Rede de dados

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TUTORIAIS

DE

REDES DE ALTA VELOCIDADE

E DE

REDES WIRELESS

Tutoriais de Redes de Alta Velocidade e de Redes Wireless (abril/2005)

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ADSL

ADSL: O que

DSL

Digital Subscriber Line (DSL) uma famlia de tecnologias desenvolvida para prover servios de dados de alta velocidade utilizando pares de fios de cobre. Procura aproveitar a planta externa existente das companhias telefnicas para resolver o problema do acesso (ltima milha), possibilitando a prestao de servios de dados com baixo custo de implantao.

ADSL

O ADSL (Asymetric DSL) a forma mais conhecida sendo utilizada predominantemente para acesso banda larga via Internet. No ADSL os dados so transmitidos de forma assimtrica. A taxa de transmisso na direo do assinante maior (at 8 Mbit/s) do que no sentido contrrio (at 640 kbit/s). Esta assimetria corresponde ao encontrado em servios de banda larga como a Internet. Com o ADSL o mesmo par de fios de cobre pode ser utilizado simultaneamente como linha telefnica e como acesso banda larga a Internet descongestionando as centrais telefnicas e a linha do assinante.

ADSL: Rede Tpica

Uma rede ADSL apresenta os seguintes componentes.

Modem ADSL

Na residncia ou escritrio do usurio instalado um modem ADSL para conexo com um PC. O modem geralmente conectado a uma placa de rede no micro. Este micro pode servir de servidor para uma pequena rede local.

Divisores de potncia

Divisores de potncia e filtros colocados na residncia do usurio e na Estao telefnica permitem a separao do sinal de voz da chamada telefnica do trfego de dados via ADSL. DSLAM Na estao telefnica cada par telefnico conectado a um mutiplexador de acesso DSL (DSLAM). A funo do DSLAM concentrar o trfego de dados das vrias linhas com modem DSL e conect-lo com a rede de dados. A conexo atravs de circuitos ATM a mais utilizada em redes ADSL. Existem equipamentos DSLAM que assumiram o papel de n de acesso incorporando sistemas de comutao ATM.


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Rede de dados A rede de dados a que se conecta o DSLAM poder ser a rede do provedor de conexo a Internet ou qualquer outro tipo de rede de dados.

ADSL: Como transmitir com altas taxas de dados

As redes telefnicas foram utilizadas durante anos para voz. A taxa mxima de transmisso de dados era de 56 kbit/s. Como o ADSL conseguiu mudar esta situao?

Aumentando a frequncia de transmisso

No ADSL a faixa de freqncias de transmisso no pares de cobre dividida em trs canais:

Servio telefnico convencional de Voz (0-4 kHz)

Dados originados no cliente e transmitidos para a rede

Dados originado na rede e transmitidos para o cliente. possvel desta forma a operao simultnea dos servios de voz e ADSL e o aumento da taxa de dados pela utilizao de freqncias mais altas.

Lidando com a Interferncia

O aumento da taxas de dados implica na elevao da potncia do sinal o que aumenta a interferncia cruzada (diafonia) entre os vrios pares de fios de cobre utilizados em sistemas ADSL. Os problemas de interferncia ocorrem com maior gravidade no lado da rede quando da recepo dos sinais provenientes do cliente pelo DSLAM. na Estao telefnica que se agrupam vrios pares de fios criando um ambiente propcio para interferncia cruzada quando da recepo destes sinais que utilizam a mesma faixa de freqncias. Como o problema de interferncia assimtrico possvel 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 situao. Compensando a Atenuao A taxa mxima de transmisso de dados do ADSL depende da atenuao no par de fios que est sendo utilizado. A atenuao aumenta com os seguintes fatores:

Maior comprimento dos fios de cobre.

Menor dimetro do fio

Existncia de derivaes na rede

Maior frequncia de transmisso. Tcnicas avanadas de modulao foram desenvolvidas de forma a minimizar o efeito da atenuao em sistemas ADSL. As principais so Carrierless amplitude/phase (CAP) e Discrete multitone (DMT).

Distncias e taxas de dados tpicas

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 vrias tecnologias que compe a famlia DSL, utilizadas para provimento de servios de dados de alta velocidade utilizando pares de fios de cobre so genericamente referenciadas como xDSL.


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Apesar de ser o mais utilizado para Internet o ADSL apresenta algumas caractersticas que no so adequadas para outras aplicaes, como assimetria, no suporta mltiplas transferncias de dados e consome muita potncia. Apresenta-se a seguir outras tecnologias da famlia DSL.

Pares de fio

Telefone e dados

Transmisso Taxa de dados

ADSL Asymetric DSL

1 Sim Assimtrica 1,5-8 Mbit/s 64-640 kbit/s

Mais popular. Utilizado para acesso a Internet.

RADSL Rate-adaptive DSL

1 Sim Assimtrica 1-7 Mbit/s

128k-1 Mbit/s

Variao do ADSL que permite o ajuste da taxa de transmisso de acordo com a necessidade do cliente

HDSL High-bit-rate DSL

2 No Simtrica 2 Mbit/s

Uma das primeiras tecnologias DSLs a ser usada amplamente. Utilizada para o provimento de servio de linhas dedicadas de 2Mbit/s.

SDSL Symetric DSL

1 No Simtrica 768 kbit/s Implementao do HDSL utilizando 1 par de fios

G.shdsl 1 No Simtrica at 2,3 Mbit/s Novo padro que melhora a performance do SDSL

MSDSL Multirate SDSL

1 Sim Simtrica n x 64 kbit/s at 2

mbit/s

Variao do SDSL que permite o provimento de servios TDM com mltiplas taxas de dados.

IDSL ISDN DSL

1 No Simtrica at 144 kbit/s Empregado em acessos ISDN

Reach DSL 1 Sim Simtrica at 1 Mbit/s Projetado para suportar as condies mais adversas da rede externa.

ADSL: Consideraes finais

O ADSL faz parte da famlia de solues xDSL que utilizam pares de cobre da rede telefnica para prover acesso local at o assinante. As operadoras no Brasil vem a muito tempo utilizando o HDSL para provimento de servios de linha dedicada de 2 Mbit/s. A qualidade deste servio depende em grande parte da seleo do par telefnico. O risco de queima de equipamento por incidncia de raios uma das desvantagens desta tecnologia em regies tropicais como grande parte do Brasil. O ADSL est sendo utilizada pelas maioria das operadoras de servio telefnico fixo comutado no Brasil para provimento de servio banda larga de acesso a Internet em que o usurio passa a dispor de uma conexo permanente. O Speedy da Telefonica, Turbo da Brasil Telecom, Velox da Telemar e Turbonet da GVT so exemplos deste tipo de servio. A tecnologia DSL atingiu 26 Milhes de assinantes em todo o mundo em agosto de 2002 segundo dados do DSL Frum.

Referncias

ADSL Frum ANSI T1.423 e UIT G.992 so normas que padronizam o ADSL

ETHERNET PTICA

Ethernet ptica: O que

Que tal se todas as corporaes pudessem conectar os edifcios a milhares de quilmetros de distncia to facilmente como apenas conectar dois andares do mesmo edifcio?

Que tal se cada acesso a rede metropolitana fosse to simples, rpido, e confivel quanto a uma rede local (LAN)?

Que tal se as redes metropolitanas (MANs) e as redes de longa distncia (WANs), com suas mltiplas converses de protocolos e no interferncias, distncias fsicas e centenas a milhares de Usurios fossem to simples de controlar como uma nica LAN atual?

Voc pode imaginar as possibilidades?No seria revolucionrio? A revoluo chamada Ethernet ptica ou Optical Ethernet.


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Fundamentalmente, a Ethernet ptica representa a combinao e a extenso de duas tecnologias existentes, Ethernet e Sistemas pticos. Esta unio pega o melhor de ambos, Ethernet e Sistemas pticos e amplia suas potencialidades para criar um novo paradigma que fundamentalmente muda a maneira que os provedores de servios e as corporaes planejam, controlam, e operam suas redes. uma tecnologia que combina a onipresena, a flexibilidade e a simplicidade do Ethernet com a confiabilidade e a velocidade dos Sistemas pticos. Os atributos resultantes da Ethernet ptica (simplicidade, velocidade, e confiabilidade) removem o estrangulamento da largura de faixa entre a LAN, a MAN e a WAN. A Ethernet ptica fornece tambm versatilidade rede, o que vai de encontro com as amplas necessidades dos Clientes. A Ethernet ptica pode ser implementada em redes privativas ou pblicas; pode ser configurada em topologias ponto-a-ponto, malha, ou anel; e pode ser utilizada para aplicaes LAN, MAN e WAN. Se oferecida como um servio gerenciado por um provedor de servios ou operada como uma rede privativa pela corporao, a Ethernet ptica transforma a rede corporativa em uma vantagem competitiva importante como apresentado na figura acima.

O que Ethernet ptica

Ethernet o nome dado para o padro 802.3 do IEEE utilizado em Redes Locais (LAN) que emprega o mtodo de acesso compartilhado aos meios de transmisso tipo CSMA/CD. A relao entre este padro e as Camadas OSI apresentada na figura a seguir.

Relao entre IEEE 802 e Modelo OSI da ISO

Camada OSI

7 Aplicao

6 Apresentao

5 Sesso

4 Transporte

Camadas IEEE 802 3 Rede

Controle do Enlace Lgico (Logical Link Control - LLC)

2 Enlace de dados

Controle de Acesso ao Meio (MAC)

1 Fsica

Fsica

O IEEE 802.3 abrange diversos tipos de meios e tcnicas para uma variedade de taxas de sinais. As famlias de sistemas suportados so a Ethernet (10 Mbit/s), Fast Ethernet (100 Mbit/s) e Gigabit Ethernet (1 Gbit/s). Ethernet ptica o nome dado ao padro IEEE 802.3ae que suporta a extenso do IEEE 802.3 para taxas de at 10 Gbit/s em redes locais, metropolitanas e de longas distncias (LANs, MANs, WANs), empregando o mtodo de acesso compartilhado aos meios de transmisso tipo CSMA/CD e o protocolo e o formato de quadro 802.3 do IEEE (Ethernet) para a transmisso de dados.

Ethernet ptica:Ethernet e Sistemas pticos 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 usurios uma conexo compartilhada da largura de faixa de 10 Mbit/s.


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A Ethernet logo progrediu e passou a funcionar sobre um par tranado metlico oferecendo conexes dedicadas de 10 Mbit/s usando comutao. Hoje, a Ethernet comutada permite conexes dedicadas de 100 Mbit/s ao computador com troncos de 1 Gbit/s e, dentro de alguns anos, os peritos da indstria predizem 1 Gbit/s ao computador com troncos de 10 Gbit/s. Em aproximadamente trinta anos de existncia, a Ethernet tornou-se onipresente; uma tecnologia plug and play amplamente padronizada, que usada em mais de noventa por cento das redes locais (LANs) corporativas que utilizamos. A Ethernet alcanou este nvel de aceitao porque 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


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faixa eliminado. A conectividade da Ethernet ptica permite velocidades de acesso de at 10 Gbit/s (gigabits-por-segundo), ordem de grandeza bem superior que os nE3s atuais. A largura de faixa tambm est disponvel em fatias mais granulares. No mais por muito tempo os funcionrios das equipes da Tecnologia de Informao (TI) sero forados a saltar de um E1 a um E3 (2 Mbit/s a 34 Mbit/s) quando tudo que necessitam realmente um outro E1 de largura de faixa. Os enlaces de acesso Optical Ethernet podem ser aumentados/diminudos em incrementos/decrementos de 2 Mbit/s para fornecer a largura de faixa de 2 Mbit/s at 10 Gbit/s ou qualquer valor intermedirio. Alm disso, as topologias da Ethernet ptica permitem uma maior confiabilidade do que as redes de acesso atuais podem fornecer. Por exemplo, os seguintes tipos de solues de Ethernet ptica: Ethernet sobre SDH (Synchronous Digital Hierarchy), Ethernet sobre DWDM (Dense Wave Division Multiplex) e Ethernet sobre RPR (Resilient Packet Ring) fornecem a recuperao do trfego em menos de 50 mili-segundos no evento de uma falha catastrfica, tal como uma interrupo do enlace ptico. Esta disponibilidade elevada garante um tempo superior nas redes que fornecem aplicaes de misso crtica. Finalmente, a Ethernet ptica 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 frao das placas de interface ATM.

Ethernet ptica: Aplicaes

As solues que utilizam a Ethernet ptica fornecem e permitem um nmero extraordinrio de novos servios e aplicaes. Estes servios geralmente so classificados em duas categorias: servios tipo conectividade Ethernet e servios viveis. Os servios tipo conectividade Ethernet incluem servios bsicos de Ethernet tais como servios de linha privativa e acesso Ethernet, agregao e transporte Ethernet, e extenso de LAN. Adicionalmente, a Ethernet ptica possibilita uma segunda categoria de servios e aplicaes geralmente chamados servios "viveis". Os exemplos destes servios e aplicaes incluem servios gerenciados (hospedagem de aplicaes, desastre/recuperao e solues de armazenamento) e aplicaes especficas da indstria (gerncia da cadeia de suprimento, gerncia do relacionamento com o Cliente, baseadas em transaes e aplicaes de comrcio eletrnico). Estes servios "viveis" podem incluir qualquer aplicao ou servio que requer um alto nvel de desempenho da rede. Por exemplo, voz sobre IP uma aplicao idealmente apropriada para o Optical Ethernet pois requer baixos nveis de latncia e jitter da rede. Os servios de armazenamento e desastre/recuperao so outros exemplos de servios que requerem o desempenho da rede Optical Ethernet. Estes servios, ambos requerem o desempenho em tempo-real da rede fim-a-fim, a disponibilidade abundante da largura de faixa, e os mais altos nveis de confiabilidade e segurana da rede. Adotar a Ethernet ptica nas suas redes permitir as operadoras, aos provedores de servios e as empresas escolherem uma variedade de novos servios especializados que podem ser rapidamente fornecidos, facilmente provisionados, e mantidos remotamente pelas operadoras, pelos provedores de servios ou pelas prprias empresas. As vantagens provenientes dos novos servios com a Ethernet ptica so:

simplicidade (transparncia fim-a-fim),

velocidade (2Mbit/s at 10Gbit/s), e

confiabilidade (protees das redes pticas). Para as empresas, as possibilidades so emocionantes, e os riscos so minimizados. A Ethernet ptica fornece a conectividade necessria para permitir aplicaes e servios inovadores que ajudam a maximizar a lucratividade da empresa.


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As empresas podero implementar ou contratar uma nova srie de servios que incluem os seguintes exemplos:

Servios de conectividade Ethernet: linha alugada Ethernet, Virtual Private Ethernet (VPE), acesso Internet, acesso ao Internet Data Center (IDC), etc.

Servios viveis: recuperao centralizada de desastre/armazenamento, outsourcing de rede, consolidao de aplicao, voz sobre IP, etc.

Ethernet ptica: Padronizao

Ethernet 10 e 100 Mbit/s

A evoluo da Ethernet do centro de pesquisas de Xerox em Palo Alto a 10 Mbit/s e ento a 100 Mbit/s levou aproximadamente 20 anos para acontecer. Esta progresso lenta foi em parte devido s velocidades computacionais menores que no conseguiam atingir o ritmo do primeiro padro aprovado, a Ethernet a 10 Mbit/s. Isto colocou o estrangulamento da transmisso no computador e no na rede. Quando o IEEE concordou com a necessidade para 100 Mbit/s, o padro oficial requereu somente 2,5 anos de desenvolvimento. Os anos 1990s mostraram um crescimento incrvel na velocidade da tecnologia do PC e, ento com o advento do Fast Ethernet (100 Mbit/s), o estrangulamento da transmisso 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 padro inteiramente ratificado em menos de trs anos mais tarde. Embora isto movesse o estrangulamento da transmisso para o computador, no demorou muito tempo para o PC alcan-lo, e outra vez, novamente o mercado viu a necessidade por redes mais rpidas. Este ritmo rpido de desenvolvimento e de adoo para as tecnologias de computao e de rede pavimentaram o caminho para que os produtos 10 GE (pr-padro) fossem fabricados muito tempo antes que o padro estivesse ratificado inteiramente em junho de 2002 .

10 Gigabit Ethernet ou Ethernet ptica

Em junho de 1998, a fora de trabalho do IEEE 802.3z finalizou e aprovou formalmente o padro Gigabit Ethernet. Menos que um ano mais tarde, em maro de 1999, o grupo de estudo de mais alta velocidade (HSSG) realizou uma "chamada para discusso" para o 10 GE com 140 participantes, representando pelo menos 55 companhias. O grupo HSSG determinou que havia ampla necessidade para a prxima velocidade mais alta da Ethernet baseada em um crescimento rpido da rede e do trfego da Internet e em uma forte presso para solues de 10 Gbit/s, tais como a agregao do GE, os canais da fibra ptica, os roteadores de terabit, e as interfaces de prxima-gerao (NGN I/O). Possivelmente, a razo mais convincente que o grupo HSSG recomendou ao IEEE, a adoo de um padro de 10 GE foi o seu desejo de evitar a proliferao de Usurios no padronizados, e conseqentemente, provavelmente solues no interoperveis.

Conseqentemente, em janeiro de 2000, o Conselho de Padronizao do IEEE aprovou um pedido de autorizao de projeto para o 10 GE, e a fora de trabalho do IEEE 802.3ae comeou imediatamente o trabalho com o seguinte propsito: O compromisso para este novo desenvolvimento aumentou consideravelmente, e ento mais de 225 participantes, representando pelo menos 100 companhias, foram envolvidos neste esforo tcnico. De fato, um progresso incrvel foi feito com o draft inicial do padro 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 verses mais pesadamente debatidas, a camada fsica (PHY) e suas interfaces dependentes dos meios fsicos (PMD), foram concordadas e definidas. O processo de desenvolvimento do IEEE 802.3ae foi realizado com sucesso e alcanou seu objetivo de ser um padro ratificado em junho de 2002 .


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Ethernet ptica: Consideraes finais

A Ethernet ptica fornece hoje o que poderia somente ser imaginado antes. Muda fundamentalmente a maneira que as redes esto sendo projetadas, construdas, e operadas criando uma soluo nova de interligao que estende os limites do ambiente LAN para abranger a MAN e a WAN. A Ethernet ptica fornece um trajeto de transmisso transparente permitindo que os provedores de servios aumentem seu faturamento e diminuam os custos enquanto continuam a suportar os servios legados. A Ethernet ptica permite que as corporaes ganhem a vantagem competitiva de suas redes reduzindo seus custos, fornecendo informao mais rpida, aumentando a produtividade dos empregados e melhorando a utilizao dos recursos. A revoluo vinda da Ethernet ptica ser limitada somente por nossas imaginaes, fornecendo em uma nica soluo, uma rede mais rpida, simples, e confivel.

Referncia

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

O ATM uma tecnologia de comunicao de dados de alta velocidade usada para interligar redes locais, metropolitanas e de longa distncia para aplicaes de dados, voz, udio, e vdeo. Basicamente a tecnologia ATM fornece um meio para enviar informaes em modo assncrono atravs de uma rede de dados, dividindo essas informaes em pacotes de tamanho fixo denominados clulas (cells). Cada clula carrega um endereo que usado pelos equipamentos da rede para determinar o seu destino. A tecnologia ATM utiliza o processo de comutao de pacotes, que adequado para o envio assncrono de informaes com diferentes requisitos de tempo e funcionalidades, aproveitando-se de sua confiabilidade, eficincia no uso de banda e suporte a aplicaes que requerem classes de qualidade de servio diferenciadas.

Histrico

No fim da dcada de 80 e incio da dcada de 90, vrios fatores combinados demandaram a transmisso de dados com velocidades mais altas:

A evoluo das redes transmisso para a tecnologia digital em meios eltricos, pticos e rdio;

A descentralizao das redes e o uso de aplicaes cliente / servidor;

A migrao das interfaces de texto para interfaces grficas;

O aumento do trfego do tipo rajada (bursty) nas aplicaes de dados e o conseqente aumento do uso de banda;

O aumento da capacidade de processamento dos equipamentos de usurio (PCs, estaes de trabalho, terminais Unix, entre outros);

A demanda por protocolos mais confiveis e com servios mais abrangentes. Nessa poca consolidava-se o desenvolvimento das tecnologias ISDN e Frame Relay. Entretanto, a crescente necessidade de uso banda e de classes de servios diferenciadas, de acordo com o tipo de aplicao, levou ao desenvolvimento das tecnologias ATM e B-


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ISDN (Broadband-ISDN), com padres e recomendaes elaborados por rgo internacionais de Telecomunicaes e suportados pela indstria mundial.

Rede ATM

Uma rede ATM composta por:

Equipamentos de usurios (PCs, estaes de trabalho, servidores, computadores de grande porte, PABX, etc.) e suas respectivas aplicaes;

Equipamentos de acesso com interface ATM (roteadores de acesso, hubs, switches, bridges, etc.);

Equipamentos de rede (switches, roteadores de rede, equipamentos de transmisso com canais E1 / T1 ou de maior banda, etc.).

A converso dos dados para o protocolo ATM feita pelos equipamentos de acesso. Os frames gerados so enviados aos equipamentos de rede, cuja funo basicamente transportar esse frames at o seu destino, usando os procedimentos roteamento prprios do protocolo. A rede ATM sempre representada por uma nuvem, j que ela no uma simples conexo fsica entre 2 pontos distintos. A conexo entre esses pontos feita atravs de rotas ou canais virtuais (virtual path / channel) configurados com uma determinada banda. A alocao de banda fsica na rede feita clula a clula, quando da transmisso dos dados. A figura a seguir apresenta uma rede ATM.

Vantagens e Restries

A tecnologia ATM oferece vrios benefcios, quando comparada com outras tecnologias:

Emprega a multiplexao estatstica, que otimiza o uso de banda;

Faz o gerenciamento dinmico de banda;

O custo de processamento das suas clulas de tamanho fixo baixo;

Integra vrios tipos diferentes de trfego (dados, Voz e vdeo);

Garante a alocao de banda e recursos para cada servio;

Possui alta disponibilidade para os servios;

Suporta mltiplas classes de Qualidade de Servio (QoS);

Atende a aplicaes sensveis ou no a atraso e perda de pacotes;

Aplica-se indistintamente a redes pblicas e privadas;

Pode compor redes escalveis, flexveis e com procedimentos de recuperao automtica de falhas;

Pode interoperar com outros protocolos e aplicaes, tais como Frame Relay, TCP/IP, DSL, Gigabit Ethernet. tecnologia wireless, SDH / SONET, entre outros.

Entretanto, sua utilizao irrestrita tem encontrado alguns obstculos:

Outras tecnologias, tais como Fast Ethernet, Gibabit Ethernet e TCP/IP, tm sido adotadas com grande freqncia em redes de dados;

O uso de interfaces ATM diretamente aplicadas em PCs, estaes de trabalho e servidores de alto desempenho no tem sido to grande como se esperava a princpio.


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ATM: Caractersticas

A tecnologia ATM utiliza a multiplexao e comutao de pacotes para prover um servio de transferncia de dados orientado a conexo, em modo assncrono, para atender as necessidades de diversos tipos de aplicaes de dados, voz, udio e vdeo. Diferentemente dos protocolos X.25 e Frame Relay, entre outros, o ATM utiliza um pacote de tamanho fixo denominado clula (cell). Uma clula possui 53 bytes, sendo 48 para a informao til e 5 para o cabealho. Cada clula ATM enviada para a rede contm uma informao de endereamento que estabelece uma conexo virtual entre origem e destino. Este procedimento permite ao protocolo implementar as caractersticas de multiplexao estatstica e de compartilhamento de portas. Na tecnologia ATM as conexes de rede so de 2 tipos: UNI (User-Network Interface), que a conexo entre equipamentos de acesso ou de usurio e equipamentos de rede, e NNI (Network Node Interface), que a conexo entre equipamentos de rede. No primeiro caso, informaes de tipo de servio so relevantes para a forma como estes sero tratados pela rede, e referem-se a conexes entre usurios finais. No segundo caso, o controle de trfego funo nica e exclusiva das conexes virtuais configuradas entre os equipamentos de rede. O protocolo ATM foi concebido atravs de uma estrutura em camadas, porm sem a pretenso 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 usurio (servios), conforme apresentado na figura. A descrio de cada camada e apresentada a seguir:

Fsica: prov os meios para transmitir as clulas ATM. A sub-camada TC (Transmission Convergence) mapeia as clulas ATM no formato dos frames da rede de transmisso (SDH, SONET, PDH, etc.). A sub-camada PM (Physical Medium) temporiza os bits do frame de acordo com o relgio de transmisso.

ATM: responsvel pela construo, processamento e transmisso das clulas, e pelo processamento das conexes virtuais. Esta camada tambm processa os diferentes tipos e classes de servios e controla o trfego da rede. Nos equipamentos de rede esta camada trata todo o trfego de entrada e sada, minimizando o processamento e aumentando a eficincia do protocolo sem necessitar de outras camadas superiores.

AAL: responsvel pelo fornecimento de servios para a camada de aplicao superior. A sub-camada CS (Convergence Sublayer) converte e prepara a informao de usurio para o ATM, de acordo com o tipo de servio, alm de controlar as conexes virtuais. A sub-camada SAR (Segmentation and Reassembly) fragmenta a informao para ser encapsulada na clula ATM. A camada AAL implementa ainda os respectivos mecanismos de controle, sinalizao e qualidade de servio.

Os pargrafos a seguir descrevem as conexes virtuais, a clula ATM e os tipos de servios.

Conexes Virtuais (Virtual Connections)

A tecnologia ATM baseada no uso de conexes virtuais. O ATM implementa essas conexes virtuais usando 3 conceitos:

TP (Transmission Path): a rota de transmisso fsica (por exemplo, circuitos das redes de transmisso SDH/SONET) entre 2 equipamentos da rede ATM.

VP (Virtual Path): a rota virtual configurada entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VP usa como infraestrutura os TPs. Um TP pode ter um ou mais VPs. Cada VP tem um identificador VPI (Virtual Paths Identifier), que deve ser nico para um dado TP.

VC (Virtual Channel): o canal virtual configurado tambm entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VC usa como infraestrutura o VP. Um VP pode ter um ou mais VCs, Cada VC tem um identificador VCI (Virtual Channel Identifier), que tambm deve ser nico para um dado TP.

A figura a seguir ilustra esses conceitos.


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A partir desses conceitos, definem-se 2 tipos de conexes virtuais:

VPC (Virtual Paths Connection): a conexo de rota virtual definida entre 2 equipamentos de acesso ou de usurio. Uma VPC uma coleo de VPs configuradas para interligar origem e destino.

VCC (Virtual Channel Connection): a conexo de canal virtual definida entre 2 equipamentos de acesso ou de usurio. Uma VCC uma coleo de VCs configuradas para interligar origem e destino.

Essas conexes so sempre bidirecionais, embora a banda em cada direo possa ter taxas distintas ou at mesmo zero. Aos serem configuradas, apenas os identificadores VPI/VCI nas conexes UNI da origem e do destino tem os mesmos valores. Nas conexes NNI entre equipamentos os valores de VPI/VCI so definidos em funo da disponibilidade de VPs ou VCs, conforme mostra a figura a seguir.

O ATM um protocolo orientado a conexo. A rede estabelece uma conexo atravs de um procedimento de sinalizao, ou seja, um pedido de estabelecimento de conexo enviado pela origem at o destinatrio atravs da rede. Se o destinatrio concorda com a conexo, um VCC/VPC estabelecido na rede, definido o VPI/VCI da conexo entre as UNI de origem e de destino, e alocando os recursos dos VPs e/ou VCs ao longo da rota. Como o ATM usa a tcnica de roteamento para enviar as clulas, ao configurar um VPC ou VCC, o sistema usa como parmetros os endereos ATM dos equipamentos de origem e destino, e o VPI/VCI adotado. Essas informaes so ento enviadas para as tabelas de roteamento dos equipamentos de rede, que usam para encaminhar as clulas. Em cada equipamento as clulas dos VPCs so encaminhadas de acordo com o seu VPI, e as clulas dos VCCs de acordo com a combinao VPI/VCI. A partir dessas conexes virtuais o ATM implementa todos os seus servios. Em especial, o ATM implementa tambm os circuitos virtuais (VC) mais comuns, quais sejam:

PVC (Permanent Virtual Circuit): esse circuito virtual configurado pelo operador na rede atravs do sistema de Gerncia de Rede, como sendo uma conexo permanente entre 2 pontos. Seu encaminhamento atravs dos equipamentos da rede pode ser alterado ao longo do tempo devido falhas ou reconfiguraes de rotas, porm as portas de cada extremidade so mantidas fixas e de acordo com a configurao inicial.

SVC (Switched Virtual Circuit): esse circuito virtual disponibilizado na rede de forma automtica, sem interveno do operador, como um circuito virtual sob demanda, para atender, entre outras, as aplicaes de Voz que estabelecem novas conexes a cada chamada. O estabelecimento de uma chamada comparvel ao uso normal de telefone, onde a aplicao de usurio especifica um nmero de destinatrio para completar a chamada, e o SVC estabelecido entre as portas de origem e destino.

Estrutura da Clula

A clula do protocolo ATM utiliza a estrutura simplificada com tamanho fixo de 53 bytes apresentada na figura a seguir.

O campo de Cabealho carrega as informaes de controle do protocolo. Devido a sua importncia, possui mecanismo de deteco e correo de erros para preservar o seu contedo. Ele composto por 5 bytes com as seguintes informaes:


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VPI (Virtual Path Identifier), com 12 bits, representa o nmero da rota virtual at o destinatrio da informao til, e tem significado local apenas para a porta de origem. Nas conexes UNI o VPI pode ainda ser dividido em 2 campos: o GFC (Generic Flow Control), com 4 bits, que identifica o tipo de clula para a rede, e o VPI propriamente dito, com 8 bits.

VCI (Virtual Channel Identifier), com 16 bits, representa o nmero do canal virtual dentro de uma rota virtual especfica. Tambm se refere ao destinatrio da informao til e tem significado local apenas para a porta de origem.

PT (Payload Type), com 3 bits, identifica o tipo de informao que a clula contm: de usurio, de sinalizao ou de manuteno.

CLP (Cell Loss Priority), com 1 bit, indica a prioridade relativa da clula. Clulas de menor prioridade so descartadas antes que as clulas de maior prioridade durante perodos de congestionamento.

HEC (Header Error Check), com 8 bits, usado para detectar e corrigir erros no cabealho. O campo de Informao til, com 384 bits(48 bytes) carrega as informaes de usurio ou de controle do protocolo. A informao til mantida intacta ao longo de toda a rede, sem verificao ou correo de erros. A camada ATM do protocolo considera que essas tarefas so executadas pelos protocolos das aplicaes de usurio ou pelos processos de sinalizao e gerenciamento do prprio protocolo para garantir a integridade desses dados. Quando informao de usurio, o contedo desse campo obtido a partir da fragmentao da informao original executada na camada AAL de acordo com o servio. O campo pode ainda servir de preenchimento nulo, nos casos de servios da taxa constante de bits. Quando a informao de controle do protocolo, o primeiro byte usado como campo de controle e os demais bytes contem informao de sinalizao, configurao e gerenciamento da rede.

Classes de Servios

O tratamento dos diversos tipos de servios do ATM feito na camada AAL. Para tanto foram definidos tipos de servios, baseado na qualidade de servio esperada: CBR, VBR, ABR e UBR. O servio CBR (Constant Bit Rate) aplicado a conexes que necessitam de banda fixa (esttica) devido aos requisitos de tempo bastante apertados entre a origem e o destino. Aplicaes tpicas deste servio so: udio interativo (telefonia), distribuio de udio e vdeo (televiso, pay-per-view, etc), udio e vdeo on demand, e emulao de circuitos TDM. O servio VBR (Variable Bit Rate) pode ser de tempo real ou no. Na modalidade tempo real (rt-VBR), aplicado a conexes que tem requisitos apertados de tempo entre origem e destino, porm a taxa de bits pode variar. Aplicaes tpicas deste servio so voz com taxa varivel de bits e vdeo comprimido (MPEG, por exemplo). Na modalidade no tempo real (nrt-VBR), o VBR pode ser utilizado com ou sem conexo, a destina-se a conexes que, embora crticas e com requisitos de tempo apertados, podem aceitar variaes na taxa de bits. Aplicaes tpicas deste servio so os sistemas de reserva de aviao, home banking, emulao de LANs e interligao de redes com protocolos diversos (interao com redes Frame Relay, etc.). O servio ABR (Available Bit Rate) aplicado a conexes que transportam trfego em rajadas que podem prescindir da garantia de banda, variando a taxa de bits de acordo com a disponibilidade da rede ATM. Aplicaes tpicas deste servio tambm so as interligaes entre redes (com protocolo TCP/IP, entre outros) e a emulao de LANs onde os equipamentos de interfaces tm funcionalidades ATM. O servio UBR (Unspecified Bit Rate) aplicado a conexes que transportam trfego que no tem requisitos de tempo real e cujos requisitos e atraso ou variao do atraso so mais flexveis. Aplicaes tpicas deste servio tambm so as interligaes entre redes e a emulao de LANs que executam a transferncia de arquivos e emails.

ATM: Sinalizao e Controle

A tecnologia ATM foi desenvolvida para ser um recurso abrangente de rede de dados, com servios confiveis e de qualidade garantida, a partir de um nico meio de acesso. Para implementar esses requisitos suas premissas foram a simplicidade do frame (clula) e mecanismos de sinalizao e controle de trfego e congestionamento confiveis.

Sinalizao

Os mecanismos de sinalizao do protocolo ATM so parte dos seus mecanismos de controle. As funes principais definidas so as seguintes:

Estabelecimento e finalizao de conexes ponto a ponto;

Seleo e alocao de VPI/VCI;

Solicitao de classe de qualidade de servio;

Identificao de solicitante de conexo;

Gerenciamento bsico de erros;

Notificao de informaes na solicitao de conexes;

Especificao de parmetros de trfego.


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O ATM possui procedimentos de sinalizao especficos para essas funes baseados no envio de mensagens a partir dos equipamentos de acesso (ou de usurio) de origem para os equipamentos de destino, a fim de negociar ao longo da rede o estabelecimento de conexes. basicamente uma evoluo dos procedimentos de estabelecimento de chamadas dos sistemas de telefonia convencional aplicados s redes de dados, com sinalizaes indicando se a conexo pode ser efetuada ou no, se ela deve ou no ser terminada de forma normal ou anormal e o estado da conexo. Sua durao pode ser varivel, para uma conexo estabelecida sob demanda e de forma automtica, ou permanente, para uma conexo configurada pelo operador que deve estar sempre disponvel. A partir desse conjunto de funes podem ser estabelecidas as diversas funcionalidades dos servios existentes no ATM. Entre elas podemos citar:

Estabelecimento de conexes ponto-a-ponto;

Estabelecimento de conexes ponto-multiponto;

Estabelecimento de conexes multiponto-multiponto;

Estabelecimento de conexes multicast (um para muitos unidirecional).

Congestionamento

A capacidade de transporte da Rede ATM limitada pela sua banda disponvel. Conforme o trfego a ser transportado aumenta, a banda vai sendo alocada at o limiar onde no possvel receber o trfego adicional. Quando atinge esse limiar, a rede considerada congestionada, embora ainda possa transportar todo o trfego entrante. Caso os equipamentos de usurio continuem a enviar trfego adicional, a rede levada ao estado de congestionamento severo, o que provoca a perda de clulas por falta de banda. Nesse estado, os procedimentos de reenvio de pacotes perdidos dos equipamentos usurios concorrem com o trfego existente e a rede entra em acentuado processo de degradao. O ATM possui os seguintes mecanismos de gerenciamento de congestionamento:

Alocao de Recursos: evita que ocorra o congestionamento fazendo o controle severo de alocao dos recursos de armazenamento (buffers) dos equipamentos e de banda, e recusando as solicitaes de novas conexes.

UPC (Usage Parameter Control): se o processo de controle do uso da rede indicar estado de descarte, os equipamentos situados na periferia da rede no aceitam novo trfego evitando o congestionamento.

CAC (Connection Admission Control): caso o parmetro de admisso de novas conexes estiver selecionado para cheio, no sero aceitas novas conexes onde no se possa garantir a qualidade de servios com os recursos existentes.

Alm disso, outros mecanismos para evitar o congestionamento esto inseridos no prprio protocolo ou nos processos de gerenciamento do sistema, conforme descrito a seguir:

Aviso Explcito de Congestionamento: este mecanismo utiliza o bit EFCI (Explicit Foward Congestion Indication) do campo PT do cabealho da clula, descrito anteriormente, para avisar os equipamentos de usurios e de rede sobre o estado da rede. O equipamento que se encontra em estado de congestionamento ou na iminncia de entrar nesse estado, ativa o bit. Desta forma podem ser iniciados procedimentos de controle de fluxo para diminuir o trfego at que este se normalize.

Alterao de Prioridade da Clula: caso o processo de verificao de uso da rede verificar a ocorrncia de congestionamento, este pode ativar o bit CLP do cabealho das clulas, forando o seu descarte at a rede se normalize.

Controle de Estabelecimento de Conexes: o processo de admisso de novas conexes atinge o estado de sobrecarregado e recusa as chamadas at que a rede se normalize.

Algoritmos de Controle de Fluxo: em alguns sistemas ATM so usados algoritmos de controle de fluxo, baseados em janelas de tempo de resposta de envio de clulas, taxa de envio varivel de clulas ou quantidade de clulas para envio, os quais permitem ao sistema obter um feedback do estado de congestionamento de forma implcita e agir para normalizar o problema.

ATM: Padres e Recomendaes

No perodo de 1984 a 1988 os rgos internacionais de padronizao ITU-T (Europa) e ANSI (EUA), entre outros, estabeleceram uma srie de recomendaes com tcnicas para transmisso, comutao e sinalizao e controle para implementar redes inteligentes baseadas em fibra ptica. Nesse perodo definiu-se o uso do protocolo ATM e das redes de transmisso SDH / SONET como base para os servios Broadband-ISDN (B-ISDN). Em 1991 empresas do segmento industrial formaram o ATM Frum, com o objetivo de promover a implementao e uso da tecnologia ATM. Foram formados ento comits para abordar os aspectos tcnicos, de mercado e de usurios finais. Em 1996 o ATM Frum publicou o Anchorage Accord, que contm o conjunto fundamental de especificaes do ATM, assim como as especificaes para migrao para redes ATM e implementao futura de novos servios, totalizando mais de 60 recomendaes. Esse acordo tinha como objetivo proporcionar uma base slida para fornecedores e usurio planejarem investimentos na nova tecnologia. Desde ento o padro ATM tem sido consolidado, e outros rgos internacionais tm interagido com o ATM Frum para viabilizar especificaes bilaterais visando a interao dos protocolos ou servios. Como exemplo podem ser citados: o FR Frum, para viabilizar a interao do Frame Relay com o ATM, e o IETF, para viabilizar a interao do TCP/IP e MPLS com o ATM. Um sumrio dos padres e recomendaes definidos pelos principais rgos internacionais apresentado nas tabelas e pargrafos a seguir.


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ITU-T

A tabela a seguir apresenta as principais recomendaes do ITU-T para o ATM. Como foi mencionado anteriormente, existe sempre uma estreita relao entre o B-ISDN e o ATM, e algumas recomendaes citadas, embora tenham como objetivo outros protocolos ou servios, especificam a interao desses com o ATM.

Recom. Ttulo

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 Frame Relay Service Specific Convergence Sublayer (FR-SSCS)

I.365.2 Service specific co-ordination function to provide CONS

I.365.3 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 B-ISDN UNI - physical layer specification General Aspects

I.432.2 B-ISDN UNI - Physical Layer Specification for 155 520 kbit/s and 622 080 kbit/s

I.432.3 B-ISDN UNI - Physical Layer Specification for 1544 kbit/s and 2048 kbit/s

I.432.4 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 padres do ANSI, adaptados para o ambiente dos EUA a partir das recomendaes do ITU-T. Mais uma vez, e como foi mencionado anteriormente, existe sempre uma estreita relao entre o B-ISDN e o ATM, e algumas recomendaes citadas, embora tenham como objetivo outros protocolos ou servios, especificam a interao desses com o ATM.

Padro Ttulo

T1.624 B-ISDN UNI: Rates and Formats Specifications

T1.627 B-ISDN ATM Funcionality and Specificatons


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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 Frum

Como foi mencionado anteriormente, o Anchorage Accord constitui a pedra fundamental do ATM para o ATM Frum. Existem ainda nesse frum diversos Grupos de Trabalho dedicados a especificar e atualizar as recomendaes referentes a interfaces e protocolos, servios e redes. Entre eles poderamos 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 recomendaes elaboradas por cada grupo pode ser pesquisada com maiores detalhes no site do ATM Frum indicado no fim do tutorial.

FR Frum

A tabela a seguir apresenta os principais IAs do FR Frum. Seu objetivo basicamente definir a interao entre os protocolos ATM e Frame Relay.

IA Ttulo

FRF.5 Frame Relay/ATM PVC Network Interworking Implementation Agreement

FRF.8 Frame Relay/ATM PVC Service Interworking Implementation Agreement

Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do FR Frum indicado no fim do tutorial.

IETF

A tabela a seguir apresenta os principais RFCs do IETF. Seu objetivo basicamente definir a interao entre os protocolos ATM e TCP/IP e MPLS.

RFC Ttulo

1483 Multiprotocol Encapsulation over ATM


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1577 Classical IP over ATM

Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do FR Frum indicado no fim do tutorial.

ATM: Aplicaes

As aplicaes tpicas da tecnologia ATM so apresentadas a seguir.

Interligao de Redes Corporativas

A interligao das redes corporativas (LAN) de vrios escritrios compondo uma rede WAN, uma aplicao tpica para o uso da tecnologia ATM. O trfego usual das redes de dados normalmente de 2 tipos: interativo (comando resposta), ou seja, solicitao de usurios e aplicaes clientes e respostas de aplicaes servidoras, e por rajadas (bursty), quando grandes quantidades de dados so transferidas de forma no contnua. O ATM, atravs de roteadores instalados nos escritrios, permite utilizar uma porta nica em cada escritrio para compor redes do tipo malha (meshed) onde a comunicao de um escritrio com todos os outros possvel sem a complexidade do uso de mltiplas portas e mltiplos circuitos dedicados. Como servios adicionais, o ATM pode ainda oferecer, na mesma estrutura, os servios de voz e mesmo de vdeo conferncia ponto a ponto ou ponto multiponto. O transporte de Voz, fax e sinais de modens analgicos sobre ATM atende os requisitos de atraso (delay) especficos para esse tipo de aplicao, j que pode ser definida a qualidade de servio necessria. Para a maioria dos administradores de rede de Voz e dados, a possibilidade de transportar a Voz proveniente de PABXs, sinais de fax e de modens, e dados atravs da mesma porta ATM e usando procedimentos comuns de gerenciamento e manuteno atende os requisitos de reduo de custos e de complexidade das grandes redes corporativas. Os sistemas de vdeo conferncia podem fazer uso dos servios de tempo real do ATM para vdeo comprimido, utilizando parte da banda alocada para cada escritrio, com pleno atendimento os seus requisitos de tempo e taxa de bits.

Interligao com Sistemas Legados

A tecnologia ATM possui facilidades de encapsulamento de mltiplos protocolos. O protocolo da tecnologia SNA pode ser utilizado sobre o ATM para interligar computadores de grande porte com escritrios, agncias bancrias, caixas eletrnicos e outras aplicaes onde o acesso a esses computadores de misso crtica se faz de forma remota. O tempo de latncia (delay), as taxas de transferncia de dados, a disponibilidade e o gerenciamento de rede oferecidos pela rede ATM, torna esse tipo de aplicao de misso crtica vivel e com custos aceitveis. Estas funcionalidades permitem aos roteadores e at mesmo os dispositivos de acesso Frame Relay (FRAD), que fornecem a conectividade de rede, suportarem o trfego de sistemas SNA, sensveis 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.


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Interao ATM - Frame Relay

Para buscar aumentar a interoperabilidade do ATM com outros protocolos de dados, ATM Frum e o FR Frum desenvolveram padres para interligar equipamentos dessas tecnologias atravs de PVCs. Foram padronizadas duas formas de interoperabilidade. A primeira, chamada de Frame Relay/ATM Network Interworking for PVCs, padroniza uma funcionalidade responsvel pelo encapsulamento dos PVCs para que os mesmos possam ser transportados indistintamente nas redes da 2 tecnologias. Seu uso tpico ocorre quando a rede Frame Relay tem com ncleo uma rede ATM, para otimizar ainda mais o uso de banda e a segurana. A figura a seguir apresenta esta soluo.

A segunda forma de interoperabilidade, chamada de Frame Relay/ATM Service Interworking for PVCs, padroniza uma funcionalidade responsvel pela converso dos protocolos (FR ATM), que pode ser incorporada tantos aos equipamentos de acesso como aos equipamentos da rede. Seu uso tpico ocorre quando o usurio possui redes Frame Relay em alguns escritrios que devem se interligar com a rede ATM da matriz. A figura a seguir apresenta esta soluo.

Redes Pblicas

Os prestadores de servios de telecomunicaes possuem mltiplas redes com diversos protocolos e interfaces para oferecer servios de dados ao mercado. Os sistemas de transmisso tm 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, alm dos circuitos TDM. Alm disso existem as redes de acesso a internet e de servios IP. Alguns operadores j tm implantado redes de dados com o ncleo (core) ATM para aumentar a eficincia de uso de banda em sua rede como um todo, alm de oferecer tambm diretamente os servios ATM. Estas redes permitem oferecer servios de transporte de dados, voz, udio e imagem, implementando inclusive as atuais VPNs.


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ATM: Consideraes finais

A concepo e o desenvolvimento do ATM podem ser analisados sob os diferentes aspectos apresentados a seguir:

Interface e protocolo: implementou uma forma de comutar trfego com taxas constantes e variveis de bits ao longo de um mesmo meio de transmisso;

Tecnologia: proporcionou o desenvolvimento de padres de hardware e software para implementar funcionalidades de multiplexao, conexo cruzada (cross-connect) e comutao para redes;

Plataforma multisservios: permitiu oferecer uma forma integrada de acesso de custo aceitvel para aplicaes de dados, voz, udio e vdeo, e mesmo para sistemas legados;

Infraestrutura de rede: definiu uma arquitetura escalvel que pode ser empregada no ncleo (core) de redes de dados (Frame Relay, IP, e etc) e mesmo de voz, otimizando os recursos das redes de transmisso.

A aplicao do ATM em redes corporativas privadas e em redes pblicas de servios tem sido uma constante em todo o mundo. Para tanto foram desenvolvidos alguns procedimentos para garantir que tanto as corporaes como os prestadores de servios possam obter o melhor desempenho da plataforma ATM. Ao decidir pelo uso e contratao de servios ATM, as corporaes devem estar preparadas para definir parmetros de nveis de servio que sero objeto de acordo a ser negociado com os prestadores de servios. Para cada VPC ou VCC devem ser definidos:

As classes de qualidade de servio (QoS) que a rede deve oferecer;

Os parmetros de trfego que especificam o fluxo de clulas ATM a ser ofertado (mxima taxa de pico, trfego mximo de rajada, etc.);

As regras de verificao de conformidade usadas para interpretar os parmetros de trfego;

A regra para definir e identificar a conformidade das conexes de rede. Por outro lado, os prestadores de servios devem estar preparados para responder os seguintes questionamentos e requisitos das corporaes:

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 latncia (normal e pico), parmetros de confiabilidade e redundncia de equipamentos e da rede e tempo mdio de reparo (MTTR);

Servios oferecidos: PVC e SVC, servio puro de clulas ATM, classes de servios (AAL 1 a 5), interoperabilidade com outros protocolos (Frame Relay, IP, e legados), conexes ponto a ponto e ponto-multiponto, parmetros de servios monitorados e garantidos, preos diferenciados para servios de menor prioridade;

Equipamentos de Acesso: lista de equipamentos certificados na rede (quando forem de responsabilidade do Cliente), opo de aluguel do equipamento como parte do servio ofertado com ou sem upgrade garantido;

Operao de rede: tipo de protocolo de gerenciamento de rede (SNMP, CMIP, etc.), formas de integrao do gerenciamento de rede/servios junto com a rede do Cliente, formas de controle de congestionamento de trfego da rede, etc.;

Preos e prazos: preos e formas de faturamento de servios, prazos de provisionamento para primeiro servio e novos servios adicionais, taxas de instalao, contratos de manuteno de servios e equipamentos.

Referncias

ANSI American National Standards Institute, rgo americano responsvel pelo desenvolvimento de padronizao para telecomunicaes. ITU The International Telecommunication Union, rgo europeu responsvel pelo desenvolvimento de padronizao para telecomunicaes. ATM Frum ATM Frum, rgo responsvel pelo treinamento, promoo e implementao do ATM, de acordo com os padres e recomendaes internacionais. FR Frum Frame Relay Frum, rgo responsvel pelo treinamento, promoo e implementao do Frame Relay, de acordo com os padres e recomendaes internacionais. IETF The Internet Engineering Task Force, rgo responsvel pelo desenvolvimento de padronizao para a Internet (RFC).


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FRAME RELAY

Frame Relay: O que

O Frame Relay uma tecnologia de comunicao de dados de alta velocidade que usada em muitas redes ao redor do mundo para interligar aplicaes do tipo LAN, SNA, Internet e Voz. Basicamente pode-se dizer que a tecnologia Frame Relay fornece um meio para enviar informaes atravs de uma rede de dados, dividindo essas informaes em frames (quadros) ou packets (pacotes). Cada frame carrega um endereo que usado pelos equipamentos da rede para determinar o seu destino. A tecnologia Frame Relay utiliza uma forma simplificada de chaveamento de pacotes, que adequada para computadores, estaes 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 aplicaes utilize essa tecnologia, aproveitando-se de sua confiabilidade e eficincia no uso de banda.

Histrico

No fim da dcada de 80 e incio da dcada de 90, vrios fatores combinados demandaram a transmisso de dados com velocidades mais altas:

A migrao das interfaces de texto para interfaces grficas;

O aumento do trfego do tipo rajada (bursty) nas aplicaes de dados;

O aumento da capacidade de processamento dos equipamentos de usurio (PCs, estaes de trabalho, terminais Unix, entre outros);

A popularizao das redes locais e das aplicaes cliente / servidor;

A disponibilidade de redes digitais de transmisso. Nessa poca o Bell Labs (EUA) desenvolvia a tecnologia ISDN e o protocolo Frame Relay era parte desse conjunto. Entretanto, devido a suas caractersticas, o protocolo foi desmembrado e evoluiu como um servio de rede independente, com padres e recomendaes elaborados por rgo internacionais de Telecomunicaes.

Rede Frame Relay

Uma rede Frame Relay composta por:

Equipamentos de usurios (PCs, estaes de trabalho, servidores, computadores de grande porte, etc.) e suas respectivas aplicaes;

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 transmisso com canais E1 ou T1, etc.). A converso dos dados para o protocolo Frame Relay feita pelos equipamentos de acesso. Os frames gerados so enviados aos equipamentos de rede, cuja funo basicamente transportar esse frames at o seu destino, usando os procedimentos de chaveamento ou roteamento prprios do protocolo. A rede Frame Relay sempre representada por uma nuvem, j que ela no uma simples conexo fsica entre 2 pontos distintos. A conexo entre esses pontos feita atravs de um circuito virtual (virtual circuit) configurado com uma determinada banda. A alocao de banda fsica na rede feita pacote a pacote, quando da transmisso dos dados. A figura a seguir apresenta uma rede Frame Relay.


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Vantagens e Restries

A tecnologia Frame Relay oferece vrios benefcios, quando comparada com outras tecnologias:

Custo de propriedade reduzido (equipamentos mais simples);

Padres estveis e largamente utilizados, o que possibilita a implementao de plataformas abertas e plug-and-play;

Overhead reduzido, combinado com alta confiabilidade;

Redes escalveis, flexveis e com procedimentos de recuperao bem definidos;

Interoperabilidade com outros protocolos e aplicaes, tais como ATM e TCP/IP. Entretanto, para as vantagens do Frame Relay serem efetivas, 2 requisitos devem ser atendidos:

Os equipamentos de usurio devem utilizar aplicaes com protocolos inteligentes, que controle o fluxo das informaes enviadas e recebidas;

A rede de transporte deve ser virtualmente a prova de falhas.

Frame Relay: Caractersticas

O protocolo Frame Relay resultado da combinao das funcionalidades de multiplexao estatstica e compartilhamento de portas do X.25, com as caractersticas de alta velocidade e baixo atraso (delay) dos circuitos TDM. O Frame Relay um servio de pacotes que organiza as informaes em frames, ou seja, em pacotes de dados com endereo de destino definido, ao invs de coloca-los em slots fixos de tempo, como o caso do TDM. Este procedimento permite ao protocolo implementar as caractersticas de multiplexao estatstica e de compartilhamento de portas. Considerando o modelo OSI para protocolos, o Frame Relay elimina todo o processamento da camada de rede (layer 3) do X.25. Apenas algumas funcionalidades bsicas da camada de enlace de dados (layer 2) so implementadas, tais como a verificao de frames vlidos, porm sem a solicitao de retransmisso em caso de erro. Desta forma, as funcionalidades implementadas nos protocolos de aplicao, tais como verificao de seqncia de frames, o uso de frames de confirmaes e superviso, entre outras, no so duplicadas na rede Frame Relay. A figura a seguir mostra o uso do modelo em camadas para o Frame Relay e suas aplicaes.

A eliminao dessas funcionalidades simplifica o protocolo, permite altas taxas de processamento de frames e, conseqentemente, um atraso (delay) menor que o do X.25, embora seja maior que o do TDM, que no tem nenhum processamento associado. Para permitir a eliminao de tais funcionalidades da rede Frame Relay, os equipamentos de usurios devem garantir a transmisso de informaes fim-a-fim sem erros. Felizmente, a maioria desses equipamentos, principalmente aqueles destinados a aplicaes do tipo LAN, j tem inteligncia e capacidade de processamento para executar essa funcionalidade. A tabela a seguir apresenta uma comparao entre os circuitos TDM, o protocolo X.25 e o Frame Relay.

TDM X.25 Frame Relay

Multiplexao em Tempo sim no no

Multiplexao Estatstica (Circuito Virtual)

no sim sim

Compartilha portas no sim sim

Alta velocidade (por $) sim no sim

Atraso (delay) muito baixo alto baixo


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Circuitos Virtuais (Virtual Circuits)

A tecnologia Frame Relay baseada no uso de Circuitos Virtuais (VC's). Um VC um circuito de dados virtual bidirecional configurado entre 2 portas quaisquer da rede, que funciona como um circuito dedicado. Existem 2 tipos de VC's, conforme descrito a seguir:

1) Permanent Virtual Circuit (PVC)

O PVC foi primeiro tipo de circuito virtual padronizado para o Frame Relay a ser implementado. Ele configurado pelo operador na rede atravs do sistema de Gerncia de Rede, como sendo uma conexo permanente entre 2 pontos. Seu encaminhamento atravs dos equipamentos da rede pode ser alterado ao longo do tempo devido falhas ou reconfiguraes de rotas, porm as portas de cada extremidade so mantidas fixas e de acordo com a configurao inicial. A configurao dos PVC's requer um planejamento criterioso para levar em considerao o padro de trfego da rede e o uso da banda disponvel. Sua utilizao destinada a aplicaes permanente e de longo prazo e so uma alternativa aos circuitos dedicados dos sistemas TDM com boa relao custo / benefcio.

2) Switched Virtual Circuit (SVC)

O SVC tambm foi padronizado para o Frame Relay desde o princpio, mas s foi implementado mais recentemente, quando surgiram novas demandas de mercado. Ele disponibilizado na rede de forma automtica, sem interveno do operador, como um circuito virtual sob demanda, para atender, entre outras, as aplicaes de Voz que estabelecem novas conexes a cada chamada. O estabelecimento de uma chamada usando o protocolo de sinalizao do SVC (ITU-T Q.933) comparvel ao uso normal de telefone, onde a aplicao de usurio especifica um nmero de destinatrio para completar a chamada, e o SVC estabelecido entre as portas de origem e destino. O estabelecimento de SVC's na rede mais complexo que os PVC's, embora seja transparente para o usurio final. A conexes devem ser estabelecidas de forma dinmica na rede, atendendo as solicitaes de destino e banda das diversas aplicaes de usurios, e devem ser acompanhadas e cobradas de acordo com o servio fornecido. Enquanto o PVC oferece o ganho relativo ao uso estatstico de banda do Frame Relay, o SVC propicia a conectividade entre quaisquer pontos de origem e destino, o que resulta em flexibilidade e economia para o projeto da rede.

Estrutura do Frame

O protocolo do Frame Relay utiliza um frame com estrutura comum e bastante simplificada, conforme demonstram a figura e a descrio a seguir: Estrutura do frame

FLAG CABEALHO INFORMAO DE USURIO FCS FLAG

Estrutura do cabealho

Byte 1 Byte 2

DLCI C/R EA DLCI FE CN BE CN DE EA

8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1

Flags Indicam o incio e o fim de cada frame.

Cabealho Carrega as informaes de controle do protocolo. composto por 2 bytes com as seguintes informaes:

DLCI (Data Link Connection Identifier), com 10 bits, representa o nmero (endereo) designado para o destinatrio de um PVC dentro de um canal de usurio, e tem significado local apenas para a porta de origem (vide figura abaixo);

C/R (Command / Response), com 1 bit, usado pela aplicao usuria;

FECN (Foward Explicit Congestion Notification), com 1 bit, usado pela rede para informar um equipamento receptor de informaes que procedimentos de preveno de congestionamento devem ser iniciados;

BECN (Backward Explicit Congestion Notification), com 1 bit, usado pela rede para informar um equipamento transmissor de informaes que procedimentos de preveno de congestionamento devem ser iniciados;

DE (Discard Eligibility Indicator), com 1 bit, indica se o frame pode ser preferencialmente descartado em caso de congestionamento na rede;

EA (Extension Bit), com 2 bits, usado para indicar que o cabealho tem mais de 2 bytes, em caso especiais;

Informao de usurio

Contm as informaes da aplicao usuria a serem transportadas atravs da rede Frame Relay.


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FCS O FCS (Frame Check Sequence) representa o CRC padro de 16 bits usado pelo protocolo Frame Relay para detectar erros existentes entre o Flag de incio do frame e o prprio FCS, e pode ser usado apenas para frames com at 4096 bytes.

A figura a seguir exemplifica DLCI's configurados a partir de uma mesma porta para vrios destinatrios em locais distintos da rede.

Alm disso, os frames podem ter comprimento varivel e, dependendo do tipo de informao da aplicao do usurio, seu tamanho pode variar de alguns poucos at milhares de caracteres. Esta funcionalidade, similar ao X.25, essencial para a interoperabilidade com aplicaes do tipo LAN e outros tipos de trfego sncrono. Essa facilidade, porm, faz com que o atraso (delay) varie em funo do tamanho do frame. Entretanto, a tecnologia Frame Relay tem sido adaptada para atender at mesmo as aplicaes sensveis a atraso (delay), como o caso da Voz.

Fluxo das informaes

O fluxo bsico das informaes em uma rede Frame Relay descrito a seguir:

As informaes so enviadas atravs da rede Frame Relay usando o DLCI, que especifica o destinatrio do frame;

Se a rede tiver algum problema ao processar o frame devido falhas ou ao congestionamento nas linhas de dados, os frames so simplesmente descartados;

A rede Frame Relay no executa a correo de erros, pois ela considera que o protocolo da aplicao de usurio executa a recuperao de falhas atravs da solicitao de retransmisso dos frames perdidos;

A recuperao de falhas executada pelo protocolo da aplicao, embora confivel, apresenta como resultado o aumento do atraso (delay), do processamento de frames e do uso de banda, o que torna imprescindvel que a rede minimize o descarte de frames;

A rede Frame Relay requer circuitos da rede de transmisso com baixas taxas de erros e falhas para apresentar boa eficincia;

Em redes de transmisso de boa qualidade, o congestionamento de longe a causa mais freqente de descarte de frames, demandando da rede Frame Relay a habilidade de evitar e reagir rapidamente ao congestionamento como forma de determinar a sua eficincia.

Frame Relay: Sinalizao

Embora o protocolo Frame Relay tenha sido desenvolvido para ser o mais simples possvel, e a sua premissa bsica determinar que os eventuais problemas de erros da rede deveriam ser resolvidos pelos protocolos dos equipamentos de usurio, surgiram ao longo do tempo necessidades que levaram os rgo de padronizao a definir mecanismos de sinalizao para trs tipos de situaes:

Aviso de congestionamento;

Estado das conexes;

Sinalizao SVC. Entretanto, a implementao desses mecanismos opcional e, embora a rede seja mais eficiente com a sua adoo, os equipamentos que no os implementam devem atender pelo menos as recomendaes bsicas do Frame Relay.

Aviso de Congestionamento

A capacidade de transporte da Rede Frame Relay limitada pela sua banda disponvel. Conforme o trfego a ser transportado aumenta, a banda vai sendo alocada at o limiar onde no possvel receber o trfego adicional. Quando atinge esse limiar, a rede considerada congestionada, embora ainda possa transportar todo o trfego entrante. Caso os equipamentos de usurio continuem a enviar trfego adicional, a rede levada ao estado de congestionamento severo, o que provoca a perda de pacotes por falta de banda. Nesse estado, os procedimentos de reenvio de pacotes perdidos dos equipamentos usurios concorrem com o trfego existente e a rede entra em acentuado processo de degradao. Para evitar esse tipo de situao, foram definidos os seguintes mecanismos de aviso de congestionamento:


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1) Aviso Explcito de Congestionamento

Este mecanismo utiliza os bits FECN e BECN do cabealho do frame, descrito anteriormente, para avisar os equipamentos de usurios sobre o estado da rede. A figura abaixo ilustra um exemplo onde o equipamento B est atingindo o estado de congestionamento, como resultado de um pico temporrio de trfego entrante, oriundo de vrios equipamentos, ou de um congestionamento no tronco que interliga B e C.

A identificao do congestionamento feita pelo equipamento B, baseado no estado de seus buffers internos ou no tamanho de suas filas de frames a enviar. Nesse momento B ativa o bit FECN nos frames a serem enviados para avisar que a rede est congestionada. Desta forma todos os equipamentos de rede e de usurio envolvidos no caminho entre B e o destino dos DLCIs afetados tomam conhecimento desse fato. Dependendo da inteligncia do protocolo da aplicao de usurio, procedimentos de recuperao de falha podem ser iniciados. Alm de informar os equipamentos de destino, B ativa tambm o bit BECN. Novamente, todos os equipamentos de rede e de usurio envolvidos no caminho entre B e a origem dos DLCIs afetados tomam conhecimento do congestionamento. Dependendo da inteligncia do protocolo da aplicao de usurio, procedimentos de diminuio de trfego a ser enviado para a rede podem ser iniciados. O processo de ativao dos bits FECN e BECN pode ocorrer simultaneamente em vrios DLCIs, como resultado da ocorrncia de congestionamento, avisando vrios equipamentos de origem e destino.

2) Aviso Implcito de Congestionamento

Alguns protocolos dos equipamentos de aplicao, como o TCP/IP, possuem mecanismos para verificar o congestionamento da rede. Esses protocolos analisam, por exemplo, o atraso (delay) de resposta dos frames enviados ou a perda de frames, para detectar de forma implcita se a rede est congestionada. Esses protocolos limitam o envio de trfego para a rede por meio de uma janela de tempo, que permite o envio de um determinado nmero de frames antes que uma resposta seja recebida. Quando detecta que um congestionamento est ocorrendo, o protocolo reduz a janela de tempo, o que reduz o envio de frames, diminuindo o carregamento da rede. Esse mesmo procedimento de ajuste da janela de tempo normalmente usado pelos equipamentos de usurio como resultado da sinalizao de congestionamento explcito dos bits FECN e BECN. Os avisos explcito e implcito de congestionamento so complementares, e devem ser usados de forma conjunta para avaliar o envio de trfego para a rede, como forma de evitar eventuais congestionamentos.

3) Elegibilidade para Descarte

Alguns equipamentos de usurio no tm inteligncia ou capacidade de processamento para analisar os avisos de congestionamento, que de fato so a parte opcional do padro Frame Relay. Entretanto, como parte do padro bsico do Frame Relay existe no cabealho do protocolo o bit DE que, se ativado, indica aos equipamentos da rede que o frame pode ser descartado em caso de congestionamento. Para definir o procedimento de ativao do bit DE, o padro Frame Relay definiu o CIR (Committed Information Rate), que representa a capacidade mdia de informao de um circuito virtual. Para cada VC a ser ativado na rede, o usurio deve especificar o CIR de acordo com a necessidade de sua aplicao. Normalmente o CIR especificado como sendo uma porcentagem da capacidade mxima da porta fsica onde conectado o equipamento de aplicao do usurio, ou seja, para uma porta de 64 kbits/s, por exemplo, pode-se adotar um CIR de 32 kbits/s (50%) a ser configurado para o VC. Desta forma, tanto os equipamentos de usurio como os equipamentos de rede passam a ativar o bit DE toda vez que um frame a ser enviado ultrapasse o CIR configurado para o respectivo VC. Isto implica que, em caso de congestionamento, os frames que possuem o bit DE ativado so preferencialmente descartados para tentar normalizar o carregamento da rede. Quando o descarte de frames com o bit DE ativado no suficiente para acabar com o congestionamento da rede, qualquer tipo de frame descartado, independente do estado do bit DE.


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Estado das Conexes

Este tipo de sinalizao define como os equipamentos de usurio e os equipamentos da rede Frame Relay podem comunicar o status das portas e dos vrios VC's configurados para cada porta. So utilizados alguns frames especiais com DLCI's especficos que so trocados entre a rede e as aplicaes de usurio. Esses frames monitoram o estado da conexo e fornecem as seguintes informaes:

Estado ativo ou no da interface ou porta;

Os DLCI's vlidos definidos para uma determinada porta ou interface;

O estado de cada VC, como por exemplo se ele est congestionado ou no. Vale ressaltar que, como esta sinalizao opcional no atendimento ao padro Frame Relay, nem todos os equipamentos, seja de rede ou de usurio, possuem este tipo de funcionalidade implementada.

Sinalizao SVC

A sinalizao SVC trata apenas do estabelecimento e controle de um determinado SVC, de forma automtica na rede. Diferente dos 2 tipos de sinalizao anteriores, onde o resultado da sinalizao informado aos operadores da rede Frame Relay, a sinalizao SVC no informa qual o estado atual da rede. Ela apenas um procedimento para estabelecer um SVC de acordo com a demanda de uma determinada aplicao de usurio. O padro Frames Relay define as mensagens e os procedimentos necessrios para ativar um SVC. Basicamente a rede avisa o destinatrio que existe uma demanda para estabelecer uma conexo, e ele deve decidir de aceita ou no. Se for aceita, a rede configura o SVC na rede entre a origem da demanda e o destinatrio. Assim que o SVC estiver ativo, os equipamentos de aplicao da origem e do destino podem iniciar a transferncia de informaes. Quando os equipamentos de aplicao no necessitarem mais da conexo, qualquer um ou ambos avisam a rede, que por sua vez desativa o SVC. Durante o perodo em que o SVC est ativo, informaes de tempo de durao e banda, entre outras, so armazenadas para uso dos sistemas de cobrana.

Frame Relay: Padres e Recomendaes

A tecnologia Frame Relay surgiu como um desmembramento do desenvolvimento do padro ISDN. O protocolo foi desenvolvido para transportar sinalizao de canal D do ISDN, e tinha caractersticas que poderiam ser utilizadas em outras aplicaes. Uma delas era o fato de que o protocolo podia configurar circuitos virtuais na camada Enlace de Dados (layer 2), no nvel de frame, ao invs da camada de Rede (layer 3) do X.25, o que o simplificava muito. Esse desmembramento fez com que rapidamente a tecnologia Frame Relay tivesse um conjunto de especificaes prontas e aprovadas pelos dois rgos internacionais envolvidos na sua padronizao: o ANSI (EUA) e o ITU-T (Europa). O padro bsico inicial do Frame Relay foi aprovado inicialmente em 1990 pelo ANSI, e sua complementao foi aprovada em 1991. As recomendaes do ITU-T para o Frame Relay esto alinhadas como os padres ANSI. A tabela abaixo apresenta os principais padres ANSI e recomendaes ITU-T vigentes para o Frame Relay.

Padro ANSI Status Recomendao ITU Status

Service Description T1.606 Aprovado I.233 Aprovado

Core Aspects T1.618 Aprovado Q.922 Anexo A Aprovado

Access Signaling T1.617 Aprovado Q.933 Aprovado

Com o objetivo de prover interoperabilidade, os equipamentos da rede Frame Relay devem atender pelo menos o mtodo bsico de transporte de dados especificado no padro ANSI, que determina o uso de DLCI's em cabealhos de 2 bytes no frame. Embora o uso de mecanismos de sinalizao e controle seja opcional, eles so essenciais para garantir que a rede Frame Relay funcione com o desempenho adequado. Alm dos rgos de padronizao, foi fundado o FR Frum, que uma organizao sem fins lucrativos dedicada a promover o uso e a implementao do Frame Relay baseado nos padres e recomendaes vigentes. O Frum desenvolve e aprova Acordos de Implementao (IA - Implementation Agreements) que garantam a interoperabilidade do Frame Relay. Desde os primeiros IA's, foram definidas funcionalidades adicionais, tais como procedimentos de multicast, encapsulamento multiprotocolo e sinalizao SVC, para aumentar a capacidade das redes Frame Relay. A tabela a seguir apresenta os principais IA's vigentes.

IA Descrio

FRF.1.1 User-to-Network (UNI) Implementation Agreement

FRF.2.1 Frame Relay Network-to-Network (NNI) Implementation Agreement


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FRF.3.1 Multiprotocol Encapsulation Implementation Agreement (MEI)

FRF.4 Switched Virtual Circuit Implementation Agreement

FRF.5 Frame Relay/ATM PVC Network Interworking Implementation Agreement

FRF.6 Frame Relay Service Customer Network Management Implementation Agreement (MIB)

FRF.7 Frame Relay PVC Multicast Service and Protocol Description Implementation Agreement

FRF.8 Frame Relay/ATM PVC Service Interworking Implementation Agreement

FRF.9 Data Compression over Frame Relay Implementation Agreement

FRF.10 Frame Relay Network-to-Network Interface SVC Implementation Agreement

FRF.11 Voice over Frame Relay Implementation Agreement

FRF.12 Frame Relay Fragmentation Implementation Agreement

Frame Relay: Aplicaes

As aplicaes tpicas da tecnologia Frame Relay so apresentadas a seguir.

Interligao de Redes LAN

A interligao das redes LAN de vrios escritrios compondo uma rede WAN, uma aplicao tpica para o uso da tecnologia Frame Relay. O trfego usual das redes de dados normalmente de 2 tipos: interativo (comando - resposta), ou seja, solicitao de usurios e aplicaes clientes e respostas de aplicaes servidoras, e por rajadas (bursty), quando grandes quantidades de dados so transferidas de forma no contnua. O Frame Relay, atravs de roteadores ou equipamentos de acesso (FRAD) instalados nos escritrios, permite utilizar uma porta nica em cada escritrio para compor redes do tipo malha (meshed) onde a comunicao de um escritrio com todos os outros possvel sem a complexidade do uso de mltiplas portas e mltiplos circuitos dedicados.

Alm disso, o uso dos circuitos virtuais do Frame Relay para compor a rede permite tempos de provisionamento muito menores e reconfigurao de rede ou aumento de banda com maior facilidade.

Interligao SNA - LAN

A tecnologia Frame Relay possui facilidades de encapsulamento de mltiplos protocolos. O protocolo da tecnologia SNA pode ser utilizado sobre o Frame Relay para interligar computadores de grande porte com escritrios, agncias bancrias e outras aplicaes onde o acesso a esses computadores de misso crtica se faz de forma remota. O tempo de latncia (delay), as taxas de transferncia de dados, a disponibilidade e o gerenciamento de rede oferecidos pelo Frame Relay, torna esse tipo de aplicao de misso crtica vivel e com custos aceitveis. Estas funcionalidades permitem aos roteadores e dispositivos de acesso Frame Relay (FRAD), que fornecem a conectividade de rede, suportarem o trfego de sistemas SNA, sensveis a atrasos (delays), e de redes LAN simultaneamente com o desempenho adequado. Ainda nesse mesmo ambiente, os equipamentos Frame Relay possuem interfaces prontas para o protocolo SDLC, e para sistemas BSC.


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Voz sobre Frame Relay (VoFR)

A tecnologia Frame Relay tambm possui facilidades para o transporte de Voz, fax e sinais de modens analgicos atendendo os requisitos de atraso (delay) especficos para esse tipo de aplicao. 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 atravs da mesma porta Frame Relay e usando procedimentos comuns de gerenciamento e manuteno atende os requisitos de reduo de custos e de complexidade das grandes redes corporativas. Deve-se entretanto levar em considerao a qualidade do servio prestado pela rede multisservios de terceiros para que o resultado nas aplicaes de Voz, fax e modem possam ainda atender os requisitos aplicveis aos servios convencionais.

Interao Frame Relay - ATM

Para buscar aumentar a interoperabilidade do Frame Relay com outros protocolos de dados, o FR Frum e o ATM Frum, os rgos responsveis pelo desenvolvimento de Acordos de Implementao (IA's), desenvolveram padres para interligar equipamentos dessas tecnologias atravs de PVC's. Foram padronizadas duas formas de interoperabilidade. A primeira, chamada de Frame Relay/ATM Network Interworking for PVC's, padroniza uma funcionalidade responsvel pelo encapsulamento dos PVC's para que os mesmos possam ser transportados indistintamente nas redes da 2 tecnologias. Seu uso tpico ocorre quando a rede Frame Relay tem com ncleo uma rede ATM, para otimizar ainda mais o uso de banda e a segurana. A figura a seguir apresenta esta soluo.


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A segunda forma de interoperabilidade, chamada de Frame Relay/ATM Service Interworking for PVC's, padroniza uma funcionalidade responsvel pela converso dos protocolos (FR ATM), que pode ser incorporada tantos aos equipamentos de acesso como aos equipamentos da rede. Seu uso tpico ocorre quando o usurio possui redes Frame Relay em alguns escritrios que devem se interligar com a rede ATM da matriz. A figura a seguir apresenta esta soluo.

Interao com outros protocolos

Outras aplicaes vem sendo desenvolvidas para o uso da tecnologia Frame Relay. Atualmente muitos acessos a internet ou a redes IP, e mesmos servios VPN utilizam como meio de transporte das informaes as redes Frame Relay, para otimizar o projeto da rede e simplificar os processos de ativao e reconfigurao.

Frame Relay: Consideraes finais

A tecnologia Frame Relay aplicvel em inmeros casos principalmente para compor as redes WAN (inter-offices) dos usurios finais, atravs dos recursos das redes multisservios implantadas pelos prestadores de servios existentes no mercado. Entretanto, a migrao de redes convencionais, baseadas em circuitos dedicados, para redes Frame Relay torna-se um desafio, visto que os requisitos de confiabilidade, desempenho e performance do usurio final devem ser atendidos na nova tecnologia, e os prestadores de servio buscam maximizar os ganhos obtidos com a implantao dessas redes estatsticas. O usurio final deve fazer um planeja

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