MÓDULO 3 – TELEMATICA

MÓDULO 3 – TELEMATICA

MODENS ANALOGICOS

MODENS DIGITAIS

REDES DE TELECOMUNICACOES

Classificação geral dos tipos de modem

MODENS ANALÓGICOS

Processo de modulação sobre uma onda portadora com freqüência dentro da faixa de voz (300-3400Hz)

Modulação Alteração das características de amplitude fase ou freqüência ou misto destas.

300Freqüência [Hz]9600 Freqüência [Hz]fp 3400

fp -> freqüência da onda portadora

modulaçãoDADOS

MODULAÇÕES FSK E ASK

t

t

11 00010

t

ASKASK

FSKFSK

MODULAÇÃO PSK

Onda portadora com fase 0 graus

Onda portadora com fase 180 graus

t

t

11 00010

Ex.: ModulaçãoPSK.

Ex.: ModulaçãoDPSK . 0 -> 90°1-> 270°

PSK: 0 - Asen (wt+ 0) 1 - A sensen (wt+180)

DPSK: Fase no instante(k)=Fase do instante (k-1)+Fase do símbolo

de modulação

t

t

t

SÍMBOLOS DE MODULAÇÃO

0

1

010

001011

100 000

101 111

110

Tt =Tm.N Tm é a taxa de modulação; Tt é a taxa de transmissão e N é o número de bits por símbolo de modulação

1100

01110101

01101101

1111

1110

0100

0011

10110010

1010

1001

0001

10000000

QAMDPSK TRIBIT

DPSK DIBIT

00

111001

Shannon

C=Capacidade máx do canal em Bps

C=BWlog2(1+S/N)

~39Kbps com S/N=30dB!

DPSK 1 BIT

SÍMBOLOS DE MODULAÇÃO

TCM – Trellis Code Modulation (constelações V32bis)

ARQUITETURA BÁSICA DE UM MODEM ANALÓGICO

MODULADOR

IA

TX TD

ID

RX RD DEMODULADOR

ARQUITETURA BÁSICA DE UM MODEM ANALÓGICO

INTERFACE

ANALÓGICO

INTERFACE

DIGITAL

FILTRO TX

OSCILADOR

AMPLIF.MODULADORSCRAMBLER HIBRIDA

AGCEQUAL PRÉ AMPLIF.

DEMODULADORDESCRAMBLER

DCDFILTRO RX.

SELEÇÃO SINC.

EXTRATOR DESINCRONISMO

PLL

TD

TC

TX

TCKE

RC

DCD

2 4

RX

RD

RECOMENDAÇÕES ITU-T

ITU-T taxa de: transm.[bps]

(modul. [baud])

modotransmissão

V.21 300(300)

assíncrono

V.23 600/1200(600/1200)

assíncrono

V.26 2400(1200)

síncrono

RECOMENDAÇÕES ITU-T

ITU-T taxa de: transm.[bps]

(modul. [baud])

modotransmis-

sãoV.22 600/1200

(600)ambos

V.22bis 1200/2400(600)

ambos

V.32 9.6/4.8/2.4K ambos

CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DE MODENS ANALÓGICOS

ITU-T Recomendações mínimas. Handshaking Negociação inicial Treinamento

AUTO MODE - Identificação automática de Norma.

AUTO BAUD - Identificação automática de Velocidade.

Conforme qualidade do link de comunicação:

FALLBACK - Redução da velocidade.

FALLFORWARD - Elevação de velocidade.

RETREINO - Congelamento sem queda na conexão.

Estas características exigem o CONTROLE DE FLUXO da taxa de transmissão na interface com o DTE através de:

RTS/CTS ou XON/XOFF

OUTROS TIPOS DE MODENS

Modens ÓPTICOS - Utilizam fibra-ótica como suporte para transmissão. São digitais e geralmente de alta velocidade e longas distâncias

Modens PCMCIA - Modens analógicos utilizados em slots padrão de NOTE-BOOKS que possuem protocolos especiais de correção de erros e compressão de dados como o MNP10.

CABLE-MODENS - Modens que utilizados nas instalações das redes das operadoras de TV a CABO.

Modems xDSL – Modems digitais de alta performance utilizando as mais recentes e difundidas técnicas de modulação 2B1Q, CAP e DMT ( e seus derivados).

Modens ISDN - Modens digitais com características especiais para instalação em redes RDSI (Redes Digitais de Serviços Integrados). Estes modens realizam tarefas além da camada física do modelo OSI.

Modens GPRS – Utilizados para as redes de dados 3G de operadoras de telefonia celular.

Características Especiais em ModensCaracterísticas Especiais em Modens

ENLACES DE TESTEENLACES DE TESTE

Em uma circuito básico existem muitas Em uma circuito básico existem muitas variáveis;variáveis;

A arquitetura interna comum dos modens A arquitetura interna comum dos modens permite, através de testes de retorno do permite, através de testes de retorno do sinal digital ou analógico (loop), sinal digital ou analógico (loop), diagnosticar defeitos como:diagnosticar defeitos como: Enlaces digitais e Enlaces analógicosEnlaces digitais e Enlaces analógicos

AssimétricosAssimétricos - Só desvio no local do teste - Só desvio no local do testeSimétricosSimétricos - O sinal que chega do modem remoto - O sinal que chega do modem remoto

também é desviado para a origem.também é desviado para a origem.


ENLACES DIGITAIS - LDLENLACES DIGITAIS - LDL

O sinal digital antes de ser modulado é O sinal digital antes de ser modulado é desviado para o circuito de recepção:desviado para o circuito de recepção:

MODULADOR

IA

TX TD

ID

RX RD DEMODULADOR

LDLsimétrico


ENLACES DIGITAIS - LDRENLACES DIGITAIS - LDR

Modulador

IA

TX

TD

ID

RX

RD Demodu lador Modula

dor

IA

TX

TD

ID

RX

RDDemodulador

LDR simétricoModem executando LDR

Características Especiais em ModensCaracterísticas Especiais em ModensENLACES ANALÓGICOS - LALENLACES ANALÓGICOS - LAL

O sinal analógico antes de ser enviado para O sinal analógico antes de ser enviado para o meio de transmissão é desviado para o o meio de transmissão é desviado para o circuito de recepção:circuito de recepção:

MODULADOR

IA

TX TD

ID

RX RD DEMODULADOR

LAL simétrico


ENLACES ANALÓGICOS – LARENLACES ANALÓGICOS – LAR

Modulador

IA

TX

TD

ID

RX

RD Demodu lador Modula

dor

IA

TX

TD

ID

RX

RDDemodulador

LAR simétricoModem executando LAR


GERADOR PADRÃOGERADOR PADRÃO Padrão de teste que pode ser utilizado

com LAL, LAR ou LDR. Exemplo com LAL:

MODULADOR

IA

TX TD

ID

RX RD DEMODULADOR

GER

COMP LED

CONECTOR DE LOOPCONECTOR DE LOOP Complementa o teste da interface digital do

modem REMOTO Os principais sinais são retornados como

origem, externamente na ID do modem remoto.

MODULADOR

IA

TX TD

ID

RX RD DEMODULADOR

LOOP

TEST-SETTEST-SET

Emulador de DTE Pode ser programado com variados

modos de comunicação, tipos de ID e sequências padrão de bits

Contabiliza os erros da comunicação indicando sua performance

Pode possuir uma BOBOX para visualizar sinais da Interface Digital e simular cabos lógicos.

Características Especiais em ModensCaracterísticas Especiais em ModensSequência de verificação de teste em campo Sequência de verificação de teste em campo

usando enlaces de testeusando enlaces de teste

(1) Ativar o LDL(2) SE LDL Não OK ENTÃO Possíveis Falhas: - Cabo lógico local, ID do MODEM Local ou DTE Local FIM(3) Ativar LAL(4) SE LAL Não OK ENTÃO Possíveis Falhas: - MODEM Local FIM(5) Ativar LDR(6) SE LDR Não OK ENTÃO Possíveis Falhas: - linha

- MODEM Remoto FIM(7) CONECTAR CONECTOR DE LOOP NO MODEM REMOTO(8) SE TESTE Não OK Possíveis Falhas: - ID do MODEM remoto(9)Continua sem comunicação? Possíveis Falhas: - cabo lógico remoto

- DTE remoto - Software ou protocolo de comunicação(10) Sabotagem ou bruxaria!!!!

OUTRAS CARACTERÍSTICAS ESPECIAISOUTRAS CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS

CONFIGURAÇÃO REMOTA DIAL-BACKUP DIAL- STANDBY SISTEMA DE PROTEÇÃO POR SENHA GERENCIAMENTO ETC...


MODENS ANALOGICOS

MODENS DIGITAIS


FUNDAMENTOS DO MODEM DIGITAL

• Alcance limitado em função da taxa

5,4 19200

8 9600

11 4800

16 2400

22 1200

30 600

Alcance [Km] Velocidade

ARQUITETURA BÁSICA DE UM MODEM DIGITAL

CODIFICADOR

IA

TX TD

ID

RX RD DECODIFICADOR

MODEM DIGITAL BAIXA TAXAARQUITETURA BÁSICA

INTERF.

ANALÓGICA

INTERFACE

DIGITAL

EQUALIZADOR

OSCILADOR

AMPLIF.CODIFICADOR

EQUALIZADORREGENERADOR

DECODIFICADOR

DETECTOR DE PORTADORA

SELEÇÃO SINC.

RECUPERADOR DE RELÓGIO

TXTXCE

RC

2 4

RX

HÍBRIDA

GERADOR DE RELÓGIO

TD

TC

RD

DCD

RETARDORTS

CTS

EXT.

REG.

INT.

CÓDIGOS PARA BAIXAS TAXAS DE BPS

• Transparência, no sentido de não colocar restrições a passagem de uma mensagem;

• Decodificação única;

• Espectro de energia favorável (incluindo nível DC próximo a zero);

• Auxílio na extração do sinal do relógio (no caso das transmissões síncronas).

CÓDIGOS - Classificação

• Quanto aos níveis• Família NRZ (Non-Return to Zero) : os bits que transportam

informação neste código ocupam o intervalo de um bit (período do relógio).

• Família RZ (Return to Zero) : os bits que transportam a informação ocupam metade de um intervalo de bit.

• Codificação em fase: se utiliza da transição de nível do sinal para transmitir bits de informação e sincronismos de relógio.

• Multinível Binário: utilizam vários níveis de sinal (ex: códigos bipolares).

• Quanto a polaridade• Unipolar: (+,0) ou (0,-)

• Polar: (+,-)

• Bipolar: (+, 0, -)

CÓDIGOS - Classificação

CÓDIGOS - NRZ POLAR00 111111 00000000000

+V

-V

•Eliminam acentuadamente o nível DC

•Próprio da RS232 - Alcance reduzido

CÓDIGOS - AMI

• 0V para nível lógico 0;

• Pulsos alternados de +Ve -V

de meio bit para nível lógico 1.

+V

-V

0V

0 111111 000000000000

• Família RZ (bipolar)

• Elimina a componente DC

• Inviável para comunicações síncronas

CÓDIGOS - MILLER

0 111111 000000000000

+V

-V

0V

• Espectro mais reduzido e favorável

• Elimina a componente DC

• Exelente para comunicações síncronas

• Nível lógico 0: transição no final do bit;

• Nível lógico 1: transição no meio do bit.

CÓDIGOS - HDB3

+V

+M

0000000010001

Última V-

Última V+

+M -

V-M

-V-

V

SE último pulso for V(iolação) ou SE pulso anterior tem polaridade igual a V anterior ENTÃO Aplicar M00VSENÃO

Aplicar 000V

CÓDIGOS - MANCHESTER

1 000010010001

1 000010010001

NORMAL

DIFERENCIAL

Nível lógico 0: sinal com 0°;Nível lógico 1: sinal com 180°.

Soma-se a fase do bit anterior, a fase correspondente ao novo nível lógico.

Comparativos de espectros para baixas taxas e alcances @ 4fios

Tecnologia xDSL

• Modens digitais porque usam o conceito de banda base: espectro da linha proporcional a taxa de transmissao

• x = A,C, H, I, MS, RA, S, SH, U...• Códigos de melhor performance = menor

espectro Ex.: 2B1Q, CAP, DMT...

• Uniformização de técnicas de codificação, modulação e/ou handshake para padronização como G-DMT, G-lite, ANSI T1.413, G.991,G.992, G.SHDSL

• Embarcados com gerencia remota

Tecnologia xDSL

• Multi aplicação taxas/LPs/alcances/Interfaces• Necessitam o par complementar (handshake):

• LTU/NTU – Line/Network Termination Unit• CSU/DSU – Unidade de Servico de Canal/Dados• ATU-R, ATU-C – ADSL Termination Unit

Remote/Central

• Opcao de Tele-alimentacao (em unidades LTU) - para manter circuitos ativos

Tecnologia xDSL

• Comparação HDSL E T1

REF.: http://www.gta.ufrj.br/grad/03_1/dsl/hdsl.htm

Tecnologia xDSL • Acesso ADSL

Técnicas 2B1Q, CAP e AMI em aplicação T1 (1,544MHz)

Comparativos de espectros para Altas taxas e alcances @ 2 ou 4fios

Modens com DMT – ESPECTROS

Com cancelamento de eco


Com cancelamento de eco

CÓDIGOS – OS LIMITES

Tecnologia de acesso ADSL versus Cable modens

Faça uma tabela resumo que destaque comparativamente as diferentes tecnologias xDSL ( onde x = A,C, H, I, MS, RA, S, U ) incluindo também, no mínimo, os padrões G-DMT, G-lite, ANSI T1.1413, G.992.3 e G992.5. Nesta tabela, incorpore informações como: Descrição da tecnologia (resumo do padrão), alcance típico do enlace, upstream e downstream, espectro utilizado e aplicação comercial.

Realize uma breve pesquisa nas bibliografias de nosso plano de ensino e na Internet e busque uma conclusão na comparação entre a tecnologia xDSL e Cable modens (IEEE 802.14) utilizados pelas operadores de TV por assinatura. Quais as vantagens e desvantagens de ambas e qual é a que melhor se destaca diante do cenário atual de acesso a Internet como usuário residencial comum?


MODENS ANALOGICOS

MODENS DIGITAIS


REDES DE TELECOMUNICAÇÕES

REDES PRIVADAS FRAME RELAY ATM METROETHERNET

REDES PRIVADAS Pioneiras, alto custo. Custeadas por único proprietário Equipamentos e tecnologias planejados e adquiridos

conforme propósito e necessidade Links contratados em regime de locação mensal com as

operadoras de Telecom Formadas por Multiplexadores, Processadores de Rede e

Unidades de Derivação Digital (UDD) Utilizavam Linhas Privativas com modens Analógicos

e/ou Digitais SLDD – Serviço de Linha Dedicada Digital (link + modens

em geral digitais) SLDA – Serviço de Linha Dedicada Analógica (só o meio

de transmissão com restrição de banda de 4KHz)

UNIDADES DE DERIVAÇÃO - UD

Otimização do uso de portas seriais (UDD – UD Digital) Composta por uma porta principal e várias secundárias Exigência de protocolos half-duplex Amplamente utilizadas nas redes baseadas em Host

(Main frame) DTE1

Computador Central

UDD

DTE2

DTE3

PS1

PS2

PS3

PS4

PP

PP-Porta Principal

PS-Porta Secundária

DTE4

UNIDADES DE DERIVAÇÃO Hardware Simples – controlado por sinais de controle (RTS) Inspirou a geração atual de ServerSwitches

UNIDADE DE DERIVAÇÃO

Portas Secundárias

Porta Principal

(a) Propagação de sinais que entram na porta principal

UNIDADE DE DERIVAÇÃO

Porta Secundárias Porta

Principal

bloqueadas

(b) Propagação de sinais que saem da porta principal

Sinais TX, DTR, RTS e sincronismo provindos do DTE

PORTA SECUNDÁRIA 1

PORTA PRINCIPAL

PORTA SECUNDÁRIA 2

PORTA SECUNDÁRIA 3

PORTA SECUNDÁRIA 4

Sinais TX, DTR, RTS provindos do DTE ligado a uma porta secundária

PORTA SECUNDÁRIAS

Controle das Portas

Secundárias

RTS 1

RTS 3 RTS 2

RTS 4

SERVERSWICTHES Hardware Simples – UDD Inversa Chamados de Switches KVM (Keyboard, Video, Mouse) Controlados manualmente ou por software

SERVERSWICTHES Ampliação de uso local e remoto Solução para crash-recovery e power-off remoto

MULTIPLEXADORES

Otimização do uso de meios de transmissão Compartilhamento do link Três tipos:

FDM - Multiplexação por Divisão em Frequência TDM - Multiplexação por Divisão no Tempo STDM - Multiplexação por Divisão no Tempo

Estatístico

MUX FDM

GRUPO

108

FILTROMODEMDTE12

300-3400Hz

FILTRO

104-108KHz

Fi=108Khz

FILTROMODEMDTE 1

300-3400Hz

FILTRO

60-64KHz

Fi=64Khz

FILTROMODEMDTE 2

300-3400Hz

FILTRO

64-68KHz

Fi=68Khz Σ

fi fi

60

Constituição de um Grupo em FDM

300-3400Hz

MUX TDM

Canal Principal

CSCS

CSCS

CS

CPCP

CS

CSCS

T

A2A1

B1A1 D1C1 B2A2 D2C2

B2B1

C2C1

D2D1 D2D1

C2C1

B2B1

A2A1

T

• São sempre síncronos no canal principal• Va = Σ Vcs Velocidade agregada do canal principal• Vcp = Va.e Velocidade real do canal principal considerando o fator de envelopamento (e>1)

MUX STDM

• Síncronos no canal principal com correção de erros• Velocidade agregada do canal principal < Σ Vcs Simetria• Controle de fluxo nos canais secundários Bufferização

HOST

Terminais @ 2400bps Linha privativa commodens @ 4800bps

Multiplexação STDM - Baseada em estatística de uso

STDM

4 portasmultiplexadas

STDM

PROCESSADORES DE REDE

• São nós de uma rede distribuida Assimétricos STDM • Totalmente configuráveis e gerenciáveis Vários CP e CS• Estabelece a comunicação física e lógica• Vários tipos de topologia de rede Modular

CS1-1CS1-2CS1-1

CS1-4

CS1-3CS1-6CS1-5

CV 1

CV 3CV 2

CP 1CS1-2

CS1-3

NÓ 1CP 2CS1-4

CS1-5

CS1-6

CV 1

CV 3CV 2

Associação de Canais Físicos a Canais Virtuais

PROCESSADORES DE REDE

NÓ 2

NÓ 1

NÓ 3

NÓ 4

CS1

CS2

CS3

CP1 CP1

CP2

CS2

CS1CS3

CP1CP2

CP3

CS1

CS2

CS3

CP1 CP2

CS1 CS2

EXEMPLO DE REDE COM EXEMPLO DE REDE COM TOPOLOGIA MISTATOPOLOGIA MISTA

SLDD SERVIÇO DE LINHA DEDICADA DIGITAL

Sinônimo de LPCD ou LP (Linha privativa de Comunicação de Dados)

Circuito final de uma rede de Telecom como FR, ATM, Determinísticas ou IP Dedicado. (last mile)

Circuito exclusivo e ponto à ponto usando os mesmos pares de fios da rede telefônica

Inclui os modens digitais (xDSL) nas pontas e pode cobrir qualquer distância usando suporte de outras redes (determinísticas)

Taxas de 1200bps à 155Mbps Extinguiram a SLDA (“Analógica”)


Características Garantia total de Banda e Transparência a protocolos Atrasos nulos e baixa taxa de erros Pode conter ou não equipamentos especiais nas pontas

(ex.: FRADs ou Roteadores) Comercializadas em função da velocidade e degrau Baixo tempo de reparo e instalação Ideal para serviços multimídia

Aplicações Interconexão de LANs e/ou redes seguras Terminais remotos Cash Dispensers, CAD/CAM, Automação Centralização de call-center e integração de Voz/Dados


Comercialização Uso de RS232 até 28K8bps V.35 de 64 à 2Mbps G.703 em padrões codirecionais e 2Mbps

QoS para Service Level Agreement (SLA) Disponibilidade média da rede e de acesso Relação entre o tempo de operação plena e

prejudicada da rede ou acesso no período de 30 dias; Tempo máximo de atraso da rede Prazos de manutenção: de 4 à 10 Horas Interrupções programadas Taxas de erro (BER)


Composição dos preços Prazo de contratação: permanente (30 dias à 5 anos ou

temporária (3 à 29 dias) Taxas

Instalação por ponta ou circuito Mudança de endereço Mudança interna Mudança de velocidade Visita improdutiva Instalação de routers ou CPE Mensalidade

Fidelização e ressarcimento caso exista cancelamento do contrato antes de seu término

FRAME RELAY

Histórico Redes ISDN (70s) desejavam substituir a PSTN e

integrava Voz e dados Redes ISDN não eram eficientes na parte de dados

pois usavam chaveamento de circuitos Chaveamento de pacotes era necessário e X.25 era

a única disponível X.25 era incompatível pois a ISDN mantém dados

do usuário separados dos dados de controle Nesta época redes eram conectadas por SLDD com

protocolos Ponto-a-ponto ou multi-ponto X.25 Nasce o Frame-Relay (FR) como padrão ANSI

FRAME RELAY

Características Protocolo em nível de enlace orientado a conexão Rede de comutação por pacotes Cria Redes Privadas Virtuais (VPN) longa distância Circuitos virtuais permanentes ou chaveados Multiplexação estatística em canais físicos comuns Possui mecanismos de controle de

congestionamento (diferente de controle de fluxo) Não realiza correção de erros, sequenciamento ou

confirmação de quadros (descarta se há erro) – torna-se ideal para Voz

Serviço com pagamento fixo mensal de porta e acesso

FRAME RELAY

Topologia estrela das antigas redes a) CSU/DSU = modens digitais normalmente com

gerenciamento do link criavam os links privados

SLDD

FRAME RELAY

b) redes parcialmente conectadas c) redes totalmente interligada

FRAME RELAY

Idéia do FR...Cada ponto com acesso único à rede

Roteadores Multiporta são desnecessários

Acesso simplificado Multiplexa vários canais

virtuais em um único canal físico (DLCI)

UNINNI

Interface Usuario Rede ou Rede/Rede

FRADFrame Relay Device

FRAME RELAY

Os comutadores são da operadora que mantém sua gerência Economia na conectividade e complexidade Na nuvem FR 2 tipos de circuitos: PVCs ou SVCs (mais raro)

FRAME RELAY

Componentes FRAD – Dispositivo de Acesso Frame Relay UNI – Interface Rede-Usuário NNI – Interface Rede-Rede Local Management Interface – LMI: Protocolos de administração

de redes complexas Endereço global e de estado dos VCs Multicasting e Sincronização

estrutura de quadro LMI

FRAME RELAY

Circuito Virtual Permanente (PVC) – somente dentro da nuvem Simples (a) Duplos (b)

máx=n(n-1)/2 onde n=nós

Unidirecionais (a) ou Bidirecionais (b)

Quanto mais PVCs, mais dificuldade em gerencia-los

Um PVC é um circuito predeterminado entre origem e destino

Um PVC é um circuito não dedicado Dois estados:

Data Transfer - Comunicação Idle - Espera

FRAME RELAY

Circuito Virtual Comutado (SVC) Conexões dinâmicas entre origem e qualquer

destino Quatro estados:

Call Setup – Estabelece uma conexão Data Transfer – Comunicação entre os DTEs Idle – Espera (por tempo determinado) Call termination – Finalização da conexão

Conectividade por demanda chaveada Análogo ao que acontece a uma PSTN Equipamentos mais caros Protocolos de sinalização idênticos ao ISDN Tecnologia se desenvolveu muito pouco

FRAME RELAY

CIR (Commited Information Rate) Taxa Garantida de Informação Taxas de 16Kbps

à 44,8Mbps Simétrico ou não Acima do CIR a rede FR

fará o maior esforço e descarta pacotes com DE=1

Velocidade da porta deve ser maior ou igual ao CIR (usual CIR = 50% da Porta)

FRAME RELAY

Commited Burst (Bc) Qtd de bits garantida Bc=CIR*T e T=1s

Excessive Burst (Be) – Leitura do bit DE A operadora tentará entregar (normal: 50% de Bc)

Parâmetros negociados com a operadora

FRAME RELAY

Sobreassinatura Taxa da Porta de

acesso (Vp) menor que o CIR de entrada e saída - Garantia 100% de entrega de pacotes.

FRAME RELAYExemplo de aplicação (valores de porta Vp)

1Mbps

FRAME RELAYArquitetura dos protocolos Plano de controle – C: Estabelecimento e término de

conexões lógicas. Protocolos entre usuário e rede LAPF (Link Access Procedure Framed Mode) Q.922 ITU

– Controle Nós da rede somente verificam erros e encaminham

frames baseando-se no número de conexão Delimitação, alinhamento, mux/demultiplexação e

controle de congestionamento Plano de usuário – U: Transferência de dados entre usuários

– Protocolos de funcionalidade fim-a-fim LAPF Q.922 ITU – núcleo Semelhante ao LAPB (HDLC) sem o campo de controle Só um tipo de quadro: para transportar dados

FRAME RELAY

Arquitetura dos protocolos

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Camadas superiores

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Camada 2

Camada 1

Camada 2

Camada 1

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Ambiente de rede

Ambiente de usuárioU CUC

Ambiente de usuário

Camadas superiores

Rede de sinalização

FRAME RELAY

QuadroCarga com até

16.000 octetos

FRAME RELAY Congestionamento

Baseado na teoria de filas elas existem em cada linha de entrada para cada saída

Evitar linhas com ruído pois o FR descarta pacotes Descarte=+tráfego=congestionamento=+descarte... FECN (Forward Explicit Congestion Notification): setado

no sentido do tráfego que carrega o quadro FECN BECN (Backward Explicit Congestion Notification): setado

no sentido oposto do tráfego que trouxe um quadro com FECN

Quadros com bit DE são os primeiros a ser descartados em caso de congestionamento

Mesmo taxas dentro do CIR podem ser descartadas O SLA (service Level Agreement) leva em consideração

os períodos de rede “fora do ar”. Métricas de 99%, 99,95% e 99,99% são comuns

FRAME RELAY

Identificador de Conexão de Enlace de Dados (DLCI) Endereço do PVC ou SVC Representam a conexão lógica nos múltiplos

circuitos virtuais 10bits=1024 possíveis (992 tirando os de controle) Ainda é possível DLCI de 17 e 24bits DLCI local: podem ser repetidos DLCI global: Dentro da Nuvem FR não podem

repetir.

FRAME RELAY

FRAME RELAYExemplo de configuração de Router…interface Ethernet0 ip address 192.168.0.1 255.255.255.0interface Serial0 no ip address encapsulation frame-relay IETF frame-relay lmi-type ansiinterface Serial0.1 point-to-point ip address 10.10.10.5 255.255.255.252 frame-relay interface-dlci 101interface Serial0.2 point-to-point ip address 10.10.10.9 255.255.255.252 frame-relay interface-dlci 102no ip http serverip classlessip route 192.168.1.0 255.255.255.0 10.10.10.6ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 10.10.10.10endRouter#

FRAME RELAY

Permite conectar redes de diferentes tipos (campo dados variável)

Além de dados, o FR evoluiu para tráfego de Voz e Vídeo. Surge o VoFR

FRADs ou Routers são as interfaces físicas

Uso de compressão de dados e cancelamento de pausas e eco

Priorização de tráfego Fragmentação de dados

menores

ATM Modo de Transferência Assíncrono Rede baseada em chaveamento de circuitos de alta

velocidade (80s e 90s) para redes de dados Controle de células para se distinguir do FR (controle

de pacotes) Rede “universal” por combinar o atendimento de uma

ampla variedade de serviços de voz, imagem e dados com QoS robusto.

Interconectividade de LANs e WANs 25 a 155Mbps em UTP e 100 a 622Mbps ou mais sobre

fibra Típica 155Mbps sobre SONET Modelo de 3 camadas: física, ATM e adaptação ATM

ATM Operação similar ao FR Duas classes amplas de padrões de interface: redes dentro

de redes Endereçamento baseado no E.164(ISDN, FR) Células fixas de 53 bytes (cabeçalho de 5 bytes e carga de

48 bytes) implicando em eficiencia fixa (90,5%) Circuitos virtuais específicos (VCI) Uma coleção de canais VCI são identificados pelos VPIs Conexões feitas dinamicamente pelos comutadores ATM As camadas de Adaptação (AAL) permite suportar diferentes

tipos de tráfego O AAL5 define transmissões de dados TCP/IP Suporta taxas de transmissão variável (VBR) e aplicações

de transmissão de taxa constante (CBR) como voz e comunicações isócronas (bits em ordem e em tempo)

ATM

Células fixas de 53 bytes (cabeçalho de 5 bytes e carga de 48 bytes)

ATM Uma coleção de canais VCI são identificados pelos

VPIs e as conexões são feitas dinamicamente pelos comutadores ATM

ATM As camadas de Adaptação (AAL) permitem suportar

diferentes tipos de tráfego

ATM O AAL5 por ex. define transmissões de dados TCP/IP

ATM Protocolos de interfaces de rede


REDES PRIVADAS FRAME RELAY ATM METRO ETHERNET

METRO ETHERNET MEN – Metropolitan Ethernet Network O trafego de voz já foi superado pelo trafego de dados solução TDM

não e mais interessante A ethernet e barata, flexível e de fácil manutenção e operação O provedor MEN usa qualquer tecnologia de rede: FR, ATM, SONET,

MPLS, etc.. Do ponto de vista do cliente a conexão e um simples ponto de rede

Tempos Modernos

Necessidade de evolução das redes comutadas tradicionais Novos serviços Capacidades crescentes de transmissão de dados

Fracasso das tentativas formais de inovação N-ISDN, B-ISDN, ATM

Crescimento rápido dos serviços associados a mobilidade

Conseqüências

A Internet se impõe como solução de fato Rápido crescimento de serviços sobre a Internet Característica básica: a complexidade se desloca

do meio (centrais) para as pontas (computadores) Os usuários são um elemento ativo na criação de

novos serviços A escassa regulação das extremidades da rede

facilita essa criação de novos serviços

As Telecomunicações estão mudando

Analogo

Circuito

Narrowband

Wireline

Proprietário

Ponto-a-ponto

Digital

Pacote ( IP)

Wideband & broadband

Wireless & wireline

Aberto/ Padrão

Multicast

Tecnologias de redes

Problemas da rede de acesso Como chegar ao usuário residencial ou corporativo

com um acesso de alta velocidade e baixo custo? Como reduzir os investimentos em backbone? Como dividir a banda do backbone em função das

necessidades de cada usuário e de cada aplicação?

Em outras palavras, como oferecer Qualidade de Serviço ao Usuário com baixo custo?

Cenário AtualCenário Atual

A Revolução das Redes ÓpticasA Revolução das Redes Ópticas

• Situação de Ontem– O meio de

comunicação é mais caro que o equipamento

– Logo: é vantagem gastar em equipamento para economizar no meio físico

– Tecnologias: compressão, buffering, circuitos virtuais

• Situação de Ontem– O meio de

comunicação é mais caro que o equipamento

– Logo: é vantagem gastar em equipamento para economizar no meio físico

– Tecnologias: compressão, buffering, circuitos virtuais

• Situação de Hoje– O meio de

comunicação já é ou logo será mais barato que o equipamento

– Logo: dispor de meios de alta velocidade e simplificar os equipamentos é vantagem

– Tecnologias: IP over Sonet, IP over DWDM, 10Giga Ethernet, Metro Ethernet

• Situação de Hoje– O meio de

comunicação já é ou logo será mais barato que o equipamento

– Logo: dispor de meios de alta velocidade e simplificar os equipamentos é vantagem

– Tecnologias: IP over Sonet, IP over DWDM, 10Giga Ethernet, Metro Ethernet

Next Generation NetworksNext Generation Networks

INTERNET RESIDENCIAL

VIDEOCONFERÊNCIA

INTERLIGAÇÃO E CONEXÃO DE

LAN (WAN)

RDSIRDSI

INTEGRAÇÃO E CONEXÃODE PABXTRANSFERÊNCIA

DE ARQUIVOS

VIDEOTELEFONIA

ÁUDIO DE ALTA QUALIDADE

INTERNET CORPORATIVA BackboneBroadBand

AcessoBanda Larga

Acesso à Rede Banda LargaAcesso à Rede Banda Larga

XKY

SWITCH KZW

hub ethernet

servidor

roteador

BackboneWPAN

A Revolução das Redes ÓpticasA Revolução das Redes Ópticas

NGN

Acesso Banda Larga=

Internet

Acesso Discado

Tecnologias de Acesso: Ethernet Last Mile Redes Híbridas: cabo e fibra (HFC) Wireless Broadband

Tecnologias de Backbone: 10-Giga Ethernet DWDM e suas variações ATM em alta velocidade

Ethernet First Mile - EFM Ethernet First Mile - EFM

O padrão IEEE 802.3ah contempla o uso de fios de cobre e fibras ópticas

EFM com Fibra Multiponto• Ponto a Ponto (FTTH)

– 32 fibras– 64 transceivers

• Curb Switch (FTTC)– 1 fibra– 66 transceivers– Alimentação em campo

• Fibra Multiponto (EPON)– 1 fibra– 33 transceivers– Campo passivo– Banda compartilhada

Estrutura de Redes Ópticas

Comparação de Redes Ópticas

Fibra Ponto-a-Ponto EPON

Arquitetura Ponto-a-ponto Arquitetura ponto-multiponto

Componentes eletrônicos ativos são

exigidos nas terminações da fibra e

na planta externa.

Elimina componentes eletrônicos ativos, tais como, regeneradores

e amplificadores da planta externa e os substitui com acopladores

passivos de menor custo. Esse acopladores são mais simples,

fáceis de manter e de maior longevidade que os componentes

ativos

Cada assinante exige uma porta de

fibra separada no ponto de

concentração.

Conserva espaço de conectorização no CO permitndo que até 64

unidades de rede óptica (ONU) sejam acopladas com uma única

fibra que corre do ponto de demarcação do usuário ao ponto de

concentração do provedor de serviço ou seu ponto de presença

(POP)

Componentes eletrônicos ativos e

caros são dedicados a cada

assinante

O custo dos componentes eletrônicos ativos e lasers no terminal de

linha óptico (OLT) são compartilhados por muitos assinantes

Configuração EPON

Unidade de Rede Otica

Terminal de Linha Otico

Formas de Instalação

PON ATM (G.983) e PON Ethernet (G.984-1)

Transmissão de Pacotes na EPON

Pacotes de tamanho variável

formato IEEE 802.3

Recepção Transmissão

Objetivos de uma MEN

Escalabilidade de banda Redução de custo de instalação Granularidade de banda Provisionamento rápido

Mercado inicial: small-medium business (SMB) é o tipo de cliente que precisa de telecomunicações, gostaria de aumentar seus serviços, se sente mal atendido pelas grandes operadoras, é muito sensível a custo e mais facilmente atraído por novidades tecnológicas

Carrier Ethernet – MotivaçãoResidenial

• Triple Play com IPTV

• 100’s de canais de TV

• Video on demand

• Video recording/playback

• Aplicações de vídeo Interativas

• Acesso Multi-megabit Internet

• Remote learning

• Gaming

Negócios

• Conectividade em grau máximo

• Simplificação de Data Centers

• Conectividade Gigabit entre redes locais

• Armazenagem e recuperação de desastres

• Alta taxa de acesso à Internet

• Videoconferência & broadcast

• Telefonia: VoIP

Mobilidade

• Wireless backhaul

• Infraestrutura Wi-Fi

• Infraestrutura WiMAX

• 3G and beyond wireless

• Serviços de dados de próxima geração

• Imagens de alta definição

• Vídeo sem fio

• Gaming

• Digital TV

Modelo de Negócio A rede MEN é provisionada num edifício que

contém escritórios de várias empresas; Geralmente isso é feito por uma pequena

operadora (BLEC: building local exchange carrier)

Modelo de Negócio Metro Carrier: empresa especializada em prover

conectividade na área metropolitana e vender acessos às BLEC

Muitas vezes uma Metro Carrier também atua como BLEC (essa última em geral se caracteriza por uma mão de obra menos especializada)

Vantagens competitivas Oferecer serviço em dias e não em semanas ou meses pague pelo que você precisa flexibilidade de serviço: os canais TDM podem também

ser oferecidos com custo menor redução de custo

TDM e outros serviços de camada 2

Escalabilidade de Serviço Limitada• O aumento de banda muitas vezes

exige:– Novo serviço (degraus altos)

• E1-->E3, FR-->ATM– Novo hardware

• nova interface ou equipamento– Novo provisionamento de serviços

• diferentes protocolos / tecnologias

• Novos padrões de gerenciamento• Resultado perverso:

– Compra de um canal com capacidade superior à demanda para atender futuras necessidades

OC-48

OC-12

OC-3

E3

E1

1.5M 45M 155M 622M 2.4G

Exemplo de hierarquia TDM

Frame Relay

POS

ATM

Benefícios de Serviços Ethernet em Relação aosServiços L2 Tradicionais

Escalabilidade de Banda Flexível

• Aumentar a banda numa UNI Ethernet

– Exige apenas a configuração de uma nova banda

– É possível oferecer apenas a banda necessária

• Mesmo protocolo para LAN e MAN

• Custo 25-40% menor que:

• Interfaces TDM, Frame Relay, ATM

• Custo 10x menor que:

• Interfaces SONET de alta taxa

OC-48

OC-12

OC-3

T3

T1

1.5M 45M 155M 622M 2.4G

Ethernet oferece um crescimento flexível da banda mantendo a mesma tecnologia

Frame Relay

POS

ATM

1GbE

10/100MbE

Ethernet

UNIMEN

UNI

Ponto-a-Ponto EVC

Conexão Virtual Ethernet (EVC) Um EVC é “uma instância de uma associação de 2 ou mais

UNIs” EVCs permitem associar parâmetros a uma “conexão Ethernet”

Funciona como canal Frame Relay ou PVCs ATM MEF definiu dois tipos de EVC

Ponto-a-Ponto Multiponto-a-Multiponto

MEN

Multiponto-a-Multiponto EVC

Tipos de Serviço E-Line e E-LAN

• Serviço E-Line é usado para criar– Serviços de Linha

Privada– Acesso à Internet– VPNs ponto-a-ponto

• Serviço E-LAN é usado para criar – VPNs multiponto– Serviço de LAN

Transparente

CE

CE

Point-to-Point EVC

MENUNI

UNI

E-Line Service type

CE

CE

CE

MEN

CE

Multipoint-to-Multipoint EVC

UNI

UNI

UNI

UNI

E-LAN Service type

Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço E-Line

Ethernet Linha Privada Virtual Suporta Serviço de Multiplexação na UNI VPN ponto-a-ponto para interconectividade de site

CECE

MEN

Ethernet UNI

Ethernet UNIService

Multiplexed Ethernet

UNI

Point-to-Point EVCs

CE FR CPE

FR CPE

FR

FR UNI

FR UNI

FR UNI

Point-to-Point FR PVCs

Ethernet Linha Privada Virtual usando Tipo de Serviço E-Line

Analogia do Frame Relay ao Serviço E-Line

FR CPE

Exemplo de Serviço usando Tipo de Serviço E-LAN

• Serviço LAN Transparente e (TLS) fornece

– Conectividade dos sites de uma empresa

– Transparência total para os protocolos de controle (BPDUs)

• Novas VLANs são criadas

– sem coordenação com o provedor

Multiponto-a-Multiponto EVCUNI 1

UNI 3

UNI 4

UNI 2

MANVLANs

Engenharia

VLANsVendas

Atend. clienteEngenharia

VLANsVendas

VLANsVendas

Atend. cliente

TLS faz com que a MAN TLS faz com que a MAN se pareça uma LANse pareça uma LAN

Serviço LAN Transparente

METRO-ETHERNET

http://www.datacom-telematica.com.br/new/taxonomy/term/

http://www.vitoria.es.gov.br/diario/2006/0710/redemetrovix.asp

http://metroethernetforum.org

Artigo: Metro Ethernet - Davi M. Fraulob, Edgar J. Piacentini

http://www.gta.ufrj.br/grad/04_2/metro/

http://www.furukawa.com.br/pls/portal/docs/

http://www.datacom-telematica.com.br/new/taxonomy/term/

http://www.vitoria.es.gov.br/diario/2006/0710/redemetrovix.asp

http://metroethernetforum.org/

http://www.gta.ufrj.br/grad/04_2/metro/

http://www.furukawa.com.br/pls/portal/docs/

MÓDULO 3 – TELEMATICA

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