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
14
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)
15
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
16
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
17
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
24
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
26
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.
27
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
28
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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