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Consultoria para a Revisão dos Contratos do STFCpara o período 2010-2015

1 de Dezembro de 2008

Contrato SPB nº 36/2008 – Processo nº 53500.029.221/2007

Relatório II – Anexo A: Tendências Tecnológicas

• Grupo multidisciplinar formado por dez professores mestres e doutores– Cobrir as diversas áreas existentes

• Tendências levantadas por cada professor de forma isolada– Evitar influências

• Apresentação e debate em seminário

• Cinco debatedores com especialização geral no setor de telecomunicações– Evitar visão exclusivamente acadêmica

• Relatório com conclusões dos debates

Como metodologia para o prognóstico dos cenários tecnológicos para o período 2010-2015 optou-se por um levantamento junto a representantes do

mundo acadêmico ...

• Previsões são difíceis de serem feitas, dado a complexidade da área:

– “I think there is a world market for maybe five computers” – Thomas Watson – Chairman of IBM – 1943.

– “There is no reason anyone would want a computer in their home” –Ken Olson – Chairman of Digital Equipment – 1977

• Realidade brasileira difere da realidade de outros países

• Não perder de vista cenário – 2010-2015

A principal dificuldade encontrada relaciona-se com a complexidade da área e com as

características próprias da realidade brasileira ...

Conteúdo

• Contexto

• Soluções Wireless

• Soluções via Cabos

• Evolução do Backbone

• Conclusões

• Contexto




• Conclusões

• Capacidade de armazenamento com crescimento acentuado

• Capacidade de processamento com crescimento acentuado

• Resolução dos displays aumentando significativamente

• Demanda crescente por interatividade e novas aplicações– Jogos on-line e aplicações do tipo mundo virtual– Home Networks– Video-on-Demand– IPTV– Social Networking (Orkut, Youtube, etc.)– Cloud Computing

O desenvolvimento tecnológico propicia significativas alterações no comportamento dos

usuários ...

... principalmente quando a demanda de comunicação se amplia de “pessoas para pessoas”

para de “coisas para coisas”...

• Mais e mais informações são geradas

• Incremento de tráfego é acentuado e contínuo

• Demanda por altas taxas de transmissão no acesso e no core da rede

Logo ...

Fonte: An Exciting Future – Robert Saracco – Telecom Italia – IEEE Communications Society - 2007

T=Tera

1012

P=Peta

1015

E=Exa

1018

... sendo possível projetar-se um aumento muito expressivo na disponibilidade de conteúdos

digitalizados ...


Z=Zetta

1021

... com crescimento exponencial e contínuo culminando com a projeção de um tráfego da

ordem de 1 ZB transmitidos na rede até 2010 ...

Broadband Fiber Access – Leonid G. Kazovisky – Stanford University – Março 2007

Nesse contexto, diante das tecnologias de rede disponíveis, o acesso mostra-se como o gargalo a

ser superado no horizonte mais próximo ...

• Rede de Acesso– xDSL– Cable Modem– FTTx– Wireless

• Rede Local• Rede Metropolitana• Rede WAN


Ou seja, o pêndulo do desenvolvimento tecnológico do setor de telecomunicações prioriza os esforços

em tecnologias de acesso ...

.. sem se esquecer dos demais segmentos, como por exemplo o de terminais, onde a tecnologia IP

está cada vez mais presente ...

• Contexto




• Conclusões

Fonte: Broadband Wireless Access – The Next Wireless Revolution - Benny Bing, Georgia Institute of Technology

Dentre as tecnologias wireless para o acesso, a que atingiu a fase ascendente de maturidade da curva

“S” neste ano foi a tecnologia Wi-Fi ...


... tornando-se um padrão de fato ...

Fonte: IETF

Na evolução do Wi-Fi para o desafio atual encontram-se as especificações das variantes da

tecnologia Wi-Max ...

Fonte: A. Alberti, R. Chan, S. Naves, “A Comparison of Approaches for IEEE 802.16 Performance Evaluation”, MPRG 2006.

... variantes que combinadas com a tecnologia Wi-Fi poderão responder às necessidades dos

usuários neste horizonte ...

Os sistemas de comunicações móveis de 3G oferecem outra opção, incluindo mobilidade

e altas taxas.

0.4 Mbps

0.4 Mbps

14 Mbps

0.4 Mbps

14 Mbps

5.7 Mbps

28 Mbps

11 Mbps

LTE: 160 MbpsHSPA+: 42 Mbps

LTE: 50 MbpsDownlink peak rate

Uplink peak rate

3GPP R99

3GPP R5

3GPP R6

3GPP R7

3GPP R8

O LTE (Long Term Evolution) é o próximo passo de evolução dos sistemas de 3G

dentro do horizonte sob análise.

R8

2000 2001 201020092002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

R99 R5 R6 R7

R99 R5 R6 R7 R8

HSDPA HSUPA HSPA+

Requisitos LTE

WCDMA

Spec aprov. Jan

Implantação

Comercial

As técnicas de camada física e de enlace do LTE permitem mais eficiência.

• OFDMA (Downlink)

• SC-FDMA (Uplink)

• MIMO

• Modulação e codificação Adaptativa

• Fast Scheduling

Fonte: Anuário PayTV 2008

Projeção de crescimento (Cenário Base)

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Assi

nant

es (e

m m

ilhar

es)

CaboMMDSSatélite

Cabo 3.203 3.644 4.009 4.438 4.867 5.336

MMDS 305 342 376 341 369 398

Satélite 1.627 1.765 1.942 2.048 2.138 2.230

2007 2008 2009 2010 2011 2012

Não há previsão de expansão significativa nas soluções sem fio baseadas em sistemas de TV a cabo

Estes Limites impedem que as soluções wireless sejam a solução única para o acesso, demandando desenvolvimentos que ampliem suas potencialidades.


No entanto, a eficiência das tecnologias wireless aproximam-se de limites teóricos ...


Um dos desenvolvimentos em andamento para o aumento da eficiência das tecnologias de acesso wireless é a alocação inteligente dos recursos ...

10 100 1000 1 104 1 1050

0.2

0.4

0.6

0.8

1

número de bits de informação

efic

iênc

ia d

e tra

nsm

issã

o

A Eficiência de transmissão do protocolo Go-Back-N é máxima para tamanhos diferentes de pacotes em função da taxa de erros. No entanto a taxa de erros é um parâmetro da camada física e o tamanho dos pacotes é definido na camada de enlace ou mesmo na camada de transporte. Uma comunicação entre as duas camadas pode permitir o aumento da eficiência em função das condições do meio.

... ou ainda mecanismos de comunicação cross-layer que violam a estrutura de camadas

convencional ...

• Resultado de testes feitos no EUA na faixa de 30-300 MHz

– Alguns canais com menos de 1% de utilização

– Taxa média de utilização = 5.2%

– Ocupação máxima em New York = 13.1%

• Ou seja, o Espectro é subutilizado

Outra oportunidade que está sendo pesquisada diz respeito a tecnologias que permitam um melhor

uso do espectro de rádio-freqüências ...

A Survey on Spectrum Management in Cognitive Radio Networks – Ian F. Akyildiz – IEEE Communications Magazine – April 2008

... viabilizando seu uso “oportunista” por equipamentos que monitorem e transmitam nos

“buracos” disponíveis ...

• “The point in which wireless personal digital assistants (PDAs) and the related networks are sufficiently computationally intelligent about radio resources and related computer-to-computer communications to detect user communications needs as a function of use context, and to provide radio resources and wireless services most appropriate to those needs”

J. Mitola III – Cognitive Radio: Making Software Radios More Personal – IEEE Personal Communications – August 1999.

... através do conceito de Rádios Cognitivos que provêm serviços wireless de acordo com as

necessidades do contexto ...

Cognitive Functionality in Next Generation Wireless Networks: Standardization Efforts – R. Venkatesha – IEEE Communications Magazine – April 2008

Rádios cujas especificações estão sendo padronizadas com maturação prevista para o

período em estudo ...

IEEE Standards Supporting Cognitive Radio and Networks, Dynamic Spectrum Access, and Coexistence – Matthew Sherman– IEEE Communications Magazine – July 2008.

... coexistindo com rádios com seleção dinâmica de freqüências e controle de potência amplamente

utilizados nas tecnologias atuais.

Fonte: Ambient Networks – Norbert Niebert – John Wiley & Sons – 2007.

Foco na camada física

Também estão sendo pesquisadas novas tecnologias wireless, com foco para além da

tradicional ênfase na interface física ...

Fonte: Ambient Networks – Norbert Niebert – John Wiley & Sons – 2007.

... nas denominadas Ambient Networks ...


... onde se trabalha com os aspectos de integração horizontal e vertical das redes de telecomunicações

em um contexto de cobertura global ...

Fonte: Ambient Network Composition – Fatna Belqasmi – IEEE Network – July/August 2008

... viabilizando uma mobilidade ampla e transparente para os usuários ...

Descrição no

próximo slide

• As 8:00 hs, Bob está em sua casa. Bob tem uma conferência com seu colega de trabalho agendada para as 08:30 hs

• Bob tem uma rede PAN composta de um laptop e um smart phone. A rede PAN de Bob deve estar conectada à Internet para acessar o servidor de conferência.

• Bob se conecta ao servidor de conferência para se preparar para a mesma.

• Como ainda tem tempo, Bob resolve ver as notícias e se conectar ao servidor de IPTV.

• Às 08:30 hs a aplicação de TV vai automaticamente para segundo plano e a aplicação de conferência assume.

• Após algum tempo Bob decide ir para o escritório para uma reunião presencial.

• Ele desliga seu laptop, e as duas sessões abertas são desviadas automaticamente para seu smartphone.

• À medida em que se afasta, o sinal que o conecta à sua casa vai se tornando mais fraco.

• Usando um serviço de descoberta de acesso, sua PAN descobre novas opções de conexão

• Quando o sinal torna-se muito fraco, a PAN seleciona outra rede de acesso utilizando sua interface múltipla.

• A rede PAN de Bob se auto-reconfigura, modificando parâmetros de codificação de fonte, modulação, codificação de canal, etc., para se adaptar ao novo contexto de transmissão.

... (descrição do cenário de ampla mobilidade proporcionado pelo conceito de

Ambient Networks) ...

• Têm seu Grande apelo na mobilidade

• Atende a determinadas situações

• Possui limites que impedem que seja solução única

• Principais alternativas– Wi-Fi– Wi-Max– DOCSIS Wireless– 3G

Em síntese a evolução das tecnologias wireless para o acesso ...

• Alocação inteligente dos recursos de comunicação

• Cross-Layer

• Uso oportunista do espectro e incremento de bandas para uso sem licença

• Radio Cognitivo– Aplicação em área rural transmitindo alta potência de forma oportunista

• Ambient Networks: Integração entre diversas redes

... e têm sua evolução tecnológica mais focada em aspectos para além da interface física.

• Contexto




• Conclusões

Fonte: xDSL Trends – Disponível em http://www.trendtest.com/trendweb/resource.nsf/vlFileURLLookup/xDSL.quick.reference/$FILE/xDSL.quick.ref.ETSI.pdf

Dentre as tecnologias via cabo para o acesso, as tecnologias xDSL sobre o par de cobre vêm

aumentando suas velocidades e raio de cobertura ...

Fonte: Anuário PayTV 2008

Projeção de crescimento (Cenário Base)

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Assi

nant

es (e

m m

ilhar

es)

CaboMMDSSatélite

Cabo 3.203 3.644 4.009 4.438 4.867 5.336

MMDS 305 342 376 341 369 398

Satélite 1.627 1.765 1.942 2.048 2.138 2.230

2007 2008 2009 2010 2011 2012

TV a cabo tem crescido muito, mas hálimitações.


Laboratório: > 6 Tbits/s e > 6000 km

Nas fibras ópticas as velocidades se ampliam significativamente, enquanto se reduz a distância entre a

disponibilidade em laboratório e sua implantação comercial ...

FTTx: Current Status and the Future – Lynn Hutcheson – IEEE Communications Magazine – Julho 2008

... o que permite prognosticar a aceleração da implantação de soluções FTTx para os próximos

anos ...


... tanto em soluções ponto-a-ponto quanto em soluções compartilhadas do tipo PON ...


... com o investimento sendo direcionado para a tecnologia GPON ...


Novas soluções baseadas em WDM aumentam capacidade

... cujas especificações apresentam maior eficiência e flexibilidade ...


... tendo alguns países alcançado uma razoável penetração tanto das soluções FTTH quanto das

soluções FTTB ao final de 2007 ...


... permitindo projeções de significativa redução de custos de implantação devido à escala alcançada ...

• Grande capacidade de transmissão compatível com a evolução da demanda

• Custo em declínio

• Porém, não oferece mobilidade

Em síntese a evolução das tecnologias de cabos ópticos para o acesso apresentam ...

• Contexto




• Conclusões

1 Mbps

100 pacotes/seg10.000 bits

0.001 seg/pacote

1 Gbps

1000 pacotes/seg10.000 bits

0.001 seg/pacote

Na medida em que o gargalo do acesso vai sendo superado com as novas tecnologias em

desenvolvimento, os switches têm que comutar cada vez mais informação ...

Fonte: http://www.nict.go.jp/news/pdf-box/NGNRC-E-0701.pdf

... e para tanto estão sendo viabilizadas as tecnologias de comutação óptica que dispensam a

conversão eletro/óptica ...

Packet Transport Trends: IP/MPLS Success Challenged as Deployment FootPrint Expands – Mark Seery IEEE Communications Magazine – July 2008.

“Of all the investments in technologies that transport IP packets to the first IP edge router and Ethernet serviceinfraestructure, Ethernet over MPLS is by far the fastest growing, having grown from less than 10% of theIP aggregation market in 2003 to over 30% in 2007.”

... ao mesmo tempo em que o MPLS se transforma no padrão de fato para o suporte das redes IP ...

• Em 1995, o ITU-T começou a preparar o caminho para a padronização das chamadas Redes de Próxima Geração (NGN –Next Generation Networks) através da elaboração das primeiras Recomendações da Série Y.

• Para o ITU-T a NGN é a plataforma oficial de convergência de redes.

• Em Maio de 2005 os trabalhos em NGN no ITU-T passaram a ser desenvolvidos por um novo grupo chamado FG NGN (Focus GroupNGN).

• Hoje, este trabalho continua sobre o guarda-chuva da iniciativa NGN-GSI (Global Standardization Initiative), e tem sido realizado pelo ITU com a participação de vários outros fóruns de padronização.

... e a arquitetura das redes de telecomunicações evolui segundo o padrão NGN ...

• Definição (de acordo com a Recomendação Y.2001):

Fonte: MORITA

... para a ubíqua provisão de serviços de telecomunicações aos usuários ...

• Projeto de uma nova arquitetura de redes convergentes.

http://nag.nict.go.jp/

Já se começa a discutir e desenvolver experiências de laboratório na busca de um novo paradigma

para as redes convergentes ...

• A Velocidade de comutação tem de crescer para acompanhar aumento na taxa de transmissão

• Redes tendem a ser totalmente IP

• VoIP aumenta percentual de contribuição no tráfego

• Video over IP e IPTV são serviços com demanda crescente

• Mecanismos de QoS são necessários

Em síntese quanto à evolução das tecnologias para o backbone ...

• Contexto




• Conclusões

• Contexto atual resulta em incremento constante da demanda por taxas elevadas de transmissão na rede de acesso e backbone

• Soluções sem fio oferecem mobilidade mas possuem limites– Novas tecnologias para aumentar a eficiência devem ser adotadas

• Ambient Network busca integração das redes

• Soluções baseadas em fibra óptica têm crescido significativamente

• Convergência para um mundo totalmente IP

• MPLS no backbone é a solução dominante

• Comutadores precisarão evoluir para não se tornarem o gargalo da rede– Comutadores ópticos

Conclusões

Evolução das Redes

• Estamos caminhando na direção de redes onipresentes, virtualizadas, pulverizadas à coisas, cujo conteúdo de mídia eletrônica e 3D será amplo e fará parte da rede, formada por redes sociais e de conteúdos, que permitem acesso personalizado e interativo, a qualquer tempo, espaço e lugar, com acesso óptico para grandes bandas ou sem fio para mobilidade, mas que no núcleo e na região metropolitana possuirá grande capacidade de comutação óptica.

• O impacto desta tendência na regulamentação será enorme e desafiador, possivelmente exigindo reformas nos mecanismos de regulamentação e neutralidade com relação as tecnologias.

Guerreiro Consult Consultoria SS LtdaEndereço: SBN – Quadra 2 Bloco F – sala 1503

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