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
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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
informaçãooverheadbuffer
buffer
buffer
buffer
informaçãooverhead
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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