Embed Size (px)
Citation preview
Vantagens das Redes ATM frente ao Frame Relay
Rafael Pimenta Tuvo
Pós-Graduando em Segurança da Informação
em Redes de Computadores da Faculdade Área 1
Resumo. Este artigo apresenta as características das tecnologias
Frame Relay e ATM para redes de alta velocidade e apresenta os
benefícios da segunda perante à primeira, baseadas na aula de Redes
de Alta Velocidade, ministrada pelo professor Robson Santos. Neste
artigo são explanadas as necessidades em que o Frame Relay não
conseguiu apresentar soluções satisfatórias com a demanda do mercado
e em quais desses pontos o ATM foi uma solução aceitável.
Palavras Chave: ATM, Frame Relay, Redes de Alta Velocidade
1. Introdução
A demanda cada vez maior por serviços de internet e comunicação de dados tem incentivado,
há vários anos, pesquisadores e cientistas da área tecnológica a investir na superação dos limites da
infra-estrutura e a alcançar resultados antes tidos como longínquos. Nas décadas de 80 e 90, as baixas
taxas de transmissão WAN já não eram suficientes para atender às necessidades dos negócios das
empresas e evoluções nesse sentido eram urgentes.
Houve um grande avanço tanto no que diz respeito às estruturas de hardware quanto no
desenvolvimento de soluções de software. A utilização da fibra óptica estabeleceu um novo patamar
quando se fala de limitação dos meios de transmissão de dados. Antes falava-se em Kbps, hoje fala-se
em Gbps. Segundo alguns especialistas na área, ainda não se sabe qual é o limite físico das taxas de
transmissão da fibra óptica.
Ainda assim, interligar dois pontos distantes com altas taxas de conexão ainda é muito custoso
para as empresas. Implantações de links dedicados, muitas vezes, não compensam tal investimento.
Por isso uma das saídas é contratar junto às empresas de telecomunicações o uso de suas infra-
estruturas. E é a partir desta filosofia de negócio que o Frame Relay e as redes ATM surgiram. Ambas
são tecnologias em que o cliente contrata um serviço que irá operar sobre a malha de rede das
empresas de telecomunicações.
O Frame Relay quando apareceu foi bastante útil – e ainda é em diversas situações – mas, com
o seu uso, outras perspectivas foram surgindo, os negócios evoluindo e então deixou de ser a solução
para todos os problemas, demandando, novamente uma nova estrutura. Como exemplo, o Frame
Relay permitia taxas de transferência de até 2Mbps, uma imensidão na época. Mas, com o tempo, isso
passou a não ser suficiente. Então surge o ATM, que chega trazendo taxas nas casas dos Gbps.
O objetivo deste trabalho é justamente tratar da solução que o Frame Relay representou em seu
surgimento e porque houve a necessidade de uma nova estrutura, o ATM, em algumas oportunidades.
2. Frame Relay
O Frame Relay é um padrão desenvolvido pela ITU-T e ANSI e é uma tecnologia multi-
acesso (TDM) e orientada a conexão. Ele evoluiu do antigo padrão de pacote X.25. Conforme
apresenta a ilustração 1, o roteador do cliente (DTE) liga-se à malha da operadora de
telecomunicações conectado diretamente ao roteador/switch da operadora (DCE); seus pacotes
trafegam por dentro da nuvem da operadora, switch a switch, até o DCE remoto. As especificações de
contrato com a operadora definem como o link local, entre o DTE e o DCE, opera. Não há nenhuma
condição quanto ao tráfego dos quadros dentro da nuvem da operadora.
O Frame Relay permite que várias conexões lógicas, chamados de circuitos virtuais(VC),
transmitam dados pelo mesmo link físico, onde cada conexão possui um identificador, chamado
DLCI. Os VCs de um mesmo link são distinguíveis através do seu DLCI. Os DLCI só são válidos no
canal físico local em que se encontram. Portanto, os equipamentos das duas extremidades podem
utilizar valores de DLCI diferentes para uma mesma conexão virtual.
Os VC podem ser estabelecidos de forma dinâmica, através do envio de mensagens de
sinalização para a rede, sendo chamados circuitos virtuais comutados (SVC), ou configurados de
forma manual, sendo chamados de circuitos virtuais permanentes(PVC).
O Frame Relay é uma tecnologia Nonbroadcast Multiaccess (NBMA), o que significa dizer
que ele utiliza acessos a diversos sites em um mesmo link físico conectado à nuvem e que não replica
um pacote broadcast de uma DLCI para as outras.
O Frame Relay pode ser implementado utilizando-se 3 topologias:
Estrela: onde existe um roteador central em uma das pontas do(s) cliente(s) que conecta-se
diretamente (obviamente que passando pela nuvem da operadora) com todas as outras pontas,
cada uma através de um VC.
Ilustração 1: Estrutura do Frame Relay
Malha: onde cada DTE conecta-se com todos os outros
Malha Parcial: onde nem todos os DTEs conectam entre si, apenas alguns possuem várias
conexões.
2.1 Desvantagens do Frame Relay
Com o passar do tempo, os negócios foram crescendo e o volume de dados das empresas foi
aumentando de forma que o Frame Relay já não era suficiente para transportar todo o volume de
dados necessário.
Um outro problema é que era preciso um controle de todo o tráfego, do início ao fim, e o
Frame Relay apenas conseguia definir parâmetros no primeiro segmento físico, entre o DTE e o DCE,
sem controle algum sobre a nuvem da operadora, causando assim uma incerteza na previsão do tempo
de entrega dos pacotes muito grande.
Mais um ponto importantíssimo: não há tratamento de qualidade de serviço (QoS) com o
Frame Relay. Todos os dados trafegados possuem o mesmo nível de prioridade. Além do mais, por
mais que se implantasse alguma forma, seria apenas no primeiro segmento, perdendo-se todo o
controle no meio da nuvem. Assim, aplicações sensíveis ao atraso não podem trabalhar com esse tipo
de tecnologia1.
3. Redes ATM (Assynchronous Transfer Mode)
É um padrão para retransmissão de células, orientado à conexão, desenvolvido também pela
ITU-T. Essa tecnologia combina as vantagens da comutação por pacotes com a comutação de
circuitos. Como é assíncrona é mais eficiente que as tecnologias TDM pois não deixa cada usuário
esperando seu momento para enviar os dados, deixando assim a banda ociosa, ela transmite sob
demanda.
O ATM tem uma grande vantagem sobre o Frame Relay: trabalha com células pequenas de
tamanho fixo, 53 bytes. Com isso, não há a perda de tempo de processamento de cada equipamento
calculando o tamanho da célula. Isso facilita a transmissão de dados como voz e vídeo já que não é
preciso esperar por um pacote de tamanho grande para fazer a transferência. Ele mescla as vantagens
da comutação de pacotes com as da comutação por circuitos. Sua largura de banda pode chegar a casa
1 É importante ressaltar que, hoje em dia, já é possível trabalhar com algumas aplicações sensíveis ao atraso sobre o
Frame Relay. Um exemplo é o Voice over Frame Relay (VoFR), onde um VC do canal, exclusivo, tem definidos seus
parâmetros para o tráfego de voz com qualidade.
dos Gbps
Uma rede ATM é composta por switches ATM e por terminais ATM. Os switches são
responsáveis pelo tráfego das células na rede. As ligações entre switches ATM são feitas através de
uma interface UNI; já as conexões entre switches e terminais são feitas através de interfaces NNI.
Basicamente, tal diferença se dá pelo tipo da célula trafegada, pois cada uma dessas conexões possui
um cabeçalho um pouco diferente um do outro.
São três os tipos de serviços oferecidos pelo ATM:
PVC: Da mesma forma que o Frame Relay, exige configuração manual e a conectividade é
estática, uma vez conectada, o link permanece “no ar”.
SVC: Também como no Frame Relay, configuração dinâmica e estabelecimento de
conexão a cada chamada entre os swicthes.
O próprio serviço de conexão.
A tecnologia ATM possui Classes de Serviços, onde cada uma é utilizada de acordo como o
nível de serviço desejado. São elas:
CBR ( Constant Bit Rate): É aplicado a serviços que exigem uma altissima qualidade na
transmissão. Existe reserva de banda para essa classe. Exemplo de aplicações: Telefonia,
distribuição de audio e vídeo.
rt - VBR ( Real Time - Variable Bit Rate): Conexões com limite apertado de tempo entre
origem e destino mas permite variação da taxa de bits. Exemplo: voz com taxa variável e
vídeo comprimido ( MPEG ).
Nrt – VBR ( Non Real Time – Variable Bit Rate): Utiliza-se em aplicações onde exige-se
transmissão em tempo real mas a taxa de bits pode variar. Exemplos: Home Banking e
interligação entre redes com diferentes protolocos.
ABR ( Avaliable Bit Rate ): É aplicado a conexões que podem variar de acordo com a
disponibilidade da rede ATM.
UBR (Unspecified Bit Rate): É aplicado a conexões que não tem requisitos de tempo real.
Ex.: E-mail.
Em casos de congestionamento da rede, o ATM possui alguns mecanismos que garantem a
estabilidade das conexões. Um deles é a alocação de recursos, aplicado a banda e aos buffers dos
equipamentos. Quando a rede acusa o congestionamento, esses recursos são alocados e novas
conexões não são permitidas. Outro mecanismo é o UPC (Usage Parameter Control). Neste caso, se
pacotes começarem a ser descartados, os equipamentos da periferia param de aceitar novos tráfegos,
evitando o congestionamento. Tem ainda o CAC ( Conection Admission Control). Caso a variável de
conexões esteja setada em “full”, novas conexões não são aceitas, garantindo assim a qualidade dos
serviços já em trabalho.
3.1 Desvantagens do ATM
Apesar de todos os recursos que o ATM possui, ainda são encontrados alguns pontos
negativos em sua utilização.
Sua busca nas tabelas de roteamento é lenta. A cada novo pacote que chega, uma nova busca
nas tabelas é feita, e isso ocorre em todos os roteadores da rede. Ainda, a solução desses problemas
geram um outro problema: alto tráfego de controle.
Quando foi idealizado, o ATM previa sua inserção também em redes locais mas, com a
tecnologia IP já bastante difundida, essa utilização não foi tão bem aceita.
A adaptação do IP ao ATM ocasionou diversos problemas, principalmente pela diferença entre
os pacotes IP e as células ATM. Na construção das soluções destes obstáculos, não houve uma
padronização entre as empresas e isso gerou uma falta de interoperabilidade entre elas.
4. Conclusão
O ATM trouxe algumas vantagens em relação ao Frame Relay que foram determinantes em
sua disseminação.
O ATM realiza multiplexação estatística e, com isso, otimiza o uso da banda da rede. Realiza
também o gerenciamento dinâmico de banda, aumentando a qualidade e a estabilidade das aplicações.
Pode trabalhar conjuntamente com outras tecnologias tais como wireless, IP, Frame Relay,
DSL e muitas outras aplicações.
Como suas células possuem tamanho fixo, o custo com processamento delas pelos
equipamentos da rede é muito baixo, aumentando assim a performance desses equipamentos.
O ATM consegue trabalhar com diversos tipos de dados, o que nem sempre era possível com o
Frame Relay. Aplicações que necessitassem alta qualidade de tráfego têm sua aplicabilidade
comprometida sobre o Frame Relay. Já o ATM consegue implementar QoS com o uso das Classes de
Serviços, trabalhando, assim, com aplicações tolerantes ou não à perda de pacotes e atrasos.
O ATM garante alocação de recursos de banda e buffer dos switches para cada serviço,
garantindo assim sua alta disponibilidade, reforçada ainda mais com o controle de congestionamento.
Diante do exposto, percebe-se que o ATM trouxe maior performance, disponibilidade,
recursos, qualidade na transmissão dos pacotes e flexibilidade no uso entre outros benefícios. Tudo
isso já justifica sua implantação. Contudo, não é a “oitava maravilha do mundo”. Seu uso em conjunto
com redes IP comprometeu parte da sua boa reputação e, para remediá-la, a tecnologia MPLS surgiu
trazendo a utilização de circuitos virtuais em redes IP entre outras particularidades bastante
interessantes.
