Tecnologias de Redes MANs e WANs - CIC/UnBalba/arquivos/espec-puttini.pdf · 2007-11-25 · Tecnologias de Redes MANs e WANs P rof. Ricardo Staciarini Puttini, MSc. 1/2000 Conteúdo

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Tecnologias Tecnologias de Redesde RedesMANs MANs e e WANsWANs

Prof. Ricardo Staciarini PuttiniDepartamento de Engenharia Elétrica

Universidade de Brasília

Tecnologias de Redes MANs e WANs P rof. Ricardo Staciarini Puttini, MSc. 1/2000

ConteúdoConteúdo

1° Dia• Tipos de redes: LAN, MAN e WAN

– Serviços e Circuitos• Arquitetura de Redes e Estrutura de Protocolos• Tecnologias de Redes de Comunicação2° Dia• Técnicas Básicas de Comunicação

– Princípios de Comunicação de Dados– Multiplexação: FDM, TDM, WDM e CDMA

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ConteúdoConteúdo3° Dia• Redes Comutadas• Princípios de Comutação de Circuitos• Princípios de Comutação de Pacotes4° e 5° Dias• X.25 e Frame-Relay5°, 6° e 7° Dias• SMDS/DQDB• ATM


ConteúdoConteúdo

8° Dia• Tecnologias de Acesso: HDSL, SDSL, ADSL,

VDSL e Cable Modem9° Dia• QoS e Integração de Voz, Vídeo e Dados• Ofertas de Serviço no Brasil

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ConteúdoConteúdo

10° Dia• Estudo de Caso


Classes de Redes quanto à LocalizaçãoClasses de Redes quanto à Localização

• Redes internas de processadores/computadores: < 1m

• Redes Locais (LAN): 10 m - 10 Km

• Redes Metropolitanas (MAN): 1Km - 50Km

• Redes de Longa Distância (WAN): 1Km -40.000Km

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Classes de Redes quanto à LocalizaçãoClasses de Redes quanto à Localização• LAN

– Dimensão geográfica reduzida– Altas taxas de transmissão– Baixas taxas de erro– Infra-estrutura e administração– Especificidade

• WAN– Dimensão geográfica extrapola domínios locais/corporativos– Moderadas/Baixas taxas de transmissão– Moderadas taxas de erro– Provedores de serviço (operadoras de telecomunicações)


Classes de Redes Quanto ao Modos de TransmissãoClasses de Redes Quanto ao Modos de Transmissão

• Difusão irrestrita - Broadcast

• Difusão restrita - Multicast (grupos)

• Ponto-a-ponto

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Classes de Redes quanto à TopologiaClasses de Redes quanto à Topologia

• Ponto-a-ponto• Estrela• Barramento• Árvore (hierárquica)• Anel• Malha• Combinações


Direção e Simultaneidade das TransmissõesDireção e Simultaneidade das Transmissões

• Comunicação simplex

• Comunicação duplex

– bidirecional alternada - half-duplex

– bidirecional simultânea - full-duplex

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Serviços de RedesServiços de Redes

• Com conexão

– com base em comutação de circuitos físicos dedicados

– com base em circuitos virtuais comutados - pacotes ou células

• Sem conexão

– com base em datagramas


Serviços de RedeServiços de Rede

• Comutação de Circuitos Físicos– Rede de Telefonia Pública Comutada

• Circuitos Virtuais Comutados: Pacotes ou Células– X. 25 e Frame-Relay, ATM

• Serviço Sem Conexão– IP (Internet)

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Arquitetura de RedesArquitetura de Redes

• Modelo de Comunicação

Fonte(conteúdo) Transmissor Sistema de

Transmissão Receptor Destino(usuário)

Workstation

ModemModemRede

Server


Arquitetura de RedesArquitetura de Redes

• Definição das funções que uma rede deve executar• Identificação dos elementos da rede e respectivas

funções• Especificação das formas de interoperação dos

diversos componentes• Implementação de uma arquitetura: distribuições

de funções através dos elementos de hardware e software da rede

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Funções das Redes de ComunicaçãoFunções das Redes de Comunicação

Funções de Rede Elementos Funcionais

Manter caminho físico Linhas de comunicação de dados

Garantir conversa em bits Dispositivos de acesso ao meio

Compartilhar recursos/meio Controle do enlace de dados

Enviar mensagens para o destino certo Mecanismos de endereçamento

Acomodar diferenças de tamanho de mensagens Empacotamento e desempacotamento

Acomodar padrões de diferentes intermitências Gerência de diálogo

Acomodar diferenças de formato, códigos, etc. Conversão de dados


Funções das Redes de ComunicaçãoFunções das Redes de Comunicação

USUÁRIO/APLICATIVOConversão de Protocolo

Gerência de DiálogoEndereçamento/Roteamento

DLCMODEM

USUÁRIO/APLICATIVOConversão de Protocolo

Gerência de DiálogoEndereçamento/Roteamento

DLCMODEM

Transmissão (Comutação/Multiplexação)

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Evolução da DemandaEvolução da Demanda

VELOCIDADE

INTELIGÊNCIA

ComunicaçõesPersonalizadas

ComunicaçõesMultimeios

CorreioEletrônico

Vídeo sobDemanda

HDTV sobDemanda

Telefonia,Fax, Texto

ÁudioHiFi

Imagem CATV HDTV


Normalização Normalização -- Órgãos e PadrõesÓrgãos e Padrões• ITU-TSS (ex CCITT):

– Sistema de Sinalização nº 7 e rede inteligente– Gerência de Rede de Telecomunicações TMN– N-ISDN: X.25 sobre ISDN, LAP-D origem de frame relay– B-ISDN: SDH, STM, ATM

• ISO:– Modelo de Referência OSI– Serviços de Dados– Gerência de Rede: CMIS, CMIP, MIB, Áreas Funcionais Básicas

• IEEE:– Redes Locais 802.x: LLC e MAC CSMA/CD, TB, TR, FDDI, FE– Redes Metropolitanas: FDDI, 802.6 DQDB

• IAB:– Serviços de Dados– Gerência de Rede: SNMP, MIB

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Modelo de Referência ITUModelo de Referência ITU--TT

Modelo de Referência para Redes de Serviços Integrados

TRANSPORTEISDN

INTELIGÊNCIARede de

SinalizaçãoIN

GERÊNCIARede de Suporte

à OperaçãoTMN

Rede de Serviçosao Usuário


Modelo de Referência OSIModelo de Referência OSI

• RM-OSI: Reference Model for Open Systems Interconnection

• Modelo de Referência para a Interconexão de Sistemas Abertos -Norma ISO-7498

• ISO - International Organization for Standardization

• Sistema Aberto:

– sistema que atende os padrões OSI na comunicação com outros sistemas também aderentes a tais padrões,

– sem condicionar-se a particularidades de implementação ou de tecnologia

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SISTEMAABERTO

SISTEMA ABERTORETRANSMISSOR

SISTEMAABERTO

6 APRESENTAÇÃO

CAMADAS

7 APLICAÇÃO

5 SESSÃO

4 TRANSPORTE

3 REDE

2 ENLACE

1FÍSICA

Protoc.de Rede

Protoc.

de Enlace

Protoc.

Físico

Protoc.de Rede

Protoc.de Enlace

Protoc.

Físico

Protocolo de Aplicação

Protocolo de Apresentação

Protocolo de Sessão

Protocolo de Transporte

MEIO FÍSICO

Modelo de Referência OSIModelo de Referência OSI


• Estruturado em 7 camadas

• Cada uma das camadas fornece serviços de comunicação, com certo grau de confiabilidade, à camada imediatamente acima

• Define que cada camada de um determinado sistema aberto “converse” com a mesma camada de um outro sistema aberto

Modelo de Referência OSI Modelo de Referência OSI -- EstruturaEstrutura

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camada 7 APLICAÇÃO

camada 6 APRESENTAÇÃO

camada 5 SESSÃO

camada 4 TRANSPORTE

camada 3 REDE

camada 2 ENLACE

camada 1 FÍSICA

Modelo de Referência OSI Modelo de Referência OSI -- EstruturaEstrutura


Modelo de Referência OSI Modelo de Referência OSI -- ConceitosConceitos

• Arquitetura: funções que a rede e seus elementos têm de executar

• Serviços: definição das tarefas executadas por uma Entidade de uma camada, ou seja Entidade da Camada N

• Protocolo: regras e procedimentos para o diálogo entre entidades de mesmo nível, ou seja entidades pares, instaladas em sistemas abertos distintos

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Física: define o tipo de meio usado para a conexão, tipo de cabos e conectores, níveis de sinal, velocidade de transmissão, método de codificação...

Enlace: descreve regras para estabelecer, manter e liberar conexões de enlace. Define o formato do quadro e procedimentos para acesso e controle ao nível físico

Rede: endereçamento e roteamento de mensagens entre diversas redes, controla congestionamentos

Transporte: provê serviços orientados a conexão com total integridade das mensagens. Controla o fluxo e o reconhecimento das mensagens

Sessão: estabelece, sincroniza, gerencia e termina dialógosentre usuários. Também responsável pela conversão de nomes em endereços de rede

Apresentação: representa e interpeta a sintaxe das mensagens, provê conversão do formato da mensagem quando necessário

Aplicação: presta serviços básicos para o usuário final (ex.: banco de dados distribuído e correio eletrônico)

Modelo de Referência OSI Modelo de Referência OSI -- Funções das CamadasFunções das Camadas


Apresentação

Aplicação

Usuário noSistema A

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Físico

Apresentação

Aplicação

Usuário noSistema A

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

FísicoF E R T S A A Dados E F F E R T S A A Dados E F

E R T S A EA Dados E R T S A EA Dados

R T S A A Dados R T S A A Dados

T S A A DadosT S A A Dados

S A A Dados S A A Dados

A A DadosA A Dados

A Dados A Dados

DadosDados

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Intra-rede

Interface de Rede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

Intra-rede

Interface de Rede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

Intra-rede

Protocolo IP

ICMP, ARP, RARP

Protocolo de

Quadros

Protocolo

Físico

Protocolo

Físico

Protocolo deQuadros

Protocolo IP

ICMP, ARP, RARP

Protocolos TCP e UDP

Protocolos de Aplicação

Telnet, FTP, SMTP, SNMP ...

Intra-rede

Arquitetura Internet ou TCP/IPArquitetura Internet ou TCP/IP


Drivers de hardware e Protocolos de Acesso ao Meio

ARP RARP

IP (com ICMP e IGMP)

TCP UDP

SMTP RPC rlogin ersh

FTP

TELNET DNS

SNMP

ASN1TFTP

BOOTPe DHCP RPC

NFS

XDR

PROGRAMAS APLICATIVOS

USUÁRIOS

HARDWARE

Arquitetura TCP/IP Arquitetura TCP/IP -- ProtocolosProtocolos

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SUB-REDE Diversas tecnologias: Ethernet, ATM, Token Ring, FDDI, Frame Relay, X.25, SLIP, PPP

REDE (3) Formação de (inter)redes

Transferência de Dados na Rede

Determinação de Rotas

Modo Datagrama IP

Balanceamento de Carga

TRANSPORTE (4) Transferência Fim-a-Fim

Confiável

Gerência de Sessões

Controle de Fluxo

Com conexão: TCP, sem conexão: UDP

APLICAÇÃO (5-7) Acesso direto ao TCP ou UDP

Aplicações simples

Arquitetura TCP/IP Arquitetura TCP/IP -- Funções das CamadasFunções das Camadas


Apresentação

Aplicação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Física

OSI TCP/IP

Intra-rede

Interface deRede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

Comparação entre asComparação entre as ArtquiteturasArtquiteturas OSI e TCP/IPOSI e TCP/IP

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Enlace

FísicaIEEE802.3

IEEE802.4

IEEE802.5

IEEE 802.2

IEEE802.12

...

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers

IEEE 802.1

OSI IEEE

LLC

MAC

PHYPMD

Arquitetura IEEE 802: Arquitetura IEEE 802: LANs LANs e e MANsMANs


• Métodos de acesso ao meio– 802.3: ethernet CSMA/CD e fast ethernet (100 Mbps)– 802.4: token bus– 802.5: token ring– 802.6: DQDB– 802.12: 100 VG-AnyLAN– FDDI e FDDI-II seguem o modelo, embora sejam

definidos pela ANSI

Arquitetura IEEE 802: Arquitetura IEEE 802: LANs LANs e e MANsMANs

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Comunicação de DadosComunicação de Dados

• Informação (conteúdo): áudio, vídeo, dados, etc.• Transmissão da Informação: passagem de sinais

(eletromagnéticos, óticos) pelos meios físicos de transmissão– sinais: materialização da informação nos meios de

transmissão• Codificação: representação da informação em

símbolos



• Sinal Analógico– valores contínuos (tempo e amplitude)

• Sinal Digital– valores discretos– bits: 0 ou 1

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• Atenuação– perda de energia (amplitude) com a distância– dB / Km

• Distorções (retardo e largura de banda)– mudança da forma do sinal

• Ruídos e Interferências– interferências externas

• Ecos


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Transmissão Analógica X Transmissão DigitalTransmissão Analógica X Transmissão Digital• Efeito dos distúrbios em sistemas analógicos

– uma vez introduzido, um distúrbio não pode mais ser eliminado edegrada o conteúdo informacional

– a degradação se acumula de equipamento para equipamento, de canal para canal

• Efeito dos distúrbios em sistemas digitais– um distúrbio não altera o conteúdo a não ser que se torne tão

severo que impossibilite o reconhecimento dos símbolos pelo receptor

– até um certo limiar de distúrbio, a transmissão é perfeita e o sinal original pode ser regenerado eliminando as degradações do conteúdo informacional

– a degradação não se acumula de equipamento para equipamento, de canal para canal


Transmissão Analógica X Transmissão DigitalTransmissão Analógica X Transmissão Digital

Recebido

Retransmitido

Distúrbios

Sinal Original

Atenuação

Atraso

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MultiplexaçãoMultiplexação• Processo de se transmitir diversos sinais através de

um único canal=> SIMULTANEAMENTE


MultiplexaçãoMultiplexação• Crescimento da quantidade de canais necessárias à

rede telefônica• Impossibilidade ou inviabilidade econômica de

instalar mais cabos e outras facilidades• Necessidade de veicular mais de um circuito de

voz sobre um mesmo canal físico– banda passante do canal muito maior que a de cada

circuito individual– canais de voz de 4KHz transpostos para freqüências

mais altas

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MultiplexaçãoMultiplexação• Técnicas Básicas

– FDM (Frequency Division Multiplexing)– TDM (Time Division Multiplexing)– STDM (Statistical TDM)– WDM (Wavelength Division Multiplexing)– CDMA (Code Division Multiple Access)


MultiplexaçãoMultiplexação

• FDM - Frequency Division Multiplexing– divisão do espectro de freqüências em partes alocadas para cada

canal– técnica básica para os sistemas de portadora analógica

• TDM - Time Division Multiplexing– divisão do tempo do canal em intervalos– sinais de entrada são amostrados em alta velocidade e as amostram

ocupam intervalos de tempo do canal sucessivamente– combinada com a codificação PCM - Pulse Code Modulation, é a

técnica mais usada para os sistemas de portadora digital

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f1

X

f2

Xf2

FPF

f2

f1

f1

FPF

Banda do Sistema


FDM FDM -- Frequency Division MultiplexingFrequency Division Multiplexing

Canal 1, 4KHz

Canal 12, 4KHz

Portadora62 KHz

Portadora106KHz

Canal 2, 4KHzCanal 3, 4KHz......Canal 10, 4KHzCanal 11, 4KHz

Canal FDM48 KHz

60KHz 108KHz

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Hierarquia FDMHierarquia FDM


TDM TDM -- TimeTime Division MultiplexingDivision Multiplexing1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

A

B

C

5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A

Multiplexador

• Divisão no Tempo: turno de um canal de cada vez

• Multiplexação: todos os canais de entrada compartilham o canal de saída

Time Slot

TDM

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PCM PCM -- PulsePulse Code ModulationCode Modulation

• A codificação consiste em atribuir um código binário para cada nível dos pulsos PAM

• O código binário é transmitido na forma de pulsos digitais

5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A

Time Slot

PAM

Escala deQuantização

00000001

10010001

00010000

PCM

10010001 0000000100010000

Codificaçãocom 8 bits

Canal C Canal B Canal A


PCM PCM -- PulsePulse Code ModulationCode Modulation -- QuadroQuadro

• Em cada quadro, 8 bits são usados para codificação da informação em cada canal• A cada 6 quadros, o bit menos significante de cada canal é usado para sinalização• Para efeito de sincronização, 1 bit de quadro é inserido após a seqüência de 24

canais de 8 bits

Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 24

VozBits de

Supervisão eSinalização

Bit deQuadro

1 quadro, 193 bits, 125µ

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• Padronização do TDM:– Padrão americano: Sistema T1

• Canal de voz: 0-4kHz, • 8.000 amostras x 7 bits ou 56kbps de voz. • Para cada canal existe mais 1 bit, para sinalização

telefônica. Assim, tem-se por canal 8 bits x 8.000 amostras ou 64kbps

TDM TDM -- TimeTime Division MultiplexingDivision Multiplexing


• Padronização do TDM:– Padrão americano: Sistema T1

• Sinal TDM: • os 24 canais formam um quadro.• Para cada quadro há 1 bit de sincronismo. • O quadro completo terá (8 x 24 + 1) bits ou 193 bits.• Este quadro se repete 8.000 vezes por segundo. Logo a

velocidade será de 193 x 8.000bps ou 1.544kbps.• Banda Base de 772kHz


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TDM: Padrão T1TDM: Padrão T1

• Na central ou em um equipamento terminal, ocorre a conversão da voz para o código digital• Conversações nos 24 canais são multiplexadas para a linha T1 • A velocidade na portadora T1 é de 1,544 Mbps, chamada DS-1 ou T1• Se forem utilizados 30 canais de entrada/saída a velocidade é de 2,048 Mbps, chamada E1

Repetidor

Canal 1

Canal 24

Canal 1

Canal 24

Linha T1Central Central

MUX MUX


• Padronização do TDM:– Padrão europeu:

• 8 bits do canal americano exclusivamente para a voz:

– diminuir o ruído de quantização, 256 níveis

• 2 canais para sinalização e serviços.• Sistema TDM com 30 canais de voz mais 2 para

serviços, totalizando 32 canais. • Sistema é conhecido como E1.


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• Hierarquias TDM:HierarHierarquiaquia TDMTDM


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Redes ComutadasRedes Comutadas

• Transmissão de longa distância é tipicamente feita através de rede formada por nós de comutação.

• Nós não tomam conhecimento dos dados (conteúdo) transmitido.

• Pontos terminais (end points): estações– Computadores, terminal, telefones, etc.

• Nós e conexões formam uma rede de comunicação• Dados são roteados/comutados de nó a nó.


NósNós

• Nós podem ser conectados somente a outros nós ou a nós e estações

• Enlaces entre nós são usualmente multiplexados• A rede tem topologia normalmente parcialmente

conectada.– Conexões redundantes são desejáveis: disponibilidade

• Tecnologias de comutação (switching)– Comutação de Circuitos (circuit switching)– Comutação de Pacotes (packet switching)

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Rede ComutadaRede Comutada


Comutação de CircuitosComutação de Circuitos

• Enlace de comunicação dedicado entre duas estações• Conexões realizadas em três fases:

– Estabelecimento– Transferência– Liberação

• Deve haver capacidade de comutação e capacidade de canal para estabelecimento de conexão

• Deve haver inteligência para realização de roteamento

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Comutação de Circuitos: CaracterísticasComutação de Circuitos: Características

• Recursos (capacidade de canal) dedicados a uma chamada particular na duração da conexão– Em parte do tempo da conexão, não há dados para

transmissão: capacidade é disperdiçada (ineficiência)• Ambos os terminais devem operar na mesma taxa• Chamadas (estabelecimento conexão) leva tempo• Um vez conectado, a transferência é transparente• Desenvolvida para tráfego de voz (telefonia)


Rede Pública de Comutação de CircuitosRede Pública de Comutação de Circuitos

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ComponentesComponentes• Assiante (subscriber)

– Dispositivos ligados à rede• Laço Local (local loop)

– Laço de assinante: conexão com a rede• Exchange

– centrais de comutação– centrais locais (end office): suporte a assinantes

• Troncos– ramais entre centrais locais (multiplexados)


Estrutura da Rede Telefônica Pública ComutadaEstrutura da Rede Telefônica Pública Comutada

• Conexões ponto-a-ponto, adotadas nos primeiros sistemas • Comunicações estabelecidas manualmente por um operador• Utilização inviável nos grandes sistemas telefônicos atuais

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• Topologia em estrela• Todas as chamadas roteadas através do comutador central• Substancial redução do número de linhas necessárias

ComutadorCentral



CentralLocal

CentralTrânsito I

CentralTrânsito II

CentralTrânsito III

CentralTrânsito IV

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• Topologia em árvore, estrutura hierárquica• Roteamento complexo, com controle central ou distribuído, com

seleção de rotas pré-fixadas ou roteamento dinâmico• Tráfego roteado através do nível mais baixo disponível na

hierarquia• Protocolo de sinalização entre centrais através de canal dedicado

ou por canal comum• Linha do assinante analógica, serviços de telefonia, fax e

comunicações limitadas de dados por conta do assinante• RDI - rede digital integrada, pré-RDSI• Conexões entre centrais em hierarquia T ou E, plesiócrona


Comutador de CircuitosComutador de Circuitos• Comutador Digital

– Provê caminho transparente de sinal entre dispositivos

• Interface de Rede• Unidade de Controle

– Estabelecimento de conexões• Geralmente sob demanda• Trata e confirma (acknowledge) chamadas• Verifica se o destino está disponível• constrói o caminho (roteamento)

– Mantém conexões– Libera conexão

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Comutador de CircuitosComutador de Circuitos


Comutação Blocada e NãoComutação Blocada e Não--BlocadaBlocada

• Blocada– A rede não pode conectar estações quando todos os

caminhos estiverem em uso– Usada em sistemas de voz

• Chamadas de curta duração• Não-Blocada

– Permite que todas as estações estejam conectadas (aos pares)

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Comutadores por Divisão EspacialComutadores por Divisão Espacial

• Desenvolvidos para ambientes analógicos• Caminhos físicos separados• Comutador Crossbar

– Número de pontos de cruzamento cresce com o quadrado do número de terminais

– Problemas nos pontos de cruzamento impedem a realização de conexões

– Uso ineficiente dos pontos de cruzamentos• mesmo com todas as estações conectadas, poucos pontos de

cruzamento estarão em uso– Não-blocado


Matriz de Conexão Cruzada Matriz de Conexão Cruzada (Crossbar)(Crossbar)

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Comutadores de Múltiplos EstágiosComutadores de Múltiplos Estágios

• Número reduzido de pontos de cruzamento• Redundância de caminhos através da rede

– Aumento da disponibilidade• Controle mais complexo • Comutação pode ser blocada


Comutador de Três EstágiosComutador de Três Estágios

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Comutador por Divisão de TempoComutador por Divisão de Tempo

• Barramento de comutação TDM– Baseado em TDM síncrono– Cada estação é conectada ao barramento multiplexado

de alta velocidade por portas controladoras– Time slots permitem pequenas quantidades de dado no

barramento– Porta da linha de saída é habilitada (para saída) ao

mesmo tempo


RoteamentoRoteamento• Muitas conexões vão precisar de caminhos através de mais

de um comutador• Necessidade de encontrar uma rota

– Eficiência– Flexibilidade

• Comutadores de telefonia pública possuem estrutura em árvore (hierárquica)– Roteamento estático

• Roteamento dinâmico: permite mudanças no roteamento em função do tráfego– Estrutura de pares para nós

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Funções de Sinalização de ControleFunções de Sinalização de Controle

• Comunicação audível com o assinante• Transmissão do número discado• Indicação de chamada não completada• Indicação de finalização de chamada• Sinalização para aviso de chamada (ring)• Informações de tarifação (pulsos)• Informações de equipamentos e troncos• Informações para diagnóstico de problemas• Sinalização entre comutadores


SinalizaçãoSinalização In ChannelIn Channel

• Mesmo canal é utilizado para chamadas e sinalização– Não reque facilidades de transmissão adicionais

• Inband– Mesmas frequências do sinal de voz são utilizadas para sinalização

• Out of band– Sinais de voz não utilizam toda a banda (4kHz)– Faixa estreita dentro da banda do canal (4kHz) usada para controle

(taxa de sinalização reduzida)– Pode ocorrer na presença de sinais de voz– Necessita de eletrônica extra

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Desvantagens da Sinalização Desvantagens da Sinalização In ChannelIn Channel

• Limitação na taxa de transferência• Atraso entre endereçamento (discagem) e conexão• Substituída pelo uso da sinalização de canal

comum


Sinalização de Canal ComumSinalização de Canal Comum

• Sinais de controle transmitidos em caminhos independes dos canais de voz

• Um canal de controle pode carregar sinais para mais de um canal de assinante (canal comum)

• Modo Associado– Canais comuns alocam troncos entre switches

• Modo Dissociado– Nós adicionais (signal transfer points)– Efetivamente, duas redes separadas

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SinalizaçãoSinalização In Channel In Channel vsvs. Canal . Canal ComumComum


Modos deModos deSinalizaçãoSinalização

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Signaling System Number 7Signaling System Number 7

• SS7• Esquema de sinalização de Canal Comum• ISDN• Otimizado para redes de canais digitais de 64k• Controle de conexão, controle remoto, gerenciamento e

manutenção• Meios confiáveis de transferência de informação em sequência• Pode operar em sistemas analógicos e digitais com taxas

inferiores a 64k• Enlaces ponto-a-ponto terrestres e de satélite


SS7 SS7 -- Elementos de Sinalização de RedeElementos de Sinalização de Rede

• Signaling point (SP)– Qualquer ponto na rede capaz de tratar mensagens de controle SS7

• Signal transfer point (STP)– Ponto capaz de rotear mensagens de controle

• Plano de Controle– Responsável pelo estabelecimento e manutenção de conexões

• plano de Informação– Uma vez estabelecida a conexão, a informação é transferida no

plano de informação

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RDSI RDSI -- Rede Digital de Serviços IntegradosRede Digital de Serviços Integrados• RDSI-FE (faixa estreita)

– Linha do assinante digital 2B+D, 2 canais de 64Kbps mais 1 canal de 16Kbps, totalizando 144Kbps em TDM, uso residencial

– Linha do assinante digital 24B+D, 24 canais de 64Kbps mais 1 canal de 16Kbps, totalizando 1,55Mbps em TDM, uso comercial para conexão de PABX

– Linha do assinante digital 30B+D, 24 canais de 64Kbps mais 1 canal de 16Kbps, totalizando 2,048Mbps em TDM, uso comercial para conexão de PABX

– Conexões entre centrais em hierarquia T ou E, plesiócrona ou RDSI-FL

– Serviços de telefonia, comunicações de dados, vídeo limitado


RDSI RDSI -- Rede Digital de Serviços IntegradosRede Digital de Serviços Integrados• RDSI-FL (faixa larga)

– Conexão do assinante em protocolo ATM sobre portadora de transmissão STM

– Nível de convergência para diferentes hierarquias em 155Mbps– Conexões entre centrais em ATM sobre STM, hierarquia digital

síncrona– Qualquer serviço de comunicação de informações

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Comutação de Pacotes Comutação de Pacotes (Packet Switching)(Packet Switching)

• Dados transmitidos em pacotes pequenos– Tipicamente da ordem de 1000 octetos– Mensagens longas divididas em uma série de pacotes– Cada pacote contém uma porção de dados de usuário mais alguma

informação de controle

• Informação de Controle– Roteamento (addressing)

• Pacotes são recebidos, armazenados temporariamente (bufferização) e enviados ao próximo nó– Store and forward


Rede de Comutação de PacotesRede de Comutação de Pacotes

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Vantagens da Comutação de PacotesVantagens da Comutação de Pacotes

• Eficiência do canal físico – Mesmo enlace entre dois nós pode ser compartilhado por muitos

pacotes no tempo– Pacotes são enfileirados e transmitidos o mais rápido possível

• Conversão de taxa de dados– Cada estação possui uma conexão com o nó local com velocidade

própria– Nós fazem bufferização de dados para equalização de taxas

• Pacotes são aceitos, mesmo se a rede estiver ocupada– Entrega pode atrasar– Utilização de esquemas de prioridade


Técnicas de Comutação de PacotesTécnicas de Comutação de Pacotes

• Estações quebram mensagens longas em pacotes• Pacotes são enviados um a um pela rede• Pacotes podem ser tratados em dois modos:

– Datagrama– Circuito Virtual

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ModoModo DatagramaDatagrama

• Cada pacote é tratado de forma independente• Pacotes podem tomar qualquer rota existente• Pacotes podem ser entregues fora de ordem• Pacotes podem se perder• Responsabilidade de reordenar e recuperar pacotes

perdidos: receptor


Circuito VirtualCircuito Virtual

• Estabelecimento de conexão: pacotes de pedido e aceitação de conexão (handshake)

• Rotas estabelecidas/planejadas a priori (antes do envio de pacotes)

• Cada pacote contém um identificador de circuito virtual (VCI) ao invés do endereço de destino

• Não requer decisões de roteamento para pacoresindividuais

• Requisição de liberação de circuito (clear request)• Caminho não é dedicado

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Comutação de PacotesComutação de Pacotes

• Performance– Atraso de Propagação– Tempo de Transmissão– Atraso de nó


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Operação Interna e ExternaOperação Interna e Externa• Interface entre estação e nó de rede

– Orientada a Conexão• Estação requer conexão local(circuito virtual)• Todos pacotes são identificados como pertencentes a uma

mesma conexão e numerados seqüencialmente• Rede entrega pacotes em seqüência• Serviço de Circuito Virtual Externo• Diferente de operação interna com circuitos virtuais

– Sem conexão• Pacotes são tratados independentemente• Serviço de datagrama externo• Diferente de operação interna com datagramas


Combinações (1)Combinações (1)

• Circuito Virtual Externo e Interno– Rota dedicada através da rede

• Circuito Virtual Externo e Datagrama Interno– Rede trata cada pacote separadamente– Pacotes diferentes do mesmo circuito virtual externo

podem tomar rotas internas diferentes– A rede realiza bufferização na recepção para

reordenação dos pacotes

51


Combinações (2)Combinações (2)

• Datagrama Interno e Externo– Pacotes são tratados independentemente tanto pelo

usuário como pela rede• Datagrama Externo e Circuito Virtual Interno

– Conexões são transparentes aos usuários externos– Usuários externos enviam um pacote a cada vez– Rede configura as conexões lógicas necessárias


52



RoteamentoRoteamento

• Aspecto crucial das redes baseadas em comutação de pacotes

• Requisitos:– Correção– Simplicidade– Robustez– Estabilidade– Justiça– Eficiência

53


Critérios de PerformanceCritérios de Performance• Usado para seleção de rotas• Menor custo

– métricas/funções de custo• Comprimento do caminho (p.e menor número de

hop (saltos))• Retardo• Confiabilidade• Taxa de Transmissão• Carga• Custo da Telecomunicação


Custos das RotasCustos das Rotas

54


Tempo e Local para DecisãoTempo e Local para Decisão

• Tempo– Baseado em datagrama ou em circuito virtual

• Local– Distribuído

• Realizado a cada nó– Centralizado– Na origem


Informações de Rede para RoteamentoInformações de Rede para Roteamento• Decisão de roteamento geralmente baseada em

conhecimento da rede (topologia)• Roteamento distribuído

– Nós utilizam conhecimento local– Pode haver coleta de informações de nós adjacentes– Pode haver coleta de informações de todos os nós para uma rota

específica

• Roteamento centralizado– Coleta de informação de todos os nós

• Tempo de Atualização– Fixo - não atualizado– Adaptativo - atualizado regularmente

55


Roteamento Fixo Roteamento Fixo

• Rota única e permanente para cada par origem-destino

• Determinação de rota por algoritmo de menor custo

• Rotas fixas, pelo menos até a ocorrência de modificações na topologia da rede


FloodingFlooding

• Não requer informações sobre a topologia da rede• Pacotes são enviados pelo nó para todos os vizinhos• Pacotes recebidos são encaminhados para todos os links,

exceto o de chegada• Mais de uma cópia do pacote pode chegar a um mesmo

ponto da rede• Pacotes são numerados univocamente• Nós não transmitem um mesmo pacote repetidas vezes• Contador de hops pode ser incluído no pacote

56


Flooding Flooding


Propriedades do Propriedades do FloodingFlooding

• Todas as possíveis rotas são tentadas– muito robusto

• Ao menos um pacote percorrerá a rota com menor número de hop– Pode ser usado para configuração de circuitos virtuais

• Todos os nós são visitados– Útil para distribuição de informação (i.e. roteamento)

57


Roteamento AleatórioRoteamento Aleatório

• Nó seleciona caminho de saída para pacotes recebidos

• Seleção aleatória ou por um critério round robin• Caminho de saída pode ser escolhido baseado em

cálculo probabilístico• Informação de topologia de rede não requerida• Rota tipicamente não é ótima (custo mínimo ou

mínimo número de hop)


RoteamentoRoteamento AdaptativoAdaptativo• Usado pela maioria das redes de comutação de pacotes• Mudanças nas decisões de roteamento associadas com

mudanças na rede– Falhas– Congestionamento

• Requer informações sobre a topologia da rede• Complexidade na tomada de decisão• Compromisso entre qualidade da informação sobe a rede e

overhead• Reações rápidas podem gerar instabilidades• Reações lentas podem ser irrelevantes

58


RoteamentoRoteamento AdaptativoAdaptativo: Vantagens: Vantagens

• Aumento de performance• Possibilidade de controle de congestão• Sistemas complexos

– Pode não implementar benefícios teóricos


RoteamentoRoteamento AdaptativoAdaptativo: Classificação: Classificação

• Baseado em fontes de informação– Local (isolado)

• Rota para link de saída com menor fila• Pode incluir ponderação (bias) para cada destino• Não faz uso de informação facilmente disponível• Raramente usado

– Nós adjacentes– Todos os nós

59


RoteamentoRoteamento AdaptativoAdaptativo IsoladoIsolado


Estratégias de Roteamento da ARPANETEstratégias de Roteamento da ARPANET

• Primeira Geração– 1969– Roteamento adaptativo distribuído– Critério de performance: retardo estimado (delay)– Algoritmo de Bellman-Ford (Vetor-Distância)– Nós trocam vetores de atraso com vizinhos– Tabela de roteamento atualizada com a chegada de informações– Não considera-se velocidade da linha, apenas tamanho da fila– Tamanho da fila não é um bom estimador para atraso– Responde lentamente ao congestionamento

60



• Segunda Geração– 1979– Critério de performance: retardo (delay)– Delay medido diretamente– Utilização do algoritmo de Dijkstra (SPF)– Bons resultados em condições leves e moderadas de

carga– Em condições rigorosas de carga, pouca correlação

entre retardos reportados e experimentados



• Terceira Geração– 1987– Mudanças no cálculo de custo de link– Medida de retardo médio nos últimos 10 segundos– Normalização baseada em valores presentes e passados

61


Modo Circuito Modo Circuito vs vs Modo PacotesModo PacotesModo Circuito Modo Pacotes

Circuitos reais(multiplexação / múltiploacesso: temporal,frequêncial, espacial, emcódigo)

Sem conexão (datagramas)ou Circuitos Virtuais

Endereçamento implícito Endereçamento explícitoAlocação determinística defacilidades

Alocação estatística(dinâmica) de facilidades

Transparente a protocolosde rede

Não transparente aprotocolos de rede

Não admite tarifação porvolume de tráfego*

Admite tarifação porvolume

*Tarifação em função do tempo de alocação dasfacilidades


Controle de CongestionamentoControle de Congestionamento

• Congestionamentos ocorrem quando o número de pacotes sendo transmitidos através da rede aproxima-se da sua capacidade de transmissão

• O objetivo do controle de congestionamento é manter o número de pacotes abaixo de um nível onde a performance seja comprometida

• Uma rede de dados é composta por filas de dados• Geralmente, taxas de utilização superiores a 80% são

críticas• Filas finitas implicam em possibilidade de perda de dados

62


FilasFilas em um em um nónó


Efeitos do CongestionamentoEfeitos do Congestionamento• Pacotes chegados são armazenados em buffers de

entrada• Realização da decisão de roteamento• Pacotes são enfileirados em buffers de saída• Se os pacotes chegam muito rápido para serem

roteados/encaminhados, buffers podem encher• Pode ocorrer descarte de pacotes• Uma alternativa: controle de fluxo

– Pode propagar o congestionamento através da rede

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Interação entre FilasInteração entre Filas


Performance Ideal Performance Ideal

64


Performance RealPerformance Real

• Ideal: assume buffers infinitos e nenhum overhead• Buffers são finitos• Overheads ocorrem na troca de mensagens de

controle de congestão


Efeitos do CongestionamentoEfeitos do CongestionamentoSem ControleSem Controle

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Mecanismos para Controle de CongestionamentoMecanismos para Controle de Congestionamento


BackpressureBackpressure• Se um nó se torna congestionado, ele pode diminuir/parar

o fluxo de pacotes com outros nós• Pode significar necessidade de outros nós aplicarem

controle para a taxa de chegada de pacotes• Propaga de volta para a origem• Pode ser aplicado restritamente a conexões lógicas gerando

tráfego excessivo• Usado em serviços orientados a conexão que permitem

controle de congestão hop-by-hop (X.25)• Não é usado em ATM / Frame-Relay• Recentemente, desenvolvido para IP

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PacotePacote ChokeChoke

• Pacote de Controle– Gerado no nó de congestionamento– Enviado ao nó de origem– Exemplo: ICMP source quench

• Para router ou Destino• Origem para de transmitir até não receber mais

mensagens de source quench• Enviado para cada pacote descartado / antecipado


Sinalização de Congestionamento ImplícitaSinalização de Congestionamento Implícita

• Atraso de transmissão pode aumentar com o congestionamento

• Pacotes podem ser descartados• Origem pode detectar essas indicações omplícitas

de congestionamento• Útil em serviços não orientados a conexão

(TCP/IP)• Usado em Frame-Relay (LAP-F)

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Sinalização de Congestionamento ExplícitaSinalização de Congestionamento Explícita

• Rede alerta end systems sobre congestionamento• End systems reduzem carga• Backwards

– Em direção oposta à requisição de pacotes

• Forwards– Na mesma direção da requisição de pacotes


Categorias de Sinalização ExplícitaCategorias de Sinalização Explícita

• Binária– Um bit é usado para indicar congestionamento

• Baseada em Créditos– Indica quantos pacotes a origem pode enviar– Comum em redes com controle de fluxo fim-a-fim

• Baseado em taxas– Limites explícitos para taxa de dados– ATM

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Gerenciamento de TráfegoGerenciamento de Tráfego

• Justiça• Qualidade de Serviço (QoS)

– Pode ser diferenciado para conexões diferentes• Reservas

– ATM– Contrato de tráfego entre usuário e rede


Controle de Congestionamento em Rede de Controle de Congestionamento em Rede de Comutação de PacotesComutação de Pacotes• Pacotes de controle enviados para alguns/todos os nós

– Requer tráfego adicional durante a congestão

• Baseado em informações de roteamento– Pode reagir muito rapidamente

• Pacotes de prova fim-a-fim– Overhead

• Adicionar informação de congestionamento aos pacotes– backwards ou forwards

69


X.25X.25

• Padronizado em 1976• Revisões em 1980, 1984, 1988, 1992 e 1993.• Interface entre estação e rede de comutação de pacotes• Quase universal em redes de comutação de pacotes e em

ISDN baseado em comutação de pacotes• Padrões para as três primeiras camadas OSI

– Física– Enlace de Dados– Rede (pacotes)


Interface X.25Interface X.25

Processo de

Usuário

Pacotes

Enlace de Acesso

Física

Pacotes

Enlace de Acesso

FísicaInterface física (X.21)

Interface lógica de nível de enlace (LAP-B)

Interface Lógica Multicanal

DTE DCE

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X.25 X.25 -- FísicaFísica• Interface entre estação e o enlace para o nó de rede• Data Terminal Equipment DTE (usuário)• Data Circuit-terminating Equipment DCE (nó)• Utiliza a especificação para camada física X.21 e

X.21bis• Transferência confiável através do enlace físico• Sequência de quadros (frames)• Outros tipos de interface: tipo RS-232, G.703

(2,048Mbps / n x 64kbps)


X.25 X.25 -- Enlace de DadosEnlace de Dados

• Protocolo LAP-B (Link Access Procedure-Balanced)– Subconjunto do protocolo HDLC (High-Level Data

Link Control)– Asynchronous Balanced Mode (ABM)– Configuração balanceada: qualquer estação pode iniciar

uma transmissão sem receber autorização– Controle de fluxo e de erros

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Estrutura de Quadro (Estrutura de Quadro (frameframe))

• Transmissão síncrona• Todas as transmissões em frames• Formato único de frame para troca de dados e

controle


Campos FlagCampos Flag

• Delimitadores de quadro (início e fim)• 01111110• Pode fechar um quadro e abrir outro• Receptor espera por sequência de flag para

estabelecer sincronismo• Bit stuffing

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Bit StuffingBit Stuffing


CampoCampo AddressAddress

• Sem função no LAP-B (ponto-a-ponto)• Indica se o quadro recebido é de comando ou de

resposta e o sentido da transmissão

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Poll/Final BitPoll/Final Bit

• Uso depende do contexto• Quadro de comando

– P bit– 1 para solicitar (poll) resposta do peer

• Quadro de resposta– F bit– 1 indica resposta para comando solicitado


Information FieldInformation Field

• Somente em I-frames e em U-frames• Deve conter um número interio de octetos• Tamanho variável

75


CampoCampo Frame Check SequenceFrame Check Sequence

• FCS• Detecção de Erro• 16 bit CRC• Opcionalmente, 32 bit CRC


X.25 X.25 -- RedeRede (Packet)(Packet)

• Circuitos virtuais externos• Conexões lógicas (circuitos virtuais) entre

assinantes

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Serviço de Circuito VirtualServiço de Circuito Virtual

• Chamada Virtual ou Circuito Virtual Comutado (SVC)– Estabelecida dinamicamente

• Circuito Virtual Permaente (PVC)– Circuito virtual alocado fixamente na rede

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CVCCVC


78


MultiplexaçãoMultiplexação

• DTE pode estabelecer simultaneamente até 4095 circuitos virtuais com outros DTE sobre um mesmo enlace DTC-DCE

• Pacotes contém um Virtual Circuit Number(VCN) de 12 bits: 4 bits para Group Number e 8 bits para Channel Number

• Bits auxiliares: M (More data), D (solicita confirmação pelo DCE) e Q (Qualifier, uso opcional)


VCNVCN

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Controle Controle de de FluxoFluxo de de ErrosErros

• Como no HDLC: Pacotes de Controle• Pacotes de Controle de Fluxo:

– Receiver Ready (RR)– Receiver Not Ready (RNR)– Reject (REJ)


SequênciaSequência de Pacotesde Pacotes

• Sequências completas de pacotes• Permite a transmissão de blocos de dados longos

através da rede com tamanhos de pacote pequenos, sem perda da integridade do bloco

• Pacote A– bit M (More data) 1, bit D (confirmação de entrega) 0

• Pacote B– Qualquer pacotes que não seja A

• Zero ou mais A seguidos de B

80


Reset and RestartReset and Restart

• Reset– Reinicializa um circuito virtual– Número de sequência setado para zero– Pacotes em trânsito são perdidos– Protocolos de mais alto nível devem recuperar os pacotes perdidos– Disparado por perdas de pacotes, erros nos números de sequência,

congestionamentos, perdas dos circuitos virtuais internos

• Restart– Equivalente a um clear request em todos os circuitos virtuais– Perda temporária de acesso à rede


Frame RelayFrame Relay

• Desenvolvido para ser mais eficiente que o X.25• Desenvolvido antes da tecnologia ATM• Grande base instalada• Originalmente para operação em até 2Mbps• Atualmente, especificações para operação em

velocidades E3 (34Mbps) ou maiores...• Conexões ponto-a-multiponto• Suporte a tráfego isócrono (voz/vídeo)

81


LimitaçõesLimitações do X.25do X.25

• Utilização de sinalização in-band para pacotes de controle/chamada (conexões)

• Multiplexação de circuitos virtuais na camada 3• Redundancia no controle de fluxo e de erro

(camadas 2 e 3)• Overhead considerável• Não apropriado para sistemas de transmissão

digital atuais (alta confiabilidade)


Frame Relay Frame Relay vsvs X.25 X.25 -- DiferençasDiferenças

• Controle de chamadas (conexão) em conexão lógica separada

• Comutação e mutiplexação realizadas na camada 2– Elimina o processamento de uma camada

• Sem controle de erro/fluxo hop-a-hop• Controle de erro/fluxo (quando usado): fim-a-fim

por camada de nível superior• Único quadro de dados de usuário enviado desde a

origem até o destino e ACK (camada superior)

82


Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens

• Ausência de controle de erro/fluxo link-by-link– A confiabilidade dos circuitos físicos atuais permitem

essa opção sem causar maiores problemas• Processo de comunicação orientado a fluxo

– Menores atrasos– Maiores vazões (throughput)

• ITU-T apresentou novas recomendações para utilização de frame relay em velocidades acima de 2Mbps


Arquitetura de ProtocolosArquitetura de Protocolos

83


Interfaces FísicasInterfaces Físicas• T1 / DS1 (1,5Mbps)• PDH (Hierarquia Digital Plesiócrona) Européia (E1, etc.),

recomendações G.703 e G.704• Interfaces V.35 (operação até 2Mbps)• Interfaces X.21• Interface HSSI (High Speed Serial Interface), até 53Mbps• Interface DS-3 (44,736Mbps)• Interface E-3 (34,368Mbps)• Interfaces V.36 2 V.37• Interfaces I.430 e I.431 (ISDN-NB)


Plano Plano de de Usuário Usuário (U(U--Plane)Plane)

• Funcionalidade Fim-a-Fim• Transferência de informação entre pontos finais• Controle de Tráfego e Congestionamento

84


Plano Plano de de UsuárioUsuário

• LAP-F (Link Access Procedure for Frame Mode Bearer Services) Q.922– Delimitação, alinhamento e transparência de quadro– Multiplexação e demultiplexação (campo address)– Quadro formado por número inteiro de octetos (inserção/extração

de bits)– Quadros de tamanho moderado (quadros muito longos/curtos) -

especificado para operar entre 262 a 1600 octetos– Detecção de erros de transmissão (sem correção)– Funções de controle de tráfego e congestionamento


LAPLAP

85


LAPLAP--F F -- MultiplexaçãoMultiplexação

• Opções de Multiplexação– Associação de cada protocolo superior a um circuito virtual– Encapsulamento por porta de acesso (SAP)– Encapsulamento com campo de controle do LAP-F (NLPID -

Network Layer Protocol ID)• não numerado • numerado (controle de erro/fluxo fim-a-fim)


Transferência de Dados de UsuárioTransferência de Dados de Usuário

• Único tipo de quadro– Quadro: User data– Nenhum quadro de controle (control frame)

• Não há sinalização in-band• Não há controle de fluxo/seqüência

– Não há números de seqüência

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Plano de Controle (CPlano de Controle (C--Plane)Plane)• Entre o assinante e a rede• Canal lógico separado

– Similar à sinalização em canal comum para serviços de comutação de circuitos

• Camada de enlace de dados– LAP-D (Q.921)– Controle de enlace de dados– Controle de erro/fluxo– Entre o usuário (TE - Terminal Equipament) e a rede (NT - Network

Termination)– Usado para troca de mensagens de sinais de controle Q.933


Plano de Controle (CPlano de Controle (C--Plane)Plane)• Estabelecimento e Liberação de Conexões

– Plano C - UNI– Plano C - NNI

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ControleControle de de CongestionamentoCongestionamento em Frame Relayem Frame Relay

• Minimizar descarte de pacotes• Manter QoS contratada• Minimizar a probabilidade de monopolização por um

usuário (end user)• Simples de implementar

– Pouco overhead para a rede ou para o usuário– Pouco Tráfego adicional criado


ControleControle de de CongestionamentoCongestionamento em Frame Relayem Frame Relay

• Distribuição justa de recursos• Limitar o espalhamento do congestionamento• Operação eficiente, apesar do fluxo de tráfego• Mínimo impacto em outros sistemas• Minimização da variação de QoS

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TécnicasTécnicas

• Controle de Tráfego– Prevenção de congestionamento– Sinalização explícita– Mecanismo de sinalização implícito

• Controle de Congestionamento– Estratégia de descarte– Recuperação em situação de congestionamento


GerenciamentoGerenciamento dada TaxaTaxa de de TráfegoTráfego• Deve ocorrer descarte de quadros para acomodar

congestionamento– Arbitrário (nenhum aviso para a origem)– Sem prêmios para conter tráfego (end systems transmitem tão rápido

quanto possível)– Committed information rate (CIR)

• Dados excedendo esta taxa são passíveis de serem descartados• Não garantido• CIR agregado não pode exceder a vazão física

• Committed burst size• Excess burst size

89


Operation of CIROperation of CIR


Relação entre osRelação entre osParâmetrosParâmetros dedeCongestionamentoCongestionamento

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Sinalização ExplícitaSinalização Explícita• Rede alerta os end systems sobre o crescimento da

congestão• Notificação explicita

– Backward (bit BECN)– Forward (bit (FECN)

• Comutadores monitoram suas filas• Pode notificar alguns ou todos os nós• Resposta do usuário

– redução de taxa


• Serviço não-orientado a conexão • Slots (células) de 53 bytes• Redes MAN (até 150km de diâmetro)• Comutação de células• Velocidades até 155Mbps• Também define serviço isócrono, orientado à

conexão

DQDB DQDB -- IEEE 802.6IEEE 802.6

91


• Barramento duplo suportando a comunicação em direções opostas, oferecendo um canal full-duplex entre qualquer par de estações

• Em cada extremidade dos barramentos há um gerador de quadros e umterminador– o gerador de quadros insere em um dos barramentos uma seqüência de

células de 53 octetos, usando uma base de tempo de 125 µs– funcionando a 155,52 Mbps, a cada 125 µs são geradas 45 células de 53

octetos– cada célula tem cabeçalho de 5 octetos e área de dados de 48 octetos– as células atravessam o barramento e são retiradas pelo terminador na

outra extremidade• Cada estação têm uma conexão de leitura e escrita em cada um dos

barramentos

DQDB DQDB -- IEEE 802.6 IEEE 802.6 -- Método de AcessoMétodo de Acesso


Barramento B

barramento Agerador A

gerador Bterninador

terninador

48 5 48 548 548 548 5

485485 485 485 485

48 5

célulabit de ocupaçãobit de requisição

DQDB DQDB -- IEEE 802.6 IEEE 802.6 -- Método de AcessoMétodo de Acesso

93


SMDS e DQDBSMDS e DQDB

Rede

Enlace

Físico

L3_PDU

L2_PDU

Camada 1

CamadasSuperiores

MAC

Físico

Camadas OSI SMDS Interface Protocol (SIP)

IEEE 802.6DQDB


SMDS L3_PDU e L2_PDUSMDS L3_PDU e L2_PDU

L3Header User Data PAD CRC L3

Trailer

User Data

0-9188 octetos

36 0-3 4 4

H Payload T

7 44 2

H Payload T

7 44 2

H Payload T

7 44 2

...

BOM COM EOM

Rede ouCamada Superior

SMDS L3_PDUou SMDS MAC SDU

L2_PDUou slot DQDB

94


Classes Acesso SMDSClasses Acesso SMDS

Classe de Acesso SIR (Mbps)

1 22 103 164 255 34 (DS-3)

• Gerência de Crédito:M células saindo, N células não-idle (preenchidas)SIR = M*34/N (Mbps)classe 5: M = N


ATM ATM -- Arquitetura de ProtocolosArquitetura de Protocolos

• Similaridades entre ATM e Comutação de Pacotes– Transferencia de dados em pedaços discretos– Múltiplas conexões lógicas sobre o mesmo enlace físico

• Em ATM, fluxo em cada conexão lógica acontece em pacotes de tamanho fixo (células)

• Controle de fluxo e erros: mínimo– Baixo overhead

• Altas taxas (camada física) 10Gbps, ou mais

95


Características do ATMCaracterísticas do ATM

• Comutação rápida (pacotes/células)• Altas taxas de transmissão, acima de 100 MBps• Orientado a conexão• Conectividade com as redes já existentes (

Ethernet, Token Ring, ... )• Qualidade de Serviço


Endereçamento ATMEndereçamento ATM

• Network Prefix: Identifica a rede;• End System Identifier: Endereço MAC (nível 2);• Selector Byte: Multiplexação local, sem significado

para a rede ;

Network Prefix

1 13 14

End SystemIdentifier (ESI)

19 20

Selector Byte

96


Principais Especificações para ATMPrincipais Especificações para ATM

• UNI (User Network Interface)• PNNI (Private Network Network Interface)• LANE (LAN Emulation): E-LAN• MPOA (Multiprotocolo over ATM)• ILMI (Integrated Local Management Interface):

ATM Forum / MIB ILMI e MIB ATM• Encapsulamentos: RFC 1483 (CIP,

Encapsulamento em AAL5) e RFC 1577 (IPOA, ATMARP)


LAN LAN EmulationEmulation

• LANE• LEC• LES/BUS• LECS

LECS

LES

BUS

LECLEC

Rede ATM

ELANs

97


Multiprotocol over Multiprotocol over ATMATM

EmulatedLAN

EmulatedLAN

EmulatedLAN

MPOAServer

MPOAServer

MPOAClient

MPOAClient


ATM ATM -- ArquiteturaArquitetura de de ProtocolosProtocolos

98


Planos do Modelos de ReferênciaPlanos do Modelos de Referência

• Plano de usuário– Para transferência de informações de usuário

• Plano de controle – Para controle de chamadas e conexões

• Plano de gerência– Plano de gerenciamento

• funções de sistema, como um todo– Camada de gerenciamento

• recursos e parâmetros nas entidades de protocolo


Conexões Lógicas ATMConexões Lógicas ATM• Conexões de canal virtual (VCC)• Análogas aos circuitos virtuais em X.25• Unidade básica de comutação• Entre dois usuários finais• Full-duplex• Comunicações de dados, usuário-rede(controle) e

rede-rede (gerenciamento de rede e rotemaneto)• Virtual path connection (VPC)

– Pacote de VCCs com os mesmos end points

99


RelaçõesRelações entreentre ConexõesConexões ATMATM


Conexões VirtuaisConexões Virtuais

• VCC;• VCL;• VPL;• VPC.

100


Roteamento de Células:Roteamento de Células:• Exemplo de Comutação Lógica:


VantagensVantagens dos Virtual Pathsdos Virtual Paths

• Simplificação da arquitetura da rede• Aumento de performance e disponibilidade• Redução de processamento• Redução do tempo de estabelecimento de

conexões• Serviços avançados de rede

101


EstabelecimentoEstabelecimento dedeConexõesConexõesUsandoUsando VPsVPs


Uso de Conexões de Canal Virtual (VCC)Uso de Conexões de Canal Virtual (VCC)• Entre usuários finais

– Dados de usuário fim-a-fim– sinais de controle– VPC provê capacidade total

• organização de VCC realizada por usuários• Entre usuários e a rede

– Sinalização de controle• Entre entidades de rede

– gerenciamento de tráfego de rede– roteamento

102


Características Características VP/VCVP/VC

• Qualidade de Serviço (QoS)• Conexões comutadas e semi-permanentes• Integridade da sequência de chamada• Negociação de parâmetros de tráfego e

monitoração de uso• Somente VPC

– restrição de Virtual Channel Identifier (VCI) dentro de um VPC


SinalizaçãoSinalização de de ControleControle -- VCCVCC• Feita em conexões separadas• VCC semi-permanentes• Canal de meta-sinalização

– usado como canal permanente para sinais de controle

• Canal virtual para sinalização user-network– Para sinalização de controle– Usado para estabelecer VCCs de dados

• Canal virtual para sinalização user-user– Dentro de VPC pré-estabelecido– usado por dois usuários finais sem intervenção da rede para para

estabelecer e liberar VCC (user-user)

103


SinalizaçãoSinalização de de ControleControle -- VPCVPC

• Semi-permanente• Controlado pelo cliente• Controlado pela rede


Sinalização ATMSinalização ATM

• Conexões Virtuais (SVCs);

104


Células ATMCélulas ATM

• Tamanho fixo• 5 octetos de cabeçalho• 48 octetos para campo de informação (payload)• Células de tamanho reduzido diminuem os atrasos

de fila para células de alta prioridade• Células pequenas podem ser comutadas mais

eficientemente• Implementação em hardware


CélulasCélulasATMATM

105


FormatoFormato de de CabeçalhoCabeçalho• Generic flow control

– Somente em interfaces user-network (UNI)– Controle de fluxo somente nesse ponto

• Virtual path identifier (VPI)• Virtual channel identifier (VCI)• Payload type

– i.e. informação de usuário ou gerenciamento da rede• Cell loss priority (CLP)• Header error control (HEC)


Generic Flow Control (GFC)Generic Flow Control (GFC)

• Controla o fluxo de tráfego na UNI para suavisar sobrecargas de curto termo

• Dois conjuntos de procedimentos– Transmissão sem controle– Transmissão controlada

• Cada conexão pode ou não ser submetida ao controle de tráfego• Sujeita ao controle de tráfego

– pode ser um grupo (A) default– pode ser dois grupos (A e B)

• Controle de fluxo é do assinante para a rede– Controlado pelo lado da rede

106


ConexõesConexões de de GrupoGrupo ÚnicoÚnico (1)(1)

• Terminal Equipment (TE) inicializa duas variáveis– TRANSMIT flag = 1– GO_CNTR (credit counter) = 0

• Se TRANSMIT=1 células de conexões sem controle podem ser enviadas a qualquer hora

• Se TRANSMIT=0 nenhuma célula pode ser enviada (conexões com/sem controle)

• Se receber HALT, TRANSMIT é setado para 0 e permanece nesse estado até NO_HALT


ConexõesConexões dede Grupo ÚnicoGrupo Único (2)(2)

• Se TRANSMIT=1 e não há células de qualquer conexão sem controle para transmitir:– Se GO_CNTR>0, TE pode enviar células em conexões com

controle de conexão• Células são marcadas como parte de uma conexão controlada• GO_CNTR decrementado

– Se GO_CNTR=0, TE não pode enviar células em conexões controladas

• TE seta GO_CNTR para GO_VALUE quando recebe um sinal SET– Sinal Null não tem efeito

107


UsoUso de HALTde HALT

• Para limitação de taxa de dados na ATM• Pode ser cíclica• Para reduzir a taxa de dados pela metade, HALT

emitido 50% do tempo• Feito em padrão regular durante todo tempo de

vida da conexão


ModeloModelo de de filafila dupladupla

• Dois contadores– GO_CNTR_A, GO_VALUE_A,GO_CNTR_B,

GO_VALUE_B

108


Header Error Control (HEP)Header Error Control (HEP)

• Campo de controle de 8 bits• Calculado nos 32 bits restantes do header• Permite alguma correção de erro


OperaçãoOperação do HECdo HEC

109


EfeitoEfeito de de ErrosErrosno Headerno Header


Impacto Impacto de de Erros Aleatórios Erros Aleatórios (bits)(bits)

110


TransmissãoTransmissão de de CélulasCélulas ATMATM

• 2,4Gbps• 622.08Mbps• 155.52Mbps• 51.84Mbps• 25.6Mbps• Camada Física Baseada em Células• Camada Física Baseada em SDH


CamadaCamada FísicaFísica BaseadaBaseada em em CélulasCélulas

• Nenhum quadro imposto• Fluxo contínuo (síncrono) de células de 53 octetos• Alinhamento de células baseado no HEC

111


Delimitação Delimitação de de CélulasCélulas ((Diagrama Diagrama de de EstadoEstado))


ImpactoImpacto de de ErrosErros Aleatórios Aleatórios (bit) (bit) nana Performance de Performance de DelimitaçãoDelimitação

112


Tempo de Tempo de AquisiçãoAquisição vsvs Bit Error Rate (BER)Bit Error Rate (BER)


CamadaCamada FísicaFísica BaseadaBaseada em SDHem SDH

• Impõe estrutura ao fluxo ATM• p.e. for 155.52Mbps• Usa quadros STM-1 (STS-3)• Pode carregar payloads ATM e STM• Conexões específicas podem ser comutadas por

circuitos usando um canal SDH• Técnicas de multiplexação SDH permitem

combinar diversos fluxos ATM

113


STMSTM--1 Payload 1 Payload para Transmissãopara Transmissão de de CélulasCélulas ATM ATM BaseadaBaseada em SDHem SDH


SonetSonet/SDH/SDH• Synchronous Optical Network (ANSI)• Synchronous Digital Hierarchy (ITU-T)• Hierarquia de Sinalização (convergência)

– Synchronous Transport Signal level 1 (STS-1) ouOptical Carrier level 1 (OC-1)

– 51.84Mbps– Carrega DS-3 ou grupos de sinais de menores taxas

(DS1 DS1C DS2) mais taxas ITU-T (E1, etc.)– Múltiplos STS-1 combinados em um STS-N– Menor taxa ITU-T é 155.52Mbps (STM-1)

114


QuadroQuadro SONETSONET


Octetos Octetos de Overhead SONET STSde Overhead SONET STS--11

115


Níveis SDH (OC) / SONET (STS)Níveis SDH (OC) / SONET (STS)

• Taxas de transmissão acima de 100Mbps• Níveis OC-n (Optical Carrier)

Nível OC Taxa de Linha (Mbps)OC-3 155OC-12 622OC-24 1244OC-48 2488


CategoriasCategorias de de ServiçoServiço ATMATM

• Real time– Constant bit rate (CBR)– Real time variable bit rate (rt-VBR)

• Non-real time– Non-real time variable bit rate (nrt-VBR)– Available bit rate (ABR)– Unspecified bit rate (UBR)

116


Camada de Adaptação (AAL)Camada de Adaptação (AAL)

• Suporte as camadas superiores;• Adaptação do fluxo de informações;


Serviços Serviços de Tempo Realde Tempo Real

• Quantidade de delay• Variação do delay (jitter)

117


CBRCBR

• Taxa de dados fixa e constantemente disponível• Limites máximos de delay• Aplicações de áudio e vídeo sem compressão

– videoconferência– áudio interativo– distribuição e recuperação de A/V


rtrt--VBRVBR

• Aplicações sensíveis ao tempo– Limites rígidos para delay e jitter

• Aplicações rt-VBR transmitem em uma taxa variável com o tempo

• Vídeo comprimido– Frames de imagem com tamanho variável– Taxa de frames (sem compressão) constante

• Pode multiplexar conexões estatisticamente

118


nrtnrt--VBRVBR

• Possibilidade de caracterização do fluxo de tráfego esperado

• Melhoria de QoS em perdas e delay• End system especifica:

– taxa de células de pico (peak cell rate)– taxa sustentável ou média– medida de tráfego em rajadas

• Aplicações: reservas em empresas aréreas, transações bancárias


UBRUBR

• Pode haver capacidade adicional sobre a capacidade alocada para tráfego CBR e VBR– Nem todos os recursos dedicados– Tráfego de rajada (bursty)

• Para aplicações que podem tolerar alguma perda de células ou atrasos variáveis– i.e tráfego TCP

• Células encaminhadas de modo FIFO• Serviço tipo best effort

119


ABRABR

• Para PCR (peak cell rate) w MCR (minimum cellrate) específicas (aplicações específicas)

• Recurso são alocados para disponibilizar pelo menos MCR

• Distribui a capacidade compartilhada por todas as fontes ARB

• Interconexão de LAN


ATM Adaptation Layer (AAL)ATM Adaptation Layer (AAL)• Suporte para protocolos de transporte não baseados

em ATM• PCM (voz)

– Montagem de bits em células– Re-montagem em fluxo constante

• IP– Mapeamento de pacotes IP em células ATM– Fragmentação dos pacotes IP– Utiliza LAPF over ATM para manter toda a infra-

estrutura IP

120


TaxaTaxa de Bits de Bits para Serviçospara Serviços ATMATM


Serviços da Camada de Adaptação (AAL)Serviços da Camada de Adaptação (AAL)

• Tratamento de erros de transmissão• Segmentação e remontagem• Tratamento de perdas e inserções equivocadas de

células• Controle de fluxo e temporização

121


TiposTipos de de AplicaçãoAplicação SuportadosSuportados

• Emulação de circuitos• VBR (voz e vídeo)• Serviços gerias de dados• IP over ATM• Multiprotocol encapsulation over ATM (MPOA)

– IP,IPX, AppleTalk, DECNET• Emulação de LAN (LAN emulation)


ProtocolosProtocolos AALAAL• Convergence sublayer (CS)

– Suporte para aplicações específicas– Usuário AAL conectado ao SAP

• Segmentation and re-assembly sublayer (SAR)– Monta/desmonta info recebida pela CS em células

• Quatro tipos– Type 1– Type 2– Type 3/4– Type 5

122


Protocolos Protocolos AALAAL


PDU PDU parapara Segmentação Segmentação e e RemontagemRemontagem

123


AAL Type 1AAL Type 1

• Fontes CBR• SAR: bits de montagem/remontagem• Acompanhamento de blocos por número de

sequência



• VBR• Aplicações interativas c/ compressão• Aplicações analógicas (voz/vídeo)

124


AAL Type 3/4AAL Type 3/4

• Orientado à conexão ou não orientado à conexão• Modo mensagem ou modo streaming



• Transporte em modo streaming para protocolos de camada superior orientados à conexão

125


PDUsPDUs CPCSCPCS


ExemploExemplo de de TransmissãoTransmissão AAL 5AAL 5

126


GestãoGestão de de TráfegoTráfego ATMATM

• Altas velocidades, pequeno tamanho de célula, overheadlimitado

• Ainda em evolução• Requisitos

– Maioria do tráfego não indiferente ao controle de tráfego– tempo de transmissão reduzido comparado ao atraso de propagação– Diversidade de demandas para amplo range de aplicações– Diferentes padrões de tráfego– Diferentes serviços de rede– Altas velocidades na comutação e na transmissão aumenta a

volatilidade


EfeitosEfeitos de de LatênciaLatência//VelocidadeVelocidade• ATM 150Mbps• ~2.8x10-6 s para inserção de uma única célula• Tempo para atravessar a rede depende dos atrasos de

propagação e comutação• Assume-se a propagação em 0,66 c• Para origem e destino em lados opostos do Brasil, tempo

de propagação: ~ 48x10-3 s• Dado um controle de congestionamento explícito, até o

instante que a notificação de uma célula descartada chega à origem, 7.2x106 bits foram transmitidos

• Esta não é uma boa estratégia para ATM

127


VariaçãoVariação do do AtrasoAtraso de de CélulasCélulas

• Para voz/vídeo em ATM, dados são fluxos de células

• Atrasos através da rede devem ser pequenos• Taxa de entrega deve ser constante• Sempre haverá variações de tráfego• Atraso na entrega de células para a aplicação de

modo a manter constante a taxa de bits para a aplicação


Tempo Tempo parapara RemontagemRemontagem de de CélulasCélulas CBRCBR

128


Contribuição da Rede para Variação do Atraso de CélulasContribuição da Rede para Variação do Atraso de Células• Redes de comutação de pacotes

– Atrasos de enfileiramento– Tempo de decisão de roteamento

• Frame relay– Como acima, mas com menor extensão

• ATM– Menos que em frame-relay– Protocolo ATM desenvolvido para minimizar overheads de

processamento nos switches– Switches ATM possuem alto throughput– Atraso perceptível referente a congestionamento– Não pode aceitar carga que ocasione congestionamento


Variação do Atraso de Células na UNIVariação do Atraso de Células na UNI

• Aplicações produzem dados a um taxa fixa• Processamento nas três camadas do ATM causam

atrasos– Células intercaladas de diferentes conexões– Células intercaladas de operação e manutenção– Se usando frames SDH, estes são inseridos na camada

física– Não é possível prever esses atrasos

129


OrigensOrigens dada VariaçãoVariação de de AtrasoAtraso de de CélulasCélulas


Framework de Framework de ControleControle de de TráfegoTráfego e e CongestionamentoCongestionamento• Tráfego da camada ATM e controle de

congestionamento devem suportar classes de QoS• Não deve estar baseado em protocolos AAL, ou

protocolos de nível superior• Deve minimizar a complexidade da rede e do

sistema fim-a-fim

130


Considerações deConsiderações de TimingTiming

• Tempo de inserção de células• Tempo de propagação round trip• Duração de conexões• Longo termo

– Determina se uma nova conexão pode ser acomodada– Define parâmetros de performance acordados com o

assinante


Técnicas de Gerenciamento e Controle de Técnicas de Gerenciamento e Controle de CongestionamentoCongestionamento• Gerência de recursos usando caminhos virtuais

(virtual paths)• Controle de admissão de conexões• Controle de parâmetro de utilização• Descarte seletivo de células• Modelagem de tráfego

131


Gerenciamento de Recursos Usando Caminhos Gerenciamento de Recursos Usando Caminhos VirtuaisVirtuais• Separação do fluxo de tráfego de acordo com as

características do serviço• Aplicação user to user• Aplicação user to network• Aplicação network to network• Considerações sobre:

– Taxa de perda de células– Atraso de transferência de células– Variação de atraso de células


Configuração deConfiguração deVCCsVCCs ee VPCsVPCs

132


Alocação deAlocação de VCCsVCCs dentro de VPCdentro de VPC

• Todos VCCs dentro de um VPC devem possuir a mesma performance de rede

• Opções para alocação:– Acordar demanda de pico– Multiplexação estatística


Controle de Admissão de ConexãoControle de Admissão de Conexão

• Usuário especifica características de tráfego para nova conexão (VCC ou VPC) selecionando QoS

• Rede aceita conexão somente se puder atender a demanda

• Contrato de tráfego– Peak cell rate– Cell delay variation– Sustainable cell rate– Burst tolerance

133


Controle de Parâmetro de UtilizaçãoControle de Parâmetro de Utilização

• Monitoração de conexão para garantir que o tráfego está conforme com o contrato

• Proteger a rede de sobrecarga por uma conexão• Realizado em VCC e VPC• Peak cell rate e cell delay variation• Sustainable cell rate e burst tolerance• Descarte de células que não estão em

conformidade com o contrato (descarte seletivo)


Modelagem de TráfegoModelagem de Tráfego

• Suavização de fluxo de tráfego• Token bucket

134


Token BucketToken Bucket


DSL DSL -- Digital Subscribe LineDigital Subscribe Line

• ISDN (Básico e Primário)• ADSL - Asymmetrical DSL• HDSL - High data rate DSL• VDSL - Very high data rate DSL• SDSL - Single line DSL

135


Tecnologias de Tecnologias de Acesso Baseadas Acesso Baseadas em em CobreCobreName Meaning Data Rate Mode ApplicationsV.221 1,2kbpsV.32 28kbpsV.34 34kbpsV.90

Voice Band Modems

56kbps

Duplex3

Duplex3

Duplex3

Duplex3

Data communications

DSL Digital Subscriber Line 160 kbps2 Duplex ISDN service Line Voice anddata comm

HDSL6 High data rate DigitalSubscriber Line

1.544 Mbps4

2.048 Mbps5DuplexDuplex

T1/E1 service, Feeder plant,WAN, LAN access, serveraccess

SDSL Single line DigitalSubscriber Line

1.544 Mbps4

2.048 Mbps5DuplexDuplex

Same as HDSL plus premisesaccess for symmetric services

ADSL Asymmetric DigitalSubscriber Line

1.5 to 9 Mbps16 to 640 kbps

Down8

UpInternet access, video ondemand, simplex video, remoteLAN access, interactivemultimedia

VDSL7 Very high data rateDigital Subscriber Line

13 to 52 Mbps1.5 to 2.3 Mbps

DownUp9

Same as ADSL plus HDTV


Voice Band ModemsVoice Band Modems

136


DSL (ISDNDSL (ISDN--N, N, Acesso BásicoAcesso Básico))


HDSL e SDSLHDSL e SDSL• Transmissão de canais T1/E1 em par trançado• Simétrico (mesma banda p/ down e upstreaming)• HDSL

– Banda passante de 80kHz a 230kHz – Até 4km (12000ft)– 2 pares p/ T1 (1,544Mbps)– 3 pares p/ E1 (2,048Mbps)

• SDSL– Transmissão de sinais T1/E1 em um único par– Até 3km (10000ft)

• LPCD vs ADSL & HDSL/SDSL

137


ADSLADSL


Asymmetrical Digital Subscriber LineAsymmetrical Digital Subscriber Line

• Padrão ANSI T1.413• Enlace entre assinante e a rede

– Loop local• Utiliza cabos de pares trançados correntemente

instalados– Pode suportar espectro mais largo– 1 MHz ou mais

138


ADSLADSL• Asymmetric

– Maior capacidade de downstream que de upstream• Utiliza FDM (frequency division multiplexing)

– Primeiros 25kHz para voz• Plain old telephone service (POTS)

– Utiliza cancelamento de eco ou FDM para obtenção de duas bandas (upstreaming e downstreaming)

– Utiliza FDM dentro de cada banda• Alcance de até 5.5km


ADSLADSL• Sempre conectado• Linha de cobre dedicada para cada assinante• Não há medição/tarifação de tráfego por impulsos • Bypass nos comutadores telefônicos (splitter)• Solução para ISP: DSLAM (Digital Subscriber

Line Access Mux) + Aluguel de pares físicos (cobre)

139


ConfiguraçãoConfiguração dedeCanal Canal parapara ADSL ADSL


Discrete Discrete Multitone Multitone (DMT)(DMT)

• Múltiplos sinais de portadoras em frequênciasdiferentes

• Alguns bits em cada canal• Subcanais de 4kHz• Utilização de sinais de teste (lineprobing) para

alocação de subcanais com melhor SNR• 256 subcanais para downstream de 4kHz (60kbps)

– 15.36MHz– Problemas adicionais reduzem p/ 1.5Mbps to 9Mbps

140


Transmissor Transmissor DTMDTM


VDSLVDSL

141


VDSLVDSL

• Assimétrico• Taxas de 12,96Mbps (1/4 STS-1) a 51,84 (STS-1)• Comprimentos das linhas de 1000ft a 4500ft


Cable ModemCable Modem• Rede de acesso banda larga que utiliza cabeamento de

CATV (coaxial)• Padrões MCNS/DOCSIS 1.0/1.1 (EUA) e

DVB/DAVIC 1.3/1.4/1.5 (Europa), IEEE 802.14• MAC similar a acesso múltiplo em redes de satélite

142


Cable ModemCable ModemFrequência 42-850 MHz (EUA) / 65-850 MHz (Europa)BW 6 MHz (EUA) / 8 MHz (Europa)Modulação 64-QAM com 6 bits por símbolo (normal)

256-QAM com 8 bits por símbolo (mais sensível ao ruído)


TiposTipos de Cable Modemde Cable Modem

143


QoSQoS• Classes de Tráfego vs Classes de Serviço (CoS)• Qualidade de Serviço (QoS)• QoS vs CoS diferenciados• Parâmetros para QoS

– perda de dados / disponibilidade / confiabiliade– latência e atrasos (mínimo/induzido) / jitter – largura de banda / vazão– eficiência

• Serviços e Garantia de Serviço


Demanda Demanda porpor QoSQoS• Diferentes tipos de serviços

– Serviços não-interativos– Serviços interativos– Serviços de tempo real

• Múltiplos usuários• Convergência de dados

144


Demanda Demanda porpor QoSQoS• Diferentes tipos de serviços

– Serviços não-interativos– Serviços interativos– Serviços de tempo real

• Múltiplos usuários• Convergência de dados


Obtendo QoSObtendo QoS• Serviço privilegiado para algumas classes de tráfego e

best effort para outros– Modelagem de tráfego– Controle de Admissão– Precedência / Prioridades– Gestão diferenciada de congestionamento– Forward seletivo

145


• CONVERGÊNCIA• EXPLOSÃO NA NECESSIDADE DE BANDA• COMUTAÇÃO DE ALTA VELOCIDADE• TECNOLOGIAS DE ACESSO DISPONÍVEIS• PLATAFORMAS DE INTEGRAÇÃO

• COMPETIÇÃO E GLOBALIZAÇÃO• DESREGULAMENTAÇÃO• COMPETIDORES NÃO TRADICIONAIS

REALINHAMENTO E CRIAÇÃO DE NOVAS PARCERIAS

Convergência Convergência de de DadosDados


• DIGITALIZAÇÃO

• QUEDA DOS CUSTOS DE TRANSMISSÃO

1975 1980 1985 1990 1995 2000

$ (a

rb) p

or M

bit/s

x k

m

45 Mbit/s

135 Mbit/s

400 Mbit/s

1.2 Gbit/s

2.5 Gbit/s

10 Gbit/s

40 Gbit/s s

(Fontes: ATT / Alcatel)

• PERSONALIZAÇÃO DOS SERVIÇOS


146


• COMPETIÇÃO POR PARALELISMO DE REDES• COMPETIÇÃO POR INTERCONEXÃO DE REDES

• COMPETIÇÃO POR SERVIÇO

•UNIVERSALIZAÇÃO DA COMUNHÃO COMO PILAR DAS SOCIEDADES MODERNAS E DEMOCRÁTICAS

Competição Competição e e GlobalizaçãoGlobalização


I II III IV V

Implantaçãoda rede

Integraçãogeográfica

Mercado demassa

Redecompleta

Serviçosindividuais

Tipo deobjetivo

Infra-estruturatecnológica

Paridaderegional

Estímulo àeconomia

Coesão nacionale social

Livrecomunicação

Exemplosde objetivos

Serviçointerurbano entreas cidadesprincipais;telefonespúblicos

Telefones emtodas aslocalidades;adoção amplade linhascomerciais

Amplapenetração datelefoniaresidencial;atendimento dasdemandasrazoáveis

Telefone apreçosacessíveis paratodos; serviçoadaptável aosdeficientes ecomnecessidadesespeciais

Necessidadesbásicas decomunicaçãopara todos;acesso público aserviçosavançados

Medidaspolíticas

Concessão paraimplantação darede

Concessõeslucrativassujeitas aobrigaçõesdeficitárias

Controle depreços

Subsídiosdirigidos

Identificação eatendimento dedemandas forado mercado

Fonte: C. Milne / ITU, 1999

• 2002: FLEXIBILIZAÇÃO NO BRASIL

Competição Competição e e GlobalizaçãoGlobalização: : EstágiosEstágios

147


Vídeo

Voz tradicional

Dados - “convergência”

Dados “tradicionais”

Tempo

DemandaTotal deCapacidadeda Rede

0%

100%

200?

• PERCENTUAIS SERÃO VARIÁVEIS DEPENDENDO DA REGIÃO

• CENÁRIO MAIS PROVÁVEL COM IP DOMINANTE



• AUMENTO CONSIDERÁVEL EM DADOS

• TELEFONIA TENDENDO À ESTABILIZAÇÃO

• VÍDEO GANHANDO IMPORTÂNCIA NO FINAL DO PERÍODO

Serviço 2000 – 2002 2003 - 2005

Telefonia

Dados Mercado corporativo

Dados Mercado residencial

Vídeo

Serviço 2000 – 2002 2003 - 2005

Telefonia

Dados Mercado corporativo

Dados Mercado residencial

Vídeo


148


• CONVIVÊNCIA DE DIVERSAS SOLUÇÕES

• INVESTIMENTOS CRESCEM EM MAIOR PROPORÇÃO NO ACESSO

• SOLUÇÃO DE FIBRA COMPLEMENTADA POR RADIOFREQUÊNCIA

• REDES METÁLICAS GANHAM SOBREVIDA COM TECNOLOGIAS XDSL E CABLE MODEMS

TendênciasTendências: : AcessoAcesso


• SATÉLITE:

– VSAT DE 19.2K A 2MBIT/S

– ANTENAS DE 2,4M EM VELOCIDADES DE 34MBIT/S

– SATÉLITES DE BAIXA ÓRBITA E GEOESTACIONÁRIOS ATÉ 1GBIT/S COM ESTAÇÕES TERMINAIS VSAT.

TendênciasTendências: : AcessoAcesso

149


• FIBRA COMO SOLUÇÃO PREPONDERANTE ⌫⌫⌫⌫ MAIORES TAXAS: 2,5/10GBIT/S

• SATÉLITE PARA ATINGIMENTO DE REGIÕES REMOTAS• UTILIZAÇÃO DE DXC ⌫⌫⌫⌫ FLEXIBILIDADE E INTELIGÊNCIA

• UTILIZAÇÃO DE WDM ⌫⌫⌫⌫ AUMENTO DE CAPACIDADES NAS FIBRAS EXISTENTES

– 40 COMPRIMENTOS DE ONDA

– 10 GBIT/S POR TRIBUTÁRIO

TendênciasTendências: : Longa DistânciaLonga Distância


JANUARY/2000

SOC

MNS

RBOPVO

BSA

UNISUR

RIOS

CRF

GVSULA

URA

RPO

BRUCAS

LDA

APU

MGA

ITZR TSA

SLS

BLM

PMJ

GNA

CBA

CPE

CTA

FNS

PAE

CMA

MPABVA

MIAORN

PLT

UGNPASO DE LOSLIBRES

(ARGENTINA)

ANS

LAS TONINAS (ARGENTINA)MALDONADO (URUGUAI)

RJO

CSL

SIE

JVE

SPO

VCA

RSS SMA

SIS

ETO

SID

CXUA

GRUS

SMT

PGU

ILH

SITIO

BONM

MRO

AMÉRICAS I

NTL

JPA

RCEMCO

AJU

FLA

VTA

EUA / EUROPA

SDR

SLV

RIVERA(URUGUAI)

CUA

MNB JAI

IIN

FSA

TANG

ALGOSO

CRU

SGO

JZO

ITB

EUS

FOZCSC

GRP

PQIA

DVLBHE

ARIIUB

PGO

ATL

AN

TIS

II

QXAIAUJNE

BIUICOMGE

JBO

DPL-2DPL-2

AMÉRICAS IIEUA / EUROPA

ATLANTIS IIAFRICA / EUROPA

PARAGUAI

BOLIVIA

TCS JFA

BBL

GUR

PAS

ROI

PNG

LEGENDREADYUP TO DECEMBER 2000UP TO DECEMBER 2001

UP TO DECEMBER 2002

UP TO DECEMBER 2003

UP TO DECEMBER 2004

ARGENTINA

AMÉRICAS III FROM/TO

FLORIDA / PUERTO RICO / BARBADOS

AMÉRICAS III FROM/TO

MALDONADO / LAS TONINAS / BUENOS AIRES

AMERICAS III RING TO/FROM FLORIDA, PROPOSAL2002

STS

Redes Óticas Redes Óticas de de LongaLongaDistânciaDistância

150


• CONVERGÊNCIA VOZ - DADOS ⌫⌫⌫⌫ VOZ COMO SUBPRODUTO DE DADOS

• IP + MPLS COMO PROTOCOLO DE INTEGRAÇÃO

• ATM COMO BACKBONE DE REDE

• NEXT GENERATION NETWORKS ⌫⌫⌫⌫ ARQUITETURA DISTRIBUÍDA DOS DIVERSOS ELEMENTOS DE COMUTAÇÃO (SERVIDORES, GATEWAYS)

• IPo DWDM COMO OBJETIVO FUTURO

• REDES INTELIGENTES (RI)

• SERVIDORES DE RI CONTENDO LÓGICA DOS SERVIÇOS

TendênciasTendências: : RedesRedes


151


• UTILIZAÇÃO COMO BACKBONE DE REDE NO SUPORTE DE ROTEADORES INTERNET E PARA INTERCONEXÃO DE PROVEDORES ⌫⌫⌫⌫ FLEXIBILIDADE

• UTILIZAÇÃO SECUNDÁRIA COMO SUPORTE DE OUTRAS INTERFACES (ETHERNET, FR, SMDS, ETC) ⌫⌫⌫⌫ INTEGRAÇÃO

• DIVIDINDO O NÚCLEO DE REDE COM O IP NA NGN

• COM A DISSEMINAÇÃO DO IP PERDERÁ IMPORTÂNCIA ⌫⌫⌫⌫IP/DWDM

TendênciasTendências: : Redes Redes -- ATMATM


• UTILIZAÇÃO COMO INTEGRADOR DE SERVIÇOS (VOZ, FAX, FR,

RDSI)

• TENDÊNCIA DE AUMENTO DA VELOCIDADE NO NÚCLEO ⌫⌫⌫⌫

34MBIT/S (E3)

TendênciasTendências: : Redes Redes -- Dados DeterminísticosDados Determinísticos

152


• CRESCIMENTO ACENTUADO: EM ALGUNS PROVEDORES DA ORDEM DE 100% AO ANO (UUNET)

• VÁRIOS CENÁRIOS DE SUPORTE DE IP SE APRESENTAM VIÁVEIS• MPLS PARA TORNAR AMBIENTE TOTALMENTE IP MESMO SOB SUPORTE DE OUTRAS TECNOLOGIAS:

IP + MPLS

ATMSDH

WDMFIBRA

IP + MPLSSDH

WDMFIBRA

IP + MPLSWDMFIBRA

TendênciasTendências: : Redes Redes -- InternetInternet


• GIGA ROUTERS PARA TRÁFEGOS PESADOS (PROVEDORES) VIA ATM OU VIA SDH. TENDÊNCIA A MAIORES CAPACIDADES NOS ROTEADORES: TERABIT ROUTERS.

• FLEXIBILIZAÇÃO DE ROTEAMENTO POR ATM

• EVOLUÇÃO PARA NGN


153


–DEZ 00: 10 MILHÕES DE PCS

–DEZ 01: 30 MILHÕES DE PCS

–MUDANÇA DE ARQUITETURA:

ATM

R R

GR R GR

FRIP

INL

ISP NB

ISP BB

GR

R

GRR R

GR

GR GR

GR

25

ATM FR

ISP NB

ISP BB

ISP NBI

P

IP/SDH



CRESCIMENTO DO TRÁFEGO IP

POSSIBILIDADE DE INTEGRAÇÃO VOZ DADOS

>>>>CONVERGÊNCIA (NÚCLEO E ACESSO)

PROPOSTAS DE FORUNS (MSF) E FABRICANTES

NGN

GRANDE MODIFICAÇÃO NA ARQUITETURA E TOPOLOGIA DAS REDES DE TELECOMUNICAÇÕES NO PRAZO DE 2/3 ANOS.

EVOLUÇÃO DAS REDES EXISTENTES PARA A NOVA ESTRUTURA

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Tecnologias de Redes MANs e WANs - CIC/UnBalba/arquivos/espec-puttini.pdf · 2007-11-25 · Tecnologias de Redes MANs e WANs P rof. Ricardo Staciarini Puttini, MSc. 1/2000 Conteúdo