電信網路的發展趨勢 - cs.nccu.edu.t · 通訊服務技術發展趨勢...
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電信網路的發展趨勢
國立台灣科技大學
電機系
黎碧煌教授主講
大 綱
電信網路數位匯流之發展
• 寬頻網路發展趨勢
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 1
電信與網路演進歷史
電信網路
網際網路
1980 1990 2000 2010
ARPANET
2020
轉盤電話 按鍵電話 類比式手機 數位式手機 智慧手機 平板電腦 網路話機
Cloud/NFV Web 2.0
在「數位匯流趨勢」下,積極進行電信匯流(聚合) 服務是國際電信公司轉型的重點。
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 2
通訊服務技術發展趨勢
․寬頻通信技術成熟
– 發展光纖網路及寬頻行動與無線網路
․ IPTV 與雲端技術成熟
– 發展資通相關服務
․網路電話興起
– Internet 服務多樣化衝擊電信網路
․服務網路IP 化
– Everything on IP: 語音、影像、 數據等服務均轉化為IP封包
– IP on everything: 封包可以在各種有線、無線的媒介傳送
– 固網, 行網採用VoIP 技術汰換傳統交換機
․數位匯流的趨勢 – 語音、影像、數據、多媒體的匯流及多螢之發展
整體而言電信網路正走向IP 化與數位匯流,網路界線已逐漸模糊,朝向可提供各種用途之整合式網路演進
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 3
歐盟綠皮書對「數位匯流」之定義:
─ 平台面: 透過不同的網路平台(如電信、有線電視、電腦網路),提供屬性相同的服務(如通信、 傳播、資訊、電子商務)
─ 消費者設備面:
電話、電視、個人電腦等功能迅速整合的發展趨勢
• 產業界觀點: 數位匯流代表的是產業變動現象與過程
(傳統上相對獨立的三種業務: 電信、網路 (資訊)和廣播電視的互相融合)
• 數位匯流(Digital Convergence)包括數位與匯流兩概念 •『數位』代表媒體 ( 如語音、影像、資訊) 之數位化
•『匯流』表示兩種以上的媒體合流至同一線路、通道或網路
數位匯流之定義
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 4
推動數位匯流之四大動力
內容數位化 智慧載具
服務網路IP化
內容數位化 智慧載具
服務網路IP化 接取網路寬頻化
應用多元化
Digital convergence
• 匯流發展模糊產業界線,引發跨業競爭 • 網際網路打破國土界線,引發跨國競爭 • 衍生新的商機與挑戰
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 5
接取網路寬頻化: 發展高速寬頻網路
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 6
內容數位化與連網時代
Source: Microsoft
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 7
․各種內容數位化- 方便連網 ․數位生活 – Any device, Any where . ․呈現多種形式之工作, 通訊, 娛樂 等型態t more ․發展多元化的新型態應用服務
網際網路服務走向無國界連結
Internet Map
萬物聯網
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 8
智慧終端載具發展
+
=
Apple
+ Android
Windows +
BlackBerry +
+
Nokia +
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 9
智慧電視發展
Cable TV
Smart TV HDTV
1920*1080
Mobile TV
IPTV Color TV
Holographic
Multi-view TV
Microsoft
3D-TV
B&W TV
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 10
服務網路演進 ․新世代網路(next generation network; NGN): 單一網路提供多樣
化服務、服務匯流
․未來網路: 持續提供多樣化服務,並運用雲端環境/SDN/NFV
進一步提供 Network as a Service
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 11
One network for everything
Today Tomorrow
Telephone
network
Mobile radio
network
IP-Network
Internet
Source: 林建山 博士
電信業者網路IP化:發展NGN匯流網路
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 12
Migration to NGN
Multiple services,
All-IP network
NGN願景:匯流網路
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 13
On the way to All-IP, DT (2010/3)
電信業者朝向 All-IP NGN 網路發展
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 14
IP
IP
Service in future
多媒體視訊服務-IPTV
• 在IP 網路遞送之多媒體服務
例如 television, video, audio, text, graphics and data
• 可管理及支援
QoS/QoE, security, interactivity and reliability
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 15
Information
Security Control
Entertainment Information
Secure Home Communication
智慧家庭(Smart Home)
頻寬需求日增
Entertainment : IPTV (DTV, HDTV)
寬頻網路
Information : e-Learning File Sharing
High Speed Internet
Communication : VoIP
Video Telephony
Secure Home : Security Control
Home Care
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 16
雲端運算(Cloud Computing)
Providing cloud computing and storage
寬頻網路
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 17
• 電信網路數位匯流之發展
寬頻網路發展趨勢
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 18
大 綱
接取網路速率-頻寬更高
有線寬頻網路 無線寬頻網路
9.6 ~ 56 kbps
1.5-2Mbps
128kbps
8Mbps
55Mbps
100Mbps
Analog modem
ISDN
NG-PON
GPON
EPON
FTTH
ADSL2+
ADSL2
ADSL
G.fast
VDSL
2
VDSL ADSL
FTTEx/C/B/dp
> 2Gbps
24Mbps
6Mbps
> 1Gbps
Peak Rate
270 kbps
300bps
384 kbps
14.4 Mbps
84 Mbps
LTE
HSPA+
WiMAX
HSPA
WCDMA
3G/3.5G
EDGE GPRS GSM
2G/2.5G
AMPS Analog
9.6-14.4 kbps
300Mbps
172 kbps
4G
Peak Rate
1 Gbps LTE-Advanced
46 Mbps
5G (unspecified) > 1 Gbps > 10Gbps
500Mbps
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 19
固網寬頻接取網路- 朝向光纖化
客戶端 電信機房
銅纜
ADSL
FTTC (Fiber to the Cabinet)
銅纜
FTTB (Fiber to the Building)
FTTH/FTTdp
光纜
光纜
光纜
光纜
光纜
銅纜
銅纜
G.fast技術
交接箱
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 20
網路交換技術演進&比較
Before 1980 Time 2000 2010 2015 2005 1995 1990
ISDN
Ethernet
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
Circuit
Switching
Packet
Switching
Flow
Switching
10 Gigabit Ethernet
40/100 Gigabit Ethernet
MPLS
IP ; IP Routing
SDN/OpenFlow
L1
L3
L1~L4,
L2
L2/L3
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 21
應用層
服務控制層 Softswitch/IMS IPTV平台
控制伺服器
Application/Content
(傳送層網路)
支援多服務之IP 核心網路
X X X X
X
X
骨幹網
GbE
DSLAM
接取網路
Home
gateway
Wireless
CPE
彙集網
X
X X
X
NGN – 功能層次化網路 (範例)
MSAN
Cloud 平台
(
服務層網路)
• 各層隱含不同Business
• 朝SDN/NFV 方向發展
Web 平台
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 22
現有IP 網路議題
․現今的網路架構主要是建立於分散式協定
– OSPF, RIP
– 路由無法隨服務需求彈性變動
– 網通廠商把持狀態,不同設備商網管軟體不易互通
․雲端應用服務及巨量資料需求日益增加
– 網際網路的路由表越來越複雜,讓目前的網路架構無法快速因應
– 路由器必須不斷的拆分及重組封包,無法有效發揮網路頻寬
– 網路管理人員需要調整各種網路設定時,必須針對每台交換器或路由器,逐一登入命令執行介面設定,不易快速變動網路架構來因應
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 23
新一代網路架構-SDN
軟體定義網路 (Software-defined network; SDN)
一種網路虛擬化(Network virtualization)技術
2008年由美國史丹佛大學之Future network 計畫提出
利用OpenFlow協定,把路由器的控制平面(control plane)功能分離出來,以軟體方式實做
將封包傳送的路徑看成是一條「Flow」
預先建立邏輯網路,來決定封包傳輸方式
可以讓網路管理員,在不更動硬體裝置的前提下,以中央控制方式,用程式重新規劃網路
為控制網路流量提供了新的方去
提供了核心網路及應用創新的良好平台
支援多個隔離之虛擬網路
單一實體網路可邏輯上切割成數個不同功能之服務網路
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 24
SDN概念
Data Plane(Specialized Hardware)
Control Plane
Data Plane(Forwarding Abstraction)
Control Plane
Network OS
Controller
(NetworkOS)
Separation
a.3 single physical network
b.3 Multiple, isolated, virtual networks
Network OS
Client
Client
Server
Server
Mobiltye.g., Content Routing
Energy efficient forwarding
SDN
Languages
a.1 control and data planes tightly-coupled b.1 control and data planes separated
a.2 distributed control of network equipments
SDN
Apps
b.2 centralized, programmable control of network equipments
a. Current networking technology b. SDN networking technology
現況 SDN
━ 網路架構之控制層與網路裝置分離,藉由集中化與可程式化的控制器,管理者可直接控制與管理網路裝置
網路層的控制平面與轉送平面分離
可程式且集中化的控制平面
網路虛擬化
Source: Network Virtualization and Service Awareness Properties of FNs in ITU-T Q.21/SG13
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 25
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 26
Source: Network Virtualization and Service Awareness Properties of FNs in ITU-T Q.21/SG13
Network App
App Store
in SDN
Framework of SDN -【ITU-T Q.21/SG13】
SDN 在產業界之發展
․Google運用SDN 來打造內部資料中 架構 – 新的網路架構讓Google原本只有30~40%的網路頻寬使用率提升了3倍,
高達95%的使用率
․企業或學術機構開始嘗試打造SDN網路 – 如日本NTT、AT&T、eBay、HBO、歐洲核子研究組織(CERN)
․Google、Facebook、微軟、Yahoo、NTT等企業聯合成立了開放網路基金會(Open Networking Foundation,ONF)
– OpenFlow技術的制定
․Cisco、Juniper、IBM、 微軟 等成立OpenDaylight 組織 – Focus 在SDN controller
․ IETF 規範發展中
․潛在之應用多 – 安全管理、頻寬路由管理、流量控制、 虛擬網路 (Data center) …
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 27
Google使用SDN部署資料中心間網路 ․ Google利用SDN優化G-Scale骨幹網路 (2012)
– 負載平衡(Load balancing)
– 資料中心間訊務工程(Inter-DC Traffic Engineering)
– 提升網路可用性&容錯性(Improve availability & fault tolerance)
– 鏈路使用率從30%~40%提升至95%
– 無中斷的軟體升級 (Hitless software upgrade)
Source: ONF WP, IEK
將SDN推廣至用戶網路
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 28
SDN 產業鏈發展現況
晶片供應商 SDN Switch
軟體開發商
營運商/
服務提供商 SDN
Controller 測試與驗證
SDN 設備供應商
Broadcom,
Centec
Ezchip
Intel
Netronome
ARM
Mellanox
盛科…
Hardware:
ADARA
Arista
Big Switch
Brocade
Centec
Cisco
Corsa
Extreme
Huawei
NEC
Pica 8
HP, IBM
NoviFlow
Riava…
WiFi:
MERU
Tallac
Virtual:
Big Switch
Cisco
HP, IBM
Microsoft
VMware…
Big Switch
NEC
Tail-f
OpenSource:
NOX
POX
Floodlight
Ryu
Beacon
Trema
Maestro
Frenetic
Telchemy
Spirent
Ixia
Network
Virtualization:
Juniper
VMware
Microsoft
Vello…
Orchestration:
Cyan
NetYCE
SDNsquare
Boundary
SOLstream…
SDN SDK: Arista
DCI Deployments:
NTT
SDN Trial:
Verizon Wireless
AT&T
DT
Comcast
Amazon
Rackspace
Financial Service
Company…
部分資料引用自資策會
DPI: Qomos
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 29
國內SDN產業現況
晶片 •我國已有晶片商投入OpenFlow晶片開發
設備商 •主要Ethernet Switch設備商投入支援OpenFlow技術開發
軟體應用
•國內有新創廠商定位為SDN解決方案供應商
•法人及學界投入先期技術研究及推動國內產業工作
營運商 •國內電信業者積極投入SDN/OpenFlow研發
Source: IEK, TL彙整 國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 30
結 語
․數位匯流為世界重要之發展重點
– 多面向發展: 終端、網路 、平台、 服務與應用
– 數位生活型態影響眾人深遠
․電信服務網路IP化發展重點
– 傳統電信公司正發展NGN匯流網路
– 發展ALL IP 寬頻網路、傳統語音服務網路IP 化、發展多樣化服務、跨網整合
․電信傳送網路發展
– SDN 發展已受產業界重視
– 網路虛擬化為一長程發展目標
國立台灣科技大學電機系黎碧煌教授主講 31
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