TECNOLOGIAS WAN
•Quando uma empresa cresce e passa a ter
instalações em várias localidades, é necessário
interconectar as redes locais das várias filiais para
formar uma rede de longa distância (WAN Wide Area
Network).
•Há muitas opções disponíveis hoje em dia para
implementar soluções WAN. Elas diferem em termos
de tecnologia, velocidade e custo.
•É necessário usar uma WAN para transportar dados
que precisem ser transferidos entre locais geográficos
distantes.
•Uma WAN é uma rede de comunicações de dados
que opera além da abrangência geográfica de uma
rede local.
• Uma das principais diferenças entre uma WAN e uma
rede local é que uma empresa ou organização precisa
ser assinante de um provedor de serviços WAN para
poder usar os serviços de rede da operadora.
• Os dispositivos que colocam dados no loop local são
chamados de equipamentos de terminação do circuito
de dados, ou equipamentos de comunicações de dados
(DCE – Data Communications Equipment).
• Os dispositivos do cliente que passam os dados para o
DCE são chamados de equipamentos terminais de
dados (DTE – Data terminal Equipment). A principal
função do DCE é fornecer ao DTE uma interface com o
enlace de comunicação que o conecta à nuvem WAN.
• Os enlaces WAN são fornecidos em diversas
velocidades, medidas em bits por segundo
(bps), quilobits por segundo (kbps ou 1000 bps),
megabits por segundo (Mbps ou 1000 kbps) ou
gigabits por segundo (Gbps ou 1000 Mbps).
Geralmente, os valores bps são full duplex. Isso
significa que uma linha E1 pode transportar 2
Mbps ou que uma linha T1 pode transportar 1,5
Mbps em cada direção ao mesmo tempo.
• Tecnologías WAN DCE DTE
Dispositivos WAN
• O enlace de comunicação precisa dos sinais em
•
um formato apropriado. Para linhas digitais, são
necessárias uma unidade de serviço de canal
(CSU) e uma unidade de serviço de dados
(DSU).
Geralmente, as duas são combinadas em um
único equipamento, chamado CSU/DSU. O
CSU/DSU também pode ser integrado à placa
da interface do roteador.
• CSU-DSU Modem
Padrões WAN
• Os protocolos da camada de enlace definem a maneira
•
•
como os dados são encapsulados para transmissão
para localidades remotas e os mecanismos para
transferir os quadros resultantes. São usadas diversas
tecnologias diferentes, tais como ISDN, Frame Relay ou
ATM (Asynchronous Transfer Mode – Modo de
Transferência Assíncrona).
Esses protocolos usam o mesmo mecanismo de
enquadramento básico, o HDLC (high-level data link
control), um padrão ISO ou um de seus subconjuntos ou
variantes.
Padrões e conectores da camada física
Encapsulamento WAN
• Os dados da camada de rede são passados para a
•
•
camada de enlace para serem entregues em um enlace
físico, que normalmente em uma conexão WAN é pontoa-ponto.
A camada de enlace monta um quadro em torno dos
dados da camada de rede, para que seja possível
aplicar as verificações e controles necessários.
Cada tipo de conexão WAN usa um protocolo da
camada 2 para encapsular o tráfego enquanto ele
atravessa o enlace WAN.
• Para garantir a utilização do protocolo de
•
encapsulamento correto, deve-se configurar o
tipo de encapsulamento da camada 2 usado na
interface serial de cada roteador.
A escolha dos protocolos de encapsulamento
depende da tecnologia WAN e dos
equipamentos utilizados. A maioria dos
enquadramentos é baseada no padrão HDLC.
• Encapsulamento WAN
Comutação por pacotes e por circuito
• As redes comutadas por pacotes foram
•
desenvolvidas para diminuir os custos das redes
públicas comutadas por circuito e para oferecer
uma tecnologia WAN mais econômica.
Quando um assinante faz uma chamada
telefônica, o número discado é usado para
definir os switches nas estações de comutação
ao longo da rota da chamada, para que haja um
circuito contínuo do usuário que originou a
chamada até o destinatário
• Por causa da operação de comutação usada
•
para estabelecer o circuito, o sistema telefônico
é chamado de rede comutada por circuito.
O caminho interno seguido pelo circuito entre as
estações de comutação é compartilhado por
várias conversas. Usa-se a multiplexação por
divisão de tempo (TDM) para dar a cada
conversa uma parcela da conexão de cada vez.
A TDM garante a disponibilização de uma
conexão de capacidade fixa para o assinante.
• Se o circuito precisar ser compartilhado, deverá
•
•
haver algum mecanismo que rotule os bits para
que o sistema saiba onde deve entregá-los.
É difícil rotular bits individuais, portanto eles são
agrupados em grupos chamados células,
quadros ou pacotes.
O pacote a ser entregue passa de uma estação
comutadora para outra, através da rede do
provedor. As redes que implementam esse
sistema são chamadas de redes comutadas por
pacotes.
• Comutação por pacotes e por circuitos
• Os sistemas sem conexão, como a Internet,
•
transportam informações de endereçamento
completas em cada pacote. Cada switch deve
avaliar o endereço para determinar aonde deve
enviar o pacote.
Os sistemas orientados a conexão
predeterminam a rota de um pacote, e cada
pacote só precisa transportar um identificador.
No caso do Frame Relay, esses identificadores
são chamados de DLCI (Data Link Control
Identifiers).
• O switch determina a rota a seguir pesquisando
•
•
o identificador em tabelas mantidas na memória.
O conjunto de entradas das tabelas identifica
uma determinada rota ou circuito através do
sistema.
Se esse circuito só existir fisicamente enquanto
um pacote estiver viajando através dele, é
chamado de Circuito Virtual (VC).
Opções de enlace WAN
• A comutação por circuito estabelece uma
•
•
conexão física dedicada para voz ou dados
entre um emissor e um receptor. Antes que seja
possível iniciar a comunicação, é necessário
estabelecer a conexão, configurando os
switches.
Isso é feito pelo sistema telefônico, usando-se o
número discado. O ISDN é usado tanto em
linhas digitais como em linhas de voz.
Opções de enlace WAN
• Para evitar os atrasos associados ao
•
•
estabelecimento de uma conexão, as
prestadoras de serviços de telefonia também
oferecem circuitos permanentes.
Essas linhas dedicadas ou privadas oferecem
banda mais larga do que a oferecida em um
circuito comutado.
Como os enlaces internos entre os switches são
compartilhados entre muitos usuários, os custos
da comutação por pacotes são mais baixos do
que os da comutação por circuito.
•
•
•
Os atrasos (latência) e a variabilidade do atraso (jitter)
são maiores em redes comutadas por pacotes do que
em redes comutadas por circuito.
Isso se deve ao fato de os enlaces serem
compartilhados e os pacotes precisarem ser recebidos
por inteiro em um switch antes de passarem para o
próximo.
Exemplos de conexões comutadas por pacotes ou
células:Frame Relay; X.25; ATM.
Tecnologias WAN
Discagem analógica (Dialup)
• Quando há necessidade de transferências intermitentes
com baixo volume de dados, os modems e as linhas
telefônicas discadas analógicas permitem conexões
comutadas dedicadas e de baixa capacidade.
• O modem modula os dados binários em um sinal
analógico na origem e demodula o sinal analógico em
dados binários no destino.
• O circuito dedicado proporcionado pela
discagem (dialup) tem pouco atraso ou jitter
para o tráfego ponto-a-ponto, mas o tráfego de
voz ou vídeo não opera adequadamente a taxas
de bits relativamente baixas.
• Tecnologia Dial-Up
ISDN
• O ISDN (Integrated Services Digital Network) transforma
•
•
o loop local em uma conexão digital TDM.
O ISDN BRI (Basic Rate Interface) visa às aplicações
domésticas e de pequenas empresas, oferecendo dois
canais B de 64 kbps e um canal D de 16 kbps. Para
instalações maiores, está disponível o ISDN PRI
(Primary Rate Interface).
Tecnologia ISDN
• Se for necessária uma maior capacidade, um segundo
•
canal B pode ser ativado para oferecer um total de 128
kbps. Embora inadequado para vídeo, isso permite
diversas conversas simultâneas de voz, além do tráfego
de dados.
A linha privada é dimensionada para transportar cargas
de tráfego médias, enquanto o ISDN é adicionado
durante períodos de pico de demanda. O ISDN também
é usado como backup em caso de falha da linha
privada.
Linha Privada (LP)
• Quando há necessidade de conexões
•
•
dedicadas permanentes, são usadas linhas
privadas com capacidades que chegam a 2,5
Gbps.
Um enlace ponto-a-ponto fornece um caminho
de comunicação WAN preestabelecido a partir
das instalações do cliente até um destino
remoto através da rede do provedor.
As linhas ponto-a-ponto geralmente são
privadas de uma prestadora e são chamadas de
linhas privadas. As linhas privadas estão
disponíveis em diferentes capacidades.
• A capacidade dedicada não oferece latência
•
•
nem jitter entre os nós. A disponibilidade
constante é essencial para algumas aplicações,
como o comércio eletrônico.
Elas têm sido a conexão tradicionalmente mais
escolhida, mas têm diversas desvantagens.
Geralmente, o tráfego da WAN é variável e as
linhas privadas têm capacidade fixa. Isso faz
com que a largura de banda da linha raramente
tenha o valor exato que é necessário. Além
disso, cada nó precisaria de uma interface no
roteador, o que aumentaria os custos dos
equipamentos.
Tecnologia Linha Privada
X.25
• Em resposta ao preço das linhas privadas, os
•
•
provedores de telecomunicações introduziram
as redes comutadas por pacotes, usando linhas
compartilhadas para reduzir custos.
A primeira dessas redes comutadas por
pacotes foi padronizada como o grupo de
protocolos X.25.
O X.25 oferece uma capacidade variável
compartilhada com baixa taxa de bits, que pode
ser tanto comutada como permanente.
• A tecnologia X.25 não está mais amplamente
•
•
disponível como tecnologia WAN nos Estados
Unidos. O Frame Relay substituiu a X.25 em
vários provedores de serviços.
As aplicações típicas da X.25 são as leitoras de
cartões em pontos de vendas. Essas leitoras
usam X.25 no modo dialup para validar as
transações em um computador central.
Algumas empresas também usam redes de
valor agregado (VAN) baseadas em X.25 para
transferir faturas EDI (Electronic Data
Interchange – Intercâmbio Eletrônico de Dados),
conhecimentos de cargas e outros documentos
comerciais.
• Para essas aplicações, a pequena largura de
•
banda e a alta latência não são uma
preocupação, pois o custo baixo torna a X.25
acessível.
Tecnologia X25
Frame Relay
• Com a crescente demanda por comutação de
•
pacotes com maior largura de banda e latência
mais baixa, os provedores de telecomunicações
introduziram o Frame Relay.
Embora a disposição física da rede pareça
semelhante à da X.25, as taxas de dados
disponíveis geralmente vão até 4 Mbps, sendo
que alguns provedores oferecem taxas ainda
maiores.
• O Frame Relay difere da X.25 em diversos
•
aspectos. O mais importante é que se trata de
um protocolo muito mais simples, que funciona
na camada de enlace e não na camada de rede.
O Frame Relay não implementa controle de
erro nem de fluxo. O tratamento simplificado dos
quadros leva à redução da latência, e as
medidas tomadas para evitar o aumento dos
quadros nos switches intermediários ajudam a
reduzir o jitter.
• A maioria das conexões Frame Relay são PVCs
•
e não SVCs. Geralmente, a conexão à borda da
rede é realizada através de uma linha privada,
mas alguns provedores disponibilizam conexões
discadas (dialup) usando linhas ISDN.
O canal D do ISDN é usado para configurar um
SVC em um ou mais canais B. As tarifas do
Frame Relay baseiam-se na capacidade da
porta de conexão à rede. Outros fatores são a
capacidade solicitada e a taxa de informações
contratada (CIR) dos vários PVCs através da
porta.
• O Frame Relay oferece conectividade
•
•
•
permanente através de um meio com largura de
banda compartilhada, que transporta tráfego
tanto de voz como de dados.
É ideal para conectar redes locais corporativas.
O roteador da rede local precisa somente de
uma interface, mesmo quando são usados
vários VCs.
Uma linha privada de curta distância até à borda
da rede Frame Relay permite conexões
econômicas entre redes locais bastante
distantes.
Frame Relay
ATM
• Os provedores de comunicações perceberam a
•
•
necessidade de uma tecnologia de rede
compartilhada permanente que oferecesse
latência e jitter muito baixos, com larguras de
banda muito maiores.
A solução encontrada foi o ATM (Asynchronous
Transfer Mode – Modo de Transferência
Assíncrono).
O ATM tem taxas de dados superiores a 155
Mbps. Assim como as outras tecnologias
compartilhadas, tais como X.25 e Frame Relay,
os diagramas de WANs ATM são parecidos.
• ATM é uma tecnologia capaz de transferir voz,
•
vídeo e dados através de redes públicas e
privadas. Foi construído sobre uma arquitetura
baseada em células, em vez de uma arquitetura
baseada em quadros.
As células ATM têm sempre um comprimento
fixo de 53 bytes. A célula ATM de 53 bytes
contém um cabeçalho ATM de 5 bytes seguido
de 48 bytes de payload ATM. Células pequenas
de comprimento fixo são adequadas para
transportar tráfego de voz e vídeo, pois esse
tráfego não tolera atrasos. O tráfego de voz e
vídeo não precisa esperar por um pacote de
dados maior para ser transmitido.
• A célula ATM de 53 bytes é menos eficiente que
•
•
os quadros e pacotes maiores do Frame Relay
e do X.25. Além disso, a célula ATM tem pelo
menos 5 bytes de tráfego adicional (overhead)
Quando a célula está transportando pacotes da
camada de rede, o overhead é maior, pois o
switch ATM deve ser capaz de remontar os
pacotes no destino.
Uma linha ATM típica precisa de quase 20% a
mais de largura de banda do que o Frame Relay
para transportar o mesmo volume de dados da
camada de rede.
• O ATM oferece tanto PVCs como SVCs, embora
•
•
os PVCs sejam mais comuns em WANs.
Assim como outras tecnologias compartilhadas,
o ATM permite vários circuitos virtuais em uma
única conexão de linha privada até a borda da
rede.
ATM
DSL
• A tecnologia DSL (Digital Subscriber Line –
•
Linha Digital de Assinantes) é uma tecnologia
de banda larga que usa as linhas telefônicas
existentes de par trançado para transportar
dados em banda larga para os assinantes do
serviço.
O serviço DSL é considerado de banda larga,
diferentemente do serviço de banda base das
redes locais comuns. Banda larga refere-se a
uma técnica que usa várias freqüências dentro
do mesmo meio físico para transmitir dados. O
termo xDSL abrange diversas formas
semelhantes, embora concorrentes, de
tecnologias DSL:
• ADSL (Asymmetric DSL – DSL Assimétrica);
• SDSL (Symmetric DSL – DSL Simétrica);
• HDSL (High Bit Rate DSL – DSL com Alta Taxa
•
•
•
de Bits);
IDSL (ISDN-like DSL – DSL tipo ISDN);
CDSL (Consumer DSL – DSL do Consumidor),
também chamada de DSL-lite ou G.lite.
A tecnologia DSL permite que o provedor de
serviços ofereça serviços de rede de alta
velocidade aos clientes, utilizando as linhas de
cobre do loop local instalado.
• A tecnologia DSL permite que a linha do loop
•
•
local seja usada para a conexão telefônica
normal de voz e oferece uma conexão
permanente para conectividade instantânea à
rede.
Várias linhas de assinantes DSL são
multiplexadas em um único enlace de alta
capacidade, através do uso de um DSLAM (DSL
Access Multiplexer – Multiplexador de Acesso
DSL) na localidade do provedor.
Os DSLAMs incorporam a tecnologia TDM para
agregar muitas linhas de assinantes em um
único meio menos incômodo, geralmente uma
conexão T3/DS3.
• As tecnologias DSL atuais estão usando técnicas
•
•
sofisticadas de codificação e modulação para atingir
taxas de dados de até 8,192 Mbps.
O canal de voz de um telefone padrão abrange o
intervalo de freqüências de 330 Hz a 3,3 kHz. Um
intervalo de freqüências, ou janela, de 4 kHz é
considerado a exigência para qualquer transmissão de
voz no loop local.
As tecnologias DSL fazem transmissões de dados
upstream e downstream em freqüências acima dessa
janela de 4 kHz. Essa técnica é o que permite que as
transmissões de voz e dados ocorram ao mesmo tempo
em um serviço DSL.
• Os dois tipos básicos de tecnologias DSL são
assimétrica (ADSL) e simétrica (SDSL). Todas as formas
de serviço DSL são categorizadas como ADSL ou SDSL
e há diversas variedades de cada tipo. O serviço
assimétrico fornece maior largura de banda para
download do que para upload ao usuário. O serviço
simétrico oferece a mesma capacidade nas duas
direções.
• Os dois tipos básicos de tecnologias DSL são
assimétrica (ADSL) e simétrica (SDSL). Todas as formas
de serviço DSL são categorizadas como ADSL ou SDSL
e há diversas variedades de cada tipo. O serviço
assimétrico fornece maior largura de banda para
download do que para upload ao usuário. O serviço
simétrico oferece a mesma capacidade nas duas
direções.
• DSL