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1. Introdução       A demanda cada vez maior por serviços de internet e comunicação de dados tem incentivado,há vários ano...
2. Frame Relay       O Frame Relay é um padrão desenvolvido pela ITU-T e ANSI e é uma tecnologia multi-acesso (TDM) e orie...
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dos Gbps         Uma rede ATM é composta por switches ATM e por terminais ATM. Os switches sãoresponsáveis pelo tráfego da...
equipamentos. Quando a rede acusa o congestionamento, esses recursos são alocados e novasconexões não são permitidas. Outr...
comprometida sobre o Frame Relay. Já o ATM consegue implementar QoS com o uso das Classes deServiços, trabalhando, assim, ...
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Artigo frame relay e atm

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Artigo frame relay e atm

  1. 1. Vantagens das Redes ATM frente ao Frame Relay Rafael Pimenta Tuvo Pós-Graduando em Segurança da Informação em Redes de Computadores da Faculdade Área 1 rafael.tuvo@mp.ba.gov.br Resumo. Este artigo apresenta as características das tecnologias Frame Relay e ATM para redes de alta velocidade e apresenta os benefícios da segunda perante à primeira, baseadas na aula de Redes de Alta Velocidade, ministrada pelo professor Robson Santos. Neste artigo são explanadas as necessidades em que o Frame Relay não conseguiu apresentar soluções satisfatórias com a demanda do mercado e em quais desses pontos o ATM foi uma solução aceitável. Palavras Chave: ATM, Frame Relay, Redes de Alta Velocidade
  2. 2. 1. Introdução A demanda cada vez maior por serviços de internet e comunicação de dados tem incentivado,há vários anos, pesquisadores e cientistas da área tecnológica a investir na superação dos limites dainfra-estrutura e a alcançar resultados antes tidos como longínquos. Nas décadas de 80 e 90, as baixastaxas de transmissão WAN já não eram suficientes para atender às necessidades dos negócios dasempresas e evoluções nesse sentido eram urgentes. Houve um grande avanço tanto no que diz respeito às estruturas de hardware quanto nodesenvolvimento de soluções de software. A utilização da fibra óptica estabeleceu um novo patamarquando se fala de limitação dos meios de transmissão de dados. Antes falava-se em Kbps, hoje fala-seem Gbps. Segundo alguns especialistas na área, ainda não se sabe qual é o limite físico das taxas detransmissão da fibra óptica. Ainda assim, interligar dois pontos distantes com altas taxas de conexão ainda é muito custosopara as empresas. Implantações de links dedicados, muitas vezes, não compensam tal investimento.Por isso uma das saídas é contratar junto às empresas de telecomunicações o uso de suas infra-estruturas. E é a partir desta filosofia de negócio que o Frame Relay e as redes ATM surgiram. Ambassão tecnologias em que o cliente contrata um serviço que irá operar sobre a malha de rede dasempresas de telecomunicações. O Frame Relay quando apareceu foi bastante útil – e ainda é em diversas situações – mas, como seu uso, outras perspectivas foram surgindo, os negócios evoluindo e então deixou de ser a soluçãopara todos os problemas, demandando, novamente uma nova estrutura. Como exemplo, o FrameRelay permitia taxas de transferência de até 2Mbps, uma imensidão na época. Mas, com o tempo, issopassou a não ser suficiente. Então surge o ATM, que chega trazendo taxas nas casas dos Gbps. O objetivo deste trabalho é justamente tratar da solução que o Frame Relay representou em seusurgimento e porque houve a necessidade de uma nova estrutura, o ATM, em algumas oportunidades.
  3. 3. 2. Frame Relay O Frame Relay é um padrão desenvolvido pela ITU-T e ANSI e é uma tecnologia multi-acesso (TDM) e orientada a conexão. Ele evoluiu do antigo padrão de pacote X.25. Conformeapresenta a ilustração 1, o roteador do cliente (DTE) liga-se à malha da operadora detelecomunicações conectado diretamente ao roteador/switch da operadora (DCE); seus pacotestrafegam por dentro da nuvem da operadora, switch a switch, até o DCE remoto. As especificações decontrato com a operadora definem como o link local, entre o DTE e o DCE, opera. Não há nenhumacondição quanto ao tráfego dos quadros dentro da nuvem da operadora. Ilustração 1: Estrutura do Frame Relay O Frame Relay permite que várias conexões lógicas, chamados de circuitos virtuais(VC),transmitam dados pelo mesmo link físico, onde cada conexão possui um identificador, chamadoDLCI. Os VCs de um mesmo link são distinguíveis através do seu DLCI. Os DLCI só são válidos nocanal físico local em que se encontram. Portanto, os equipamentos das duas extremidades podemutilizar valores de DLCI diferentes para uma mesma conexão virtual. Os VC podem ser estabelecidos de forma dinâmica, através do envio de mensagens desinalização para a rede, sendo chamados circuitos virtuais comutados (SVC), ou configurados deforma manual, sendo chamados de circuitos virtuais permanentes(PVC). O Frame Relay é uma tecnologia Nonbroadcast Multiaccess (NBMA), o que significa dizerque ele utiliza acessos a diversos sites em um mesmo link físico conectado à nuvem e que não replicaum pacote broadcast de uma DLCI para as outras. O Frame Relay pode ser implementado utilizando-se 3 topologias:  Estrela: onde existe um roteador central em uma das pontas do(s) cliente(s) que conecta-se diretamente (obviamente que passando pela nuvem da operadora) com todas as outras pontas, cada uma através de um VC.
  4. 4.  Malha: onde cada DTE conecta-se com todos os outros  Malha Parcial: onde nem todos os DTEs conectam entre si, apenas alguns possuem várias conexões. 2.1 Desvantagens do Frame Relay Com o passar do tempo, os negócios foram crescendo e o volume de dados das empresas foiaumentando de forma que o Frame Relay já não era suficiente para transportar todo o volume dedados necessário. Um outro problema é que era preciso um controle de todo o tráfego, do início ao fim, e oFrame Relay apenas conseguia definir parâmetros no primeiro segmento físico, entre o DTE e o DCE,sem controle algum sobre a nuvem da operadora, causando assim uma incerteza na previsão do tempode entrega dos pacotes muito grande. Mais um ponto importantíssimo: não há tratamento de qualidade de serviço (QoS) com oFrame Relay. Todos os dados trafegados possuem o mesmo nível de prioridade. Além do mais, pormais que se implantasse alguma forma, seria apenas no primeiro segmento, perdendo-se todo ocontrole no meio da nuvem. Assim, aplicações sensíveis ao atraso não podem trabalhar com esse tipode tecnologia1. 3. Redes ATM (Assynchronous Transfer Mode) É um padrão para retransmissão de células, orientado à conexão, desenvolvido também pelaITU-T. Essa tecnologia combina as vantagens da comutação por pacotes com a comutação decircuitos. Como é assíncrona é mais eficiente que as tecnologias TDM pois não deixa cada usuárioesperando seu momento para enviar os dados, deixando assim a banda ociosa, ela transmite sobdemanda. O ATM tem uma grande vantagem sobre o Frame Relay: trabalha com células pequenas detamanho fixo, 53 bytes. Com isso, não há a perda de tempo de processamento de cada equipamentocalculando o tamanho da célula. Isso facilita a transmissão de dados como voz e vídeo já que não épreciso esperar por um pacote de tamanho grande para fazer a transferência. Ele mescla as vantagensda comutação de pacotes com as da comutação por circuitos. Sua largura de banda pode chegar a casa1 É importante ressaltar que, hoje em dia, já é possível trabalhar com algumas aplicações sensíveis ao atraso sobre o Frame Relay. Um exemplo é o Voice over Frame Relay (VoFR), onde um VC do canal, exclusivo, tem definidos seus parâmetros para o tráfego de voz com qualidade.
  5. 5. dos Gbps Uma rede ATM é composta por switches ATM e por terminais ATM. Os switches sãoresponsáveis pelo tráfego das células na rede. As ligações entre switches ATM são feitas através deuma interface UNI; já as conexões entre switches e terminais são feitas através de interfaces NNI.Basicamente, tal diferença se dá pelo tipo da célula trafegada, pois cada uma dessas conexões possuium cabeçalho um pouco diferente um do outro. São três os tipos de serviços oferecidos pelo ATM:  PVC: Da mesma forma que o Frame Relay, exige configuração manual e a conectividade é estática, uma vez conectada, o link permanece “no ar”.  SVC: Também como no Frame Relay, configuração dinâmica e estabelecimento de conexão a cada chamada entre os swicthes.  O próprio serviço de conexão. A tecnologia ATM possui Classes de Serviços, onde cada uma é utilizada de acordo como onível de serviço desejado. São elas:  CBR ( Constant Bit Rate): É aplicado a serviços que exigem uma altissima qualidade na transmissão. Existe reserva de banda para essa classe. Exemplo de aplicações: Telefonia, distribuição de audio e vídeo.  rt - VBR ( Real Time - Variable Bit Rate): Conexões com limite apertado de tempo entre origem e destino mas permite variação da taxa de bits. Exemplo: voz com taxa variável e vídeo comprimido ( MPEG ).  Nrt – VBR ( Non Real Time – Variable Bit Rate): Utiliza-se em aplicações onde exige-se transmissão em tempo real mas a taxa de bits pode variar. Exemplos: Home Banking e interligação entre redes com diferentes protolocos.  ABR ( Avaliable Bit Rate ): É aplicado a conexões que podem variar de acordo com a disponibilidade da rede ATM.  UBR (Unspecified Bit Rate): É aplicado a conexões que não tem requisitos de tempo real. Ex.: E-mail. Em casos de congestionamento da rede, o ATM possui alguns mecanismos que garantem aestabilidade das conexões. Um deles é a alocação de recursos, aplicado a banda e aos buffers dos
  6. 6. equipamentos. Quando a rede acusa o congestionamento, esses recursos são alocados e novasconexões não são permitidas. Outro mecanismo é o UPC (Usage Parameter Control). Neste caso, sepacotes começarem a ser descartados, os equipamentos da periferia param de aceitar novos tráfegos,evitando o congestionamento. Tem ainda o CAC ( Conection Admission Control). Caso a variável deconexões esteja setada em “full”, novas conexões não são aceitas, garantindo assim a qualidade dosserviços já em trabalho. 3.1 Desvantagens do ATM Apesar de todos os recursos que o ATM possui, ainda são encontrados alguns pontosnegativos em sua utilização. Sua busca nas tabelas de roteamento é lenta. A cada novo pacote que chega, uma nova buscanas tabelas é feita, e isso ocorre em todos os roteadores da rede. Ainda, a solução desses problemasgeram um outro problema: alto tráfego de controle. Quando foi idealizado, o ATM previa sua inserção também em redes locais mas, com atecnologia IP já bastante difundida, essa utilização não foi tão bem aceita. A adaptação do IP ao ATM ocasionou diversos problemas, principalmente pela diferença entreos pacotes IP e as células ATM. Na construção das soluções destes obstáculos, não houve umapadronização entre as empresas e isso gerou uma falta de interoperabilidade entre elas. 4. Conclusão O ATM trouxe algumas vantagens em relação ao Frame Relay que foram determinantes emsua disseminação. O ATM realiza multiplexação estatística e, com isso, otimiza o uso da banda da rede. Realizatambém o gerenciamento dinâmico de banda, aumentando a qualidade e a estabilidade das aplicações. Pode trabalhar conjuntamente com outras tecnologias tais como wireless, IP, Frame Relay,DSL e muitas outras aplicações. Como suas células possuem tamanho fixo, o custo com processamento delas pelosequipamentos da rede é muito baixo, aumentando assim a performance desses equipamentos. O ATM consegue trabalhar com diversos tipos de dados, o que nem sempre era possível com oFrame Relay. Aplicações que necessitassem alta qualidade de tráfego têm sua aplicabilidade
  7. 7. comprometida sobre o Frame Relay. Já o ATM consegue implementar QoS com o uso das Classes deServiços, trabalhando, assim, com aplicações tolerantes ou não à perda de pacotes e atrasos. O ATM garante alocação de recursos de banda e buffer dos switches para cada serviço,garantindo assim sua alta disponibilidade, reforçada ainda mais com o controle de congestionamento. Diante do exposto, percebe-se que o ATM trouxe maior performance, disponibilidade,recursos, qualidade na transmissão dos pacotes e flexibilidade no uso entre outros benefícios. Tudoisso já justifica sua implantação. Contudo, não é a “oitava maravilha do mundo”. Seu uso em conjuntocom redes IP comprometeu parte da sua boa reputação e, para remediá-la, a tecnologia MPLS surgiutrazendo a utilização de circuitos virtuais em redes IP entre outras particularidades bastanteinteressantes.

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