A convergência das redes IP

IN
IN
IP
IN
SDH X.25 Frame
Telefo Relay ATM
Televisã
Redes IP n Convergência das Mídias
–
Radio
Internet IN DWD
o
M

REQUERIMENTOS DO MERCADO BROADCAST

• Teleconferência
Email
•Digital • Transferência
Web hosting arquivo
•Transmissão
multimídia Vídeo sobre IP • VPNs
•Jogos Download software • Intranets
•Vídeo sobre Acesso a Internet • E-commerce
demanda Voz sobre IP

Cliente Negócio

REQUERIMENTOS DO MERCADO BROADCAST

Usuário – Serviços Centralizados

Redes – Aplicação para o cliente

Aplicação – Redes Gerenciáveis Aplicação – Redes Inteligentes

“O protocolo de vídeo sobre IP já é a principal
tecnologia de redes de transmissão, nas áreas
de Broadcast e Internet.”

A CONVERGÊNCIA DAS REDES

A convergência
A avaliação do IP
das Redes
negócio de redes Ethernet

IP/Ethernet em todos os lugares
Um progresso a Redes e convergência de segurança
Muitas cada tempo
Sempre-conectado ao mundo
Redes
Conv. dispositivos e barramento aplicativos
Consolidação de vendas automáticas
Data Vídeo
Convergência de ligações c/ fio e s/fio
WAN Convergência de Voz, Vídeo e Dados WAN
Voz
LAN Convergência de Voz e Dados LAN
2003 2005 2007 2009

A CONVERGÊNCIA DAS REDES
Hoje Amanhã
•Múltiplos acessos-Rede de serviço •Único acesso-Rede de serviço
•Alto custo. •Eficiente – Baixo Custo
• Com protocolo IP
Serviços
Conteúdo
Servidores
Comunicação Controle
Cabo/Broadcasting

Backbone - Rede
Internet
Móvel

Fixo

Acesso Acesso
S/ Fio C/ Fio

Transporte de acesso & Clientes
Redes chaveadas

CARACTERÍSTICAS DAS REDES IP
 Infraestrutura da rede
• Transmite voz, dados, e vídeo
• Usa banda larga e tecnologias de transporte de alta qualidade
• Redução de custo pelo controle de serviço integrado e
operação .

CARACTERÍSTICAS DAS REDES IP
 Simplicidade & Em qualquer lugar
• IP sobre tudo, tudo sobre IP
• IP esta disponível em qualquer lugar suprindo qualquer
necessidade de negócio que aconteça.
 Eficiência
• Livre das limitações dos sistemas ou dispositivos proprietários
que sejam conectados a rede
• Plataforma de gerenciamento de rede única.
• Redução de custo.
Outras tecnologias
transmissão
Redes
IP

DESENVOLVIMENTO DAS REDES IP

IP sobre IP sobre IP sobre
B-ISDN ATM SONET/SDH Ótico
Multiplexação, Proteção, e Gerenciamento para cada camada
IP

ATM IP IP

SONET/SDH ATM SONET/SDH IP

Optical Optical Optical Optical

Baixo Custo, Complexidade, and Overhead

IP COMO TECNOLOGIA
Interface de Padrão aberto
dados de Globalmente
baixo custo • Velocidades mais rápidas
• Utilização Switch Ethernet
• Operação duplex
• Dedicada seleção largura de banda
• Seletivas transmissões (vídeo,
áudio, dados)
• Interfaces de taxas adaptativas
• Longo alcance
A mais
popular Simples,
interface para “plug & play”
tráfego Disponível em todos
os lugares

REQUERIMENTO DAS REDES IP

LAN MAN/WAN

Ethernet
e
Ótico

• Simples • Rápido • Confiável
Velocidade de serviço – Flexibilidade – Qualidade de serviço – Integração
Largura de banda ajustável – Faturamento flexível & Baixo custo de
reconfiguração – Codecs com interface IP de baixo custo e alta qualidade
Mínima perda de pacotes – Preservar a modificação do atraso de vídeo e a
possibilidade de variação.

TOPOLOGIA DA REDE DA BRASILTELECOM

Pipe

IP Redes óticas
Conexão através de SDH
Multiplexer SDH
Switch ATM para SDH
Ethernet para roteador ATM
Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet LAN
• Custos dedicados para o sistema.
• Circuitos de backup.
• Custos de portas adicionais
• Rede subutilizada

TOPOLOGIA DA REDE DA COPEL

Pipe virtual

IP + MPLS Redes óticas
Conexão através de SDH
Multiplexer SDH
Switch ATM para SDH
Ethernet para roteador ATM
Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet LAN
• Mais flexibilidade para introduzir e desenvolver novos serviços.
• Rede totalmente utilizada.
• Melhoria no preço e performance do roteamento
• Melhoria da escalabilidade do roteamento

O PROTOCOLO MPLS – VANTAGENS NA REDE IP
Pacote de Circuito
Híbrido Chaveamento
Roteamento

IP MPLS+IP ATM
1. Escalabilidade 1. Performance
2. Rico em atributos 2. Conexão orientada
3. Facilidade de estender 3. Engenharia de trafego
4. Barato 4. Roteamento explicito
5. Dinâmico & Adaptativo 5. QoS

Pacote IP
32-bit Pacote IP é encapsulado
Cabeçalho MPLS No cabeçalho do MPLS

O PROTOCOLO MPLS – VANTAGENS NA REDE IP

MPLS/IP/SDH
Backbone
MPLS / IP

• Melhora a performance do hardware de ATM existente.
• Transferência ultra rápida.
• Planejamento do trafego IP(roteamento baseado na otimização)
• Redes virtuais privadas (mecanismo controlável do túnel).
• Vídeo /Áudio sobre IP (modificação do delay+otimização QoS)
• Qualquer cidade pode ter ponto de acesso ao backbone.

A CONVERGÊNCIA DAS REDES IP
Aplicações de
Convergência IP
(vídeo, áudio,
dados)

Acesso a Acesso
Rede (HDSL,
Fibra Ótica)

MPLS
baseado IP
Backbone

Rede de
Fibra Ótica
SDH / ATM

A CONVERGÊNCIA DAS REDES IP
• Convergência de voz, dados, vídeo e Internet dentro de uma
única rede de comunicação baseada em IP, sem nenhuma
outra conexão de rede.
• Adotando IP como plataforma comum, pode-se ligar uma
variedade ilimitada de aplicações e serviços por um custo
efetivo.
•Permite uma ampla escolha de dispositivos para serviços ao
cliente, determinada por uma plataforma comum.
• Deixa disponível o conteúdo
(voz, dados, vídeo, texto, comércio, etc.) de modo que elas
possa fluir dentro dessas aplicações, sem nenhuma outra
conexão.

Mais serviços = Mais rendimento

REQUERIMENTOS DE QoS DA REDE IP
• Adequada largura de banda em cada conjunto do vídeo dentro
do pacote IP, para transmissão com qualidade broadcast.
• Altamente sensível quando houver congestionamento da rede.
• Consumo da rede é altamente variável.
• É recomendado que o trafego de áudio e vídeo não ocupe
mais do que 33% da capacidade da conexão na medição
padrão.
IP/SDH Broadcast Carrier

MPEG-2 ID MPEG ID MPEG ID MPEG MPEG -2
ID

Canais Unicast ID MPEG ID MPEG ID MPEG ID
• Taxa de bit variável
Multicast • Latência fixa
IP IP ID IP ID IP IP ID IP ID
• Pacotes variáveis

• Taxa de bit constante
Largura de banda de áudio • Baixa latência
• Pacotes pequenos

DESENVOLVIMENTO DAS REDES VÍDEO DIGITAL
 A integração das Empresas de Telecomunicações e
os serviços de Broadcasting
• Cobertura regional.
• Dedicada ao conteúdo de vídeo.
• Redes privadas virtuais.
• Arquitetura de hardware e software aberta, baseada nos padrões
internacionais.
• Qualidade broadcast em tempo real – alta largura de banda.
• Segurança nos direitos de transmissão.
• Mobilidade horizontal: serviços sem interligação dentro das
UNIVERSITY

tecnologias de acesso.
• Baixo custo de serviços.
• Baixo custo de instalação e integração.

 A implementação pelas Empresas
de Telecom da infraestrutura de
transporte de vídeo sobre IP em
banda larga.
• Infraestrutura de rede unificada. Vídeo Voz Dados
• IP traz escalabilidade e segurança.
• IP esta em todos os lugares. IP
• Baixo custo dos dispositivos proprietários.
• Aplicações de conteúdo e serviço. SDH
• Curva performance / custo otimizada. Ótico
• Interoperabilidade (capacidade de dois
dispositivos diferentes se comunicarem).

 A infraestrura (camadas) de rede das Empresas
•Controle do Cliente
de Telecom. •Monitoração de
Camada
Gerenciamento performance
•Alarmes
•Relatórios

Camada Centro do Sistema
SDH / IP / MPEG-2

Camada SDH / IP / MPEG-2
Transmissão SDH

IP / MPEG-2
IP / MPEG-2
Site A
Site B
Camada

 A infraestrura (camadas) de rede das Empresas
de Telecom.
Transmissão
SDH
Vídeo/áudio
Vídeo/Áudio unicast/multicast Nodo
Nodo transporte stream IP / MPEG-2
IP / MPEG-2

Vídeo Programa Site A Site B Vídeo Programa
Entrada Saída

 Desde que os dados e os serviços de telecomunicações
estão sendo desenvolvidos usando IP/Ethernet, as Emissoras
de Televisão perceberam os benefícios com gastos de capitais
em termos operacionais, usando uma tecnologia de transporte
tão simples, dentro de uma rede separada fisicamente.
 A mesma estrutura física pode ser usada para transmitir
áudio/vídeo nos principais serviços de telefonia IP existentes.
Neste cenário o custo marginal de adicionar suporte e a
capacidade de vídeo de sair por um backbone IP é muito baixa.

SISTEMA DE TRANSPORTE DE VÍDEO SOBRE IP

Vídeo
Analógico/Digital Site B
Site A

Backbone

Codec Codec

Roteador Roteador


Os principais sinais de televisão sempre foram transmitidos
sobre satélites, cabos e redes terrestres. Esta tendência
começou a mudar em 2001 por causa da evolução em
qualidade de serviço, chaveamento e
escalabilidade, transformando as redes IP confiáveis o
suficiente para tornarem-se uma alternativa comercial viável
para as tradicionais redes de contribuição de vídeo.

• Gerenciamento
de Serviço
• Gerenciamento
Largura de Banda
• QoS

 As redes de televisão beneficiaram-se dos últimos avanços
do mundo IP e MPEG-2 migrando as sua redes de transmissão
analógicas para as redes digitais das empresas de
Telecom, fazendo uso do backbone IP como uma rede de
contribuição para as afiliadas. Essa mudança não acarretou
perda de confiabilidade e eficiência, mas implementou melhoria
nos custos, na acessibilidade e na customização da
programação.

Anel Fibra (contribuição)
Fibra
Geradoras
Retransmissoras
Backbone

Head End

 A emissora Head End da rede, encapsula a totalidade do fluxo
de transporte MPEG-2 em um fluxo multicast, o que permite
direcionar o conteúdo do fluxo para todas as afiliadas,
permitindo que a largura de banda contratada da Empresa de
Telecomunicações seja configurada de qualquer ponto dentro
da VPN e se ajuste as necessidades da banda de transmissão
(broadcast, unicast ou ftp). Essa característica permite
flexibilizar o custo do transporte para os pontos interligados da
rede, de acordo com os resultados do mercado, as tendências
de audiência e as prioridades do Jornalismo (geração matérias)

Afiliada 1
SDH/IP Afiliada 2
Host Multicast
Unicast / FTP
Head End Roteador Afiliada 3


 Em uma Rede de Televisão que tem uma amplitude de
transmissão por diversas regiões geográficas (Rede Privada
Virtual – VPN) uma otimização junto a operadora de Telecom
que forneça a infra-estrutura, possibilita prover duas classes de
serviço:
• Uma de alto valor para o trafego do fluxo com demanda
total.
• Outra de baixo valor com trafego de fluxo flexível
(sobre demanda)
Afiliada 1

Fluxo total
Head End Afiliada 2

Fluxo sobre demanda Afiliada 3

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC

Convergência Critérios
Escolha das Redes Performance
do Codec

Implantação
Custo Requerimentos
uma Rede Resultados
Operacional da Rede
Experimental
Baixo

Infra-Estrutura Fácil Monitoração
Transmissão e Gerenciamento
da Rede
Segura

 Infra-estrutura da rede
• Deve ser implementado sobre uma VPN para assegurar
QoS e gerenciamento da rede.
• Redundância e flexibilidade do backbone para
assegurar que sempre haja um caminho para transmitir o
trafego de vídeo/áudio através de uma topologia de rede
em anel, o que possibilita excelente capacidade de
recuperação via chaveamento de proteção.

Anel
TV Paranaense
Roteador
SDH IP/VPN
IP
Network
Rede

Roteador
Afiliada

 Infra-estrutura da rede
• Redundância na ultima milha, utilizando como meio
físico fibra ótica para uma melhor performance da rede.
• Alta escalabilidade o que permite que a rede possa ter
um fácil crescimento sobre a totalidade da rede.
•A escalabilidade da a garantia de interfaces
padronizadas, ficando livre do problema de conexões
entre equipamentos de fabricantes diferentes, o que
facilita o upgrade.

VPN
Backbone IP //

TV Paranaense Afiliada
//

 Critérios de Performance
• Qualidade de serviço (QoS): a rede devera ser capaz de
sustentar a quantidade de dados que é requisitada pelo
vídeo.
• Baixa taxa de jitter (abaixo de 1ms)
• Prioridade dos dados em tempo real (baixa latência).
• Baixa taxa de erros ( nenhuma perda de pacotes).
• Uso do procolo MPLS para assegurar priorização de
roteamento de serviços com requerimento da mais alta
qualidade (categorização do trafego baseado na fonte e
no destino do endereçamento do pacote IP). O
equipamento terminal avalia o byte de serviço IP a ser
controlado.

Audio Duplex
header payload Dados
Vídeo
Fixed length packet = cell Roteador

 Custo Operacional Baixo
• Como o transporte de vídeo é implementado sobre uma
rede VPN independente, neste cenário é possível
gerenciar a rede de qualquer ponto do backbone.

Afiliada 1
Afiliada 2
VPN
Backbone IP

TV Paranaense

Facilidade de Monitoração e Gerenciamento
• Através do software de gerenciamento do Codec é possível
gerenciar falhas, performance, configurações (alocação de
taxa de banda, ajustes de vídeo/áudio, qualidade do vídeo,
tamanho do quadro, tamanho do pacote, tamanho do
payload,etc.) de qualquer ponto da rede.
• A provedora do serviço de transporte de vídeo deve
possuir um sistema de gerenciamento de falhas, que colete,
analise e faça manobras para o restabelecimento automático
da rede, sinalizando através de um alarme a falha de algum
dispositivo, o qual pode ser monitorado nos status do
sistema, o que`agiliza a solução do problema.

Afiliada 1 Afiliada 2
VPN
Gerenciamento RPC Backbone IP

TV Paranaense Gerenciamento Telecom

 Transmissão Segura
• O gerenciamento da rede devera ser capaz de controlar
a transmissão e como requerimento ter um sistema de
proteção os quais são instalados nos roteadores, como
um atributo para proteção do conteúdo transmitido ou
enviado via ftp.
• Controle de acesso a rede também devem ser
implementados, tal como existe no gerenciamento da
rede das empresas Telecom.

TV Paranaense Backbone IP/VPN

Afiliada 1

Afiliada 2 Afiliada 3

 Convergência das redes
• O transporte de conteúdo deve ser flexível, permitindo a
sobreposição de novos e diferenciados serviços de
comunicação integrados a rede, o que pode gerar novas
fontes de receitas.
• Possui a capacidade de criar múltiplas aplicações para o
desenvolvimento e posicionamento estratégico da Rede.

Rede IP

Vídeo
Dados
Voz

 Escolha do codec
• Durante o mês de março foram feitos testes com dois
fabricantes de codec e um fabricante de set-top box
utilizando tanto a rede da Copel como a da
BrasilTelecom, os quais foram escolhidos devido
apresentarem o melhor custo/benefício. Nestes testes
foram aferidos todos os parâmetros que regem a aceitação
da qualidade do sinal de vídeo/áudio, bem como o QoS das
redes de dados das Telecom citadas. O sinal foi até
Londrina e retornou através de um loop, e os resultados
foram excelentes.
Encoder
Scopus

IP Londrina
IP
IP

TV Paranaense IP

Decoder
Scopus

 Implantação de uma Rede Experimental na RPC
• Para podermos avaliar a confiabilidade, a disponibilidade e
o QoS de todo o sistema (redes de dados das empresas de
Telecom e Codecs), será implantado uma rede piloto que
interligara a TV Guairacá (Guarapuava) com a TV Esplanada
(Ponta Grossa). Existira também uma outra rede para levar o
sinal de programação da TV Esplanada para o centro de
Ponta Grossa, onde será realocado o transmissor de VHF.
Se os resultados forem positivos, o plano será implantar em
uma segunda etapa, a rede IP em toda as rotas da RPC.

TV Esplanada
TV Guairacá

 Proposta da topologia de rede projetada pela Copel
• A Copel fornecera uma rede privada virtual(VPN) para o
transporte de conteúdo de vídeo/áudio de uso
exclusivo, segura e totalmente isolada dos outros serviços
que ela prove. Nessa rede será aplicado a engenharia de
trafego para o controle de banda e delay.
• A VPN destinada ao transporte de vídeo/áudio sobre
IP, será implementada pela Copel aos locais a serem
interconectados, sendo disponibilizado uma interface
Ethernet em 10 ou 100Mbps e na camada IP/MPLS é criada a
VPN de classe de serviço adequada ao transporte, com
resolução multicasting.
Backbone
Rede VPN
IP/MPLS

 Diagrama da Rede VPN formulada pela Copel

TV Imagem
Geradoras
Retransmissoras
TV Cultura
TV Coroados

TV Cataratas
Bac kbone
IP/VPN

TV Paranaense

TV Oeste
Ponta
TVGuairacá Grossa TV Esplanada

 Proposta comercial da Copel
• O custo do transporte de vídeo/áudio é tarifado
apenas, quando houver entrada do fluxo dentro do
backbone da RPC, proveniente de qualquer geradora.
• O custo pela contingência do transporte de vídeo/áudio
para a ultima milha será de R$ 2.240,00 por geradora.
• Trafego médio de 10Mbps, 24 hs da TV Esplanada a Torre.
• Trafego médio de 10Mbps 1h/dia a partir da TV Guairacá

 Simulação de custo para a área de cobertura da TV
Cataratas (preços Copel)

Medianeira

Foz
Iguaçu
Enéas
Planalto Marques

Francisco Pato
Beltrão Branco

Coroados (preços Copel)

Cornélio Santo Antonio
Procópio Da Platina Jacarézinho
Londrina
Arapongas

Apucarana

Cultura (preços Copel)

Maringá

Campo
Mourão
Ivaiporã
Mamboré

Imagem (preços Copel)
Terra
Rica
Loanda Paranavai

Cidade
Gaúcha

Cianorte

Guairacá (preços Copel)

Oeste (preços Copel)

Paranaense (preços Copel)

Esplanada (preços Copel)

 Custo estipulado pela Copel p/ rede piloto(c/ Codec)

TV Esplanada
TV Guairacá

 Simulação de custo transmissão p/toda Rede (Copel)

TV Oeste
Geradoras
Retransmissoras
TV Cataratas
TV Guairacá

TV Coroados Backbone
IP/VPN

TV Paranaense

TV Cultura
Ponta
TV Imagem Grossa TV Esplanada

 Simulação de custo de transmissão p/toda a Rede
RPC (custo Copel) & Comparativo Copel-Embratel

Paulo Silveira
Engenheiro Eletroeletrônico

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