{"id":1315,"date":"2015-03-22T14:24:07","date_gmt":"2015-03-22T17:24:07","guid":{"rendered":"http:\/\/efagundes.com.br\/artigos\/?page_id=1315"},"modified":"2015-03-30T00:56:10","modified_gmt":"2015-03-30T03:56:10","slug":"simplificando-a-topologia-de-redes-opticas","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/efagundes.com\/artigos\/simplificando-a-topologia-de-redes-opticas\/","title":{"rendered":"Simplificando a topologia de redes \u00f3pticas"},"content":{"rendered":"

Analisando as topologias dos provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es observarmos quatro arquiteturas presentes: conex\u00f5es ponto-a-ponto \u00f3pticas; an\u00e9is SDH\/SONET; redes ATM e redes IP.<\/p>\n

Conex\u00f5es ponto-a-ponto<\/strong>: essas conex\u00f5es feitas atrav\u00e9s de fibras \u00f3pticas dedicadas, conhecidas como “dark fiber”, utilizam a tecnologia DWDM de m\u00faltiplos canais \u00f3pticos \u2013 lambdas \u2013 cada um usando uma cor de laser diferente atrav\u00e9s de uma fibra simples. Esses canais \u00f3pticos, tipicamente 160 por fibra, podem transportar diferentes fluxos de bits.<\/p>\n

An\u00e9is SDH\/SONET<\/strong>: os provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es organizam suas redes atrav\u00e9s de an\u00e9is SDH (ou SONET pelo padr\u00e3o americano). Os an\u00e9is SDH s\u00e3o formados por canais \u00f3pticos ponto-a-ponto \u2013 lambdas \u2013 conectado atrav\u00e9s de conectores de passagem digitais (DCE \u2013 digital cross-connects) ou por multiplexadores add\/drop (ADM \u2013 add\/drop multiplexor). Esses an\u00e9is que podem ser formados por duas ou quatro fibras utilizam o conceito de uma fibra em opera\u00e7\u00e3o e outra em espera (standby). Quando o circuito principal apresenta uma falha o outro entra em opera\u00e7\u00e3o. O resultado \u00e9 um circuito de alta capacidade de transmiss\u00e3o que varia entre 155 Mbps (OC-3) \u00e0 10Gbps (OC-192).<\/p>\n

Redes\u00a0<\/strong>ATM<\/strong>: As redes SDH\/SONET oferecem conex\u00f5es de alta capacidade e banda de transmiss\u00e3o fixa atrav\u00e9s da rede. Por\u00e9m, os clientes desejam servi\u00e7os de rede fim-a-fim, na maioria das vezes com taxas de transmiss\u00e3o menores que as oferecidas pelas redes SDH\/SONET. Desta forma, os provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es devem multiplexar a transmiss\u00e3o em diferentes canais para suporte a voz, dados e v\u00eddeo. Para fazer isso os provedores utilizam switches ATM (Assynconous Transfer Mode) que criam v\u00e1rios circuitos virtuais (VC) na rede. Em caso de falha de um circuito a rede ATM pode re-rotear o tr\u00e1fico por outra conex\u00e3o SDH\/SONET. Para assistir ao processo de re-roteamento do tr\u00e1fico \u00e9 utilizado o protocolo PNNI que \u00e9 baseado no protocolo de roteamento OSPF, com a facilidade adicional de identificar a capacidade dos circuitos e atrasos na rede al\u00e9m da m\u00e9trica de custo do OSPF.<\/span><\/p>\n

Redes IP<\/strong>: Como os clientes adotaram o padr\u00e3o IP para as aplica\u00e7\u00f5es, os provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es adicionaram as suas redes servi\u00e7os de transporte IP. Os roteadores s\u00e3o conectados os switches ATM usando os canais virtuais (VC). As informa\u00e7\u00f5es entre os roteadores s\u00e3o trocadas atrav\u00e9s do protocolo OSPF ou IS-IS.<\/p>\n

\"Simp_redes_opticas_1\"<\/a><\/p>\n

Figura 1: topologia atual dos provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es<\/p>\n

Uma topologia de rede formada por v\u00e1rias camadas de equipamentos e protocolos \u00e9 complexa, tornando dif\u00edcil sua expans\u00e3o e gerenciamento. A determina\u00e7\u00e3o de problemas \u00e9 igualmente dif\u00edcil porque \u00e9 necess\u00e1rio investigar cada elemento da rede para identificar a causa. Em muitos casos as ferramentas de diagnostico s\u00f3 analisar uma determinada camada da rede. A demora na solu\u00e7\u00e3o de um problema traz um grande preju\u00edzo financeiro para as empresas, uma vez que as opera\u00e7\u00f5es de neg\u00f3cios est\u00e3o baseadas em telecomunica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Pr\u00f3xima Gera\u00e7\u00e3o de Rede dos Provedores de Telecomunica\u00e7\u00f5es<\/h3>\n

A Figura 2 apresenta uma topologia mais simples na pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o de redes dos provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es. Essencialmente, teremos conex\u00f5es Gigabit Ethernet utilizando fibras \u00f3pticas, com ou sem DWDM, entre os provedores e os clientes. As conex\u00f5es Ethernet custam menos que os equipamentos ADM das redes SDH\/SONET. Os roteadores IP formar\u00e3o o “core” da rede dos provedores. Notem que n\u00e3o fazem parte dessa nova topologia os an\u00e9is SDH\/SONET e as swicthes ATM.<\/p>\n

\"Simp_redes_opticas_2\"<\/a><\/p>\n

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Figura 2: Pr\u00f3xima Gera\u00e7\u00e3o de Redes dos Provedores de Telecomunica\u00e7\u00f5es<\/p>\n

A pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o de infraestruturas de redes consistir\u00e1 em redes Gigabit Ethernet operando em circuitos \u00f3pticos (com ou sem DWDM) em uma topologia comum entre provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es e usu\u00e1rios finais. Uma das vantagens dessas novas redes ser\u00e1 o baixo custo dos switches Ethernet comparados com os ADMs ou equipamentos cross-connect. As novas redes, basicamente, utilizar\u00e3o o roteamento IP tradicional. Uma outra caracter\u00edstica \u00e9 a elimina\u00e7\u00e3o dos an\u00e9is \u00f3pticos SDH\/SONET e dos switches ATM na rede. Essas redes suportar\u00e3o sem dificuldades servi\u00e7os em tempo real de voz e v\u00eddeo com provisionamento de largura de banda, ou seja, a possibilidade de uso de largura de banda por demanda, onde se pode definir o QoS (Quality of Service) para as aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Alguns provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es americanos como a Telseon e Yipes j\u00e1 podem estender redes Gibabit Ethernet por mais de 100 km sem amplifica\u00e7\u00e3o ou repetidores. Com o advento de produtos de 10 Gigabits a mesma escala pode ser estendida para esses circuitos \u00f3pticos. Com o uso de 1Gbps Ethernet, 10 Gbps Ethernet \u00e9 poss\u00edvel operar diretamente em um circuito de fibra \u00f3ptica, um “clear channel” de 10 Gbps, ou seja, um lambda de uma rede DWDM. Com isso os clientes poder\u00e3o ter conex\u00f5es m\u00faltiplas de 1 Gbps em um lambda de 10 Gbps. Essa possibilidade \u00e9 mais econ\u00f4mica que o uso de redes baseadas em SDH\/SONET, com ou sem ATM.<\/p>\n

A principal vantagem dessa solu\u00e7\u00e3o \u00e9 a provis\u00e3o de banda em fun\u00e7\u00e3o da demanda. Os clientes poder\u00e3o requerer diferentes taxas de transmiss\u00e3o para o servidor de provis\u00e3o que agregar\u00e1 incrementos de 1 Mbps (an\u00e1logo ao CIR do Frame Relay). Por exemplo, o cliente poder\u00e1 solicitar taxas de transmiss\u00e3o entre 3 Mbps e 15 Mbps dependendo de sua necessidade moment\u00e2nea.<\/p>\n

Essa vantagem resolve um dos problemas dos clientes nas atuais redes. Hoje quando um cliente tem a necessidade de um pequeno acr\u00e9scimo da taxa de transmiss\u00e3o de um circuito E1 (2 Mbps) \u00e9 preciso contratar um outro circuito E1, sendo necess\u00e1rio reconfigurar os equipamentos com a adi\u00e7\u00e3o de novas placas e ativa\u00e7\u00e3o de facilidades, tais como balanceamento de carga – “load balance”. Nesse novo ambiente, o cliente pode utilizar uma \u00fanica conex\u00e3o que varia entre 1 e 1000 Mbps sem qualquer mudan\u00e7a de hardware.<\/p>\n

Por\u00e9m, um dos desafios que as novas redes devem superar as redes SDH\/SONET \u00e9 a restaura\u00e7\u00e3o de circuitos. Uma rede SDH\/SONET tipicamente restabelece uma conex\u00e3o em 50 milissegundos enquanto uma rede IP leva 30 segundos ou mais at\u00e9 que os roteadores convirjam o tr\u00e1fego para a nova rota. Uma poss\u00edvel solu\u00e7\u00e3o \u00e9 a melhoria dos protocolos das camadas 2 e 3.<\/p>\n

Outro desafio a ser superado pelas novas redes \u00e9 o gerenciamento. Atualmente, em uma rede SDH\/SONET \u00e9 poss\u00edvel o provedor de telecomunica\u00e7\u00f5es monitorar cada circuito e determinar o ponto de falha, em uma rede Ethernet operando em uma fibra \u00f3ptica essa monitora\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 muito eficiente. Existem algumas tentativas de solu\u00e7\u00e3o para esse problema como a cria\u00e7\u00e3o de um circuito secund\u00e1rio transmitindo “frames” de controle entre os “frames” Ethernet. Esse canal secund\u00e1rio seria utilizado para coletar informa\u00e7\u00f5es sobre performance e fazer testes sem afetar o circuito prim\u00e1rio Ethernet.<\/p>\n

Pr\u00f3xima Gera\u00e7\u00e3o do Core Backbone \u00d3ptico<\/h3>\n

O n\u00facleo central da rede – core backbone – ser\u00e1 formado por “lambda switches”. Esse n\u00facleo operar\u00e1 sob o controle do provedor de telecomunica\u00e7\u00f5es que poder\u00e1 comandar automaticamente conex\u00f5es fim-a-fim atrav\u00e9s da rede. Isso trar\u00e1 uma melhoria consider\u00e1vel porque atualmente essas conex\u00f5es s\u00e3o feitas manualmente, atrav\u00e9s da configura\u00e7\u00e3o e conex\u00f5es a partir de ADMs ou equipamentos cross-connects para prover circuitos OC-48 ou OC-192.<\/p>\n

\"Simp_redes_opticas_3\"<\/a><\/p>\n

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Figura 3: Pr\u00f3xima Gera\u00e7\u00e3o do Core Backbone \u00d3ptico<\/p>\n

Existem dois tipos de switches lambda dispon\u00edveis. Os switches lambda est\u00e3o introduzindo o conceito chamado “optical-to-electrical-to-optical” (OEO) switches, porque eles devem converter cada sinal \u00f3ptico em um sinal el\u00e9trico antes de usar a matriz de roteamento e os sinais el\u00e9tricos devem ser convertido em sinais \u00f3pticos antes de serem transmitidos no pr\u00f3ximo circuito \u00f3ptico.<\/p>\n

No futuro a expectativa \u00e9 a exist\u00eancia de switches “puramente \u00f3pticos”, eliminando a necessidade de um OEO para a convers\u00e3o dos sinais. Por\u00e9m, o mais importante \u00e9 n\u00e3o ter a taxa de transmiss\u00e3o limitada pela matriz de roteamento, que em teoria teria que suportar taxas de transmiss\u00e3o sem limite, determinadas apenas pela multiplexa\u00e7\u00e3o de ondas de luz da fibra \u00f3ptica.<\/p>\n

Para a implementa\u00e7\u00e3o plena dessas novas redes algumas dificuldades devem ser superadas: a primeira a monitora\u00e7\u00e3o do tr\u00e1fico da rede para o gerenciamento, a segunda a migra\u00e7\u00e3o dos atuais an\u00e9is SDH\/SONET e a terceira \u00e9 a discuss\u00e3o de como integrar os switches do backbone \u00f3ptico com o resto da rede.<\/p>\n

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Analisando as topologias dos provedores de telecomunica\u00e7\u00f5es observarmos quatro arquiteturas presentes: conex\u00f5es ponto-a-ponto \u00f3pticas; an\u00e9is SDH\/SONET; redes ATM e redes IP. Conex\u00f5es ponto-a-ponto: essas conex\u00f5es feitas atrav\u00e9s de fibras \u00f3pticas dedicadas, conhecidas como “dark fiber”, utilizam a tecnologia DWDM de m\u00faltiplos canais \u00f3pticos \u2013 lambdas \u2013 cada um usando uma cor de laser diferente atrav\u00e9s […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-1315","page","type-page","status-publish","hentry"],"jetpack_shortlink":"https:\/\/wp.me\/P8yInB-ld","jetpack-related-posts":[{"id":1320,"url":"https:\/\/efagundes.com\/artigos\/migracao-das-redes-privadas-para-redes-ip-publica\/","url_meta":{"origin":1315,"position":0},"title":"Migra\u00e7\u00e3o das redes privadas para redes IP p\u00fablica","author":"Eduardo Fagundes","date":"22 de mar\u00e7o de 2015","format":false,"excerpt":"Atualmente as empresas est\u00e3o planejando a migra\u00e7\u00e3o de todos os servi\u00e7os de rede para a Internet ou para redes IP de provedores de servi\u00e7os de telecomunica\u00e7\u00f5es (ISP). 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