serviços de acesso à internet vs. serviços de telecomunicações 1° seminário internacional...
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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
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O QUE É A INTERNET?
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
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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...
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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
•Analógica•Não usa pacotes•Não é broadband•Pouca competição
POTS: Plain Old TelephoneService
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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
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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
Voz
REDE
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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
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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
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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
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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)
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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
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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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