Aula 11 - Professor Diovani
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Transcript Aula 11 - Professor Diovani
Redes de alta velocidade
Redes ATM
Introdução
TDM: multiplexação determinística-1
sinal de alinhamento de quadro
trib. 1
trib. 2
trib. 3
trib. 4
FAS trib. 1 trib. 2 trib. 3 trib. 4
L
trib. n FAS trib. 1
L
trib. n
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
2
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
3
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
4
TDM: multiplexação
estatística-1
cada pacote contém seu próprio overhead
trib. 1
trib. 2
trib. 3
buffer
buffer
buffer
trib. n
buffer
informação
overhead
informação
...
a transmissão pode ser síncrona ou assíncrona
a velocidade do agregado pode ser inferior à soma
das velocidades das tributárias
overhead
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
5
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
buffer
buffer
overhead
informação
overhead
informação
buffer
buffer
6
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
buffer
buffer
overhead
informação
overhead
informação
buffer
buffer
7
Comutação de sinais
determinísticos
L
ts n FAS ts 1
1
2
3
4
5
L
n
1
2
3
4
5
L
n
FAS ts 1 ts 2 ts 3 ts 4
L
FAS ts 1 ts 2 ts 3 ts 4
L
ts n FAS ts 1
L
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
8
Comutação de sinais estatísticos
overhead
overhead
overhead
informação
informação
informação
overhead
overhead
overhead
informação
informação
informação
os dados contidos em cada
DU são roteados de acordo
com os endereços contidos
nos cabeçalhos
overhead
informação
overhead
informação
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
overhead
informação
9
Fast relay
Frame relay
Cell relay
Fast Relay - 1
Fast Relay
Frame Relay
tamanho variável
PDUs-frames
Cell Relay
tamanho fixo
PDUs-células
ATM
para
B-ISDN
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)
11
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)
REDE
FRAME RELAY
LINHA DE ACESSO
PORTA
CLIENTE
FILIAL A
ACESSO FR
MATRIZ
FILIAL B
CIR 16
LP+MODEM
64kbps
PORTA 64KBPS
4 ACESSOS
2 CIR 32kbps
1 CIR 16kbps
SPFast da TELESP
FILIAL C
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
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
21
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 (“connectionoriented”)
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
Taxa de
transmissão
Nível AAL
segmentação
e montagem
Nível ATM
multiplexação e
rede de transporte
Nível físico
STM
SDH/SONET
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A chave ATM
chave ATM
células de vídeo
fila
burst de dados
fila
m
u
l
t
i
p
l
e
x
a
d
o
r
células multiplexadas
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.
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