PJI11103: Enlaces WAN
O provedor de acesso possui links (enlaces) para a Internet, intermediando a comunicação entre esses links e os seus clientes. Os links para Internet podem ser vistos como links de acesso a uma rede de longa distância e amplo alcance, também denominada WAN. Essa rede WAN é implantada e explorada por empresas chamadas de operadoras de longa distância (carriers). Como exemplos, existem na região as operadoras Embratel, Oi, Eletronet e GVT, que fornecem serviços de dados com diversas tecnologias.
Há uma variedade de tecnologias de acesso para WAN, dentre elas:
- PPP/HDLC sobre links seriais (LPCD, antigamente chamados de SLDD)
- Frame Relay (também sobre LPCD)
- MPLS (Multi Protocol Label Switching) sobre fibra-ótica
- Metro/Carrier Ethernet sobre fibra-ótica
Os tipos de enlaces disponibilizados por operadoras de telecom usam as mesmas tecnologias que enlaces de acesso, porém com algumas características diferenciadas.
Tecnologias de acesso (obtido desta fonte)
No caso de um típico enlace WAN sobre LPCD, do ponto de vista de uma rede de computadores de usuário, é representado por um enlace ponto-a-ponto, como pode ser visto na figura abaixo. Nele, dois roteadores se comunicam por um meio físico dedicado, usando um protocolo de enlace especializado.
Atividade
- Pesquise quais empresas existem capazes de fornecerem enlaces de longa distância para acesso a Internet
- Para cada empresa, identifique os tipos de enlaces oferecidos:
- Taxas de bits suportadas
- Tipo de rede física (fibra ? par metálico ? sem fio ? coaxial ? ... ?)
- Tecnologia de enlace (ethernet ? outras ?)
- Preço (ao menos uma estimativa)
- O provedor precisa de ao menos dois enlaces WAN, por questão de segurança. Considerando as capacidades dos enlaces a serem contratados e seus custos mensais, calcule (ou estime):
- Quantos clientes serão necessários para pagar esses custos ?
- Quanto seria razoável cobrar de cada cliente ? Dica: revise quanto é cobrado por provedores similares na região (ver a primeira aula !).
Linhas seriais do tipo LPCD
Linhas LPCD são tipicamente implantadas com meio de transmissão do tipo par metálico. Suas taxas vão tipicamente até 23 Mbps, dependendo da tecnologia de codificação. Atualmente, a tecnologia mais usada se chama SHDSL, provendo taxas de 64 kbps até 23 Mbps (em incrementos de 64 kbps). Mas no passado não muito distante, como por exemplo nos anos 90, esse tipo de linha de comunicação podia apresentar taxas ainda menores, como 9600 bps ou mesmo 1200 bps. Atualmente esse tipo de enlace físico vem caindo em desuso, apesar de ainda haver uma quantidade significativa de contratações do serviço (em especial no interior).
Enlaces ponto-a-ponto por linhas seriais
Dois protocolos de enlace ponto-a-ponto muito utilizados são:
- PPP (Point-to-Point Protocol): proposto no início dos anos 90 pelo IETF (ver RFC 1661), e amplamente utilizado desde então. Este protocolo não faz controle de erros nem de fluxo, portanto se quadros sofrerem erros de transmissão serão sumariamente descartados no receptor. Originalmente muito usado em acesso discado, recentemente sua aplicação se concentra em enlaces por linhas dedicadas, enlaces sem-fio 3G, e uma versão modificada para acesso doméstico ADSL (PPPoE). Ver mais detalhes na seção 11.7 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan.
- HDLC (High-level Data Link Control): criado nos anos 70, foi largamente utilizado em enlaces ponto-a-ponto, porém atualmente foi substituído pelo PPP na maioria dos cenários em que era usado. Este protocolo faz controle de erros e de fluxo usando um mecanismo ARQ do tipo Go-Back-N (com janela de tamanho 7 ou 127). Ainda se aplica a enlaces ponto-a-ponto em linhas dedicadas, enlaces por satélite e aplicações específicas (ver por exemplo este artigo sobre seu uso missões espaciais em um artigo da Nasa). Ver mais detalhes na seção 11.6 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan.
A figura a seguir mostra a arquitetura do protocolo de enlace PPP como exemplo de simplicidade e modularidade:
O comportamento de um protocolo pode ser descrito de algumas formas, sendo usual utilizar diagramas. A figura a seguir apresenta o comportamento em alto-nível do protocolo PPP:
Ambos protocolos possuem o mesmo formato de quadro. Na verdade, o PPP copiou o formato de quadro do HDLC, apesar de não utilizar os campos Address e Control. O campo Flag, que tem o valor predefinido , serve para delimitar quadros, assim o receptor sabe quando inicia e termina cada quadro.
Quadro PPP ou HDLC (tamanho de campos dados em bytes)
Esses protocolos foram criados para uso com comunicação serial síncrona (ver capítulo 4, seção 4.3 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan). O PPP funciona também com comunicação serial assíncrona.
Atividade
Realize estes experimentos sobre links ponto a ponto.
A parte física do enlace ponto-a-ponto
- Ver livro online: Broadband Local Loops for High-Speed Internet Access
A parte física do enlace ponto-a-ponto, usualmente chamada de circuito, corresponde à camada física da arquitetura de redes. Ele se compõe de equipamentos e técnicas criados para fazer a transmissão de dados por meio de sinais elétricos.
Dentro da arquitetura de redes estudada em Redes na 2a fase, a camada física se situa no nível mais baixo. Ela deve portanto transmitir de fato a informação através de um meio de transmissão, a qual deve ser representada por algum sinal. Essa representação implica algum tipo de modulação ou codificação.
Serviços da camada física
(Adaptado do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a ed.", de Berhouz Forouzan)
Modems e Interfaces Digitais
Modems são equipamentos que realizam a modulação ou codificação de um sinal digital, de forma a pode ser transmitido apropriadamente por um meio de transmissão. Essa transformação é nececssária para que a informação possa viajar por uma distância maior no meio, e possa ser recuperada pelo equipamento receptor (o modem do outro lado da linha).
Em nossa aula serão usados modems síncronos SHDSL, que ainda são encontrados em instalações reais. O modelo dos modems do laboratório operam com um meio de transmissão composto por um ou dois pares metálicos padrão telefonia. Com eles podem-se estabelecer enlaces físicos com taxas de 64 kbps a 2.304 Mbps (com incrementos de 64 kbps), usando uma codificação do tipo TC-PAM. Se forem usados quatro pares metálicos, a taxa máxima chega a 4.608 Mbps. Modems SHDSL versão BIS podem obter taxas ainda maiores (5.6 Mbps ou 11.2 Mbps), como por exemplo alguns modems Datacom. Alguns modelos chegam a 22.8 Mbps, como este da Datacom.
Para instalar modems síncronos, deve-se observar o seguinte:
- Qual modem é a fonte de sincronismo: um dos modems deve gerar o sincronismo do circuito. Assim, um dos modems deve usar seu relógio interno, e o outro deve usar relógio regenerado.
- Qual modem comanda (inicia) o circuito: o modem que inicia o circuito toma a inciativa de estabelecer o enlace físico com o modem remoto. Esse modem dever ser configurado como NTU (Network Termination Unit), e o modem remoto deve ser LTU (Local Termination Unit).
- A taxa de bits a ser usada: ambos modems devem ser configurados com a mesma taxa de bits.
- A quantidade de pares metálicos: ambos modems devem usar a mesma quantidade de pares metálicos.
- O tipo de interface digital: a interface digital comunica modem e DTE (ex: roteador), portanto o mdoem deve ser configurado para usar a mesma interface digital que o DTE. Por exemplo, uma escolha bastante comum é a interface V.35. Outro tipo de interface digital é G.703, usada em centrais telefônicas (PBX) com linhas do tipo E1.
Existem muitas interfaces digitais normatizadas e proprietárias, que foram criadas para serem usadas com diferentes meios de transmissão e equipamentos. A turma de IER de 2011-1 fez uma pesquisa sobre interfaces digitais usadas em equipamentos de comunicação, incluindo suas características. O resultado dessa investigação pode ser vista em:
Catálogo de interfaces digitais
Atividade
Uma rede com enlaces WAN feitos com modems digitais SHDSL.