TUTORIAIS DE REDES DE ALTA VELOCIDADE E DE REDES WIRELESS -1 de 170 -
ADSL ADSL: O que é DSL Digital Subscriber Line (DSL) é uma família de tecnologias desenvolvida para prover serviços de dados de alta velocidade utilizando pares de fios de cobre. Procura aproveitar a planta externa existente das companhias telefônicas para resolver o problema do acesso (última milha), possibilitando a prestação de serviços de dados com baixo custo de implantação. ADSL O ADSL (Asymetric DSL) é a forma mais conhecida sendo utilizada predominantemente para acesso banda larga via Internet. No ADSL os dados são transmitidos de forma assimétrica. A taxa de transmissão na direção do assinante é maior (até 8 Mbit/s) do que no sentido contrário (até 640 kbit/s). Esta assimetria corresponde ao encontrado em serviços de banda larga como a Internet. Com o ADSL o mesmo par de fios de cobre pode ser utilizado simultaneamente como linha telefônica e como acesso banda larga a Internet descongestionando as centrais telefônicas e a linha do assinante. ADSL: Rede Típica Uma rede ADSL apresenta os seguintes componentes. Modem ADSL Na residência ou escritório do usuário é instalado um modem ADSL para conexão com um PC. O modem é geralmente conectado a uma placa de rede no micro. Este micro pode servir de servidor para uma pequena rede local. Divisores de potência Divisores de potência e filtros colocados na residência do usuário e na Estação telefônica permitem a separação do sinal de voz da chamada telefônica do tráfego de dados via ADSL. DSLAM Na estação telefônica cada par telefônico é conectado a um mutiplexador de acesso DSL (DSLAM). A função do DSLAM é concentrar o tráfego de dados das várias linhas com modem DSL e conectá-lo com a rede de dados. A conexão através de circuitos ATM é a mais utilizada em redes ADSL. Existem equipamentos DSLAM que assumiram o papel de nó de acesso incorporando sistemas de comutação ATM. - 2 de 170 -
Rede de dados A rede de dados a que se conecta o DSLAM poderá ser a rede do provedor de conexão a Internet ou qualquer outro tipo de rede de dados. ADSL: Como transmitir com altas taxas de dados As redes telefônicas foram utilizadas durante anos para voz. A taxa máxima de transmissão de dados era de 56 kbit/s. Como o ADSL conseguiu mudar esta situação? Aumentando a frequência de transmissão No ADSL a faixa de freqüências de transmissão no pares de cobre é dividida em três canais: Serviço telefônico convencional de Voz (0-4 khz) Dados originados no cliente e transmitidos para a rede Dados originado na rede e transmitidos para o cliente. É possível desta forma a operação simultânea dos serviços de voz e ADSL e o aumento da taxa de dados pela utilização de freqüências mais altas. Lidando com a Interferência O aumento da taxas de dados implica na elevação da potência do sinal o que aumenta a interferência cruzada (diafonia) entre os vários pares de fios de cobre utilizados em sistemas ADSL. Os problemas de interferência ocorrem com maior gravidade no lado da rede quando da recepção dos sinais provenientes do cliente pelo DSLAM. É na Estação telefônica que se agrupam vários pares de fios criando um ambiente propício para interferência cruzada quando da recepção destes sinais que utilizam a mesma faixa de freqüências. Como o problema de interferência é assimétrico é possível transmitir sinais com taxas de dados mais altas no sentido da rede para o cliente do que no sentido oposto. O ADSL tira partido desta situação. Compensando a Atenuação A taxa máxima de transmissão de dados do ADSL depende da atenuação no par de fios que está sendo utilizado. A atenuação aumenta com os seguintes fatores: Maior comprimento dos fios de cobre. Menor diâmetro do fio Existência de derivações na rede Maior frequência de transmissão. Técnicas avançadas de modulação foram desenvolvidas de forma a minimizar o efeito da atenuação em sistemas ADSL. As principais são Carrierless amplitude/phase (CAP) e Discrete multitone (DMT). Distâncias e taxas de dados típicas 4,8 km para 2 Mbit/s e 2,7 km para 8 Mbit/s no sentido da rede (DSLAM) para o cliente. 16 kbps a 640 kbps no sentido do assinante para a rede. ADSL: xdsl As várias tecnologias que compõe a família DSL, utilizadas para provimento de serviços de dados de alta velocidade utilizando pares de fios de cobre são genericamente referenciadas como xdsl. - 3 de 170 -
Apesar de ser o mais utilizado para Internet o ADSL apresenta algumas características que não são adequadas para outras aplicações, como assimetria, não suporta múltiplas transferências de dados e consome muita potência. Apresenta-se a seguir outras tecnologias da família DSL. Pares de fio Telefone e dados Transmissão Taxa de dados ADSL Asymetric DSL 1 Sim Assimétrica 1,5-8 Mbit/s 64-640 kbit/s Mais popular. Utilizado para acesso a Internet. RADSL Rate-adaptive DSL 1 Sim Assimétrica 1-7 Mbit/s 128k-1 Mbit/s Variação do ADSL que permite o ajuste da taxa de transmissão de acordo com a necessidade do cliente HDSL High-bit-rate DSL SDSL Symetric DSL 2 Não Simétrica 2 Mbit/s 1 Não Simétrica 768 kbit/s Uma das primeiras tecnologias DSLs a ser usada amplamente. Utilizada para o provimento de serviço de linhas dedicadas de 2Mbit/s. Implementação do HDSL utilizando 1 par de fios G.shdsl 1 Não Simétrica até 2,3 Mbit/s Novo padrão que melhora a performance do SDSL MSDSL Multirate SDSL 1 Sim Simétrica n x 64 kbit/s até 2 mbit/s Variação do SDSL que permite o provimento de serviços TDM com múltiplas taxas de dados. IDSL ISDN DSL 1 Não Simétrica até 144 kbit/s Empregado em acessos ISDN Reach DSL 1 Sim Simétrica até 1 Mbit/s Projetado para suportar as condições mais adversas da rede externa. ADSL: Considerações finais O ADSL faz parte da família de soluções xdsl que utilizam pares de cobre da rede telefônica para prover acesso local até o assinante. As operadoras no Brasil vem a muito tempo utilizando o HDSL para provimento de serviços de linha dedicada de 2 Mbit/s. A qualidade deste serviço depende em grande parte da seleção do par telefônico. O risco de queima de equipamento por incidência de raios é uma das desvantagens desta tecnologia em regiões tropicais como grande parte do Brasil. O ADSL está sendo utilizada pelas maioria das operadoras de serviço telefônico fixo comutado no Brasil para provimento de serviço banda larga de acesso a Internet em que o usuário passa a dispor de uma conexão permanente. O Speedy da Telefonica, Turbo da Brasil Telecom, Velox da Telemar e Turbonet da GVT são exemplos deste tipo de serviço. A tecnologia DSL atingiu 26 Milhões de assinantes em todo o mundo em agosto de 2002 segundo dados do DSL Fórum. Referências ADSL Fórum ANSI T1.423 e UIT G.992 são normas que padronizam o ADSL ETHERNET ÓPTICA Ethernet Óptica: O que é Que tal se todas as corporações pudessem conectar os edifícios a milhares de quilômetros de distância tão facilmente como apenas conectar dois andares do mesmo edifício? Que tal se cada acesso a rede metropolitana fosse tão simples, rápido, e confiável quanto a uma rede local (LAN)? Que tal se as redes metropolitanas (MANs) e as redes de longa distância (WANs), com suas múltiplas conversões de protocolos e não interferências, distâncias físicas e centenas a milhares de Usuários fossem tão simples de controlar como uma única LAN atual? Você pode imaginar as possibilidades?não seria revolucionário? A revolução é chamada Ethernet Óptica ou Optical Ethernet. - 4 de 170 -
Fundamentalmente, a Ethernet Óptica representa a combinação e a extensão de duas tecnologias existentes, Ethernet e Sistemas Ópticos. Esta união pega o melhor de ambos, Ethernet e Sistemas Ópticos e amplia suas potencialidades para criar um novo paradigma que fundamentalmente muda a maneira que os provedores de serviços e as corporações planejam, controlam, e operam suas redes. É uma tecnologia que combina a onipresença, a flexibilidade e a simplicidade do Ethernet com a confiabilidade e a velocidade dos Sistemas Ópticos. Os atributos resultantes da Ethernet Óptica (simplicidade, velocidade, e confiabilidade) removem o estrangulamento da largura de faixa entre a LAN, a MAN e a WAN. A Ethernet Óptica fornece também versatilidade à rede, o que vai de encontro com as amplas necessidades dos Clientes. A Ethernet Óptica pode ser implementada em redes privativas ou públicas; pode ser configurada em topologias ponto-a-ponto, malha, ou anel; e pode ser utilizada para aplicações LAN, MAN e WAN. Se oferecida como um serviço gerenciado por um provedor de serviços ou operada como uma rede privativa pela corporação, a Ethernet Óptica transforma a rede corporativa em uma vantagem competitiva importante como apresentado na figura acima. O que é Ethernet Óptica Ethernet é o nome dado para o padrão 802.3 do IEEE utilizado em Redes Locais (LAN) que emprega o método de acesso compartilhado aos meios de transmissão tipo CSMA/CD. A relação entre este padrão e as Camadas OSI é apresentada na figura a seguir. Relação entre IEEE 802 e Modelo OSI da ISO Camada OSI 7 Aplicação 6 Apresentação 5 Sessão 4 Transporte 3 Rede Camadas IEEE 802 Controle do Enlace Lógico (Logical Link Control - LLC) 2 Enlace de dados Controle de Acesso ao Meio (MAC) 1 Física Física O IEEE 802.3 abrange diversos tipos de meios e técnicas para uma variedade de taxas de sinais. As famílias de sistemas suportados são a Ethernet (10 Mbit/s), Fast Ethernet (100 Mbit/s) e Gigabit Ethernet (1 Gbit/s). Ethernet Óptica é o nome dado ao padrão IEEE 802.3ae que suporta a extensão do IEEE 802.3 para taxas de até 10 Gbit/s em redes locais, metropolitanas e de longas distâncias (LANs, MANs, WANs), empregando o método de acesso compartilhado aos meios de transmissão tipo CSMA/CD e o protocolo e o formato de quadro 802.3 do IEEE (Ethernet) para a transmissão de dados. Ethernet Óptica:Ethernet e Sistemas Ópticos atuais A Ethernet atual veio de um longo caminho desde que foi primeiramente implementada nos anos 1970s, onde a Ethernet funcionou originalmente sobre um cabo coaxial espesso e forneceu aos usuários uma conexão compartilhada da largura de faixa de 10 Mbit/s. - 5 de 170 -
A Ethernet logo progrediu e passou a funcionar sobre um par trançado metálico oferecendo conexões dedicadas de 10 Mbit/s usando comutação. Hoje, a Ethernet comutada permite conexões dedicadas de 100 Mbit/s ao computador com troncos de 1 Gbit/s e, dentro de alguns anos, os peritos da indústria predizem 1 Gbit/s ao computador com troncos de 10 Gbit/s. Em aproximadamente trinta anos de existência, a Ethernet tornou-se onipresente; uma tecnologia plug and play amplamente padronizada, que é usada em mais de noventa por cento das redes locais (LANs) corporativas que utilizamos. A Ethernet alcançou este nível de aceitação porque é simples de usar, barata, e provou seu valor. Tecnologia de Redes Ano 2000 Ethernet Total (10 Mbit/s, Fast E, Gigabit E) 91% Wireless LAN 6% Token Ring 3% ATM <1% Fonte: IDC, Julho 2001 Similarmente, as Tecnologias Ópticas vieram tão rápido quanto a Ethernet e indiscutivelmente em um período de tempo mais curto. As velocidades das transmissões ópticas cresceram das dezenas de megabits-por-segundos (Mbit/s) para 40 gigabits-por-segundos (Gbit/s) e os fabricantes de equipamentos ópticos demonstraram recentemente a habilidade de transmitir 6,4 terabits-por-segundos (Tbit/s) sobre um par de fibras ópticas, usando a multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM). A capacidade tremenda dos Sistemas Ópticos tanto como os avanços em toda a óptica, ou fotônica; os avanços nas redes ópticas que eliminam a necessidade de regeneração elétrica; fixaram os Sistemas Ópticos como a tecnologia de transporte predominante. Ethernet Óptica: Mais do que a soma de suas partes A Ethernet Óptica, entretanto, é mais do que apenas a Ethernet mais os Sistemas Ópticos. Os participantes dos padrões da indústria assim como os fabricantes têm desenvolvido soluções de Ethernet Óptica específicas que são mais do que meramente transportar Ethernet sobre Sistemas Ópticos. Em conseqüência, a Ethernet Óptica redefine o desempenho e a economia de ambos, o provedor de serviços e as redes corporativas em diversas maneiras. Atributo Chave de Rede Redes Atuais Ethernet Óptica Complexidade Maior, múltiplos protocolos da LAN para WAN Menor, Ethernet da LAN para WAN Largura de faixa de acesso Fracionada E1s E3s E4s Dias para provisionar Até 10 Gbit/s, 2 Mbit/s a qualquer instante Horas para provisionar Desempenho Maior latência Maior jitter Desempenho fim-a-fim da LAN Pessoal Técnico Especialistas de rede para cada protocolo Generalistas de rede Primeiro, a Ethernet Óptica simplifica a rede. Como uma tecnologia sem conexão de camada 2, a Ethernet Óptica remove as complexidades de endereçamento da rede e outros problemas de complexidade da rede, tais como os existentes com as redes baseadas em Frame Relay (FR) e em Asynchronous Transfer Mode (ATM). Também, a Ethernet Óptica remove a necessidade de múltiplas conversões de protocolos que criam grandes dores de cabeça aos operadores da rede com respeito à gerência - porque é Ethernet fim-a-fim. As múltiplas conversões de protocolos também impedem o bom desempenho da rede introduzindo a latência e o jitter na rede. A latência e o jitter são dois atributos importantes que descrevem o prognóstico e o atraso em uma rede e determinam quais serviços e aplicações podem ser oferecidas eficazmente. A simplicidade da rede Ethernet Óptica também se estende para o provisionamento e a reconfiguração da rede. Não mais por muito tempo os negócios têm que esperar dias por ne1s adicionais ou gastar tempo reconfigurando a rede cada vez que uma mudança seja feita. A largura de faixa da Ethernet Óptica pode ser aumentada ou diminuída sem um atendimento técnico e permite mudanças da rede sem reconfigurar cada elemento da rede. Além da simplicidade, a velocidade é um atributo chave da Ethernet Óptica. Com a Ethernet Óptica o estrangulamento da largura de - 6 de 170 -
faixa é eliminado. A conectividade da Ethernet Óptica permite velocidades de acesso de até 10 Gbit/s (gigabits-por-segundo), ordem de grandeza bem superior que os ne3s atuais. A largura de faixa também está disponível em fatias mais granulares. Não mais por muito tempo os funcionários das equipes da Tecnologia de Informação (TI) serão forçados a saltar de um E1 a um E3 (2 Mbit/s a 34 Mbit/s) quando tudo que necessitam realmente é um outro E1 de largura de faixa. Os enlaces de acesso Optical Ethernet podem ser aumentados/diminuídos em incrementos/decrementos de 2 Mbit/s para fornecer a largura de faixa de 2 Mbit/s até 10 Gbit/s ou qualquer valor intermediário. Além disso, as topologias da Ethernet Óptica permitem uma maior confiabilidade do que as redes de acesso atuais podem fornecer. Por exemplo, os seguintes tipos de soluções de Ethernet Óptica: Ethernet sobre SDH (Synchronous Digital Hierarchy), Ethernet sobre DWDM (Dense Wave Division Multiplex) e Ethernet sobre RPR (Resilient Packet Ring) fornecem a recuperação do tráfego em menos de 50 mili-segundos no evento de uma falha catastrófica, tal como uma interrupção do enlace óptico. Esta disponibilidade elevada garante um tempo superior nas redes que fornecem aplicações de missão crítica. Finalmente, a Ethernet Óptica é significativamente mais barata do que as redes atuais. As economias de custos podem ser vistas em ambos, as economias de custos operacionais e investimentos. O instituto Merrill Lynch, de fato, estima economias de custos de aproximadamente 4:1 para o Gigabit Ethernet contra o ATM (Asynchronous Transfer Mode). Um exemplo simples das economias da infraestrutura vem do fato que as placas de interface Ethernet custam uma fração das placas de interface ATM. Ethernet Óptica: Aplicações As soluções que utilizam a Ethernet Óptica fornecem e permitem um número extraordinário de novos serviços e aplicações. Estes serviços geralmente são classificados em duas categorias: serviços tipo conectividade Ethernet e serviços viáveis. Os serviços tipo conectividade Ethernet incluem serviços básicos de Ethernet tais como serviços de linha privativa e acesso Ethernet, agregação e transporte Ethernet, e extensão de LAN. Adicionalmente, a Ethernet Óptica possibilita uma segunda categoria de serviços e aplicações geralmente chamados serviços "viáveis". Os exemplos destes serviços e aplicações incluem serviços gerenciados (hospedagem de aplicações, desastre/recuperação e soluções de armazenamento) e aplicações específicas da indústria (gerência da cadeia de suprimento, gerência do relacionamento com o Cliente, baseadas em transações e aplicações de comércio eletrônico). Estes serviços "viáveis" podem incluir qualquer aplicação ou serviço que requer um alto nível de desempenho da rede. Por exemplo, voz sobre IP é uma aplicação idealmente apropriada para o Optical Ethernet pois requer baixos níveis de latência e jitter da rede. Os serviços de armazenamento e desastre/recuperação são outros exemplos de serviços que requerem o desempenho da rede Optical Ethernet. Estes serviços, ambos requerem o desempenho em tempo-real da rede fim-a-fim, a disponibilidade abundante da largura de faixa, e os mais altos níveis de confiabilidade e segurança da rede. Adotar a Ethernet Óptica nas suas redes permitirá as operadoras, aos provedores de serviços e as empresas escolherem uma variedade de novos serviços especializados que podem ser rapidamente fornecidos, facilmente provisionados, e mantidos remotamente pelas operadoras, pelos provedores de serviços ou pelas próprias empresas. As vantagens provenientes dos novos serviços com a Ethernet Óptica são: simplicidade (transparência fim-a-fim), velocidade (2Mbit/s até 10Gbit/s), e confiabilidade (proteções das redes ópticas). Para as empresas, as possibilidades são emocionantes, e os riscos são minimizados. A Ethernet Óptica fornece a conectividade necessária para permitir aplicações e serviços inovadores que ajudam a maximizar a lucratividade da empresa. - 7 de 170 -
As empresas poderão implementar ou contratar uma nova série de serviços que incluem os seguintes exemplos: Serviços de conectividade Ethernet: linha alugada Ethernet, Virtual Private Ethernet (VPE), acesso à Internet, acesso ao Internet Data Center (IDC), etc. Serviços viáveis: recuperação centralizada de desastre/armazenamento, outsourcing de rede, consolidação de aplicação, voz sobre IP, etc. Ethernet Óptica: Padronização Ethernet 10 e 100 Mbit/s A evolução da Ethernet do centro de pesquisas de Xerox em Palo Alto a 10 Mbit/s e então a 100 Mbit/s levou aproximadamente 20 anos para acontecer. Esta progressão lenta foi em parte devido às velocidades computacionais menores que não conseguiam atingir o ritmo do primeiro padrão aprovado, a Ethernet a 10 Mbit/s. Isto colocou o estrangulamento da transmissão no computador e não na rede. Quando o IEEE concordou com a necessidade para 100 Mbit/s, o padrão oficial requereu somente 2,5 anos de desenvolvimento. Os anos 1990s mostraram um crescimento incrível na velocidade da tecnologia do PC e, então com o advento do Fast Ethernet (100 Mbit/s), o estrangulamento da transmissão moveu-se da unidade central de processamento (CPU) para a rede. Gigabit Ethernet O Gigabit Ethernet (GE) foi mencionado inicialmente em novembro de 1995 e foi um padrão inteiramente ratificado em menos de três anos mais tarde. Embora isto movesse o estrangulamento da transmissão para o computador, não demorou muito tempo para o PC alcançá-lo, e outra vez, novamente o mercado viu a necessidade por redes mais rápidas. Este ritmo rápido de desenvolvimento e de adoção para as tecnologias de computação e de rede pavimentaram o caminho para que os produtos 10 GE (pré-padrão) fossem fabricados muito tempo antes que o padrão estivesse ratificado inteiramente em junho de 2002. 10 Gigabit Ethernet ou Ethernet Óptica Em junho de 1998, a força de trabalho do IEEE 802.3z finalizou e aprovou formalmente o padrão Gigabit Ethernet. Menos que um ano mais tarde, em março de 1999, o grupo de estudo de mais alta velocidade (HSSG) realizou uma "chamada para discussão" para o 10 GE com 140 participantes, representando pelo menos 55 companhias. O grupo HSSG determinou que havia ampla necessidade para a próxima velocidade mais alta da Ethernet baseada em um crescimento rápido da rede e do tráfego da Internet e em uma forte pressão para soluções de 10 Gbit/s, tais como a agregação do GE, os canais da fibra óptica, os roteadores de terabit, e as interfaces de próxima-geração (NGN I/O). Possivelmente, a razão mais convincente que o grupo HSSG recomendou ao IEEE, a adoção de um padrão de 10 GE foi o seu desejo de evitar a proliferação de Usuários não padronizados, e conseqüentemente, provavelmente soluções não interoperáveis. Conseqüentemente, em janeiro de 2000, o Conselho de Padronização do IEEE aprovou um pedido de autorização de projeto para o 10 GE, e a força de trabalho do IEEE 802.3ae começou imediatamente o trabalho com o seguinte propósito: O compromisso para este novo desenvolvimento aumentou consideravelmente, e então mais de 225 participantes, representando pelo menos 100 companhias, foram envolvidos neste esforço técnico. De fato, um progresso incrível foi feito com o draft inicial do padrão que foi liberado em setembro de 2000 e o draft 2.0 foi liberado em novembro de 2000. Estes primeiros drafts representaram um marco significativo no processo de desenvolvimento, desde as versões mais pesadamente debatidas, a camada física (PHY) e suas interfaces dependentes dos meios físicos (PMD), foram concordadas e definidas. O processo de desenvolvimento do IEEE 802.3ae foi realizado com sucesso e alcançou seu objetivo de ser um padrão ratificado em junho de 2002. - 8 de 170 -
Ethernet Óptica: Considerações finais A Ethernet Óptica fornece hoje o que poderia somente ser imaginado antes. Muda fundamentalmente a maneira que as redes estão sendo projetadas, construídas, e operadas criando uma solução nova de interligação que estende os limites do ambiente LAN para abranger a MAN e a WAN. A Ethernet Óptica fornece um trajeto de transmissão transparente permitindo que os provedores de serviços aumentem seu faturamento e diminuam os custos enquanto continuam a suportar os serviços legados. A Ethernet Óptica permite que as corporações ganhem a vantagem competitiva de suas redes reduzindo seus custos, fornecendo informação mais rápida, aumentando a produtividade dos empregados e melhorando a utilização dos recursos. A revolução vinda da Ethernet Óptica será limitada somente por nossas imaginações, fornecendo em uma única solução, uma rede mais rápida, simples, e confiável. Referência IEEE Std 802.3ae - 2002 Part3: Carrier Sense Multiple Acess with Collision Detection (CSMA/CD) Access method and physical layer Specifications Amendment: media Access Control (MAC) Parameters, Physical Layers, and management parameters for 10 Gbit/s Operation ATM ATM: O que é O ATM é uma tecnologia de comunicação de dados de alta velocidade usada para interligar redes locais, metropolitanas e de longa distância para aplicações de dados, voz, áudio, e vídeo. Basicamente a tecnologia ATM fornece um meio para enviar informações em modo assíncrono através de uma rede de dados, dividindo essas informações em pacotes de tamanho fixo denominados células (cells). Cada célula carrega um endereço que é usado pelos equipamentos da rede para determinar o seu destino. A tecnologia ATM utiliza o processo de comutação de pacotes, que é adequado para o envio assíncrono de informações com diferentes requisitos de tempo e funcionalidades, aproveitando-se de sua confiabilidade, eficiência no uso de banda e suporte a aplicações que requerem classes de qualidade de serviço diferenciadas. Histórico No fim da década de 80 e início da década de 90, vários fatores combinados demandaram a transmissão de dados com velocidades mais altas: A evolução das redes transmissão para a tecnologia digital em meios elétricos, ópticos e rádio; A descentralização das redes e o uso de aplicações cliente / servidor; A migração das interfaces de texto para interfaces gráficas; O aumento do tráfego do tipo rajada (bursty) nas aplicações de dados e o conseqüente aumento do uso de banda; O aumento da capacidade de processamento dos equipamentos de usuário (PCs, estações de trabalho, terminais Unix, entre outros); A demanda por protocolos mais confiáveis e com serviços mais abrangentes. Nessa época consolidava-se o desenvolvimento das tecnologias ISDN e Frame Relay. Entretanto, a crescente necessidade de uso banda e de classes de serviços diferenciadas, de acordo com o tipo de aplicação, levou ao desenvolvimento das tecnologias ATM e B- - 9 de 170 -
ISDN (Broadband-ISDN), com padrões e recomendações elaborados por órgão internacionais de Telecomunicações e suportados pela indústria mundial. Rede ATM Uma rede ATM é composta por: Equipamentos de usuários (PCs, estações de trabalho, servidores, computadores de grande porte, PABX, etc.) e suas respectivas aplicações; Equipamentos de acesso com interface ATM (roteadores de acesso, hubs, switches, bridges, etc.); Equipamentos de rede (switches, roteadores de rede, equipamentos de transmissão com canais E1 / T1 ou de maior banda, etc.). A conversão dos dados para o protocolo ATM é feita pelos equipamentos de acesso. Os frames gerados são enviados aos equipamentos de rede, cuja função é basicamente transportar esse frames até o seu destino, usando os procedimentos roteamento próprios do protocolo. A rede ATM é sempre representada por uma nuvem, já que ela não é uma simples conexão física entre 2 pontos distintos. A conexão entre esses pontos é feita através de rotas ou canais virtuais (virtual path / channel) configurados com uma determinada banda. A alocação de banda física na rede é feita célula a célula, quando da transmissão dos dados. A figura a seguir apresenta uma rede ATM. Vantagens e Restrições A tecnologia ATM oferece vários benefícios, quando comparada com outras tecnologias: Emprega a multiplexação estatística, que otimiza o uso de banda; Faz o gerenciamento dinâmico de banda; O custo de processamento das suas células de tamanho fixo é baixo; Integra vários tipos diferentes de tráfego (dados, Voz e vídeo); Garante a alocação de banda e recursos para cada serviço; Possui alta disponibilidade para os serviços; Suporta múltiplas classes de Qualidade de Serviço (QoS); Atende a aplicações sensíveis ou não a atraso e perda de pacotes; Aplica-se indistintamente a redes públicas e privadas; Pode compor redes escaláveis, flexíveis e com procedimentos de recuperação automática de falhas; Pode interoperar com outros protocolos e aplicações, tais como Frame Relay, TCP/IP, DSL, Gigabit Ethernet. tecnologia wireless, SDH / SONET, entre outros. Entretanto, sua utilização irrestrita tem encontrado alguns obstáculos: Outras tecnologias, tais como Fast Ethernet, Gibabit Ethernet e TCP/IP, têm sido adotadas com grande freqüência em redes de dados; O uso de interfaces ATM diretamente aplicadas em PC s, estações de trabalho e servidores de alto desempenho não tem sido tão grande como se esperava a princípio. - 10 de 170 -
ATM: Características A tecnologia ATM utiliza a multiplexação e comutação de pacotes para prover um serviço de transferência de dados orientado a conexão, em modo assíncrono, para atender as necessidades de diversos tipos de aplicações de dados, voz, áudio e vídeo. Diferentemente dos protocolos X.25 e Frame Relay, entre outros, o ATM utiliza um pacote de tamanho fixo denominado célula (cell). Uma célula possui 53 bytes, sendo 48 para a informação útil e 5 para o cabeçalho. Cada célula ATM enviada para a rede contém uma informação de endereçamento que estabelece uma conexão virtual entre origem e destino. Este procedimento permite ao protocolo implementar as características de multiplexação estatística e de compartilhamento de portas. Na tecnologia ATM as conexões de rede são de 2 tipos: UNI (User-Network Interface), que é a conexão entre equipamentos de acesso ou de usuário e equipamentos de rede, e NNI (Network Node Interface), que é a conexão entre equipamentos de rede. No primeiro caso, informações de tipo de serviço são relevantes para a forma como estes serão tratados pela rede, e referem-se a conexões entre usuários finais. No segundo caso, o controle de tráfego é função única e exclusiva das conexões virtuais configuradas entre os equipamentos de rede. O protocolo ATM foi concebido através de uma estrutura em camadas, porém sem a pretensão de atender ao modelo OSI. A figura abaixo apresenta sua estrutura e compara com o modelo OSI. No modelo ATM todas as camadas possuem funcionalidades de controle e de usuário (serviços), conforme apresentado na figura. A descrição de cada camada e apresentada a seguir: Física: provê os meios para transmitir as células ATM. A sub-camada TC (Transmission Convergence) mapeia as células ATM no formato dos frames da rede de transmissão (SDH, SONET, PDH, etc.). A sub-camada PM (Physical Medium) temporiza os bits do frame de acordo com o relógio de transmissão. ATM: é responsável pela construção, processamento e transmissão das células, e pelo processamento das conexões virtuais. Esta camada também processa os diferentes tipos e classes de serviços e controla o tráfego da rede. Nos equipamentos de rede esta camada trata todo o tráfego de entrada e saída, minimizando o processamento e aumentando a eficiência do protocolo sem necessitar de outras camadas superiores. AAL: é responsável pelo fornecimento de serviços para a camada de aplicação superior. A sub-camada CS (Convergence Sublayer) converte e prepara a informação de usuário para o ATM, de acordo com o tipo de serviço, além de controlar as conexões virtuais. A sub-camada SAR (Segmentation and Reassembly) fragmenta a informação para ser encapsulada na célula ATM. A camada AAL implementa ainda os respectivos mecanismos de controle, sinalização e qualidade de serviço. Os parágrafos a seguir descrevem as conexões virtuais, a célula ATM e os tipos de serviços. Conexões Virtuais (Virtual Connections) A tecnologia ATM é baseada no uso de conexões virtuais. O ATM implementa essas conexões virtuais usando 3 conceitos: TP (Transmission Path): é a rota de transmissão física (por exemplo, circuitos das redes de transmissão SDH/SONET) entre 2 equipamentos da rede ATM. VP (Virtual Path): é a rota virtual configurada entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VP usa como infraestrutura os TP s. Um TP pode ter um ou mais VP s. Cada VP tem um identificador VPI (Virtual Paths Identifier), que deve ser único para um dado TP. VC (Virtual Channel): é o canal virtual configurado também entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VC usa como infraestrutura o VP. Um VP pode ter um ou mais VC s, Cada VC tem um identificador VCI (Virtual Channel Identifier), que também deve ser único para um dado TP. A figura a seguir ilustra esses conceitos. - 11 de 170 -
A partir desses conceitos, definem-se 2 tipos de conexões virtuais: VPC (Virtual Paths Connection): é a conexão de rota virtual definida entre 2 equipamentos de acesso ou de usuário. Uma VPC é uma coleção de VP s configuradas para interligar origem e destino. VCC (Virtual Channel Connection): é a conexão de canal virtual definida entre 2 equipamentos de acesso ou de usuário. Uma VCC é uma coleção de VC s configuradas para interligar origem e destino. Essas conexões são sempre bidirecionais, embora a banda em cada direção possa ter taxas distintas ou até mesmo zero. Aos serem configuradas, apenas os identificadores VPI/VCI nas conexões UNI da origem e do destino tem os mesmos valores. Nas conexões NNI entre equipamentos os valores de VPI/VCI são definidos em função da disponibilidade de VP s ou VC s, conforme mostra a figura a seguir. O ATM é um protocolo orientado a conexão. A rede estabelece uma conexão através de um procedimento de sinalização, ou seja, um pedido de estabelecimento de conexão é enviado pela origem até o destinatário através da rede. Se o destinatário concorda com a conexão, um VCC/VPC é estabelecido na rede, definido o VPI/VCI da conexão entre as UNI de origem e de destino, e alocando os recursos dos VP s e/ou VC s ao longo da rota. Como o ATM usa a técnica de roteamento para enviar as células, ao configurar um VPC ou VCC, o sistema usa como parâmetros os endereços ATM dos equipamentos de origem e destino, e o VPI/VCI adotado. Essas informações são então enviadas para as tabelas de roteamento dos equipamentos de rede, que usam para encaminhar as células. Em cada equipamento as células dos VPC s são encaminhadas de acordo com o seu VPI, e as células dos VCC s de acordo com a combinação VPI/VCI. A partir dessas conexões virtuais o ATM implementa todos os seus serviços. Em especial, o ATM implementa também os circuitos virtuais (VC) mais comuns, quais sejam: PVC (Permanent Virtual Circuit): esse circuito virtual é configurado pelo operador na rede através do sistema de Gerência de Rede, como sendo uma conexão permanente entre 2 pontos. Seu encaminhamento através dos equipamentos da rede pode ser alterado ao longo do tempo devido à falhas ou reconfigurações de rotas, porém as portas de cada extremidade são mantidas fixas e de acordo com a configuração inicial. SVC (Switched Virtual Circuit): esse circuito virtual disponibilizado na rede de forma automática, sem intervenção do operador, como um circuito virtual sob demanda, para atender, entre outras, as aplicações de Voz que estabelecem novas conexões a cada chamada. O estabelecimento de uma chamada é comparável ao uso normal de telefone, onde a aplicação de usuário especifica um número de destinatário para completar a chamada, e o SVC é estabelecido entre as portas de origem e destino. Estrutura da Célula A célula do protocolo ATM utiliza a estrutura simplificada com tamanho fixo de 53 bytes apresentada na figura a seguir. O campo de Cabeçalho carrega as informações de controle do protocolo. Devido a sua importância, possui mecanismo de detecção e correção de erros para preservar o seu conteúdo. Ele é composto por 5 bytes com as seguintes informações: - 12 de 170 -
VPI (Virtual Path Identifier), com 12 bits, representa o número da rota virtual até o destinatário da informação útil, e tem significado local apenas para a porta de origem. Nas conexões UNI o VPI pode ainda ser dividido em 2 campos: o GFC (Generic Flow Control), com 4 bits, que identifica o tipo de célula para a rede, e o VPI propriamente dito, com 8 bits. VCI (Virtual Channel Identifier), com 16 bits, representa o número do canal virtual dentro de uma rota virtual específica. Também se refere ao destinatário da informação útil e tem significado local apenas para a porta de origem. PT (Payload Type), com 3 bits, identifica o tipo de informação que a célula contém: de usuário, de sinalização ou de manutenção. CLP (Cell Loss Priority), com 1 bit, indica a prioridade relativa da célula. Células de menor prioridade são descartadas antes que as células de maior prioridade durante períodos de congestionamento. HEC (Header Error Check), com 8 bits, é usado para detectar e corrigir erros no cabeçalho. O campo de Informação Útil, com 384 bits(48 bytes) carrega as informações de usuário ou de controle do protocolo. A informação útil é mantida intacta ao longo de toda a rede, sem verificação ou correção de erros. A camada ATM do protocolo considera que essas tarefas são executadas pelos protocolos das aplicações de usuário ou pelos processos de sinalização e gerenciamento do próprio protocolo para garantir a integridade desses dados. Quando é informação de usuário, o conteúdo desse campo é obtido a partir da fragmentação da informação original executada na camada AAL de acordo com o serviço. O campo pode ainda servir de preenchimento nulo, nos casos de serviços da taxa constante de bits. Quando a informação é de controle do protocolo, o primeiro byte é usado como campo de controle e os demais bytes contem informação de sinalização, configuração e gerenciamento da rede. Classes de Serviços O tratamento dos diversos tipos de serviços do ATM é feito na camada AAL. Para tanto foram definidos tipos de serviços, baseado na qualidade de serviço esperada: CBR, VBR, ABR e UBR. O serviço CBR (Constant Bit Rate) é aplicado a conexões que necessitam de banda fixa (estática) devido aos requisitos de tempo bastante apertados entre a origem e o destino. Aplicações típicas deste serviço são: áudio interativo (telefonia), distribuição de áudio e vídeo (televisão, pay-per-view, etc), áudio e vídeo on demand, e emulação de circuitos TDM. O serviço VBR (Variable Bit Rate) pode ser de tempo real ou não. Na modalidade tempo real (rt-vbr), é aplicado a conexões que tem requisitos apertados de tempo entre origem e destino, porém a taxa de bits pode variar. Aplicações típicas deste serviço são voz com taxa variável de bits e vídeo comprimido (MPEG, por exemplo). Na modalidade não tempo real (nrt-vbr), o VBR pode ser utilizado com ou sem conexão, a destina-se a conexões que, embora críticas e com requisitos de tempo apertados, podem aceitar variações na taxa de bits. Aplicações típicas deste serviço são os sistemas de reserva de aviação, home banking, emulação de LAN s e interligação de redes com protocolos diversos (interação com redes Frame Relay, etc.). O serviço ABR (Available Bit Rate) é aplicado a conexões que transportam tráfego em rajadas que podem prescindir da garantia de banda, variando a taxa de bits de acordo com a disponibilidade da rede ATM. Aplicações típicas deste serviço também são as interligações entre redes (com protocolo TCP/IP, entre outros) e a emulação de LAN s onde os equipamentos de interfaces têm funcionalidades ATM. O serviço UBR (Unspecified Bit Rate) é aplicado a conexões que transportam tráfego que não tem requisitos de tempo real e cujos requisitos e atraso ou variação do atraso são mais flexíveis. Aplicações típicas deste serviço também são as interligações entre redes e a emulação de LAN s que executam a transferência de arquivos e emails. ATM: Sinalização e Controle A tecnologia ATM foi desenvolvida para ser um recurso abrangente de rede de dados, com serviços confiáveis e de qualidade garantida, a partir de um único meio de acesso. Para implementar esses requisitos suas premissas foram a simplicidade do frame (célula) e mecanismos de sinalização e controle de tráfego e congestionamento confiáveis. Sinalização Os mecanismos de sinalização do protocolo ATM são parte dos seus mecanismos de controle. As funções principais definidas são as seguintes: Estabelecimento e finalização de conexões ponto a ponto; Seleção e alocação de VPI/VCI; Solicitação de classe de qualidade de serviço; Identificação de solicitante de conexão; Gerenciamento básico de erros; Notificação de informações na solicitação de conexões; Especificação de parâmetros de tráfego. - 13 de 170 -
O ATM possui procedimentos de sinalização específicos para essas funções baseados no envio de mensagens a partir dos equipamentos de acesso (ou de usuário) de origem para os equipamentos de destino, a fim de negociar ao longo da rede o estabelecimento de conexões. È basicamente uma evolução dos procedimentos de estabelecimento de chamadas dos sistemas de telefonia convencional aplicados às redes de dados, com sinalizações indicando se a conexão pode ser efetuada ou não, se ela deve ou não ser terminada de forma normal ou anormal e o estado da conexão. Sua duração pode ser variável, para uma conexão estabelecida sob demanda e de forma automática, ou permanente, para uma conexão configurada pelo operador que deve estar sempre disponível. A partir desse conjunto de funções podem ser estabelecidas as diversas funcionalidades dos serviços existentes no ATM. Entre elas podemos citar: Estabelecimento de conexões ponto-a-ponto; Estabelecimento de conexões ponto-multiponto; Estabelecimento de conexões multiponto-multiponto; Estabelecimento de conexões multicast (um para muitos unidirecional). Congestionamento A capacidade de transporte da Rede ATM é limitada pela sua banda disponível. Conforme o tráfego a ser transportado aumenta, a banda vai sendo alocada até o limiar onde não é possível receber o tráfego adicional. Quando atinge esse limiar, a rede é considerada congestionada, embora ainda possa transportar todo o tráfego entrante. Caso os equipamentos de usuário continuem a enviar tráfego adicional, a rede é levada ao estado de congestionamento severo, o que provoca a perda de células por falta de banda. Nesse estado, os procedimentos de reenvio de pacotes perdidos dos equipamentos usuários concorrem com o tráfego existente e a rede entra em acentuado processo de degradação. O ATM possui os seguintes mecanismos de gerenciamento de congestionamento: Alocação de Recursos: evita que ocorra o congestionamento fazendo o controle severo de alocação dos recursos de armazenamento (buffers) dos equipamentos e de banda, e recusando as solicitações de novas conexões. UPC (Usage Parameter Control): se o processo de controle do uso da rede indicar estado de descarte, os equipamentos situados na periferia da rede não aceitam novo tráfego evitando o congestionamento. CAC (Connection Admission Control): caso o parâmetro de admissão de novas conexões estiver selecionado para cheio, não serão aceitas novas conexões onde não se possa garantir a qualidade de serviços com os recursos existentes. Além disso, outros mecanismos para evitar o congestionamento estão inseridos no próprio protocolo ou nos processos de gerenciamento do sistema, conforme descrito a seguir: Aviso Explícito de Congestionamento: este mecanismo utiliza o bit EFCI (Explicit Foward Congestion Indication) do campo PT do cabeçalho da célula, descrito anteriormente, para avisar os equipamentos de usuários e de rede sobre o estado da rede. O equipamento que se encontra em estado de congestionamento ou na iminência de entrar nesse estado, ativa o bit. Desta forma podem ser iniciados procedimentos de controle de fluxo para diminuir o tráfego até que este se normalize. Alteração de Prioridade da Célula: caso o processo de verificação de uso da rede verificar a ocorrência de congestionamento, este pode ativar o bit CLP do cabeçalho das células, forçando o seu descarte até a rede se normalize. Controle de Estabelecimento de Conexões: o processo de admissão de novas conexões atinge o estado de sobrecarregado e recusa as chamadas até que a rede se normalize. Algoritmos de Controle de Fluxo: em alguns sistemas ATM são usados algoritmos de controle de fluxo, baseados em janelas de tempo de resposta de envio de células, taxa de envio variável de células ou quantidade de células para envio, os quais permitem ao sistema obter um feedback do estado de congestionamento de forma implícita e agir para normalizar o problema. ATM: Padrões e Recomendações No período de 1984 a 1988 os órgãos internacionais de padronização ITU-T (Europa) e ANSI (EUA), entre outros, estabeleceram uma série de recomendações com técnicas para transmissão, comutação e sinalização e controle para implementar redes inteligentes baseadas em fibra óptica. Nesse período definiu-se o uso do protocolo ATM e das redes de transmissão SDH / SONET como base para os serviços Broadband-ISDN (B-ISDN). Em 1991 empresas do segmento industrial formaram o ATM Fórum, com o objetivo de promover a implementação e uso da tecnologia ATM. Foram formados então comitês para abordar os aspectos técnicos, de mercado e de usuários finais. Em 1996 o ATM Fórum publicou o Anchorage Accord, que contém o conjunto fundamental de especificações do ATM, assim como as especificações para migração para redes ATM e implementação futura de novos serviços, totalizando mais de 60 recomendações. Esse acordo tinha como objetivo proporcionar uma base sólida para fornecedores e usuário planejarem investimentos na nova tecnologia. Desde então o padrão ATM tem sido consolidado, e outros órgãos internacionais têm interagido com o ATM Fórum para viabilizar especificações bilaterais visando a interação dos protocolos ou serviços. Como exemplo podem ser citados: o FR Fórum, para viabilizar a interação do Frame Relay com o ATM, e o IETF, para viabilizar a interação do TCP/IP e MPLS com o ATM. Um sumário dos padrões e recomendações definidos pelos principais órgãos internacionais é apresentado nas tabelas e parágrafos a seguir. - 14 de 170 -
ITU-T A tabela a seguir apresenta as principais recomendações do ITU-T para o ATM. Como foi mencionado anteriormente, existe sempre uma estreita relação entre o B-ISDN e o ATM, e algumas recomendações citadas, embora tenham como objetivo outros protocolos ou serviços, especificam a interação desses com o ATM. Recom. Título I.113 Vocabulary of Terms for Broadband Aspect of ISDN I.121 Broadband Aspects of ISDN I.150 B-ISDN Asynchronous Transfer Mode Functional Characteristics I.211 B-ISDN Service Aspects I.311 B-ISDN General Network Aspects I.321 B-ISDN Protocol Reference Model and Application I.327 B-ISDN Functional Architecture I.356 B-ISDN ATM Layer cell transfer performance I.361 B-ISDN ATM Layer Specification I.362 B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) Functional Description I.363 B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) Specification I.364 Support of Broadband Connectionless Data Service on B-ISDN I.365.1 I.365.2 I.365.3 Frame Relay Service Specific Convergence Sublayer (FR-SSCS) Service specific co-ordination function to provide CONS Service specific co-ordination function to provide COTS I.371 Traffic Control and Congestion Control in B-ISDN I.413 B-ISDN User-Network Interface I.430 Basic User-Network Interface - layer 1 specification I.432.1 I.432.2 I.432.3 I.432.4 B-ISDN UNI - physical layer specification General Aspects B-ISDN UNI - Physical Layer Specification for 155 520 kbit/s and 622 080 kbit/s B-ISDN UNI - Physical Layer Specification for 1544 kbit/s and 2048 kbit/s B-ISDN UNI - Physical Layer Specification for 51840 kbit/s I.555 Frame Relay Bearer Service Interworking I.580 General Arrangements for Internetworking between B-ISDN and 64 kbit/s Based on ISDN I.610 B-ISDN Operation and Maintenance Principles and Functions Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do ITU-T indicado no fim do tutorial. ANSI A tabela a seguir apresenta os principais padrões do ANSI, adaptados para o ambiente dos EUA a partir das recomendações do ITU-T. Mais uma vez, e como foi mencionado anteriormente, existe sempre uma estreita relação entre o B-ISDN e o ATM, e algumas recomendações citadas, embora tenham como objetivo outros protocolos ou serviços, especificam a interação desses com o ATM. Padrão Título T1.624 B-ISDN UNI: Rates and Formats Specifications T1.627 B-ISDN ATM Funcionality and Specificatons - 15 de 170 -
T1.629 B-ISDN ATM Adaptation Layer 3/4 Commom Part Funcionality and Specification T1.630 B-ISDN - Adaptation Layer for Constant Bit Rate Services Funcionality and Specification T1.633 Frame Relay Bearer Service Interworking T1.634 Frame Relay Service Specific Convergence Sublayer (FR-SSCS) T1.636 B-ISDN ATM Adaptation Layer Type 5 Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do ANSI indicado no fim do tutorial. ATM Fórum Como foi mencionado anteriormente, o Anchorage Accord constitui a pedra fundamental do ATM para o ATM Fórum. Existem ainda nesse fórum diversos Grupos de Trabalho dedicados a especificar e atualizar as recomendações referentes a interfaces e protocolos, serviços e redes. Entre eles poderíamos citar: AIC/ATM-IP Collaboration (formerly LanE); Architecture; B-ICI; Control Signalling Policy Routing, Version 1.0; Data Exchange Interface; Directory and Naming Services; Frame-based ATM; ILMI (Integrated Local Mgmt. Interface); Network Management; Physical Layer; P-NNI; Routing and Addressing; Residential Broadband; Service Aspects and Applications; Security; Signaling; Testing; Traffic Management; Voice & Telephony over ATM; User-Network Interface (UNI). A lista das recomendações elaboradas por cada grupo pode ser pesquisada com maiores detalhes no site do ATM Fórum indicado no fim do tutorial. FR Fórum A tabela a seguir apresenta os principais IA s do FR Fórum. Seu objetivo é basicamente definir a interação entre os protocolos ATM e Frame Relay. IA Título FRF.5 FRF.8 Frame Relay/ATM PVC Network Interworking Implementation Agreement Frame Relay/ATM PVC Service Interworking Implementation Agreement Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do FR Fórum indicado no fim do tutorial. IETF A tabela a seguir apresenta os principais RFC s do IETF. Seu objetivo é basicamente definir a interação entre os protocolos ATM e TCP/IP e MPLS. RFC Título 1483 Multiprotocol Encapsulation over ATM - 16 de 170 -
1577 Classical IP over ATM Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do FR Fórum indicado no fim do tutorial. ATM: Aplicações As aplicações típicas da tecnologia ATM são apresentadas a seguir. Interligação de Redes Corporativas A interligação das redes corporativas (LAN) de vários escritórios compondo uma rede WAN, é uma aplicação típica para o uso da tecnologia ATM. O tráfego usual das redes de dados é normalmente de 2 tipos: interativo (comando resposta), ou seja, solicitação de usuários e aplicações clientes e respostas de aplicações servidoras, e por rajadas (bursty), quando grandes quantidades de dados são transferidas de forma não contínua. O ATM, através de roteadores instalados nos escritórios, permite utilizar uma porta única em cada escritório para compor redes do tipo malha (meshed) onde a comunicação de um escritório com todos os outros é possível sem a complexidade do uso de múltiplas portas e múltiplos circuitos dedicados. Como serviços adicionais, o ATM pode ainda oferecer, na mesma estrutura, os serviços de voz e mesmo de vídeo conferência ponto a ponto ou ponto multiponto. O transporte de Voz, fax e sinais de modens analógicos sobre ATM atende os requisitos de atraso (delay) específicos para esse tipo de aplicação, já que pode ser definida a qualidade de serviço necessária. Para a maioria dos administradores de rede de Voz e dados, a possibilidade de transportar a Voz proveniente de PABX s, sinais de fax e de modens, e dados através da mesma porta ATM e usando procedimentos comuns de gerenciamento e manutenção atende os requisitos de redução de custos e de complexidade das grandes redes corporativas. Os sistemas de vídeo conferência podem fazer uso dos serviços de tempo real do ATM para vídeo comprimido, utilizando parte da banda alocada para cada escritório, com pleno atendimento os seus requisitos de tempo e taxa de bits. Interligação com Sistemas Legados A tecnologia ATM possui facilidades de encapsulamento de múltiplos protocolos. O protocolo da tecnologia SNA pode ser utilizado sobre o ATM para interligar computadores de grande porte com escritórios, agências bancárias, caixas eletrônicos e outras aplicações onde o acesso a esses computadores de missão crítica se faz de forma remota. O tempo de latência (delay), as taxas de transferência de dados, a disponibilidade e o gerenciamento de rede oferecidos pela rede ATM, torna esse tipo de aplicação de missão crítica viável e com custos aceitáveis. Estas funcionalidades permitem aos roteadores e até mesmo os dispositivos de acesso Frame Relay (FRAD), que fornecem a conectividade de rede, suportarem o tráfego de sistemas SNA, sensíveis a atrasos (delays), e de redes LAN simultaneamente com o desempenho adequado. Ainda nesse mesmo ambiente, os equipamentos de acesso ATM possuem interfaces prontas para o protocolo SDLC, e para sistemas BSC. - 17 de 170 -
Interação ATM - Frame Relay Para buscar aumentar a interoperabilidade do ATM com outros protocolos de dados, ATM Fórum e o FR Fórum desenvolveram padrões para interligar equipamentos dessas tecnologias através de PVC s. Foram padronizadas duas formas de interoperabilidade. A primeira, chamada de Frame Relay/ATM Network Interworking for PVC s, padroniza uma funcionalidade responsável pelo encapsulamento dos PVC s para que os mesmos possam ser transportados indistintamente nas redes da 2 tecnologias. Seu uso típico ocorre quando a rede Frame Relay tem com núcleo uma rede ATM, para otimizar ainda mais o uso de banda e a segurança. A figura a seguir apresenta esta solução. A segunda forma de interoperabilidade, chamada de Frame Relay/ATM Service Interworking for PVC s, padroniza uma funcionalidade responsável pela conversão dos protocolos (FR <--> ATM), que pode ser incorporada tantos aos equipamentos de acesso como aos equipamentos da rede. Seu uso típico ocorre quando o usuário possui redes Frame Relay em alguns escritórios que devem se interligar com a rede ATM da matriz. A figura a seguir apresenta esta solução. Redes Públicas Os prestadores de serviços de telecomunicações possuem múltiplas redes com diversos protocolos e interfaces para oferecer serviços de dados ao mercado. Os sistemas de transmissão têm sido padronizados na sua maioria com a tecnologia SDH (ou SONET). As redes de acesso TDM possuem mais novas possuem funcionalidades para oferecer acesso usando o protocolo frame relay, além dos circuitos TDM. Além disso existem as redes de acesso a internet e de serviços IP. Alguns operadores já têm implantado redes de dados com o núcleo (core) ATM para aumentar a eficiência de uso de banda em sua rede como um todo, além de oferecer também diretamente os serviços ATM. Estas redes permitem oferecer serviços de transporte de dados, voz, áudio e imagem, implementando inclusive as atuais VPN s. - 18 de 170 -
ATM: Considerações finais A concepção e o desenvolvimento do ATM podem ser analisados sob os diferentes aspectos apresentados a seguir: Interface e protocolo: implementou uma forma de comutar tráfego com taxas constantes e variáveis de bits ao longo de um mesmo meio de transmissão; Tecnologia: proporcionou o desenvolvimento de padrões de hardware e software para implementar funcionalidades de multiplexação, conexão cruzada (cross-connect) e comutação para redes; Plataforma multisserviços: permitiu oferecer uma forma integrada de acesso de custo aceitável para aplicações de dados, voz, áudio e vídeo, e mesmo para sistemas legados; Infraestrutura de rede: definiu uma arquitetura escalável que pode ser empregada no núcleo (core) de redes de dados (Frame Relay, IP, e etc) e mesmo de voz, otimizando os recursos das redes de transmissão. A aplicação do ATM em redes corporativas privadas e em redes públicas de serviços tem sido uma constante em todo o mundo. Para tanto foram desenvolvidos alguns procedimentos para garantir que tanto as corporações como os prestadores de serviços possam obter o melhor desempenho da plataforma ATM. Ao decidir pelo uso e contratação de serviços ATM, as corporações devem estar preparadas para definir parâmetros de níveis de serviço que serão objeto de acordo a ser negociado com os prestadores de serviços. Para cada VPC ou VCC devem ser definidos: As classes de qualidade de serviço (QoS) que a rede deve oferecer; Os parâmetros de tráfego que especificam o fluxo de células ATM a ser ofertado (máxima taxa de pico, tráfego máximo de rajada, etc.); As regras de verificação de conformidade usadas para interpretar os parâmetros de tráfego; A regra para definir e identificar a conformidade das conexões de rede. Por outro lado, os prestadores de serviços devem estar preparados para responder os seguintes questionamentos e requisitos das corporações: Acesso: tipos e velocidades, interfaces para outras redes (Frame Relay, IP, e legados), arquitetura do acesso entre o Cliente e a rede; Rede: detalhes da topologia, atraso e latência (normal e pico), parâmetros de confiabilidade e redundância de equipamentos e da rede e tempo médio de reparo (MTTR); Serviços oferecidos: PVC e SVC, serviço puro de células ATM, classes de serviços (AAL 1 a 5), interoperabilidade com outros protocolos (Frame Relay, IP, e legados), conexões ponto a ponto e ponto-multiponto, parâmetros de serviços monitorados e garantidos, preços diferenciados para serviços de menor prioridade; Equipamentos de Acesso: lista de equipamentos certificados na rede (quando forem de responsabilidade do Cliente), opção de aluguel do equipamento como parte do serviço ofertado com ou sem upgrade garantido; Operação de rede: tipo de protocolo de gerenciamento de rede (SNMP, CMIP, etc.), formas de integração do gerenciamento de rede/serviços junto com a rede do Cliente, formas de controle de congestionamento de tráfego da rede, etc.; Preços e prazos: preços e formas de faturamento de serviços, prazos de provisionamento para primeiro serviço e novos serviços adicionais, taxas de instalação, contratos de manutenção de serviços e equipamentos. Referências ANSI American National Standards Institute, órgão americano responsável pelo desenvolvimento de padronização para telecomunicações. ITU The International Telecommunication Union, órgão europeu responsável pelo desenvolvimento de padronização para telecomunicações. ATM Fórum ATM Fórum, órgão responsável pelo treinamento, promoção e implementação do ATM, de acordo com os padrões e recomendações internacionais. FR Fórum Frame Relay Fórum, órgão responsável pelo treinamento, promoção e implementação do Frame Relay, de acordo com os padrões e recomendações internacionais. IETF The Internet Engineering Task Force, órgão responsável pelo desenvolvimento de padronização para a Internet (RFC). - 19 de 170 -
FRAME RELAY Frame Relay: O que é O Frame Relay é uma tecnologia de comunicação de dados de alta velocidade que é usada em muitas redes ao redor do mundo para interligar aplicações do tipo LAN, SNA, Internet e Voz. Basicamente pode-se dizer que a tecnologia Frame Relay fornece um meio para enviar informações através de uma rede de dados, dividindo essas informações em frames (quadros) ou packets (pacotes). Cada frame carrega um endereço que é usado pelos equipamentos da rede para determinar o seu destino. A tecnologia Frame Relay utiliza uma forma simplificada de chaveamento de pacotes, que é adequada para computadores, estações de trabalho e servidores de alta performance que operam com protocolos inteligentes, tais como SNA e TCP/IP. Isto permite que uma grande variedade de aplicações utilize essa tecnologia, aproveitando-se de sua confiabilidade e eficiência no uso de banda. Histórico No fim da década de 80 e início da década de 90, vários fatores combinados demandaram a transmissão de dados com velocidades mais altas: A migração das interfaces de texto para interfaces gráficas; O aumento do tráfego do tipo rajada (bursty) nas aplicações de dados; O aumento da capacidade de processamento dos equipamentos de usuário (PCs, estações de trabalho, terminais Unix, entre outros); A popularização das redes locais e das aplicações cliente / servidor; A disponibilidade de redes digitais de transmissão. Nessa época o Bell Labs (EUA) desenvolvia a tecnologia ISDN e o protocolo Frame Relay era parte desse conjunto. Entretanto, devido a suas características, o protocolo foi desmembrado e evoluiu como um serviço de rede independente, com padrões e recomendações elaborados por órgão internacionais de Telecomunicações. Rede Frame Relay Uma rede Frame Relay é composta por: Equipamentos de usuários (PCs, estações de trabalho, servidores, computadores de grande porte, etc.) e suas respectivas aplicações; Equipamentos de acesso com interface Frame Relay (bridges, roteadores de acesso, dispositivos de acesso Frame Relay - FRAD, etc.); Equipamentos de rede (switches, roteadores de rede, equipamentos de transmissão com canais E1 ou T1, etc.). A conversão dos dados para o protocolo Frame Relay é feita pelos equipamentos de acesso. Os frames gerados são enviados aos equipamentos de rede, cuja função é basicamente transportar esse frames até o seu destino, usando os procedimentos de chaveamento ou roteamento próprios do protocolo. A rede Frame Relay é sempre representada por uma nuvem, já que ela não é uma simples conexão física entre 2 pontos distintos. A conexão entre esses pontos é feita através de um circuito virtual (virtual circuit) configurado com uma determinada banda. A alocação de banda física na rede é feita pacote a pacote, quando da transmissão dos dados. A figura a seguir apresenta uma rede Frame Relay. - 20 de 170 -