para uma tecnologia em particular, o impacto das regulamentações são fatores que devem ser levados em conta. 7

8 NGN: Provedores e Serviços Considerando-se o estado atual das tecnologias de redes e serviços, a busca crescente por novos e mais rápidos serviços de telecomunicações associados a mobilidade, e a tendência para a convergência das redes e dos serviços, procurou-se modelar um cenário visionário com todas as demandas sendo atendidas pelas NGN's. Esse cenário é apresentado na figura a seguir. O termo Perfil dos usuários, é definido e entendido de diferentes modos, de acordo com o ponto de vista do fornecedor, provedores de redes e provedores de serviços. Para o fornecedor o termo usuário são os provedores de redes e para os provedores de serviços (ISP Internet Service Provider) usuários são as corporações e as pessoas comuns. Modelos de negócios, fatores sociais, econômicos, financeiros e políticos, determinam a demanda de novos serviços, tendo em vista sua influencia na viabilidade financeira e política desses serviços. No caso político sua influência é maior no que diz respeito ao incentivo e subsídios para viabilidade e estimulo de investimento da iniciativa privada. A evolução das redes acontece nas suas camadas de acesso e distribuição em especial para as tecnologias ópticas e que propiciam a mobilidade, onde as atuais tecnologias de par metálico e rádio dominam a camada de acesso das redes atuais. Apesar de todas as características destas redes, a escalabilidade, interoperabilidade e convergência são fortemente consideradas. As implicações de como estes serviços serão operacionalizados devem considerar o aumento dos serviços baseados na Internet, o aumento da mobilidade e roaming, o aumento do uso de aplicações ponto-a-ponto, a necessidade de QoS, segurança e flexibilidade, a implementação do protocolo IPv6, e a viabilização de 8

9 serviços de baixo custo e fáceis de usar. Para os terminais de acesso sua evolução natural neste cenário de convergência e larga escala de serviços baseados na Internet, caminha em passos largos para dispositivos singulares móveis e/ou embutidos em outros equipamentos que viabilizam a mobilidade do usuário entre as redes, de forma transparente e fácil de utilizar. Os desafios técnicos terão como base o fato principal das redes não serem abertas para terceiros bem como sua administração ser pouco padronizada. Também haverão demandas que requerem a viabilidade de interoperabilidade de redes e serviços entre provedores de serviços, de redes e de conteúdo. Posto este cenário, pode-se antever algumas tendências para as redes NGN, no que tange a serviços e usuários. Os itens a seguir apresentam algumas considerações sobre esses temas. Comportamento de Utilização das Redes e Tendências de serviços Prever o exato estado de sucesso no futuro é bem difícil. Portanto, o método de avaliação de comportamento e tendências deve seguir, entre outros, os seguintes parâmetros: Definição dos usuários guias (os que demandam mais serviços); Isolar as tecnologias por área de interesse dos usuários; Identificar o real emprego de um dado cenário identificado; Identificar o alto, médio e baixo nível de necessidades dos usuários; Refinar as necessidades em relação a uma expectativa especifica. Conclui-se que usuários irão demandar serviços com características tais como: Maior sofisticação e interoperabilidade, até agora simples e seguros; Com aplicações e plataformas menos limitadas (hardware); Serviços baseados em performance, hoje baseados em custo; Trabalhar efetivamente em sistemas móveis; Ter disponível serviços além de acesso a internet; Possuir mobilidade entre redes; Ter disponível os mesmo dados em diferentes localizações; Ter mais serviços embutidos em dispositivos móveis (não-computadores). Em uma camada mais especifica de usuários comuns temos as seguintes indicações de demandas: Rápida comunicação via mensagens curtas (SMS para "multicast" e multimídia) Acesso rápido para sistemas de informações mais sofisticados Serviços de compra on-line e ferramentas de busca dos mesmos Em deslocamento: tradutores, mapas, guias de serviços, informações baseados na localização Combinação de PDAs com serviços de telefonia Envio da localização corrente Informação da qualidade dos serviços antes de pagar pelo mesmo Integração de transmissão em câmeras digitais 9

10 Serviços de jogos on-line e em tempo real As comunidades de negócios demandarão mais flexibilidade (com segurança) no acesso aos recursos das corporações fora de seu ambiente físico de trabalho, estando apto a utilizar estes serviços nos meios fixo, sem fio e móveis para realização de suas tarefas. Porém alguns setores econômicos ainda irão ver os recursos destas novas redes de forma limitada, são eles: Aéreo Espacial, Meteorologia, Exploração de recursos naturais, medicina e TV, entre outros. Comportamento dos Provedores de Serviços Os provedores de serviços ocupam um importe lugar no que se refere a disponibilização de informações aos usuários em geral. Suas demandas incluirão, entre outras: Custo comercial equilibrado: os provedores deverão equilibrar o custo de seus produtos e a utilização das redes, para viabilizar a diferente gama de serviços demandados pelo mercado. Este deve ser um aspecto significativo em sua estratégia. Escalabilidade: a capacidade de expandir seus serviços de acordo com a demanda dos usuários implicará num projeto de rede com alta escalabilidade. Gerência: deverá possuir características para facilitar sua integração com os diversos tipos de serviços e a operação com outros provedores. Isto implica na adoção de uma gerência de plataforma aberta. Disponibilidade e Viabilidade; os serviços oferecidos aos clientes deverão ser plenamente viáveis nas suas redes e disponíveis ao usuário todo o tempo. Infra-estrutura: se a infra-estrutura de rede do provedor for pobre, este estará sempre relutante para viabilizar novos serviços e poderá ser suplantado pela concorrência. Especial enfoque deve ser dado ao projeto de infra-estrutura de rede para atender a todas as demandas futuras. Topologia de Rede: a topologia de rede tem grande impacto em como o provedor disponibiliza seus serviços. Seu projeto deve atender todos os tipos de demandas dos novos serviços, considerando principalmente a descentralização da inteligência da rede. Padronização: Diversidade de serviços cruzando diferentes redes de provedores somente será possível com a implantação de produtos padronizados e de arquitetura aberta em sua gerência. Os produtos e aplicações proprietárias estarão fatalmente condenados neste contexto. Regulamentação: A regularização de ambientes terá um grande papel na evolução dos serviços e na sua disponibilização de forma mais extensiva aos usuário de todas as faixas de renda. Qualidade de Serviço: os diferente tipos de serviços a serem disponibilizados demandarão sistemas mais complexos de garantia da qualidade de serviço e especial atenção deve ser dada para o seu controle. Entretanto, novos produtos com retorno financeiro maior podem ser oferecidos aos usuários mais sofisticados ou aos clientes corporativos. Neste cenário, os provedores de serviços têm um crescente desafio para viabilizar seus serviços usando uma grande diversidade de terminais e redes. Isto significa a implantação de sistemas auto sensitivos e auto ajustáveis para operacionalizar todos esses serviços. Esses provedores deverão utilizar e suportar tecnologias que permitam implementar canais adaptativos, que selecionam a compatibilidade para promover maior flexibilidade na apresentação de suas aplicações aos usuários. Está compatibilidade deverá ser totalmente padronizada e poderá usar tecnologias como por exemplo Agentes de Perfil (WAP) e Java (MIDP), entre outras. As informações serão genericamente apresentadas em XML e JVM, viabilizando a compatibilidade de acordo com o terminal do usuário e conexão. 10

11 Os provedores de serviços móveis deverão crescer em importância e negócios nas telecomunicações. Pode-se identificar pelo menos três modelos de negócios para esses provedores envolvidos em redes NGN: Focado ao Acesso: Acesso a Internet móvel e acesso móvel em Intranet/Extranet; Focado em Portais: Informações apresentadas em formas personalizadas; Serviços Especializados: Serviços de mensagens multimídia, serviços baseados na localização e serviços de voz. Existem três categorias maiores de mobilidade em NGN que correspondem aos modelos de negócios acima, conforme ilustrado na tabela abaixo: Categoria dos usuários alvo Modelo de Negócios Descrição de Perfil Foco: Internet Focado ao Acesso Usuário com maior "Experiência em Internet" Valores: alta qualidade e velocidade de acesso Prefere ir direto ao conteúdo dos provedores e desprezado os serviços de portais Assinante de serviço: acesso para internet móvel (pessoal) ou acesso para intranet/extranet (profissional) Foco: Mobilidade Focado em Portais Menos experiência em internet Maior tolerância para acesso de baixa velocidade Prefere o acesso fácil ao conteúdo pelos portais Assinante de serviços genéricos de acessos Foco: Internet e Mobilidade Focado em Serviços Especializados Usuário-para-usuário, dados contextuais, etc Facilidades adicionais para os serviços assinados Serviços dedicados e específicos 11

12 NGN: Evolução das redes A expectativa dos desenvolvedores é a de uma maior aproximação entre as camadas de borda e distribuição com a camada de acesso em particular para o suporte e controle de conexões fim-a-fim que é a base da "cultura Internet". Quatro tendências podem ser observadas na evolução das camadas de acesso, distribuição e borda: Transporte baseado em WDM e gradualmente se expandindo para as camadas de distribuição e acesso. Tecnologias de redes que exploram os existentes e potenciais meios de transmissão para camada de acesso (ex: par metálico, tv a cabo, linhas de energia elétrica) viabilizando acesso em banda larga (geralmente o XDSL). Tecnologias de acesso móvel: GPRS, UMTS, WLAN, Satélites, Hiper-Lan, entre outras. Suporte ao QoS em todos os níveis. Borda e Distribuição No "layer 1" (meio físico) a fibra óptica domina 99% das camadas de borda e distribuição do "core" de uma rede. Os outros 1% são viabilizados por satélites e conexão de microonda ponto-a-ponto usados em situações especificas e usualmente em distribuição geográfica extensas cujo custo x beneficio de uma rede óptica para esta solução ainda não é viável. Nos próximos 10 anos o numero de canais ópticos aumentará das atuais faixas entre canais para mais 200 canais e a taxa de bits por canais será de Gbit/s, contra os atuais Gbit/s. Os protocolos continuarão sua curva ascendente de convergência (ex.: de IP-sobre-ATM-sobre-SDH-sobre- WDM para IP-sobre-WDM). Isto trará aumento de eficiência através da redução de necessidade de duplicação e/ou redundância. O sistema de transporte óptico, denominado OTN representa uma natural evolução de transporte. Por razões evolutivas, os OTNs seguirão o mesmo tipo de arquitetura atual com SONET/SDH/PDH, (ex.: as redes permanecerão sendo de conexão-orientada em redes multiplexadas) Para satisfazer um ganho de capacidade em larga escala e em um tempo curto, os sistemas WDM em conexões ponto-a-ponto devem continuar. A medida que o numero de sistemas WDM e as distâncias aumentam, será necessário o aumento de processos de ADD/DROP em certos sites. Neste cenário ocorrerá a inclusão dos sistemas de cross-conexão óptica (OXCs) como parte importante em redes WDM. Na figura a seguir, é apresentada a arquitetura de OTN na convergência das camadas de borda (core), distribuição e alta capacidade de acesso. Inicialmente as camadas de borda e distribuição serão o "gargalo" da rede, porém gradualmente este "gargalo" estará presente na camada de acesso devido a alta disponibilidade de serviços aos usuários finais. 12

13 Espera-se que as camadas de metro anéis (distribuição) e borda utilizem somente tecnologias IP e WDM. As arquiteturas de nova geração devem obter muitas vantagens de uma plataforma de provisionamento integrado IP sobre WDM. Esse processo utiliza o WDM como uma tecnologia de "backbone", e a rede IP é interligada através de equipamentos WDM para a camada de borda. Está arquitetura deve ser considerada por: - Provedores de Serviços Internet (ISP's), novas operadoras, viabilizadores de infra-estrutura óptica e provedores IP em serviços PoP's (Points of Presence - Pontos de Presença). Existem três principais áreas a serem consideradas sobre a arquitetura de IP sobre WDM: Acesso Backbone, que consiste no nível central da rede IP, onde os PoP's são conectados através dos backbones de redes WDM. A topologia dos backbones WDM depende e muito da distancias entre os PoP's IP. Para longas distancias com significativa atenuação, as redes mescladas e anéis concentradores são o mais usual. Para distâncias curtas (Metro e Acesso) as topologias de anel e malha são aplicadas, bem como a tecnologia PON, de derivação passiva da fibra óptica. Metro Área, que consiste em um "core" WDM com a topologia de anel e a área de metro acesso onde os PoP's IP estão localizados. Esse PoP's podem ter duas categorias: camada de borda da metro área, onde os CPE's (equipamento de conexão com a rede do cliente) dos clientes estão localizados, e core da metro área ou transição de dados, onde o tráfego IP é cross-conectado. Área de Acesso, onde pequenos negócios, casas, escritórios são conectados aos ISP's para acesso unicamente a Internet. Necessidades por acesso em banda larga crescem cada vez mais rapidamente. Novas aplicações são desenvolvidas é definidas para serem utilizadas sobre banda larga. Novos serviços ponto-a-ponto como 13

14 mensagens instantâneas em voz e vídeo estão aumentando cada vez mais esta demanda. Implementações e novas tecnologias estão sendo desenvolvidas para suportar esta demanda. Um panorama geral sobre os tipos de acesso que as NGN deverão atender é apresentado a seguir. a) Tecnologias de Acesso Fixo ADSL - (Asymmetric Digital Subscriber Line) Viabiliza "banda larga" sobre par metálico e já está em utilização através de terminais telefônicos. Normalmente opera com velocidades de 1-2 Mbit/s "downstream" e Kbit/s "upstream", dependendo da distância e qualidade do par metálico. VDSL - (Very-High Digital Subscriber Line) Promove a comunicação simétrica por curtos pares metálicos (poucas centenas de metros) e deve ser usada em conjunto com fibra óptica. Modens de Cabo - Viabiliza os mesmos recursos do ADSL e VDSL porém utiliza recursos de TV a cabo para transmissão, e sua performance depende do número de conexões simultâneas. Fibra - O sonho do par óptico nas casas (FTTH - Fiber To The Home) ainda precisa ser materializado e um dos caminhos desta materialização é a derivação passiva de fibra via PON (Passive Optical Network) que tem como base o baixo custo de seu CPE. Ethernet Óptica - A combinação destas duas tecnologias viabiliza uma banda ilimitada ao usuário final. Porém sua viabilidade econômica ainda não está clara. Linha de Energia Elétrica - Algumas operadoras (fora do Brasil) disponibilizam estes serviços de acesso Internet em pequena escala. Isto tem um grande potencial e também muitos problemas para ser resolvidos. b) Tecnologias de Acesso Móvel O aumento da comunicação móvel e as expectativas dos usuários por diversificação de serviços móveis são as bases do desenvolvimento dos sistemas de acesso "wireless". Em particular WLANs suportando 11 Mbit/s tendem a se popularizar em casas e empresas, e esta tecnologia pode vir a ser usada em locais públicos. As tecnologias HSCSD e GPRS são as bases para o uso do GSM em serviços de transferência de dados. A tecnologia UMTS de terceira geração em sistemas moveis é a promessa para viabilizar comunicação em banda larga. Várias tecnologias estarão disponíveis para o uso em sistemas celulares de distribuição. Porém também haverão soluções em aplicações de rádio que dinamicamente poderão reconfigurar serviços e oferecer sistemas multimodo e multifreqüência. O protocolo IP será usado em todos os terminais e por toda a rede. Os terminais 4G operarão como um terminal celular comum e um sistema "wireless" que integrará sistemas móveis e celulares com tecnologia IP. Os serviços de acesso móvel substituirão as LANs atuais em: Museus e lugares arqueológicos, Hospitais e Clinicas, Locadoras de Veículos, Mercados e Shopping, Restaurantes, Salas de reuniões, Feiras e eventos, Centro de negócios, e etc. c) Tecnologias de Acesso Wireless Fixo O acesso fixo sem fios ou fibra óptica utiliza sistemas de rádio para conexões em pontos fixos viabilizando acesso em banda larga para clientes. O LMDS é uma tecnologia que pode viabilizar esse tipo de acesso (ver tutorial do Teleco LMDS). 14

15 O LMDS está sendo considerando também como uma alternativa viável para o xdsl em acesso de ultima milha pela indústria. Entretanto, algumas poucas indústrias se dedicam ao LMDS, tendo em vista ainda seu custo de CPE não ser competitivo em relação aos modem xdsl. Novas tecnologias de satélites são também apontadas com alternativas para áreas geograficamente ainda não acessíveis pela banda larga em modelos padrões. Os satélites geo-estacionário já oferecem conexões assimétricas de banda larga e interação de upstreaming com serviços públicos de telefonia. Os satélites de baixa órbita e alta altitude diminuem consideravelmente os problemas de transmissão dos satélites geoestacionário, porém ainda não são um alternativa comercialmente viável. 15

16 NGN: Considerações finais Este tutorial procurou enfocar: As necessidades dos usuários pela descrição de alguns cenários futuros e esclarecendo os tipos de comunicações que estes usuários irão demandar. Os modelo de negócios e fatores sociais políticos e econômicos. A evolução das redes considerando a topologia, a arquitetura (borda, distribuição e acesso - fixo e móvel) e o desenvolvimento tecnológico. 16

17 17 Referências 1394 Trade ADSL ATMForum ATMPON BRAN CeBUS DECT Diffuse DOCSIS DVB ESTI HAVi HomePlug HomePNA HomeRF IEEE Ietf Jini RFC SiliconValley UMTS UpnP USB WAP X10 Zdnet

18 NGN: Teste seu entendimento 1. A proposta das redes NGN é: A evolução das atuais redes de telecomunicações centradas em voz para redes centradas em dados A evolução das redes de dados para redes de voz digital A evolução das redes de voz fixas para redes móveis de voz Nenhuma das anteriores 2. Quais requisitos abaixo representam tendências para os serviços a serem atendidos pelas redes NGN? Maior sofisticação e interoperabilidade, até agora simples e seguros Serviços baseados em performance, hoje baseados em custo Possuir mobilidade entre redes Todos os anteriores 3. Quais dos tipos de acesso abaixo as redes NGN devem atender? VDSL fixo UMTS móvel LMDS rádio Todos os anteriores 18