Redes de alta velocidade

Redes ATM

Introdução

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trib. 1trib. 2trib. 3trib. 4

trib. n

trib. 1FAS trib. 2 trib. 3 trib. 4 trib. n FAS trib. 1

sinal de alinhamento de quadro

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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trib. 1trib. 2trib. 3

trib. n

informaçãooverheadbufferbufferbuffer

buffer

informaçãooverhead ...cada pacote contém seu próprio overhead

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

informaçãooverheadbuffer

buffer

buffer

buffer

informaçãooverhead

7

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

informaçãooverheadbuffer

buffer

buffer

buffer

informaçãooverhead

8

ts 1FAS ts 2 ts 3 ts 4 ts n FAS ts 1

21 3 4 5 n

21 3 4 5 n

ts 1FAS ts 2 ts 3 ts 4 ts n FAS ts 1

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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os dados contidos em cada DU são roteados

de acordo com os endereços contidos nos

cabeçalhos

informaçãooverheadinformaçãooverheadinformaçãooverhead

informação

overhead

informaçãooverhead informaçãooverhead informaçãooverhead

informação

informação

overhead

overhead

Comutação de sinais estatísticos

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

Fast relay

Frame relay

Cell relay

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F ram e R e laytam an h o variá ve l

P D U s-fram es

A TMp ara

B -IS D N

C ell R e laytam an h o fixoP D U s-cé lu las

F as t R e lay

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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CLIENTE

LINHA DE ACESSO REDEREDE FRAME RELAY FRAME RELAY

PORTA

Acesso à rede Frame Relay (TELESP)

FILIAL A

FILIAL B

FILIAL C

MATRIZLP+MODEMLP+MODEM

64kbps64kbps

CIR32kbpsCIR32kbps

CIR 32kbpsCIR 32kbps

CIR 16CIR 16

ACESSO FRACESSO FR

PORTA 64KBPS4 ACESSOS2 CIR 32kbps 1 CIR 16kbps

SPFast da TELESPFonte: 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

serviçoa rede tem mecanismos de observação do

tráfego e deve ter seus recursos expandidos à medida que surge necessidade

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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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

Características do ATM

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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

MUX

MUX

Taxa detransmissão

Nível AALsegmentaçãoe montagem

Nível ATMmultiplexação e

rede de transporte

Nível físicoSTM

SDH/SONET

STM: Synchronous Transfer Mode

Célula ATM

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células de vídeo

burst de dados

burst de dados

multiplexador

fila

fila

chave ATM

células multiplexadas

a transmissão de vídeo(sensível a atraso) permaneceinalterada, enquanto ascélulas de dados sãoatrasadas.

as células de dados são concentradas e multiplexadas com informação síncrona, como voz e vídeo.

A chave ATM