Baixe Sistema Comunicação - sc rft e outras Provas em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! Sistemas de Comunicação RFT - 1 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações • Modos de transferência da informação • Arquitectura da rede • Áreas funcionais da rede • Evolução da rede Neste capítulo, começa-se por discutir os modos de transferência de informação utilizados em redes de comunicação. Seguidamente, apresenta-se e justifica-se a topologia da rede fixa de telecomunicações, resultante inicialmente do desenvolvimento da rede telefónica, para finalmente convergir para uma rede de dados universal. Procura-se dar ao aluno uma visão global dos elementos que a constituem, pondo em destaque quer o papel que cada um deles desempenha, quer a sua articulação. Neste sentido, e identificam-se e caracterizam-se as áreas funcionais de equipamento terminal de utilizador, rede de acesso, rede de transporte, rede de comutação e redes auxiliares. Esta abordagem sintética do conjunto da rede fixa de telecomunicações tornará possível a exploração detalhada efectuada em cada um dos capítulos seguintes, tendo sempre presente a visão global da rede. Finalmente, perspectiva-se a evolução da rede fixa de telecomunicações, desde a rede analógica, passando pela fase de digitalização e posterior integração de serviços, até à fase actual de oferta diversificada de redes e serviços e convergência com as redes de dados. Sistemas de Comunicação RFT - 2 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Modos de transferência da informação Modo de circuito Multiplexagem – são utilizadas técnicas de multiplexagem determinística – cada canal ocupa • uma banda fixa ou • intervalos de tempo cíclicos em tramas sucessivas Multiplexagem temporal em modo circuito t intervalos de tempo do canal 2 1 2 n Trama 3 1 2 n3 banda de frequências do canal 3 1 2 3 n f Multiplexagem de frequências em modo circuito débito constante atraso constante modo fundamental utilizado na rede pública telefónica comutada PSTN - Public Switched Telephone Network O modo de circuito é uma técnica utilizável tanto em redes analógicas como em digitais. Neste estudo, concentra-se a análise no caso digital, pela sua importância dominante. Um circuito é suportado directamente sobre um canal físico de comunicação dedicado (referiremos indistintamente o circuito ou o próprio canal físico dedicado). No caso da multiplexagem de frequência, o circuito dispõe de uma largura de banda pré-definida, adequada ao débito e codificação do sinal a transmitir. São necessárias ainda bandas de guarda adicionais para reduzir as interferências entre canais adjacentes. No caso da multiplexagem temporal, um circuito é caracterizado por um débito binário constante (pré-definido), embora, como veremos a seguir, possa ser alterado dinamicamente. Em qualquer dos casos, o atraso de transmissão é constante. O modo de circuito é, por isso, especialmente adequado a serviços de débito constante (serviços CBR, Constant Bit Rate). Como veremos mais tarde, na multiplexagem temporal a estruturação da informação em tramas exige um pequeno acréscimo (overhead) para sincronização geral da trama, e, consequentemente, do conjunto de canais. Sistemas de Comunicação RFT - 5 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Modo de pacote Acesso aos recursos – duas ou mais fontes podem tentar enviar simultaneamente pacotes – um protocolo adequado resolve o conflito de acesso aos recursos • só uma fonte pode transmitir o respectivo pacote • os pacotes das outras fontes são memorizados • repete-se o processo até se esgotarem os pacotes a transmitir – ocasionalmente poderá haver sobrecarga nos nós da rede – as fontes poderão ter de reduzir o débito, para minimizar a perda de pacotes atraso variável sistema de atraso fonte 1 Modos de transferência da informação Partilha dinâmica de recursos fonte n fluxo de pacotes arbitragem de acesso O principal problema das redes de pacotes resulta do processo de competição pelos recursos, já que numa rede em sobrecarga podem resultar atrasos e eventualmente perdas de pacotes. No entanto, o aumento de eficiência compensa largamente estes inconvenientes, de tal forma que este modo, tendo a sua génese nas redes de dados, tem vindo a ser igualmente adoptado no transporte de informação nas redes públicas de telecomunicações. Sistemas de Comunicação RFT - 6 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Modos de transferência da informação Modo de pacote Redes sem conexões – não requerem o estabelecimento de conexões – transferem pacotes de forma autónoma: datagramas Princípios de comunicação • Operação sem conexões – não é necessária a fase de estabelecimento e libertação de conexões – em contrapartida, todos os pacotes têm de ter endereços de origem e destino (Internet=32 bits) • Transferência de dados – cada pacote é enviado logo que disponível e é tratado autonomamente pela rede – os pacotes podem seguir trajectos diferentes e chegar fora da ordem por que foram enviados – não são disponibilizados pela rede detecção/correcção de pacotes perdidos nem controlo de fluxo – passa a ser responsabilidade do equipamento sistema terminal tratar estas situações de erro – não é necessário dispor de informação nos nós sobre as comunicações em curso (informação de estado) exemplos: LAN´s IP Neste caso, cada pacote tem o endereço completo e é encaminhado de forma independente dos outros. A possibilidade de haver pacotes perdidos ou fora de ordem requer que o emissor os numere antes de os enviar; que o receptor faça, se necessário, a sua reordenação; e que peça o reenvio no caso de algum pacote não chegar dentro de um certo intervalo de tempo expectável. Devido à semelhança com os telegramas, como unidades transferidas autonomamente numa rede postal, os pacotes deste tipo de redes recebem a designação de "datagramas". Sistemas de Comunicação RFT - 7 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Princípios de comunicação • Estabelecimento da conexão através de sinalização – dois sistemas terminais em cada extremo negoceiam as características da conexão – os endereços de origem e destino só são enviados nesta fase (tipicamente até 56 bits cada, no máximo) – estabelecem-se identificadores de conexão para permitir o encaminhamento nos nós de comutação • Transferência de dados – os pacotes transportam apenas o identificador de conexão, de reduzido comprimento (redes ATM=28 bits) – os pacotes seguem sempre o mesmo trajecto e chegam pela ordem em que foram enviados – é suportada a detecção e, eventualmente, a correcção de pacotes perdidos – pode ser suportado o controlo de fluxo por circuito virtual • Libertação da conexão através de sinalização – os identificadores de conexão são libertados, podendo vir a ser utilizados por novas conexões Modos de transferência da informação Modo de pacote Redes com conexões – requerem o estabelecimento de conexões – disponibilizam circuitos virtuais exemplos: X.25 Frame Relay ATM Estes serviços apresentam muitas semelhanças com o sistema telefónico. O aspecto essencial de uma conexão é o seu funcionamento como um “tubo”: o emissor envia os pacotes de um extremo e o receptor retira-os pela mesma ordem de emissão. As semelhanças com as redes em modo de circuito levaram a designar este tipo de serviço de "circuito virtual". Não está efectivamente estabelecido um circuito com débito constante e garantido, como em modo de circuito, mas estabelece-se, da mesma forma, um caminho pré- definido (o tal “tubo”) para a transferência de dados. Sistemas de Comunicação RFT - 10 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Topologia hierárquica com emalhamento parcial terminal central local central regional central interurbana ligações de transmissão rede privada Arquitectura da rede Topologia hierárquica Emalhamento dos nós de comutação – optimiza os recursos – proporciona maior fiabilidade frequente em zonas urbanas Os sistemas digitais actualmente usados nas redes de comunicação permitem suportar técnicas avançados de gestão de rede, que, por sua vez, possibilitam a exploração eficiente de redes emalhadas. Por vezes, o tráfego entre duas centrais do mesmo nível hierárquico é suficientemente intenso para justificar uma ligação directa entre as centrais, sem recorrer a uma central de nível superior. Além disso, ao criar malhas, se ocorrer uma situação de sobrecarga numa dada ligação, as novas chamadas podem ser desviadas para outros ramos das malhas existentes. Por outro lado, qualquer eventual falha num sistema pode ser contornada transferindo imediatamente o tráfego para ligações alternativas. Sistemas de Comunicação RFT - 11 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Arquitectura da rede Topologia emalhada Características – avanços nas tecnologias de transmissão conduziram a redes de tal forma emalhadas que se dilui a topologia originalmente hierárquica – novos operadores que entram no mercado não têm a herança da rede telefónica - estruturam as redes tendo em conta os requisitos de tráfego presentes e futuros Topologia emalhada irregular terminal rede privada nó de acesso rede privada nó de transmissão A interligação em redes de grandes dimensões exige encaminhar tráfego muito variável, entre as diversas regiões geográficas. As topologias de rede emalhadas, de forma irregular, são as mais eficientes, tendo em conta os encaminhamentos que é necessário assegurar, e respectivas quantidades de tráfego previstas. Por outro lado, há que ter em conta que a rede fixa suporta cada vez mais tráfego de dados: este tipo de tráfego tem crescido de tal forma que ultrapassou já o tráfego de voz a nível mundial. Os nós das redes de dados (encaminhadores ou routers) organizam-se em topologias emalhadas, pelo que as redes de transporte tendem a seguir os requisitos de interligação do tráfego que transportam, evitando nós intermédios excessivos. Sistemas de Comunicação RFT - 12 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Arquitectura da rede Topologia emalhada Topologia lógica e física – a topologia lógica e a topologia física não têm que ser idênticas – a topologia física em árvore é dominante – é possível adaptar diversos tipos de topologia lógicas à topologia física em estrela Rede com topologia lógica emalhada Rede com topologia lógica emalhada e topologia física em estrela nó central físico nó ⇔ ligação entre nós ligação entre nós nó A topologia física corresponde à organização do meios físicos de transmissão. Por outro lado, a topologia lógica refere-se à organização das ligações entre os nós de comutação. Com a topologia física em estrela, a soma total dos comprimentos das ligações físicas é superior à que se encontraria se topologia física correspondesse directamente à topologia lógica. Contudo, como várias ligações partilham caminhos comuns, o indicador mais relevante é a soma total de caminhos físicos que, como se pode observar, é menor com a topologia física em estrela. Sistemas de Comunicação RFT - 15 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de acesso Funções – ligação física entre terminais de assinante e nós locais (lacete de assinante) – interligação entre redes privadas de assinante e nós locais – concentração de linhas Sistemas constituintes (exemplos) – cabos de pares simétricos – fios nus aéreos – sistemas por radiocomunicações – sistemas por fibra óptica – sistemas por cabo coaxial – concentradores remotos de assinante – multiplexadores remotos de assinante A rede local de acesso agrega e distribui o tráfego entre os terminais de assinante e os nós locais. Apesar de a distância de cada utilizador ao nó local ser, em média, de poucos quilómetros, a grande dispersão de utilizadores conduz a uma rede muito distribuída, com poucas possibilidades de partilha de recursos: há, por isso, um grande número de ligações físicas com reduzida utilização. Este facto explica que a maior parte do investimento da rede fixa de telecomunicações esteja precisamente na rede local de acesso, envolvendo sobretudo obras de construção civil, condutas e cabos, ou, no caso dos sistemas via rádio, custos de equipamento elevados. Por isso, esta será a área onde mais dificilmente entrarão novos operadores, em concorrência com o operador da rede básica. Sistemas de Comunicação RFT - 16 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de acesso Tipos de acesso e respectivos suportes físicos Pares de cobre Ligações rádio Fibras ópticas Cabos coaxiais Acesso analógico Voz analógica Acesso RDIS Acesso digital de assinante Acesso de banda larga 160 kbit/s 2 048 kbit/s Tipo de acesso Suporte físico 25 a 50 Mbit/s (DSL) 64 a 2 048 kbit/s 2 a 8 Mbit/s (DSL) 160 kbit/s 2 048 kbit/s 64 a 2 048 kbit/s 2 a 8 Mbit/s 25 a 50 Mbit/s 34 Mbit/s 155 Mbit/s 622 Mbit/s TV analógica 2 a 50 Mbit/s A tabela fornece uma panorâmica da variedade de alternativas de acesso de assinante. Referem-se as soluções clássicas de voz e TV utilizadas em redes analógicas, bem como ligações digitais que usam diferentes tecnologias, algumas em uso há várias décadas, outras ainda em fase de normalização e introdução. Acesso RDIS: − inclui os acessos básico e primário já mencionados anteriormente. Acesso digital de assinante (p × 64 kbit/s): − as ligações de 64 a 2048 kbit/s são usadas há vários anos, embora exijam a selecção de pares dentro do cabo e a eventual utilização de repetidores intermédios, para maiores distâncias; − mais recentemente têm vindo a ser utilizadas novas técnicas de transmissão digital sobre pares simétricos (DSL, Digital Subscriber Line), que permitem atingir distâncias razoáveis sem repetidores, elevando igualmente o débito de transmissão no caso de ser utilizada uma opção assimétrica - ADSL, Asynchronous Digital Subscriber Line (maior débito da central para o assinante); − o acesso fixo de rádio (FWA, Fixed Wireless Access) suporta-se em microondas, permitindo aplicações de baixo débito (64 a 2 048 kbit/s) e de alto débito (por exemplo, entre 2 e 8 Mbit/s). Acesso de banda larga: − a utilização de fibras ópticas até ao assinante permite débitos muito elevados, mas tem custos muito altos. − a alternativa mais comum consiste em levar os serviços em fibra até próximo do assinante e, a partir desse ponto disponibilizar acessos mais económicos em pares de cobre (usando técnicas DSL), via rádio ou por cabo coaxial. Sistemas de Comunicação RFT - 17 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações ponto de distribuição de área nó local de acesso ponto de distribuição local cabo primário cabo secundário par de fios Rede local de acesso de assinante: ligações analógicas por pares simétricos Áreas funcionais da rede Rede de acesso Acessos telefónicos analógicos POT A rede de acesso da rede telefónica convencional é constituída exclusivamente por pares simétricos. As redes urbanas são de tipo arborescente, com ramos constituídos por cabos que agrupam um número elevado de pares entre a central e pontos de distribuição de área, e cabos de menor capacidade entre estes e pontos de distribuição locais. A ligação entre os pontos de distribuição locais e a tomada do equipamento de assinante faz-se muitas vezes por linha aérea nas fachadas dos prédios, sendo, no entanto, utilizadas condutas em instalações mais recentes. Sistemas de Comunicação RFT - 20 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de transporte Funções – provisão de conexões para transmissão de informação a média/longa distância – objectivo de qualidade: minimizar perturbações do sinal Sistemas constituintes – nós de multiplexagem - PDH, SDH, ATM – nós de interligação - SDH, ATM – sistemas de transmissão em cobre – sistemas de transmissão por feixes hertzianos terrestres e por satélite – sistemas de transmissão por fibra óptica nó de transmissão ligação de transmissão Rede de transporte nó local de acesso ligação de acesso (pertencente à rede de acesso) sob controlo do operador da rede através de procedimentos de gestão A rede de transporte fornece os caminhos de transferência de informação entre os nós da rede de comutação. É constituída por ligações de transmissão e por nós de transmissão, localizados nas extremidades das ligações. As ligações suportam a transmissão de canais físicos de débito mais ou menos elevado - normalmente maior ou igual a 2 Mbit/s. Nos nós de transmissão (estações de trânsito) são estabelecidas conexões permanentes entre os canais físicos das ligações. Estas conexões são, na realidade, semi-permanentes, isto é, são alteráveis esporadicamente, recorrendo a procedimentos de gestão controlados pelo operadora da rede. Desta forma, o operador da rede estabelece uma capacidade básica de transporte de informação, de acordo com a quantidade de tráfego que prevê seja necessário transportar. Sistemas de Comunicação RFT - 21 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Rede de transporte Tipos de ligações – ligações analógicas ou digitais em banda base – ligações analógicas ou digitais FDM (Frequency Division Multiplex) – ligações digitais TDM (Time Division Multiplex) – ligações mistas TDM / FDM Multiplexagem FDM e TDM sinal FDMsinais analógicos ou digitais sinal TDMsinais digitais FD M TD M ligações analógicas em declínio Áreas funcionais da rede TD M sinal TDM sinais digitais FD M sinal TDM / FDM Multiplexagem mista TDM / FDM DWDM em fibras ópticas A multiplexagem FDM ou TDM permite: − agrupar sinais de menor capacidade num sinal de maior capacidade; − rentabilizar os meios de transmissão. Nos sistemas de transmissão digital em banda base sobre linhas de cobre, é utilizada exclusivamente a técnica TDM. Se se recorrer a transmissão em banda de canal, adopta-se frequentemente a técnica FDM. Além disso, vários sinais multiplexados temporalmente podem ser transmitidos sobre diferentes portadoras, ou seja, é possível combinar TDM e FDM no mesmo suporte físico. Em fibras ópticas, os impulsos são transmitidos sob a forma de luz On/Off a um dado comprimento de onda. A técnica TDM em banda base é a mais utilizada, fazendo corresponder cada estado de luz a um bit. No entanto, a possibilidade de utilizar múltiplos comprimentos de onda de luz constitui uma forma de FDM que começa a ser utilizada, e que se designa correntemente de multiplexagem de comprimento de onda (WDM, Wavelength Division Multiplexing). Em sistemas tecnologicamente muito avançados, mostrou-se ser possível transmitir em WDM dezenas de portadoras com sinais TDM (DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing), pelo que o débito total numa única fibra óptica poderá, no futuro, ser elevadíssimo: já foram desenvolvidos sistemas experimentais que atingiram débitos agregados da ordem do Tbit/s. Em ligações via rádio (feixes hertzianos terrestres ou por satélite), o recurso à transmissão sobre portadora em banda de canal é indispensável, pelo que a técnica FDM aparece frequentemente associada a TDM neste tipo de sistemas. Sistemas de Comunicação RFT - 22 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Formato de trama do sistema básico E1 0 1 31 0 1 31 tempo 8 bits trama 7 056 34 12sincronização / OAM Débito binário de cada canal Débito binário total do multiplex Número de intervalos de tempo da trama c = 32 Número de bits de cada canal n = 8 8 kHz / 125 µs Frequência / Período da trama f = 8 kHz / T = 125 µs canal r = n f = 64 kbit/s rtot = c n f = 2 048 kbit/s Áreas funcionais da rede Rede de transporte Sistema E1 (2 Mbit/s) – sistema básico de transporte de informação numa rede digital – suporta 30 canais de 64 kbit/s para comunicação de utilizador 16 sinalização 16 podem ser agrupados São utilizadas técnicas de multiplexagem temporal determinística: − definem-se tramas de c intervalos de tempo; − cada canal ocupa ciclicamente na trama um intervalo de tempo de n bits ⇒ débito constante; − um dos canais transporta um padrão fixo para ser utilizado na sincronização da recepção e canais de controlo (operação e manutenção / Operation And Maintenance - OAM). A identificação dos canais é feita pela posição na trama: multiplexagem de posição. Sistemas de Comunicação RFT - 25 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Estrutura de uma célula ATM e funções do cabeçalho informaçãocabeçalho • identificação de canais virtuais • alinhamento de células • indicação do tipo de célula • prioridades • controle de erros no cabeçalho Funções do cabeçalho 53 octetos 48 octetos5 octetos Áreas funcionais da rede Rede de transporte Modo de Transferência Assíncrono (ATM, Asynchronous Transfer Mode) – novo processo básico de transferência de informação – combina características do modo circuito e do modo pacote – informação encapsulada em células com um comprimento fixo – cabeçalho referencia o canal (virtual) a que pertence a célula – vários tipos de células: informação de utilizador, sinalização, OAM TDM assíncrono O modo ATM permite operar a muito mais altas velocidades do que o modo tradicional de pacote tendo em conta as simplificações introduzidas, nomeadamente o comprimento fixo das células e as funcionalidades mínimas de rede (ex: não existe protecção contra erros ou controlo de fluxo). O modo ATM é orientado a conexões, permitindo o suporte muito flexível de serviços de débito constante e de débito variável, de tempo real ou não tempo real. Os débitos propostos para ATM são 155 Mbit/s e 622 Mbit/s, tal como na hierarquia SDH. Outros débitos, maiores ou menores, são possíveis e têm vindo a ser utilizados. A transmissão em ATM pode ser feita como um fluxo contínuo de células, isto é, sem nenhuma estrutura de trama de suporte. Em alternativa, as células ATM podem ser transportadas em módulos SDH. Sistemas de Comunicação RFT - 26 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de comutação de circuitos Funções – estabelecimento e libertação de chamadas – encaminhamento e supervisão de chamadas – concentração / expansão de circuitos Sistemas constituintes – centrais de comutação locais – centrais de comutação de trânsito regional e interurbano – rotas de tráfego central local rota de tráfego central de trânsito Rede de comutação de circuitos a pedido do utilizador através de procedimentos de sinalização A rede de comutação de circuitos permite o estabelecimento de circuitos extremo a extremo, a pedido, para a transferência de informação entre quaisquer dois pontos terminais da rede. É constituída por: − nós (centrais) de comutação - pontos onde são estabelecidos circuitos a pedido dos utilizadores; − rotas de tráfego - caminhos suportados sobre a rede de transporte. As conexões que suportam os circuitos são estabelecidas (e libertadas) dinamicamente, chamada a chamada, através de procedimentos de sinalização, controlados pelos utilizadores. Este aspecto da rede de comutação contrasta com a rede de transporte, onde, como foi referido anteriormente, as conexões têm um carácter semi-permanente, sendo estabelecidas pelo operador de rede, através de procedimentos de gestão. Ou seja, os nós de comutação asseguram o estabelecimento (e libertação) de circuitos elementares, normalmente a 64 kbit/s, sobre os quais se faz a comunicação extremo a extremo; por sua vez, a rede de transporte é a verdadeira "auto-estrada da informação", em cujos nós se faz o encaminhamento de grandes blocos de circuitos, permitindo estabelecer, nomeadamente, as rotas de tráfego entre centrais. A rede pública telefónica comutada (PSTN - Public Switched Telephone Network) usa, como vimos, este tipo de comutação. Sistemas de Comunicação RFT - 27 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações central A central B rota de tráfego a, b, c, d, e, f : nós de transmissão a-c-b, a-d-e-b : ligações de transmissão Rota de tráfego suportada em ligações de transmissão em diversidade ligação alternativa ligação prioritária b e ca d Áreas funcionais da rede Rede de comutação de circuitos Rotas de tráfego – não existe uma relação biunívoca entre rotas de tráfego e ligações de transmissão – é possível ter múltiplas ligações de transmissão para a mesma rota de tráfego As rotas de tráfego suportam-se em ligações de transmissão, sendo frequente disponibilizar múltiplas ligações de transmissão, em diversidade, para uma mesma rota de tráfego, para aumentar a fiabilidade. Sistemas de Comunicação RFT - 30 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de comutação de pacotes Comutação de pacotes com conexões – comutação espacial: transferem-se pacotes das entradas para as saídas; – comutação de etiqueta: os indicadores de circuito virtual nos cabeçalhos são modificados. Tabela de translação de linhas / circuitos virtuais Comutação de pacotes (rede com conexões) 1 M a t 1 N 2 t Entrada M a b c y z c 1 N 2 2 1 N k h m n n g Saída 1 Lin VC Lin VC comutação espacial comutação de etiqueta b c c y c z y controlo de comutação g g n k kn m h cabeçalho dados a, b,... indicador de circuito virtual Nos nós de comutação de uma rede orientada a serviços com conexões, é necessário modificar o indicador de circuito virtual antes da transmissão para o nó seguinte, uma vez que, de um modo geral, os indicadores são referências que têm apenas significado local na ligação entre dois nós (numa rede desenvolvida, seria impossível ter referências universais). Este mecanismo é designado de comutação de etiqueta. Diz-se, então, que a comutação de etiqueta das redes em modo de pacote corresponde à comutação temporal (de posição) das redes em modo de circuito. Note-se que a dimensão tempo não poderia ser utilizada para identificar os pacotes, uma vez que há alterações temporais variáveis, resultantes de atrasos nas filas de espera. Os circuitos virtuais e respectivos indicadores são definidos na fase de estabelecimento de cada conexão, actualizando-se então as tabelas de translação, de forma análoga ao que sucede no modo de circuito. A sinalização necessária para o estabelecimento de conexões é suportada em pacotes transportados sobre a própria rede de comutação de pacotes, não sendo por isso necessária uma rede de sinalização própria, como ocorre em redes de comutação de circuitos. Um caso particular deste tipo de comutação ocorre com a tecnologia ATM, com a particularidade de os pacotes se designarem de células e terem um comprimento fixo. Sistemas de Comunicação RFT - 31 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de comutação de pacotes Comutação de pacotes sem conexões – só há comutação espacial de pacotes – os cabeçalhos não são modificados Tabela de encaminhamento de pacotes Comutação de pacotes (rede sem conexões) 1 M a t 1 N 2 t Entrada a b c d 2 1 3 3 Saída Endereço Destino Linha comutação espacial b c d b a c b controlo de encaminha- mento c d a b bb a cabeçalho dados a, b,... endereços de destino c No caso de uma rede orientada a serviços sem conexões, os nós de comutação não alteram a informação de endereço contida em cada pacote: após a recepção, os pacotes são apenas armazenados e enviados (store and forward) de acordo com o endereço de destino presente no cabeçalho. Por isso, neste caso, usa-se para o nó a designação mais apropriada de encaminhador (router). Sistemas de Comunicação RFT - 32 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de sinalização em comutação de circuitos Funções – troca de informação de controlo entre • assinante e central local • centrais interligadas por rotas de tráfego – suporte de serviços de rede inteligente Sistemas constituintes – nós de sinalização – ligações de dados entre os nós Tipos de sistemas de sinalização – sinalização por canal associado – sinalização por canal comum um canal de sinalização para cada canal de comunicação um único canal de sinalização para múltiplos canais de comunicação estabelecimento, gestão e libertação de chamadas origem e terminação de sinalização encaminhamento de sinalização bases de dados de controlo de serviços A rede de sinalização é a infraestrutura básica de comunicação de informação de controlo que assegura o fornecimento de serviços numa rede de comutação de circuitos - a sua função básica é permitir estabelecer e libertar circuitos extremo a extremo, para suportar chamadas com as características requeridas pelos utilizadores. Mais recentemente, a rede de sinalização passou igualmente a suportar serviços de rede inteligente (IN, Intelligent Network), que exigem, nomeadamente, a translação de números. Por exemplo, a rede de sinalização fornece os mecanismos que permitem converter números verdes, não geográficos, em números geográficos da rede fixa, com os respectivos prefixos de área, o que, por sua vez, permite o encaminhamento das chamadas pelas centrais de comutação. Este conceito de rede inteligente é igualmente fundamental para suportar a mobilidade em redes de rádio celular, disponibilizando-se de forma equivalente a informação de localização dos terminais móveis. Refira-se ainda que a infraestrutura de comunicação de dados que suporta a rede de sinalização por canal comum é igualmente utilizada pela rede de gestão. Sistemas de Comunicação RFT - 35 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Rede de sincronização dos nós de comutação muxs remotos / assinantes digitais / redes privadasrelógios deassinante ligação alternativa de sincronização ligação com diversidade de rota ligação sem diversidade de rota relógios dos nós da rede local (L) CLCL CL CLCL relógios dos nós da rede de trânsito interurbano (I) / regional (R) CR CR CRCR CICI CI ligação prioritária de sincronização Ligações E1 / 2 048 kHz CI comutador interurbano RE - Relógios Escravo relógio de referência primária PRC CR comutador regional CL comutador local Áreas funcionais da rede Rede de sincronização A opção mais utilizada para a rede de sincronização é uma estrutura hierárquica que segue aproximadamente a estrutura da própria rede de comunicação. O relógio é transportado, de uma maneira geral, por ligações de tráfego sobre o sinal E1. Um dos requisitos mais importantes da rede de sinalização é possuir uma elevada fiabilidade. Entre outras medidas, disponibilizam-se ligações alternativas e ligações com diversidade de rota (isto é, ligações entre dois pontos com caminhos distintos). Sistemas de Comunicação RFT - 36 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de gestão Funções – gestão de configuração da rede – gestão de falhas – gestão de desempenho – gestão de contabilidade – gestão de segurança Sistemas constituintes – sistemas de operações: processamento da informação – elementos da rede de telecomunicações: objectos da gestão – rede de comunicação de dados: assente sobre a rede de sinalização – estações de trabalho: acesso pelo pessoal de operações e utilizadores Com o desenvolvimento e complexidade crescentes das redes de telecomunicações, e simultaneamente com a necessidade de os operadores de telecomunicações oferecerem uma qualidade de serviço adequada, assume especial importância a disponibilização de um sistema eficaz de gestão que suporte as actividades de Operação, Administração, Manutenção & Provisão (OAM&P). O conceito de rede de gestão assenta nas seguintes características: − comunicação de dados de gestão através de uma rede que interliga os vários tipos de sistemas de operações e equipamentos de telecomunicações a gerir; − distribuição de funcionalidades de gestão pelos vários sistemas de operações, permitindo a implementação de uma gestão centralizada, integrada e automatizada de uma grande área de rede e serviços. Sistemas de Comunicação RFT - 37 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Áreas funcionais da rede Rede de gestão Conceito de rede de gestão sistema de operações sistema de operações sistema de operações rede de telecomunicações terminal rede de gestão rede de comunicação de dados terminal comutador sistema detransmissão comutador sistema de transmissão comutador estações de trabalho estações de trabalho As funções de gestão podem ser implementadas segundo várias configurações físicas, muitas vezes condicionadas pelos cenários de introdução gradual de facilidades de gestão. Numa fase avançada de desenvolvimento, pode definir-se uma arquitectura simplificada constituída pelos seguintes componentes: − sistemas de operações: é responsável pelas funções de OAM&P colocadas à disposição de utilizadores. − elementos de rede: conjunto de equipamentos da rede de telecomunicações, com capacidades de monitorização e controlo. − rede de comunicação de dados: rede de dados baseada em protocolos normalizados, destinada a permitir a troca de informação de gestão entre os blocos funcionais da rede de gestão. − estação de trabalho: executa funções de tradução de informação para um formato visualizável por utilizadores da rede de gestão. Sistemas de Comunicação RFT - 40 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Evolução da rede Rede Digital com Integração de Serviços (RDIS) Rede de banda estreita – transmissão digital até ao utilizador – integração ao nível de acesso para diferentes tipos de informação – terminais multifuncionais – serviços avançados Rede de banda larga – integração de todos os serviços, incluindo os de alto débito – utilização generalizada de fibras ópticas – novas tecnologias de transmissão e comutação • novo modo de transferência: ATM (Asynchronous Transfer Mode) • operação optimizada para altas velocidades • suporte flexível de diferentes débitos de serviços A RDIS permitiu um salto qualitativo no acesso de assinante, devendo a sua penetração aumentar significativamente nos próximos anos. Contudo, as exigências futuras de aumento significativo dos débitos de transmissão e comutação, e uma maior flexibilidade de serviços, conduziu ao aparecimento da Rede Digital com Integração de Serviços de Banda Larga (RDIS-BL), baseada no modo de transferência assíncrona de informação (ATM, Asynchronous Transfer Mode). A introdução de ATM tem vindo a ocorrer quer ao nível da rede de transporte de alta capacidade, quer na redes de acesso fixo de assinante (ADSL). Sistemas de Comunicação RFT - 41 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Evolução da rede Integração com redes de dados Inversão da importância relativa voz-dados – crescimento acelerado de servidores Internet – débitos mais elevados no acesso de utilizador (RDIS, DSL ou rede CATV) – em 1998, o tráfego de dados ultrapassou o de voz a nível mundial – o cenário seguinte é inevitável... Tendência de desenvolvimento da rede fixa de telecomunicações FUTURO voz sobre dados PASSADO dados sobre voz Internet ATM / IP unidade de interoperação rede dados rede comutação circuitosadaptador adaptador unidade de interoperação rede dados rede comutação circuitos terminal de dados telefone convencional telefone convencional telefone IP telefone IP rede comutação circuitos terminal de dados A tendência actual é no sentido de os serviços de telecomunicações, incluindo a telefonia, serem suportados numa base tecnológica comum, o que facilita os diversos níveis de integração de serviços: no terminal, no acesso, na transmissão, na comutação e na gestão da rede. Há algum tempo, a tecnologia ATM foi considerada como candidata a desempenhar este papel. Contudo, a realidade acabou por se impor a este plano de desenvolvimento, e, neste momento, os protocolos da Internet têm todas as condições para se imporem o todos os serviços. Veja-se, por exemplo, os passos significativos que têm sido dados na área de telefonia sobre IP. Apesar disso, o ATM continua a ser uma tecnologia adequada ao nível do transporte, nomeadamente de pacotes IP ("IP sobre ATM"). Sistemas de Comunicação RFT - 42 MJL Sistemas de Comunicação Rede Fixa de Telecomunicações Integração com redes de dados Evolução do transporte de voz → migração para redes de dados LAN PPCA Evolução da rede Cenários de evolução do transporte de voz na rede fixa de telecomunicações (1) Internet sem QoS • ligações entre PCs pela Internet • dificuldade de acesso à rede telefónica Intranets de empresas • interligação entre PPCAs através de redes IP e unidades de interoperação privadas • acesso à rede telefónica pública através dos PPCAs Internet PSTN intranet FR / IP ATM / IP unidades de interoperação empresa telefone convencional terminal multimédia LAN PPCA terminal multimédia telefone convencional O transporte dos serviços convencionais de voz será progressivamente feito sobre as redes de dados, embora de forma faseada. O cenário de telefonia pela Internet, embora isolado do resto da rede telefónica, é uma realidade desde 1995, quando foi demonstrada uma comunicação de voz com compressão envolvendo dois PCs com processadores a 33 MHz - o problema é a baixa qualidade de serviço (QoS) em situações de sobrecarga da rede. O cenário de voz sobre IP em intranets de empresas, assentes em frame relay ou ATM, já é utilizado há algum tempo por muitas empresas, o que também se tornou legalmente possível em Portugal, com os primeiros passos da liberalização do mercado.