serviços de acesso à internet vs. serviços de telecomunicações 1° seminário internacional...

Serviços de Acesso à Internet vs. Serviços de Telecomunicações

1° Seminário Internacional Telecom

Internet: determinação dos preços e universalização de acesso

São Paulo, 9 de abril de 2001

Copyright 2001

2

O QUE É A INTERNET?

e-mail

e-commerce

B2B

B2C

C2C

C2B (?)

M2M

www

amazon.com

rede corporativa

anatel.gov

transferência de arquivos

www.varig.com.br

ADSL

Speedy

Velox

Ajato

AOL

Terra

iG flores

dial-up

ISP

3

AGORA E ANTIGAMENTE

*Electronic funds transfer at point of saleFonte:UIT

• Corréio eletrônico (e-mail)

• Transferência de arquivos

• Comércio eletrônico

• Comércio eletrônico B2B

• World Wide Web

• Jornais on-line

• Universidades virtuais (on-line)

• Cu-see-me

• Streaming audio

• Streaming video

Aplicação na Internet

• Electronic data interchange (EDI)

• Videotex

• Jornais impressos, revistas, etc.

• Educação a distância

• Video-telefonia / Video-conferência

• Rádio

• TV

• Serviço de mensagens X.400, fax

• Teletex

• Transferência eletrônica de fundos no ponto de venda (EFTPOS)*

Eqüivalente aproximado em outra mídia

Antigamente...Agora...

4

PERSPECTIVA DA ARQUITECTURA DA REDE TELEFÔNICA

*SMDS: Switched Multimegabit Data Service; DBS: Direct Broadcast Satellite

APLICAÇÕES

REDE

Serviços

financeirosNavegação

Servidor de

vídeo

Voz

ATM

Frame Relay

DBS*

Sem fioLANs

SMDS*STFC

e-mail

•Analógica•Não usa pacotes•Não é broadband•Pouca competição

POTS: Plain Old TelephoneService

5

PERSPECTIVA DA ARQUITECTURA DA REDE ISDN

APLICAÇÕES

ISDN

ATM

Frame Relay

DBS

Sem fioLANs

SMDS

REDE

Voz

•Digital•Indícios de pacotes•Não é considerado broadband•Pouca competição

ISDN

Serviços

financeiros Navegação

Servidor de

vídeo

e-mail

6

PERSPECTIVA DA ARQUITECTURA DA INTERNET

APLICAÇÕES

Dial-upATM

Frame Relay Satelite

Sem fioLANs

SMDS

IP

Cable modem

Linhas dedicadas

ADSL

DWDM

SONET

•Digital•Utiliza pacotes•Broadband•Alta competição

Serviços

financeiros Navegação

Servidor de

vídeo

e-mail

Voz

REDE

7

O QUE É A INTERNET?

A Internet é um conjunto de redes independentes baseadas em comutação de pacotes, que estão interconectadas para funcionar como uma unidade coordenada.

A Internet tem 4 grandes propósitos:

• Fornecer correio eletrônico para os usuários

• Permitir transferência de arquivos entre hospedes (hosts)

• Permitir que usuários possam acessar computadores remotos

• Prover usuários acesso a bases de dados

Network of networks

8

O QUE É A INTERNET?

A Internet é um sistema de informação global que:

(1) Está ligado logicamente por um espaço único e global de endereços baseado no protocolo IP (Internet protocol) ou as suas extensões futuras

(2) Suporta comunicações usando TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ou as suas extensões futuras, ou outros protocolos compatíveis com IP

(3) Fornece, usa, ou permite acessar níveis superiores de serviços suportados na infra-estrutura (layers, camadas ou níveis)

Fonte:Federal Networking Council (FNC)

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A REDE TELEFÔNICA vs. A INTERNET

• Tem mais de 100 anos

• Tecnologias híbridas – analógica e digital

• Otimizada para comunicação de voz (comutada)

• Utiliza pricing baseado em distância e tempo

• Utiliza accounting e settlement rates para pagamento no nível internacional

• Tem mais de 25 anos

• Tecnologia digital, de computador para computador

• Otimizada para comunicação de dados (roteada)

• Utiliza tarifas flat baseadas na capacidade do circuito solicitado

• Não tem mecanismos formais de pagamento no nível internacional

A rede telefônica pública A Internet

Fonte:UIT

10

REDES COMUTADAS POR PACOTES E POR CIRCUITOS

*UDP = User Datagram Protocol

X.25

Exemplos

Networks with virtual circuits

Redes com circuitos virtuais

Comentários

• Orientado a suportar conexões

TCP/IPRedes

datagram

• Orientado a suportar conexões (p.ex., TCP) e serviços não orientados a conexões (p.ex., UDP*) para o nível de aplicações

• Entrega sob "melhores esforços" (best-efforts delivery) por IP

Comutação por pacotes

Comutação por circuitos

Redes telefônicas (STFC)

• Baseado em conexões• Os recursos para uma

sessão dada são alocados durante a duração completa da sessão

Redes de comunicação

11

A COMUTAÇÃO POR PACOTES É ANÁLOGA A UM SISTEMA DE RUAS

Fonte:T.M. Denton Consultants, The Internet, www.tmdenton.com/internet.htm

A "comutação por pacotes" é parecida a um sistema de ruas e estradas:

• Diferentes veículos (pacotes) podem circular simultaneamente pelo sistema

• Diferentes veículos (pacotes) podem entrar e sair do sistema em qualquer momento

• Tem bastante liberdade de movimento

• É possível chegar ao mesmo destino por várias rotas diferentes

• O motorista sabe qual o destino final, mas vai tomando direções da sinalização no sistema (roteadores)

12

REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM)

Rede telefônica

A B

• Circuito de A para B é reservado no estabelecimento da ligação para a duração completa da chamada/sessão

• Capacidade fica não utilizada se A não necessita enviar dados durante a sessão/chamada

• Características de atraso e perda são bem conhecidas durante o estabelecimento da sessão

• Tráfego síncrono

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REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM)

Rede IP (datagram)

Endereço B Dados

R2

R5

R6R4

R1R3

Aonde envio pacotes ende-reçados a B?

A tabela de roteamento diz "envia

a R3"

AB

Aonde envio pacotes ende-reçados a B?

A tabela de roteamento diz "envia

a R3"

• Pacotes são roteados baseando-se em tabelas de roteamento

• Tabela de roteamento muda se os links falham ou estão congestionados – os pacotes podem tomar diferentes rotas

• Não tem garantia de qualidade de serviço (QoS) (p.ex., atraso máximo, entrega e perda de pacotes, etc.)

• Tentativas baseadas no "melhor esforço"; não existe garantia de entrega de pacotes por IP

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• A Internet é uma coleção de diferentes redes com diferente(s):– Tecnologias e especificações de

engenharia– Largura de banda/velocidades– Redundância/ características de backup

• A tecnologia IP provê um ambiente não baseado em conexões:– Independente das rotas– Roteamento dinâmico

• A características dos roteadores variam:– Algoritmos de eliminação de pacotes– Velocidades de conexão

• Tecnologias de acesso variam:– Várias velocidades, etc.

A DIFERENCIAÇÃO DE PERFORMANCE DA REDE É MUITO DIFÍCIL

Pouco controle na performance associada a

qualquer transmissão dada

56 kbs

Roteador

DS 3

Public Internet

ATM

X.25

Frame relay

T1

Roteador

28.8 kbs

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ARQUITETURA DE REDE ABERTA: FUNDAMENTOS DA INTERNET

• Cada rede deve ser independente e não deve precisar de mudanças internas para se conectar à Internet

• As comunicações devem ser baseadas no "melhor esforço"; se um pacote não chega no destino, então deverá ser retransmitido pela fonte de origem

• "Caixas pretas" são usadas para conectar as redes (gateways e roteadores). Nenhuma informação sobre os pacotes individuais será retida pelos gateways por onde passam, para maximizar simplicidade

• Não existe control global no nível de operações

• A meta final é a conectividade total das redes

• Todas as plataformas são tratadas da mesma maneira

• Todos os sistemas operativos são tratados da mesma maneira

• O sistema é robusto e simples

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TELEFONIA – SACRIFÍCIO NA EFICIÊNCIA DE USO DE LARGURA DE BANDA PARA GARANTIR QoS

• transmite 8 bits para a cada 125 microsegundos

• Célula 4 não é usada quando se tem "silêncio" na chamada entre e

=8

125x10-6

=64 kbps1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

8 bits

Célula 4 reservada para chamada entre e

B1

B2

B4

A2

A3

A4

125 microsegundosTempo

A1

B3

A1 B3

A1B3

A1 B3

• Sempre se tem uma seqüência de slots de tempo com slots diferentes alocados entre as chamadas

• Os slots ficam vazios se não existe tráfego na chamada correspondente

• Boa QoS, pouca eficiência na utilização de banda

Síncrono 1 ligação de voz = 64 kbps

24 ligações de voz (+ overhead) = 1,544 kbps = T1

30 T1s = 45 Mbps = T3

1 T3 + overhead = SONET STS - 1

3 STS - 1 = STS -3 (155 Mbps)• • •

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O QUE ACONTECE QUANDO ENVIAMOS UM E-MAIL?SIMPLIFICADO

InternetPedro

LAN corporativo

Dial-up para ISP

João

1. Pedro escreve o destinatário, assunto e mensagem nos campos apresentados na aplicação de e-mail

2. Os caracteres são apresentados em código binário, encriptados, e as vezes comprimidos

3. O computador do Pedro estabelece uma "conexão lógica" com o host do e-mail do João

4. “Pacotes” que contem o endereço da rede de Pedro, o endereço da rede de João, e pedaços da mensagem são criados e enviados

5. Uma série de bits contendo bits para checar erros (error checking) é criada

6. Sinais elétricos são transmitidos

12. A mensagem aparece com o destinatário, assunto e conteúdo nos campos da aplicação de e-mail do João11. Os caracteres são descomprimidos, desencriptados e decodificados10. O servidor de correio eletrônico ratifica o recebimento da mensagem e fecha a conexão9. O cabeçário com o endereço da rede é eliminado

8. A série de bits é recebida e checada (error check)

7. Sinais elétricos são recebidos

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ALGUMAS PERGUNTAS TÍPICAS

1.O autor da aplicação de software deve se preocupar com a caracterização elétrica do meio de transmissão?

2.O software estabelecendo a conexão lógica entre quem envia e quem recebe precisa mudar dependendo do método utilizado para checar erros para transmitir os bits?

3. As especificações do meio físico/elétrico devem mudar dependendo da aplicação?

• O software/arquitetura/ protocolos da rede estão divididos em níveis (camadas ou layers)

• Os níveis são independentes:– Níveis inferiores provêem serviços

e funcionalidade aos níveis superiores

– Níveis inferiores são transparentes para os níveis superiores

• As interações ocorrem entre níveis similares dos diferentes hosts

• Permite desenvolvimento independente das diferentes peças do "quebra-cabeças"

• Permite que a implementação de qualquer nível seja mudada sem ter que mudar as outras

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O QUE ACONTECE QUANDO ENVIAMOS UM E-MAIL?SIMPLIFICADO

InternetPedro

LAN corporativo

Dial-up para ISP

João

1. Pedro escreve o destinatário, assunto e mensagem nos campos apresentados na aplicação de e-mail

2. Os caracteres são apresentados em código binário, encriptados, e as vezes comprimidos

3. O computador do Pedro estabelece uma "conexão lógica" com o host do e-mail do João

4. “Pacotes” que contem o endereço da rede de Pedro, o endereço da rede de João, e pedaços da mensagem são criados e enviados

5. Uma série de bits contendo bits para checar erros (error checking) é criada

6. Sinais elétricos são transmitidos

12. A mensagem aparece com o desti-natário, assunto e conteúdo nos cam-pos da aplicação de e-mail do João11. Os caracteres são descomprimidos, desencriptados e decodificados10. O servidor de correio eletrônico ratifica o recebimento da mensagem e fecha a conexão9. O cabeçário com o endereço da rede é eliminado

8. A série de bits é recebida e checada (error check)

7. Sinais elétricos são recebidos

Aplicação

Transporte

Rede

Link de dados

Física

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NÍVEIS DE PROTOCOLO

• Provê funções genéricas aos usuários baseadas na rede• Aplicação: e-mail, tansferência de arquivos, solicitação de

arquivos, etc.• Presentação: permite a transferência de arquivos entre

diferentes formatos• Sessão: estabelece e coordena a conexão entre computadores

• Entrega/ conexão end-to-end• Isola níveis superiores da complexidade dos

níveis inferiores• Garante que os pacotes chegam ao destino, não

têm erros, e estão na ordem correta

• Envia os pacotes ao endereço especificado• Transmite pacotes de host a host através de uma

rede de comunicações

• Quebra os dados em pacotes• Permite ter transmissão sem erros através de um link

• Meio físico (hardware) para transportar os sinais: cabo, espectro, satélite, etc.

• Transmite uma série de bits "crus" através de um link

Aplicação

Transporte

Rede

Link de dados

Físico

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NÍVEIS DE PROTOCOLO E SEU OBJETIVO

*Data over Cable Service Interface Specifications

Objetivo

• Provê funções genéricas aos usuários baseadas na rede

• Entrega/ conexão end-to-end

• Isola níveis superiores da complexidade das níveis inferiores

• Transmite pacotes de host a host através de uma rede de comunicações

• Permite ter transmissão sem erros através de um link

• Transmite uma série de bits "crus" através de um link

– Estabelecer e terminar conexões

– Controle de fluxos– Detectar e corrigir erros– QoS

– Endereçamento– Roteamento– Control de

congestionamento– QoS

– Encadramento (framing)– Detectar e corrigir erros– Controle de fluxos

– Estabelecer e terminar conexões

– Codificar– Repetir/amplificar– Trasmissão

Funções principais Exemplos

FTP, SMTP, DNS, SMNP, HTTP, SAP

TCP, UDP, SPX

IP, protocols de roteamento (BGP), IPX, X-25

PPP, SLIP, SONET, Frame relay, FDDI, token ring

RS 232, WDM, X.21, V.54 D

OC

SIS

*

Eth

ern

et

Aplicação

Transporte

Rede

Link de dados

Físico

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O NÍVEL DE REDE

Fonte:T.M. Denton Consultants, The Internet, www.tmdenton.com/internet.htm

• Os pacotes são transportados ao seu destino com a ajuda dos roteadores

• É o nível de rede quem leva os pacotes ao endereço correto (não é o nível de transporte)

• Os pacotes geralmente não chegam em ordem, ou podem chegar corrompidos; o nível de transporte resolve este problema

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O NÍVEL DE TRANSPORTE

Fonte:T.M. Denton Consultants, The Internet, www.tmdenton.com/internet.htm

• Conforme os pacotes chegam ao seu destino, TCP calcula a checksum para cada pacote

• Posteriormente compara essa soma com a que foi enviada no pacote

• Se as somas não coincidem, TCP elimina o pacote e pede que o pacote original seja retransmitido

• Quando todos os pacotes são recebidos corretamente pelo computador de destino, TCP os ordena na forma original

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PROTOCOLOS – VÁRIOS PROGRAMAS INTERCONECTANDO COMPUTADORES STICKER

Exemplos

• SNA System Network Architecture (IBM)

• DNA Digital Network Architecture (DEC)

• Appletalk

• SPX/IP Sequenced Packet Exchange/Internet Packet Exchange (Novell)

• XNS Xerox Network Services)

• TCP/IP

Aplicação(host-to-host)

Transporte

Rede

Link de dados

Físico

Ping, telnet, FTP, SMTP, SNMP, rlogin

DNS, TFTP, RIP, OSPF

TCP UDP ICMP

IP, algoritmos de roteamento

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O QUE FAZEM TCP E IP PARA ENVIAR UMA MENSAGEM DO HOST C1 PARA O HOST C2?

Aplicação

Transporte (TCP)

Rede (IP)

Link de dados

Físico

Tempo

Cria mensa-gem de C1 para C2

C1 estabelece uma "sessão" com C2

C1 quebra a mensagem em peças ordenadas endereçadas para C2

Verifica que todas as peças chegaram corretamente (pede retransmissão se necessário)

Termina a "sessão"

Quebra as peças em pacotes e os envia para o endereço de rede de C2

Rotea pacotes de C1 para C2 baseado no best-effort

Transmite os frames de dados

• TCP é um protocolo orientado a conexões• IP é um protocolo não orientado a conexões

(connectionless, best-effort protocol)

SIMPLIFICADO

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PORQUE OS NÍVEIS (LAYERS) SÃO IMPORTANTES?

• Todos os níveis acima do nível físico estão formados por protocolos, que são por natureza software

• Não são objetos físicos; são instruções e informação nos cabeçários dos sinais e nas máquinas que lêem os cabeçários e fazem o roteamento para chegar no destino

• Os níveis são desenvolvidos em um processo aberto e colaborativo por expertos técnicos; a sua aceitação os torna em estándares da indústria

• Mudanças em algum nível não necessariamente afetam outros níveis (exceto quando esteja desenhado assim no software)

• Os economics de mudar protocolos são como os economics do software: entre mais sejam usados, mais se tornam em estándares. Quando viram estándar, outros softwares podem ser desenhados para funcionar nesse protocolo

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TCP/IP: PORQUE É TÃO SENSACIONAL (E NEM TANTO)?

*Time division multiplexing

Porque TCP/IP (e a Internet) conseguiram decolar?

• Independente da tecnologia das redes

• Independente do hardware dos computadores host

• Independente dos sistemas operativos

• Habilidade de rotear dados entre subredes

"Rede de redes" (“Network-of-networks”)

• Tolerância de rotas erradas nas subredes

• Recuperação robusta de falhas

Operação robusta

• Estándares abertos permitem o desenvolvimento de novas aplicações (p.ex., http)

Estándares abertos

Algumas questões sobre o TCP/IP

• Desenhado para sobreviver e ser flexível (aplicações múltiplas, sistemas operativos, níveis físicos, e níveis de link de dados), fazendo com que seja o protocolo de comunicações usado ao longo de várias redes

• Os "melhores esforços" por IP não podem garantir QoS (p.ex., espera máxima)

• Atualmente, ainda não é adequado para aplicações sensíveis a atrasos– Voz (telefonia)– Video-conferência

• Migração da base instalada– Infra-estrutura de telefonia/TDM* para IP– IPv4 para IPv6

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SISTEMA GLOBAL ÚNICO DE ENDEREÇAMENTO

Número IP

• Cada computador (host) na Internet está identificado por um número IP

• Todo número IP é diferente (não é possível ter dois computadores com o mesmo número...)

• Um número IP é um número binário de 32 bits (32 zeros e uns)

• Os números IP incluem quatro blocos de números entre 0 e 256, separados por pontos (p.ex., 256.54.106.453)

• Existem 2564 endereços (~4,3 bilhões), o que é percebido como insuficiente

• A seguinte versão (IPv6) terá um espaço de endereçamento muito maior baseado num número binário de 128 bits

Domain Name

Nomes internacionais (International top level domains)

• .com

• .net

• .org

• .mil

• .gov

• .edu

Nomes nacionais:

• .br (Brasil)

• .ar (Argentina)

• .au (Australia)

• ...

192.18.13.1

1-800-356-9377

flowers.com

1-800-flowers

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A REDE INTELIGENTE vs. A REDE LERDA*

*The stupid network

• Bens escasos e caros

• Voz

• Comutação por circuitos

• Controle

• Baseada em supostos de engenharia (p.ex., duração média das chamadas)

• Rede só com transporte no meio

• Pontas inteligentes controladas pelos usuários

• Abundância – transporte e computação são bens baratos e não escasos

• O transporte é guiado pelas necessidades dos dados e não pelo desenho da rede

A rede inteligente A rede lerda

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WWW – WORLD WIDE WEB

The killer application !

• A www consiste de uma série de documentos e links

• É o universo de informação acessível em muitos computadores no mundo inteiro e conectados à Internet

• Os documentos estão em vários formatos

• Os documentos que são hipertexto contêm links para outros documentos

• A navegação é muito simples

• A www faz a publicação de informação relativamente fácil

• O modelo da www evita as incompatibilidades dos formatos de dados entre fornecedores e leitor, pois permite a negociação de formato entre um browser inteligente e um server inteligente

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CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA

• Vários serviços (potencialmente sob regimes regulatórios diferentes) poderão ser oferecidos por um mesmo provedor

• O mesmo serviço poderá ser oferecido por vários provedores (potencialmente sob regimes regulatórios diferentes)

• Muitas arquiteturas diferentes com muitos pontos de interconexão e acesso

Convergência

Divergência

32

A REGULAÇÃO CIRCA 1995

Consumidores

Consumidores

ConsumidoresConsumidores

Cabo

Computadores – O mundo dos bits – pouca regulamentação

TV TelefoniaEmpresas elétricas

?

•Regras para utilização do espectro•Regras de conteúdo•Etc.

•Rate of return•Tarifas•Etc.

•Rate of return•Tarifas•Etc.

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O DILEMA DO REGULADOR: O MUNDO CIRCA 2001

Consumidores

Mundo do conteúdo digital

TV eRadiodifusão

EmpresastelefônicasEmpresa de

TV a cabo

Empresas elétricas

ISP

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O QUE É ESPECIAL DA INTERNET?

Fonte:UIT

• O serviço telefônico e a Internet utilizam essencialmente os mesmos cabos

• O equipamento ligado nesses cabos é diferente: comutação por circuitos

• A precificação do serviço telefônico está baseada em uso

• O provedor que termina a chamada recebe um pagamento

• Países em desenvolvimento geralmente são recebedores de fluxos financeiros

• A precificação dominante tem sido flat (flat-rate pricing)

• Quase não existem pagamentos numa base de ponta a ponta

• Países em desenvolvimento são pagadores pelo transporte de seu tráfego

• Na maioria dos casos, o fluxo de tráfego é simétrico entre quem origina a chamada e quem recebe a chamada

• O tráfego gerado pela www é altamente asimétrico, com o fluxo principal indo na direção de quem originou a ligação (e é também ele quem mais valor ganha pela ligação)

• O serviço telefônico e a Internet utilizam essencialmente os mesmos cabos

• O equipamento ligado nesse cabos é diferente: comutação por pacotes

Tecnologia

Tarifação/ precificação

Fluxo de tráfego e fluxo de valor

Serviço telefônico Internet

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O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? (Cont.)

Fonte:UIT

• Não está centrado nos Estados Unidos • Seja pelo número de usuários, websites, ou a direção do tráfego, os Estados Unidos são o principal usuário da Internet

• Isto tem se refletido nos processos de formação de políticas; as principais decisões tem sido, efetivamente, tomadas nos Estados Unidos

• Levou 75 anos para chegar a 50 milhões de usuários

• Em 1999, existiam ao redor de 1500 carriers internacionais

• Levou 4 anos para chegar a 50 milhões de usuários

• Em 1999, existiam mais de 17.000 ISPs

Serviço telefônico Internet

Centro principal de uso

Velocidade de adoção

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MUDANÇA DE PARADIGMA• Passar de transmitir voz através de comutação de circuitos para redes

baseadas em comutação de pacotes

• Separar as aplicações da infra-estrutura

– Os usuários se beneficiam imediatamente das inovações (muito freqüentes) em software, em vez de aguardar upgrades na comutação

– Habilidade de se beneficiar de economias de escala na periferia da rede

• Voz será uma forma de dados, em vez de continuar lutando para transmitir dados através de redes otimizadas para transmitir voz

• Os modelos tradicionais de negócios, regulamentação e política pública começam a ficar ultrapassados

• Para redes baseadas em IP, implementar novas tecnologias e serviços é mais fácil e o custo é menor

• A abordagem através da Internet terá maior alcance que qualquer outra rede

• A abordagem através da Internet atrairá mais entrepreneurship, trazendo uma evolução de serviços mais rápida

• Voz e vídeo na Internet – a convergência – estão chegando...

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