RESUMO - FTP da PUC

O Conceito ATM
Nos últimos dois anos formou-se um consenso sem precedentes entre os fabricantes de
equipamentos de comunicação de dados, que o ATM será a tecnologia de rede universal.
Este consenso está provocando um enorme esforço de desenvolvimento do ATM, tanto
por parte dos fabricantes como dos pesquisadores em redes. A aceitação, praticamente
universal do ATM, vem principalmente do fato de que o ATM possui características
únicas.
 É uma técnica de transferência baseada em pacotes de tamanho fixo chamados
células e estruturado segundo conexões de canais e rotas virtuais (VCs e VPs)
que podem ser multiplexadas de forma dinâmica num mesmo meio físico.
 O fluxo de informação em cada conexão pode ser de banda variável e de forma
integrada em um mesmo enlace físico para diferentes tipos de tráfego como;
voz, dados, imagens, vídeo, som de alta qualidade, multimídia etc., como pode
ser observado na Fig. 2.1
 É uma tecnologia nova projetada para operar nos atuais ambientes tecnológicos
das telecomunicações estruturados sobre as modernas sistemas ótico-digitais
de transmissão como o SDH/SONET.
Diferentes serviços convergem para conexões virtuais distintas em um mesmo meio físico
Taxa
Taxa
Taxa
Tempo
CBR
Canal virtual
com taxa de bit
constante
(baixa)
Tempo
CBR
Canal virtual
com taxa de bit
constante
(alta)
Taxa
Tempo
VBR
Canal Virtual
com taxa de bit
varável
Tempo
ABR
Canal virtual com
taxa de bit em
rajada
(Avaiable Bit Rate)
Nível AAL
segmentação e
remontagem
Nível ATM
multiplexação e
rede de
transporte
MUX
Célula ATM
Nível Físico
STM
Sinchronous Transfer Mode
(SDH/SONET)
Fig. 2.1 - O conceito básico de ATM
 Também se apresenta como uma alternativa eficiente e econômica para
estruturar redes locais com taxas e serviços de acordo com as necessidades do
usuário, além de permitir uma integração LAN/WAN sem problemas de
interoperabilidade.
Pode-se afirmar que o ATM atualmente é uma tecnologia que não está mais confinada
somente ao contexto da B-ISDN e é encontrada cada vez mais em aplicações como
LANs, MANs, LAN-switching, backbones e workstations. O ATM como tecnologia de
transporte para a B-ISDN é um conceito mais abrangente, já que o objetivo principal da BISDN é a formação de uma rede pública mundial de telecomunicações, com serviços
integrados para formar um sistema global de informação.
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
ATM é um conjunto de protocolos de transmissão de dados por comutação de pacotes em
que são utilizadas células de tamanho fixo de 53 bytes. Não há camada de rede e muitas
das funções básicas foram simplificadas ou eliminadas de modo a se melhorar o
desempenho do sistema em termos de quantidade de informação transmitida.
O cabeçalho do pacote ATM tem 5 bytes, sendo os 48 bytes restantes destinados à
informação útil. Nesse cabeçalho estão contidas as informações de identificação de canal
(VCI) e rota (VPI) virtuais, o tipo do dado (PT) e a prioridade de descarte do pacote (CLP).
O preenchimento do 48 bytes de informação útil é função da camada AAL (ATM
Adaptation Layer), responsável também pela flexibilidade do protocolo em transportar
vários tipos de serviços no mesmo formato de pacote. O AAL é um processo executado
pelos equipamentos de terminação das redes ATM, cabendo aos demais equipamentos
apenas a tarefa de rotear os pacotes de acordo com a informação contida no seu
cabeçalho.
Foram definidas quatro classes de serviço para o tráfego no ATM: CBR, VBR, ABR e
UBR.
Conexões ATM
Conexões ATM podem ser classificadas de acordo com a forma que são estabelecidas e
com o número de usuários finais ATM envolvidos em uma transmissão. Segundo a forma
como são estabelecidas, existem dois tipos fundamentais de conexões ATM:

Conexões Virtuais Permanentes (PVCs – Permanent Virtual Connections) – São
conexões estabelecidas e encerradas por um mecanismo externo, tipicamente um
software de gerenciamento de rede, e geralmente permanecem ativas por longo
tempo.

Conexões Virtuais Chaveadas (SVCs – Switched Virtual Connections) – São conexões
estabelecidas e encerradas automaticamente através de um protocolo de sinalização
e permanecem ativas até que um sinal indique que a conexão deve ser encerrada.
Segundo o número de usuários finais ATM envolvidos na transmissão também
existem dois tipos fundamentais de conexões ATM ( Fig. 2.7 ):


Conexões Ponto a Ponto (Point-to-point connections) – Conecta apenas dois usuários
finais ATM e podem ser unidirecionais ou bidirecionais.
Conexões Ponto para Multiponto (Point-to-multipoint connections) – Conecta um
usuário final ATM fonte (nó raiz) com múltiplos usuários finais ATM de destino. (nós
folhas). A replicação de células deve ser feita no nó onde a conexão ATM se divide a
fim de possibilitar que todos os nós folhas recebam suas células. Tais conexões são
unidirecionais, ou seja, permitem que o nó raiz transmita para os nós folhas, mas não
permitem que os nós folhas transmitam para o nó raiz ou para outros nós folhas. As
conexões ponto para multiponto desempenham um papel importante na habilidade de
conduzir tráfego broadcast e multicast sobre redes ATM.
Conexões Virtuais
Usuário Final ATM
Switch ATM
Usuário Final ATM
- Ponto-a-ponto
- Unidirecional/bidirecional
Switch ATM
Usuário Final ATM
Usuário Final ATM
Usuário Final ATM
- Ponto para multiponto
- Unidirecional
Fig. 2.7 – Conexões ATM ponto a ponto e ponto para multiponto
Uma conexão virtual é um canal lógico entre dois usuários finais ATM e é usada para
transportar células. As recomendações do ITU-T se referem a estas conexões lógicas de
ponta a ponta entre dois usuários finais ATM como: conexão de canal virtual (VCC –
Virtual Channel Connection). Uma VCC é uma concatenação de um ou mais canais
virtuais (VC – Virtual Channel). Um canal virtual simplesmente descreve o transporte
unidirecional de células ATM com um identificador comum, VCI, em cada célula. Um
enlace de canal virtual (VCL - Virtual Channel Link) é um canal virtual entre dois pontos
(ex. estação e chaveador) em uma VCC onde o VCI é atribuído, trocado ou removido.
O VCI no cabeçalho da célula tem significado apenas para as células fluindo sobre um
enlace de canal virtual (VCL). Em outras palavras, o VCI para as células fluindo em um
VCC pode mudar conforme elas passam através de diferentes chaveadores ( Fig. 2.8 e
Fig. 2.9 ).
Caminhos Virtuais
Um caminho virtual ATM (VP – Virtual Path) é um grupo de canais virtuais. Cada canal
virtual é associado a um caminho virtual. Múltiplos canais virtuais podem ser associados
com um mesmo caminho virtual. Um caminho virtual está apoiado sobre um enlace de
caminho virtual (VPL – Virtual Path Link). Um VPL é um caminho virtual entre dois pontos
onde o VPI é atribuído, trocado, ou removido. Uma conexão de caminho virtual (VPC –
Virtual Path Connection) é a concatenação de um ou mais VPLs.
Os conceitos de caminho virtual e conexão virtual oferecem um mecanismo flexível e
robusto para o estabelecimento e o chaveamento de conexões dentro de uma rede ATM.
Combinados existem 24 bits para o VPI/VCI na UNI e 28 bits na NNI.
Fig. 2.8 Estrutura de Comutação ATM
MPLS
ADSL
Digital Subscriber Line (DSL) é uma família de tecnologias desenvolvida para prover
serviços de dados de alta velocidade utilizando pares de fios de cobre.
Procura aproveitar a planta externa existente das companhias telefônicas para resolver o
problema do acesso (última milha), possibilitando a prestação de serviços de dados com
baixo custo de implantação.
ADSL
O ADSL (Asymetric DSL) é a forma mais conhecida sendo utilizada predominantemente
para acesso banda larga via Internet.
No ADSL os dados são transmitidos de forma assimétrica. A taxa de transmissão na
direção do assinante é maior (até 8 Mbit/s) do que no sentido contrário (até 640 kbit/s).
Esta assimetria corresponde ao encontrado em serviços de banda larga como a Internet.
Com o ADSL o mesmo par de fios de cobre pode ser utilizado simultaneamente como
linha telefônica e como acesso banda larga a Internet descongestionando as centrais
telefônicas e a linha do assinante.
Uma rede ADSL apresenta os seguintes componentes.
Modem ADSL
Na residência ou escritório do usuário é instalado um modem ADSL para conexão com
um PC. O modem é geralmente conectado a uma placa de rede no micro. Este micro
pode servir de servidor para uma pequena rede local.
Divisores de potência
Divisores de potência e filtros colocados na residência do usuário e na Estação telefônica
permitem a separação do sinal de voz da chamada telefônica do tráfego de dados via
ADSL.
DSLAM
Na estação telefônica cada par telefônico é conectado a um mutiplexador de acesso DSL
(DSLAM). A função do DSLAM é concentrar o tráfego de dados das várias linhas com
modem DSL e conectá-lo com a rede de dados.
A conexão através de circuitos ATM é a mais utilizada em redes ADSL. Existem
equipamentos DSLAM que assumiram o papel de nó de acesso incorporando sistemas de
comutação ATM.
Rede de dados
A rede de dados a que se conecta o DSLAM poderá ser a rede do provedor de conexão a
Internet ou qualquer outro tipo de rede de dados.
As redes telefônicas foram utilizadas durante anos para voz. A taxa máxima de
transmissão de dados era de 56 kbit/s.
Como o ADSL conseguiu mudar esta situação?
Aumentando a frequência de transmissão
No ADSL a faixa de freqüências de transmissão no pares de cobre é dividida em três
canais:
 Serviço telefônico convencional de Voz (0-4 kHz)
 Dados originados no cliente e transmitidos para a rede
 Dados originado na rede e transmitidos para o cliente.
É possível desta forma a operação simultânea dos serviços de voz e ADSL e o aumento
da taxa de dados pela utilização de freqüências mais altas.
Lidando com a Interferência
O aumento da taxas de dados implica na elevação da potência do sinal o que aumenta a
interferência cruzada (diafonia) entre os vários pares de fios de cobre utilizados em
sistemas ADSL.
Os problemas de interferência ocorrem com maior gravidade no lado da rede quando da
recepção dos sinais provenientes do cliente pelo DSLAM. É na Estação telefônica que se
agrupam vários pares de fios criando um ambiente propício para interferência cruzada
quando da recepção destes sinais que utilizam a mesma faixa de freqüências.
Como o problema de interferência é assimétrico é possível transmitir sinais com taxas de dados
mais altas no sentido da rede para o cliente do que no sentido oposto. O ADSL tira partido desta
situação.
Compensando a Atenuação
A taxa máxima de transmissão de dados do ADSL depende da atenuação no par de fios
que está sendo utilizado.
A atenuação aumenta com os seguintes fatores:
 Maior comprimento dos fios de cobre.
 Menor diâmetro do fio
 Existência de derivações na rede
 Maior frequência de transmissão.
Técnicas avançadas de modulação foram desenvolvidas de forma a minimizar o efeito da
atenuação em sistemas ADSL. As principais são Carrierless amplitude/phase (CAP) e
Discrete multitone (DMT).
Distâncias e taxas de dados típicas
 4,8 km para 2 Mbit/s e 2,7 km para 8 Mbit/s no sentido da rede (DSLAM) para o
cliente.
 16 kbps a 640 kbps no sentido do assinante para a rede.
As várias tecnologias que compõe a família DSL, utilizadas para provimento de serviços
de dados de alta velocidade utilizando pares de fios de cobre são genericamente
referenciadas como xDSL.
Apesar de ser o mais utilizado para Internet o ADSL apresenta algumas características
que não são adequadas para outras aplicações, como assimetria, não suporta múltiplas
transferências de dados e consome muita potência.
Apresenta-se a seguir outras tecnologias da família DSL.
Pares
de fio
ADSL
Asymetric
DSL
RADSL
Rateadaptive
DSL
1
1
Telefone
e dados
Sim
Sim
Transmissão
Taxa de
dados
Assimétrica
1,5-8
Mbit/s
64-640
kbit/s
Mais popular. Utilizado
para acesso a Internet.
Assimétrica
1-7 Mbit/s
128k-1
Mbit/s
Variação do ADSL que
permite o ajuste da
taxa de transmissão
de acordo com a
necessidade do cliente
HDSL
High-bitrate DSL
2
Não
Simétrica
2 Mbit/s
Uma das primeiras
tecnologias DSLs a
ser
usada
amplamente. Utilizada
para o provimento de
serviço
de
linhas
dedicadas de 2Mbit/s.
SDSL
Symetric
DSL
1
Não
Simétrica
768 kbit/s
Implementação
do
HDSL utilizando 1 par
de fios
G.shdsl
1
Não
Simétrica
até 2,3
Mbit/s
Novo
padrão
que
melhora
a
performance do SDSL
Variação do SDSL que
permite o provimento
de serviços TDM com
múltiplas taxas de
dados.
MSDSL
Multirate
SDSL
1
Sim
Simétrica
n x 64
kbit/s até
2 mbit/s
IDSL
ISDN DSL
1
Não
Simétrica
até 144
kbit/s
Simétrica
até 1
Mbit/s
Reach DSL
1
Sim
Empregado
acessos ISDN
em
Projetado
para
suportar as condições
mais adversas da rede
externa.
O ADSL faz parte da família de soluções xDSL que utilizam pares de cobre da rede
telefônica para prover acesso local até o assinante.
As operadoras no Brasil vem a muito tempo utilizando o HDSL para provimento de
serviços de linha dedicada de 2 Mbit/s. A qualidade deste serviço depende em grande
parte da seleção do par telefônico. O risco de queima de equipamento por incidência de
raios é uma das desvantagens desta tecnologia em regiões tropicais como grande parte
do Brasil.
O ADSL está sendo utilizada pelas maioria das operadoras de serviço telefônico fixo
comutado no Brasil para provimento de serviço banda larga de acesso a Internet em que
o usuário passa a dispor de uma conexão permanente. O Speedy da Telefonica, Turbo da
Brasil Telecom, Velox da Telemar e Turbonet da GVT são exemplos deste tipo de serviço.
A tecnologia DSL atingiu 26 Milhões de assinantes em todo o mundo em agosto de 2002
segundo dados do DSL Fórum.