Fase I - Estudo
Título da Idéia
Objetivos
Conceito
Características
Estudo Dirigido
Os principais tópicos para o estudo dirigido são:
Estudo sobre CPE tradicional;
Estudos de Casos de Uso do CPE Tradicional;
Estudo sobre a vCPE e seus desdobramentos;
Vantagens de uso do vCPE;
Estudos de Casos de Uso do vCPE;
Fase II - Ensino
Conteúdo
Visão Geral
As Operadoras de Telecomunicações - como a Algar Telecom - oferecem serviços de acesso à Internet por Banda Larga (altas velocidades) aos seus clientes residenciais e comerciais através do uso de diversas tecnologias padronizadas internacionalmente.
As três tecnologias mais relevantes para a oferta desse tipo de serviço são: HFC (DOCSIS 3.0, DOCSIS 3.1, etc.) xDSL (ADSL, VDSL, etc.) xPON (GPON, XG-PON1, etc.) Para simplificar o nome neste texto, vamos chamá-las apenas de HFC, XDSL e XPON.
O princípio de levar o serviço de dados (ex: Internet) até o ambiente do cliente é semelhante nas três tecnologias: No ambiente da Operadora são instalados equipamentos de grande porte chamados genericamente de “Concentradores de clientes”. No ambiente do cliente é instalado um equipamento de pequeno porte chamado genericamente de CPE - Customer Premises Equipment. Entre o “Concentrador de Clientes” e o “CPE” há um cabo que transporta o sinal entre essas duas pontas.
No caso do HFC:
- O Concentrador de Clientes é conhecido como CMTS (Cable Modem Termination System)
- O CPE é conhecido como “Cable Modem”
- O cabo utilizado é o “Coaxial”
No caso do XDSL:
- O Concentrador de Clientes é conhecido como DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
- O CPE é conhecido como “XDSL Modem”
- O cabo utilizado é o “Par Metálico”
No caso do XPON:
- O Concentrador de Clientes é conhecido como OLT (Optical Line Termination)
- O CPE é conhecido como “ONU / ONT” (Optical Network Unit / Terminal)
- O cabo utilizado é a “Fibra Óptica”
Para simplificar, aqui está um desenho do que foi explicado até o momento:
Atualmente as tecnologias HFC e XDSL estão em decadência, enquanto as tecnologias XPON estão em franca ascensão - por exemplo: lançando no mercado o padrão XGS-PON com 10Gbps simétrico, ou seja: 10Gbps na subida (upload) e 10Gbps na descida (download).
O CPE
Agora vamos nos concentrar um pouco no CPE. Como vimos, o CPE é o equipamento que é instalado dentro do ambiente do cliente.
Ele é um hardware físico, formado por componentes eletrônicos conhecidos: CPU, memória, adaptador de rede TCP/IP, etc. e controlado por um software.
O software do CPE pode ser considerado como um “Sistema Operacional” completo, com núcleo de código, aplicações e interações com o usuário - via “interface gráfica” (GUI) ou “linha de comando” (CLI).
As “aplicações” do Sistema Operacional do CPE são em geral denominadas “Funções de Rede” (Network Functions) e são elas que determinam a complexidade do CPE, ou seja, quanto mais Funções de Rede o CPE suporta, mas completo ele é e, consequentemente, mais caro.
Não precisamos focar nos detalhes sobre as diversas “Funções de Rede” suportadas pelos CPEs de mercado, então vamos listar aqui apenas cinco delas e sua descrição Geral. Abaixo estão resumidas as funções de “DHCP Server”, “IP Routing”, “NAT”, “Firewall” e “Load Balancing”:
DHCP Server: Função que oferece ao dispositivo do cliente um endereço IP de forma automática.
IP Routing: Função que encaminha o pacote IP de forma inteligente entre as diversas interfaces do CPE.
NAT: Função que traduz o endereço IP privativo do ambiente interno do cliente para um IP público (Internet).
Firewall: Funções de segurança da informação
Load Balancing: Funções de redirecionamento inteligente do tráfego para dois ou mais dispositivos do ambiente do cliente.
Virtual CPE
Muito se discute nos dias de hoje sobre as vantagens e desvantagens da “virtualização”. Em alguns segmentos - como Infraestrutura de TI, por exemplo - o assunto está mais que consolidado, criando uma nova e vasta dinâmica de mercado com os serviços em nuvem (Cloud Computing) privadas ou públicas.
Virtualizar CPE é também uma ideia promissora, mas ainda tem seus desafios, os quais citaremos mais adiante.
Imagine que não exista mais um CPE físico dentro do ambiente do cliente. Pergunte-se: “Pra onde ele foi?” A resposta mais direta seria: “foi para a outra ponta… para o ambiente da Operadora, dentro de um dos seus Data Centers”. Sim, o local é esse mesmo. Mas além disso, imagine que lá no ambiente da Operadora ele não é mais um hardware e sim uma “máquina virtual”, ou seja, um “CPE apenas em software”, criado e hospedado dentro de um host (ou servidor físico) comum x86 e mantendo todas as suas antigas características - acessível por GUI e CLI, com as suas aplicações mantidas, (DHCP, NAT, etc.). Pois bem, essa imagem “se aproxima” do que estamos chamando hoje de “Virtual CPE” (ou vCPE).
Digo “se aproxima” porque na prática, por enquanto, ainda há necessidade de manter-se um “hardware” no ambiente do cliente para executar funções simples de encaminhamento dos dados do ambiente do cliente até o Data Center da Operadora - até o vCPE. Esse hardware - que chamaremos aqui de “pCPE” - como executa funções “simples”, passa a ter um custo bem mais reduzido.
Isso completa o cenário:
1) No ambiente do cliente, instala-se um pCPE. 2) Esse pCPE é conectado de um lado na rede interna do cliente e de outro num cabo da Operadora (conforme a tecnología adotada: HFC, XPON, XDSL). 3) Os dados do cliente são então transportados pelo cabo - passando pelo Concentrador na rede da Operadora - até chegar ao vCPE (no Data Center da Operadora). 4) No vCPE, finalmente, são executadas “Funções de Rede” necessárias.
Segue um desenho ilustrativo desse cenário:
Orquestrador
As iniciativas para virtualização de funções de rede nunca vêm sozinhas. Há sempre a “luz” do conceito SDN (Software Defined Network) ao redor, fomentando a ideia de termos um “plano de controle” - ou seja, a “inteligência” da rede” - centralizada e separada das funções de rede mais básicas - como o encaminhamento simples do fluxo de dados.
Com a possibilidade de adoção imediata do vCPE no mercado e comercialização em massa de produtos que envolvem essa tecnologia, torna-se fundamental planejar processos de gerenciamento e controle de forma “centralizada” dessas “máquinas virtuais” (vCPEs) para suportar grandes demandas de clientes.
Surge então a ideia do “software orquestrador”. A ideia é ter um sistema que consiga não só criar e configurar as máquinas virtuais (vCPE) dos clientes, mas também interagir com elas: gerenciando informações de tráfego, continuidade, qualidade e segurança - incluindo analytics. É no orquestrador que são ativadas / desativadas as diversas funções de rede (apenas com um clique), dando mais velocidade ao atendimento de promoções comerciais e solicitações de mudanças nos serviços prestados aos clientes.
Vantagens e desafios do Virtual CPE
Como vantagens da adoção de vCPE podemos citar alguns fatores técnicos e comerciais, tais como:
- Maior disponibilidade de funções de rede por CPE.
- Ativação de novas funções de rede ao ambiente do cliente sem a necessidade de visita de um técnico no local, ou troca de equipamento.
- Rapidez no combate à concorrência, oferecendo updates de banda ou serviços de valor agregado de forma imediata.
- Rapidez e facilidade em implementar promoções sazonais (dia dos pais, Natal, etc.)
- Resiliência no ambiente vCPE, herdada da estrutura do Data Center
- Redução de custos. De acordo com o Gartner (Innovation Insight for Virtual CPE Ago/2017), "o uso de soluções baseadas em vCPE, do ponto de vista de infraestrutura e planejamento de rede pode melhorar a agilidade, flexibilidade e redução de custos em 30%".
Os desafios da tecnologia vCPE em geral estão associadas ao que acontece com o tráfego do ambiente interno do cliente depois da retirada do CPE em hardware. São aspectos de eficiência de banda, performance segurança e redundância. Como eficiência de banda e performance, o desafio é - nos casos onde o pCPE provê um serviço L2 direto entre o ambiente do cliente até o Data Center da Operadora - é necessário ter mecanismos de controle de tráfego BUM (Broadcast, Unknown Unicast e Multicast). Esse tipo de tráfego é adicional ao que consideramos “tráfego normal” do cliente e podem causar congestionamentos em tecnologia menos velozes, como o ADSL. Como segurança, o tráfego do “ambiente interno” (LAN) do cliente ao cruzar toda a extensão de Acesso / Metro Ethernet / Backbone da Operadora até o Data Center, onde está o vCPE, pode exigir algum mecanismo de criptografia e validação. Como redundância, alguns ambientes de clientes utilizavam o hardware CPE para prover um segundo link de proteção contra incidentes e a inteligência desse “roteamento” alocada no CPE. O desafio é, como proteger o last-mile através de roteamento dinâmico se o vCPE agora encontra-se “depois” do last-mile?
vCPE & SDWAN
SD-WAN é uma solução que “utiliza” a tecnologia vCPE e tem como foco os ambientes de clientes corporativos - ou seja, as empresas. SD-WAN tem como missão principal reduzir os custos das Operadoras que utilizam a “rede MPLS” para prover serviços de conectividade para essas empresas. A ideia geral é substituir o uso da rede MPLS pela “infraestrutura de Internet” convencional (mais barata) - mantendo-se o mesmo nível de qualidade e segurança do serviço e inclusive melhorando a agilidade nos processos. Como “infraestrutura de Internet” podemos acrescentar as tecnologias de rede móvel celular (4G, LTE, 5G, etc.), de rede fixa (HFC, XDSL, XPON) e também o próprio MPLS como opção de servir de rede de transporte para o SD-WAN - dando a essa tecnologia muita flexibilidade no provisionamento do serviço aos clientes. O MEF (Metro Ethernet Forum) é o órgão internacional que define a arquitetura do SD-WAN, e especifica nesta tecnologia três níveis: SD-WAN Edge, SD-WAN Controller e SD-WAN Orchestrator (onde podemos fundir aqui as funções de Controller e Orchestrator num mesmo nível) - dando uma noção mais ou menos exata da proposta que discutimos sobre o vCPE.
Conclusão
vCPE é uma tecnologia que oferece uma série de benefícios comparados com o tradicional paradigma de utilização de equipamentos em hardware instalados diretamente no ambiente do cliente - ou seja, o CPE tradicional. Os benefícios vão desde evoluções tecnológicas, agilidade e reduções relevantes de custos, herdados do processo de virtualização. Há também desafios, tais como: eficiência de banda, performance e segurança, porém estes são ostensivamente analisados e discutidos por órgãos de padronização internacionais e união de forças entre fabricantes no intuito de tornar as soluções baseadas em vCPE cada vez mais atrativas e seguras aos clientes.
Apresentação
Metodologia
Descrevas as metodologias usadas. Alguns exemplos:
Estratégia de Job Rotation Estudos básicos para conhecimento do potencial Estudos básicos para entendimento sobre o problema Estudos para dar base aos pesquisadores Benchmarking com empresas estrangeiras Aceleradoras de empresas Adoção de novas tecnologias Utilização da proposta de soluções Open-source Priorização no desenvolvimento interno Foco na não dependência de fornecedores Prática de formação dos talentos necessários
- Novas metodologias
- Best Practices
- Novos processos
- Estratégia de Job Rotation
- Estudos básicos para conhecimento do potencial
- Estudos básicos para entendimento sobre o problema
- Estudos para dar base aos pesquisadores
- Benchmarking com empresas estrangeiras
- Aceleradoras de empresas
- Adoção de novas tecnologias
- Utilização da proposta de soluções Open-source
- Priorização no desenvolvimento interno
- Foco na não dependência de fornecedores
- Prática de formação dos talentos necessários
Fase III - Exemplo de Caso de Negócio
Product Backlog
Diz respeito às entregas,principais requisitos ou as frentes a serem abordadas para a eficácia de desenvolvimento do projeto
Benefícios para quem for oferecer esta solução
- Agilidade no processo de instalação de serviços de dados.
- Redução da necessidade de mão de obra para instalação de serviços de rede.
- Melhor monitoria e controle do perfil de produto do cliente.
- Facilidade de adaptação da demanda de serviços de dados.
- Economia de equipamentos necessários no lado do cliente.
- Segurança dos equipamentos de serviços de dados, aumento de estabilidade.
Benefícios para o usuário
- Facilidade de instalação do serviço contratado.
- Não há necessidade de configuração segundária no lado do cliente.
- Facilidade significativa de adaptação e/ou upgrade do serviço contratado.
- Estabilidade do serviço: Risco reduzido de danos à equipamentos.
- Agilidade no processo de terminação de um ou mais serviços contratados.
Direcionadores chave para esta iniciativa
Descrever em tópicos o que esta iniciativa pode proporcionar
Possíveis modelos de negócios
Descrever em tópicos os possíveis modelos de negócios
Business Case
Descrever um exemplo de negócio que permita avaliar a solução comercialmente
Alinhamento com Lei do Bem
- Projeto possui algum elemento tecnologicamente novo ou inovador?
Elemento tecnologicamente novo ou inovador pode ser entendimento como o avanço tecnológico pretendido pelo projeto, ou a hipótese que está sendo testada
- Projeto possui barreira ou desafio tecnológico superável?
Barreira ou desafio tecnológico superável pode ser entendido como aquilo que dificulta o atingimento do avanço tecnológico pretendido, ou dificulta a comprovação da hipótese
- Projeto utiliza metodologia/método para superação da barreira ou desafio tecnológico?
Metodologia/método para superação da barreira ou desafio tecnológico pode ser entendido como aqueles atividades que foram realizadas para superação da barreira ou do desafio tecnológico existente no projeto
- Projeto é desenvolvido em parceira com alguma instituição acadêmica, ICT ou startup?
Se sim, o desenvolvimento tecnológico é executado por associado ou por alguma empresa terceira? qual o nome da empresa? Anexar cópia do contrato
Fase IV - Protótipo orientado ao Negócio
Escopo
Explique o escopo deste protótipo
Product Backlog
Descreva os requisitos deste projeto
Limitações
Informe sobre as limitações técnicas, comerciais, operacionais, recursos, etc.
PoC
Desenvolva um PoC (Proof of Concept)
Detalhamento Técnico
Descreva especificamente os aspectos técnicos desta pesquisa
Cronograma Macro
Histórico
- 20/01/2020: Formatação do texto para melhor organização
- 22/01/2020: Definição de tópicos importantes para o estudo dirigido
- 09/03/2020: Consulta com especialista sobre diretrizes de pesquisa (direções de tópicos).
- 16/03/2020: Início da parte 2 (ensino). Documento aberto para registrar estudos.
- 19/03/2020: Adquirindo conhecimentos básicos sobre a proposta (essenciais).
- 23/03/2020: Pesquisa à respeito das tecnologias atuantes no tópico.
- 30/03/2020: Atualização da parte 2 com o conteúdo dos documentos de pesquisa.
- 06/04/2020: Apresentação da parte 2 em conferência.
- 07/04/2020: Definição de passos às proximas etapas com especialista.
- 13/03/2020: Aberto documento para listagem de benefícios da fase 3.
- 20/04/2020: Dedicado à outro projeto.
- 24/04/2020: Discussão da metodologia e etapas da fase 3.
- 01/05/2020: Atualização do documento para a fase 3: Pesquisando empresas relacionadas.
Pesquisadores
- Igor Henrique Leite
- Arthur Filipe Sousa Gomes
- Willian Santos Silva
- Bruno Rodrigues Rabelo Resende
- Álvaro Latado
- Marco Túlio Borges de Oliveira Monte