Redes de alta velocidade

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Redes de alta velocidade

• Redes ATM
• Introdução

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TDM multiplexação determinística-1

• a transmissão é síncrona
• a velocidade do agregado é igual à soma das
  velocidades dos tributários acrescido do overhead
• overhead é necessário para o alinhamento de
  quadro, alarmes, controle
• O quadro de linha repete-se a uma determinada
  freqüência

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TDM multiplexação determinística-2

• Vantagens
• simplicidade
• atraso pequeno
• Desvantagens
• atribui parte da capacidade do agregado a uma
  comunicação havendo ou não tráfego
• cada usuário dispõe somente de uma fração da
  velocidade total da linha que compartilha com
  outros usuários
• técnica é ineficiente para aplicações em
  transmissão de dados de natureza anisócrona

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TDM multiplexação de dados

• Usuário de dados deseja utilizar toda a largura
  de faixa da linha para enviar uma rajada, e em
  seguida liberar a linha para as rajadas dos
  demais usuários
• segundo estas técnicas, a informação é
  transportada em unidades de dados-DU
• dependendo da técnica são denominadas de pacotes,
  quadros, mensagens ou células
• cada DU possui um cabeçalho
• o cabeçalho identifica a conexão da informação
  contida na DU
• o cabeçalho permite a demultiplexação e o
  roteamento individual de cada DU

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TDM multiplexação estatística-1

• a transmissão pode ser síncrona ou assíncrona
• a velocidade do agregado pode ser inferior à soma
  das velocidades das tributárias
• cada tributário transmite por rajadas com baixa
  ocupação do tempo total
• As unidades de dados podem ser
• transmitidas continuamente ou apenas quando há
  dados
• possuir comprimento fixo ou variável

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TDM multiplexação estatística-2

• Se a transmissão de dados é anisócrona e de
  velocidade binária variável (rajadas) a
  multiplexação estatística é mais eficiente
• cada tributário ocupa no agregado a capacidade
  estritamente necessária para transportar os dados
  em cada momento
• quando um tributário não possui dados para
  transmitir, a capacidade do agregado fica
  liberada para transmitir os dados dos outros
  usuários

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TDM multiplexação estatística-3

• Desvantagens
• o controle e a demultiplexação são complexos
• quando há muito tráfego pode haver
  congestionamento
• ocorrem atrasos e até perda de dados
• o overhead é muito grande quando há transmissão
  de dados isócronos de velocidade binária
  constante como voz ou vídeo
• situação antieconômica

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Comutação de sinais determinísticos

• A função do comutador é copiar bits ou bytes de
  janelas fixas de um quadro que recebe nas janelas
  fixas de um quadro que gera localmente e
  transmite adiante

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Comutação de sinais estatísticos
informação
overhead
informação
overhead

• o comutador analisa o overhead individual de cada
  DU e mapeia a informação contida no campo de
  carga útil nas DU que transmite adiante
• acrescenta um novo overhead
• ou mantém o mesmo overhead anterior

informação
overhead
overhead
informação
overhead
informação
overhead
informação
os dados contidos em cada DU são roteados de
acordo com os endereços contidos nos cabeçalhos
informação
overhead
informação
overhead
informação
overhead
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Fast relay

• Frame relay
• Cell relay

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Fast Relay - 1

• Tecnologias emergentes são baseadas na
  transferência ou chaveamento de tráfego da forma
  mais rápida possível
• fast relay packet ou
• fast packet switching
• PDU Protocol Data Unit
• Frame Relay utiliza PDUs (frames) de tamanho
  variável.
• Cell Relay utiliza PDUs de tamanho fixo (célula
  ATM)

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Fast Relay - 2

• Cell Relay
• suporta transmissão e recepção de voz, vídeo,
  dados, e outras aplicações.
• ideal para grandes companhias que possuem várias
  redes diferentes para transportar os diversos
  esquemas de transmissão (companhias telefônicas).
• Técnicas com células (cells) são mais utilizadas
  que com quadros (frames)
• Desempenho de sistemas com células de tamanho
  fixo são mais prevísiveis (atrasos na
  transmissão, p.e.)
• buffers de tamanho fixo são mais fáceis de
  gerenciar.

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Características do frame relay

• protocolo da rede de comutação de quadros
• velocidades médias e altas de acesso
• até 2 Mbit/s e ou maiores
• comutadores de alta velocidade
• sinalização compatível com a RDSI de faixa
  estreita
• totalmente implementada na camada 2 (modelo OSI)
• sem recuperação de erros
• os quadros com erros são sumariamente descartados
• pressupõe uma alta qualidade do suporte de
  transmissão
• pode ser considerado como interface de acesso

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Acesso à rede Frame Relay (TELESP)
SPFast da TELESP Fonte Telesp na FENATEL 97
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Tipos de transferência de dados

• Uma rede de dados é formada por multiplexadores e
  comutadores de unidades de dados-DU (data unit)
• Para que um usuário possa comunicar-se com outro
  é necessário que os comutadores saibam
  interpretar os endereços no cabeçalho (overhead)
  de cada DU
• Os tipos de transferência de dados são
• orientada para a conexão (connection oriented)
• não orientada para a conexão (connectionless)

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Modo não orientado para a conexão

• O overhead de cada unidade de dados (DU) traz
  toda a informação necessária para que os
  comutadores possam roteá-la até seu destino final
  (serviço de datagramas)
• um dos principais exemplos de uma rede que presta
  este tipo de serviço é a Internet
• o overhead é muito grande
• cada unidade de dados contém o endereço completo
  de rede do destinatário

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Modo orientado para a conexão

• O overhead de cada unidade de dados (DU) só tem
  significado local
• só é válido enquanto durar a conexão lógica
  (virtual) entre os usuários conectados
• Antes de cada sessão é necessário estabelecer uma
  conexão
• a conexão pode ser programada de forma
  semi-permanente nos comutadores ou
• pode ser estabelecida dinamicamente mediante um
  procedimento de sinalização
• as tabelas de comutação associam um identificador
  de canal lógico em uma porta de entrada a um
  canal lógico em uma porta de saída do comutador

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Comparação das técnicas de transferência-1

• Modo orientado para a conexão
• a rede pode garantir uma certa qualidade de
  serviço
• ao estabelecer a conexão
• a rede reserva uma certa quantidade de memória
  para suportar as rajadas de dados e
• uma certa largura de faixa (capacidade nos
  troncos de interconexão) para dar passagem ao
  tráfego previsto
• congestionamentos e atrasos longos são evitados
• As tabelas de comutação são curtas e simples

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Comparação das técnicas de transferência-2

• Modo não orientado para a conexão
• não é preciso estabelecer uma conexão antes da
  transmissão dos dados
• não é possível garantir uma qualidade de serviço
• a rede tem mecanismos de observação do tráfego e
  deve ter seus recursos expandidos à medida que
  surge necessidade

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Modo de transferência assíncrono

• Características
• Aplicações

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ATM é padrão internacional

• Padrão do ITU-T
• conjunto de padrões internacionais de interface e
  sinalização definido pelo ITU-T (International
  Telecommunications Union-Telecommunications ),
  Setor de Padrões (antigo CCITT)
• Fórum ATM
• estabelecido em 1991
• organização internacional composta
  voluntariamente por fabricantes, provedores de
  serviços, organizações de pesquisas e usuários
• tem como objetivo acelerar o oferecimento de
  produtos e serviços promovendo a cooperação entre
  empresas e a especificação de interoperação

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História

• Tecnologia ATM começou a ser desenvolvida nos
  anos 70 e 80 junto com a da Rede Digital de
  Serviços Integrados (RDSI)
• Características deste novo conceito em redes
• serviços integrados em um único suporte
• transmissão e comutação ponta-a-ponta totalmente
  digital
• padrão universal
• ITU-T decidiu em 1988 que o ATM seria a técnica
  de comutação e multiplexação das redes RDSI-FL

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Características do ATM

• Técnica de transmissão e chaveamento.
• Combina capacidades de multiplexação por divisão
  de tempo (TDM) e chaveamento por pacotes.
• Método de transferência de informação digital sob
  a forma de células.
• O tamanho da célula é sempre constante,
  independentemente da informação transportada.
• A conexão é estabelecida sob a forma de canais e
  rotas virtuais
• Usuário do ATM
• envia quantas células forem necessárias para
  transferir seus dados
• paga somente pelas células que enviou

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Características do ATM

• Pode ser entendida como uma evolução da rede de
  chaveamento de pacotes (packet switching)
• O fluxo de informações pode ser variável
• Adequada para suportar tráfego sob a forma de
  rajadas (burst)
• em contraste com a técnica de chaveamento de
  circuitos
• Permite comunicação entre dispositivos que operam
  em taxas de transmissão diferentes

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Características do ATM

• O cabeçalho do ATM é muito mais simples que os
  dos pacotes de dados convencionais
• Os atrasos no chaveamento são muito pequenos
• As redes ATM são construídas a partir de nós ATM
  interconectados que comutam as células
• Uma rota através da rede é alocada para cada
  conexão
• As conexões podem ser dos tipos
• ponto-a-ponto
• Multicast
• células de uma fonte podem ser copiadas e
  enviadas para vários destinos

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Características do ATM

• ATM pode rodar em vários meios
• SDH-155 Mb/s
• PDH-34 Mb/s
• LAN, MAN, WAN
• Nós ATM podem comutar capacidade de 2,5 Gb/s,
  podendo chegar a 10 Gb/s
• Células ATM podem operar nas taxas das LANs (100
  Mb/s) ou nas taxas da rede pública (155 Mb/s)
• Potencial para reunir LANs, MANs e WANs em uma
  única e simplificada rede

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Características do ATM

• Redes ATM são do tipo orientada à conexão
  (connection-oriented)
• Circuitos virtuais são estabelecidos entre 2
  pontos do sistema e as células são comutadas de
  acordo com identificadores de conexão
• conexão ponta-a-ponta define pontos terminais e
  rotas sem dedicar largura de faixa
• largura de faixa é alocada pela rede de acordo
  com a demanda de tráfego do usuário
• este tipo de conexão garante qualidade do serviço.

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Vantagens do ATM

• Alto desempenho com potencial para comutar taxas
  da ordem de Tera bits/s
• Largura de faixa dinâmica que pode acomodar
  tráfego de taxa variável (burst)
• aplicações envolvendo dados e voz em LANs
• vídeo por causa da resolução e movimento
• requerem taxas altamente variáveis
• Suporte que permite tráfego de serviços
  multimídia em uma única rede
• Padrão internacional desde centrais até o
  ambiente do usuário final

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Vantagens do ATM

• Tecnologia escalonável em velocidade de
  transmissão e tamanho da rede
• pode suportar enlaces nas atuais velocidades
  T1/E1 até OC-12 (622 Mb/s) e nos futuros enlaces
  multi Gb/s
• Arquitetura comum LAN/WAN permitindo uso
  consistente de equipamento para outro
• tradicionalmente LAN e WAN adotam tecnologias
  diferentes com implicações no desempenho e na
  interoperação
• Simplificação das redes usando a arquitetura de
  canais virtuais
• tráfego nas LANs atuais são não orientadas para
  conexão

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Fundamentos do ATM
Célula ATM
M U X
STM Synchronous Transfer Mode
Nível AAL segmentação e montagem
Nível ATM multiplexação e rede de transporte
Nível físico STM SDH/SONET
Taxa de transmissão
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A chave ATM
chave ATM
células de vídeo
m u l t i p l e x a d o r
células multiplexadas
fila
burst de dados
fila
a transmissão de vídeo (sensível a atraso)
permanece inalterada, enquanto as células de
dados são atrasadas.
burst de dados
as células de dados são concentradas e
multiplexadas com informação síncrona, como voz
e vídeo.