PROTOCOLOS DE ALTA VELOCIDADE (5)

WirelessBR		WirelessBr é um site brasileiro, independente, sem vínculos com empresas ou organizações, sem finalidade comercial, feito por voluntários, para divulgação de tecnologia em telecomunicações
PROTOCOLOS DE ALTA VELOCIDADE (5)
Autor : Welton Sthel Duque

(Esta página contém figuras grandes. Aguarde a carga se a conexão estiver lenta)

É um standard internacional de comunicações para a transmissão de dados, vídeo e dados utilizando as linhas telefônicas com tecnologia digital. A velocidade de transferência é de 64 Kbps. É destinado a fornecer comunicações ponto a ponto, com o processamento simultâneo de tráfego de voz e dados digitalizados nos mesmos links digitais, através da utilização de comutadores integrados.

Disponibiliza dois canais de 64 Kbps para dados e um canal de 16 Kbps para sinalização (2B+D).

Disponibiliza 30 canais de 64Kbps para dados e um canal de 64 Kbps para sinalização (30B+D) o que permite velocidades máximas da ordem dos 2 Mbps. Nos EUA e no Japão são utilizados débitos de 56 Kbps por canal o que só permite uma velocidade máxima de 1.544 Mbps (23B+D).

Os particulares e as pequenas e médias empresas são o alvo preferencial do acesso básico e podem utilizar um dos canais disponíveis para voz e outro para dados. Em alternativa podem agregar os dois canais para obterem uma taxa de transferência de 128 Kbps.

- Taxa de transferência de 16 Kbps para o acesso básico e de 64 Kbps para o acesso primário;

- Transporta sinalização (número de telefone, toque do telefone, etc.) e dados (tipicamente até 9,600 bps no acesso básico;

A versão original do RDSI utiliza transmissão baseband e foi desenhada para operar na infra-estrutura de comunicações existente que é baseada em fios de cobre.

Outra versão, chamada B-ISDN (Broadband-ISDN), utiliza transmissão broadband e é capaz de taxas de transmissão de 155.52 Mbps e superiores, o que obriga o uso da fibra óptica.

Também chamada wideband-ISDN, por contraposto à ISDN normal - Narrowband-ISDN, utiliza tecnologias ATM para a comutação e SDH/SONET para o transporte físico. Pretende suportar tráfego simultâneo de voz, dados e vídeo.

O modelo de referência dos protocolos RDSI-FL (Protocol Reference Model - PMR) definido pela recomendação I.321 do ITU-T é composto por três planos: plano do usuário, plano de controle e plano de gerenciamento.

O plano do usuário é responsável pela transferência de informações do usuário e do controle associado a esta transferência, tais como controle de fluxo e recuperação de erros.

O plano de controle é responsável pelo controle da chamada e pelas funções de controle das conexões. Ele cuida de toda a sinalização referente ao estabelecimento, supervisão e liberação de chamadas e conexões.

O plano de gerenciamento possui funções de dois tipos: gerenciamento de planos e gerenciamento de camadas.

O Gerenciamento de planos é utilizada para o gerenciamento e coordenação dos planos do usuário, de controle e do próprio plano de gerenciamento, como um todo.

O Gerenciamento das camadas corresponde à sinalização referente aos parâmetros residentes nas suas entidades de protocolo. Trata dos fluxos de informação de operação e manutenção (OAM - Operation and Maintenance) específicos de cada camada.

O frame-relay procura tirar proveito da qualidade dos atuais meios de transmissão. Como as transmissões estão se tornando cada vez mais confiáveis, o frame-relay consiste em eliminar grande parte do cabeçalho do packet-switching relacionado com o controle de erros. Desta forma, o frame-relay consegue atingir taxas de mais de 2 Mbps, enquanto o packet-switching se limita aos 64 Kbps originais

O frame-relay é uma variação da interface X.25 desenhada de forma a permitir a transmissão/comutação a alta velocidade de pacotes ou tramas com um mínimo de delay e utilização eficiente da largura de banda (bandwidth).

O seu nome deriva da utilização da camada 2 do modelo OSI (Data Link ou "frame") para encaminhar (ou "relay") um pacote diretamente para o destino em vez de terminar cada pacote em cada nó de comutação. Isto elimina o processamento de overheads e aumenta a velocidade de transmissão.

Baseado no standard ITU-TS Lap-D (um subconjunto do HDLC), utiliza pacotes de comprimento variável, e assume que o meio de transmissão é confiável, ou seja, sistemas de transmissão baseados em fibra óptica e tecnologia digital. Não existe detecção e controle de erros na rede o que ajuda a acelerar as transmissões. Quando ocorrem erros, o frame relay depende de protocolos de mais alto nível para os controlar.

Como as tramas podem utilizar diferentes caminhos da rede, o equipamento receptor (normalmente um router) também tem de executar a reordenação de tramas.

Outro conceito importante é o de CIR (Committed Information Rate), em que embora exista uma determinada largura de banda disponível, o cliente e o fornecedor acordam num valor mínimo de utilização que estará sempre disponível. Deste modo, o fornecedor pode multiplexar estatisticamente muitos canais lógicos numa única ligação física. Este esquema baseia-se no pressuposto que todos os clientes não estarão a utilizar em simultâneo o máximo de capacidade disponível.

Originalmente só estavam disponíveis PVC (Private Virtual Circuits), isto é, ligações ponto a ponto. Com velocidades que começam normalmente em 64 Kbps, podem chegar a mais de 1 Mbps.

- Switched virtual circuits (SVCs), onde pode escolher com quem pretende comunicar, tal como acontece na rede telefônica;

- Serviço simplex, em que os dados apenas fluem numa direção, o que é útil para serviços de broadcasting.

O Frame Relay é muitas vezes utilizado como substituto do X.25, primariamente para tráfego entre LANs.

O cell-relay pode, de certa forma, ser considerado o próprio ATM. Ele é uma combinação das características inerentes à comutação por circuitos e por pacotes, uma mistura equilibrada dos desenvolvimentos obtidos por essas duas tecnologias, utilizando o que cada uma possui de melhor.

Em comparação ao frame-relay, o cell-relay possui as mesmas características de não existência de controle nó a nó. Sua principal diferença é utilizar células de tamanho fixo, que possuem maior desempenho em termos de velocidade comparadas às células de tamanho variáveis, podendo trabalhar com taxas da ordem de até centenas de Mbps (enquanto o frame-relay atinge até 2 Mbps).

Além dos vários canais lógicos que podem ser multiplexados sobre um único meio físico, o ATM faz uso de canais e caminhos virtuais. Ele pode ser comparado a uma técnica de comutação de circuitos multi-taxa, porém nela os canais virtuais possuem suas taxas dinamicamente definidas no momento da conexão, diferindo dos canais de taxa fixa.

Outro fator importante a ser considerado é o tamanho das células. Este fator provém de uma relação de compromisso entre a eficiência da transmissão, complexidade da rede e atraso. Após muita discussão, foi padronizado um valor de célula de 48 octetos como o ideal.

A comutação por pacotes vem sendo usada desde 1969 (ARPANET), tendo sido difundida nas décadas de 70 e 80. Hoje, com as necessidades de comunicação exigidas pelos sistemas multimídia (integração de voz, dados e imagem), a tecnologia de comutação de pacotes deverá a médio prazo ser substituída por tecnologias “Fast Packet Switching” (Comutação Rápida de Pacotes).

Em 1998, 86% do total de fornecimentos de portas e NIC’s no mercado de LAN’s foram Ethernet/Fast e Ethernet/Gigabit. Observa-se, portanto, uma liderança absoluta e incontestável da tecnologia Ethernet e de suas evoluções de alta velocidade.

Existem diversos fatores que justifiquem esta liderança e mostram que esta tendência continuará nos próximos anos, quais sejam

- Confiabilidade – A Ethernet é uma tecnologia madura, disponível desde 1986.

- O padrão SNMP para Ethernet é largamente adotado, existe uma ampla oferta de ferramentas de gerência para Ethernet e um grande número de pessoal treinado para manutenção e gerência de redes Ethernet.

- Escalabilidade – A aprovação do Fast Ethernet em 1995 e do Gigabit Ethernet em 1998 estabeleceram a Ethernet como uma tecnologia escalável, evolutiva e longe da obsolescência.

- Baixo Custo – Grande escala de produção, simplicidade na sua implementação, grande número de empresas concorrentes, são fatores que impõem preços mais competitivos em relação a tecnologias afins. Observa-se também uma redução nos preços por porta, com o passar dos anos.

O objetivo das tecnologias discutidas é aumentar a vazão das redes Ethernet atuais (padrão IEEE 802,3), o que obviamente implica em algumas modificações. A idéia é fornecer uma alternativa de crescimento natural, principalmente para o padrão 10BASE-T.

Consideramos como extensões de redes Ethernet as redes locais que fornecem taxas superiores aos 10 Mbps (half duplex) fornecidos pelas redes 802.3, mantendo, do ponto de vista das estações, o acesso baseado no CSMA/CD.

A especificação de nível físico 100BASE-T é responsabilidade do grupo de estudo IEEE 802.3u. A utilização de taxas de 100 Mbps obrigou a modificações apenas no nível físico. As subcamadas MAC e LLC definidas no padrão IEEE 802.3 (método de acesso CSMA/CD) não sofreram alterações, o que permite uma total compatibilidade com as versões a 10 Mbps.

A especificação 100BASE-T engloba as opções de nível físico 100BASE-TX, 100BASE-T4 e 100BASE-FX, uma interface padrão denominada MII e um repetidor 100BASE-T.

O Fast Ethernet usa o código 4B/5B que substitui cada 4 bits por 5 bits de acordo com a tabela a seguir. O uso deste código assegura uma transição de sinal a cada 2 bits.

O 100baseT4 utiliza quatro pares trançados e o objetivo é permitir a utilização de cabos sem blindagem (Tipo 3). Para isto, 3 pares são usados para transmitir dados e o quarto par é usado para detectar colisões. Para cada um dos 3 pares os dados são comprimidos numa conversão 8B6T (8 bits - 6 transmitidos) a uma taxa de entrada de 33,33 Mbps, correspondendo a uma taxa de transmissão no meio físico de 25 Mbps. Com o uso da codificação "Manchester" a freqüência máxima gerada é de 25 Mhz.

Trata-se de uma cópia da implementação FDDI que utiliza apenas dois pares de cobre com blindagem (STP) ou duas fibras ópticas. As implementações 100baseTX e 100baseFX são copiadas do FDDI, logo a estrutura do nível físico é diferente.

A utilização do código Manchester a 100 Mbps resultaria em sinais com uma freqüência de 100 Mhz. Para evitar esta situação optou-se pela codificação NRZ-I que gera freqüências máximas de 50 Mhz.

ANSI/IEEE 802.4 (ISO 8802-4) é o padrão para redes em barra com sinalização em banda larga utilizando a passagem de permissão como método de acesso. Quatro tipos de meios em barra, com as suas entidades, correm particularmente pelas formas de sinalização especificadas para cada tipo de entidade do nível físico.

ANSI/IEEE 802.5 (ISO 8802-5) é o padrão para redes em anel utilizando passagem de permissão como método de acesso. O padrão provê a especificação necessária para redes em banda básica operando em 4 Mbps ou 16 Mbps, utilizando o par trançado como meio de transmissão.

Protocolo definido pelo IEEE (802.6) para redes de área metropolitana, que opera como um duplo barramento (dual bus) cada um dos quais transporta dados em ambas as direções, utilizando um método de acesso ao meio do tipo determinístico. Um sistema de fila mantém a ordem na transmissão.

Oferecendo altas velocidades (entre 2 e 300 Mbps), possui uma grande tolerância a falhas e um alto desempenho.

Nunca foi muito popular, tendo vindo a ser substituído pelo SMDS e pelo ATM com o qual possui algumas semelhanças.

Tipicamente, os usuários de redes locais necessitam de serviços de transmissão de dados e voz, entre outros, para desempenhar suas tarefas. Esta demanda impulsionou o desenvolvimento de soluções baseadas na integração de diversos serviços em uma rede única. Visando oferecer soluções para integração de serviços no âmbito das redes locais, o IEEE desenvolveu o padrão IEEE 802.9, intitulado “Integrated Services (IS) LAN Interface at the Medium Access Control (MAC) and Physical (PHY) Layers”. Esse padrão define uma interface para acesso a serviços integrados, denominada ISLAN, fornecidos com base em redes públicas ou privadas, como por exemplo: RDSI, FDDI e todas as redes IEEE 802.

A arquitetura IEEE 802.9 define um nível físico mais sofisticado que o das outras LANs IEEE 802, utilizando a multiplexação por divisão no tempo (TDM). A multiplexação é especificada para ser capaz de transferir taxas múltiplas de 4,096 Mbps em quadros isócronos gerados em uma freqüência de 8 Khz.

A referência [IEEE 1994] fornece especificações para uso de suportes TDM a 4,096 Mbps e 2,048 Mbps baseados em quadros com 64 e 320 slots de um octeto.

A multiplexação dos diversos serviços transportados nos octetos do quadro TDM é função de uma subcamada do nível físico denominada HMUX (Hybrid Multiplexing). Os procedimentos de gerenciamento da subcamada HMUX, combinados com extensões para sinalização RDSI, definem o mecanismo que permite estabelecer e liberar canais, de forma transparente e dinâmica, de acordo com os serviços requisitados pelos usuários. Os tipos de canais definidos no padrão são:

Canal full-duplex com taxas de 16 ou 64 Kbps. O canal D é usado para fornecimento dos serviços de controle de chamadas

Canal de 64 Kbps, full-duplex, Foi concebido para transmissão de voz codificada em PCM ou para serviço isócrono de 64 Kbps.

Canal isócrono, full-duplex, cuja banda passante é um múltiplo de 64 Kbps. Exemplos típicos de utilização de canais C incluem a transmissão de imagens e vídeo.

Canal full-duplex, usado para transmissão de pacotes (daí o “P”). O canal P suporta os serviços MAC 802 para transmissão de dados.

Canal full-duplex, isócrono, de 64 Kbps, utilizado para transportar informações relativas ao procedimento de arbitração request/grant. Esse canal é usado para controlar o acesso ao canal P, para transporte de MPDUs.

Serviço de dados público de alta velocidade baseado em comutação de pacotes que permite performance do tipo das LANs em MANs ou WANs sem limite de distância.

Oferece um tamanho variável de pacote, redes privadas virtuais (Virtual Private Network), grupos fechados de utilizadores (Closed User Group) e velocidades entre 34 Mbps e 155 Mbps.

WirelessBR