Donato Marino - Blog UGF Redes
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Universidade Federal do Rio de Janeiro Núcleo de Computação Eletrônica Donato Antonio Marino Junior REDES METRO ETHERNET: Uma Visão Geral da Tecnologia Rio de Janeiro 2005 Donato Antonio Marino Junior REDES METRO ETHERNET: Uma Visão Geral da Tecnologia Monografia apresentada para obtenção do título de Especialista em Gerência de Redes de Computadores no Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Gerência de Redes de Computadores e Tecnologia Internet do Núcleo de Computação Eletrônica da Universidade Federal do Rio de Janeiro – NCE/UFRJ. Orientador: Prof. Moacyr Henrique Cruz de Azevedo, M.Sc., UFRJ, Brasil Rio de Janeiro 2005 Donato Antonio Marino Junior REDES METRO ETHERNET: Uma Visão Geral da Tecnologia Monografia apresentada para obtenção do título de Especialista em Gerência de Redes de Computadores no Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Gerência de Redes de Computadores e Tecnologia Internet do Núcleo de Computação Eletrônica da Universidade Federal do Rio de Janeiro – NCE/UFRJ. Aprovada em setembro de 2005. _____________________________________________________ Prof. Moacyr Henrique Cruz de Azevedo, M.Sc., UFRJ, Brasil Dedico este trabalho ao meu Pai, que sempre me apoiou, mesmo que nem sempre de forma clara. Jovem, nos deixou no decorrer deste curso de Pós-Graduação para sentar-se ao lado do Criador. AGRADECIMENTOS Agradeço ao Prof. Moacyr, pelo seu tempo e apoio dispensado neste trabalho. Sua orientação foi fator fundamental para que esta monografia tenha sido realizada com grande satisfação, apesar de todos os problemas encontrados no caminho. A todos os professores do Núcleo de Computação Eletrônica da UFRJ, sem exceção, por sua excelência e dedicação na construção do nosso conhecimento. A todos os amigos do MOT, pela seriedade e pela alegria, sempre no momento certo. RESUMO MARINO Jr., Donato Antonio. REDES METRO ETHERNET: Uma Visão Geral da Tecnologia. Monografia (Especialização em Gerência de Redes e Tecnologia Internet). Núcleo de Computação Eletrônica, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2005. Este trabalho sintetiza uma visão da tecnologia Metro Ethernet e sua utilização nas redes metropolitanas e de longa distância. Apresenta desde a criação do padrão Ethernet e sua evolução, até a implementação do Metro Ethernet sob a infra-estrutura de redes metropolitanas de legado. Além disso, apresenta o padrão definido pelo Metro Ethernet Fórum, com os parâmetros e atributos utilizados nos serviços Ethernet em redes metropolitanas. ABSTRACT MARINO Jr., Donato Antonio. REDES METRO ETHERNET: Uma Visão Geral da Tecnologia. Monografia (Especialização em Gerência de Redes e Tecnologia Internet). Núcleo de Computação Eletrônica, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2005. This work synthesizes a vision of the Metro Ethernet technology and its use in the metropolitan area networks and wide area networks. It presents since the creation of the Ethernet standard and its evolution, until the implementation of Metro Ethernet under the legacy metropolitan area infrastructure. Moreover, it presents the standard defined in the Metro Ethernet Forum, with the parameters and attributes used in Ethernet services in metropolitan area networks. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – O esboço de Metcalfe Figura 2 – Visão geral do Metro Ethernet Figura 3 – O Ethernet over SONET Figura 4 – Exemplo de utilização do VCAT Figura 5 – O dispositivo RPR age como um packet ADM conectado a um meio compartilhado Figura 6 – A proteção do RPR Figura 7 – O Resilient Packet Ring Figura 8 – Ethernet hub-and-spoke Figura 9 – A proteção do Ethernet com o protocolo spanning-tree Figura 10 – Separação lógica do tráfego e dos serviços Página 13 21 23 24 29 29 31 33 34 43 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – As características do SONET Tabela 2 – Protocolos de rede suportados pelo GFP Tabela 3 – Serviços UNI Tabela 4 – Serviços EVC Página 17 27 45 46 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 2 O PADRÃO ETHERNET E AS REDES METROPOLITANAS DE LEGADO 2.1 O PADRÃO ETHERNET 2.1.1 A Evolução do Padrão 2.1.1.1 O Fast Ethernet e o Full Duplex 2.1.1.2 O Gigabit Ethernet 2.2 AS REDES METROPOLITANAS DE LEGADO 2.2.1 TDM – Time Division Multiplexing 2.2.2 SONET/SDH – Hierarquia de Sinais Digitais 2.2.3 As Tecnologias utilizadas na Interligação de Redes MAN / WAN 2.2.3.1 O ATM – Assynchronous Transfer Mode 2.2.3.2 O Frame-Relay 3 AS REDES METRO ETHERNET 3.1 TECNOLOGIAS METRO ETHERNET 3.1.1 Ethernet over SONET/SDH 3.1.2 RPR – Resilient Packet Ring 3.1.3 Transporte Ethernet 4 OS SERVIÇOS METRO ETHERNET – PADRÕES 4.1 O METRO ETHERNET FÓRUM 4.2 OS SERVIÇOS METRO ETHERNET 4.2.1 Parâmetros e Atributos dos Serviços Ethernet 4.2.1.1 Atributo de Interface Física Ethernet 4.2.1.2 Parâmetros de Tráfego 4.2.1.3 Parâmetros de Performance 4.2.1.4 Parâmetros de Classes de Serviços (CoS) 4.2.1.5 Atributos de Serviço de Entrega de Quadros 4.2.1.6 Atributo de Suporte a Tag VLAN 5 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS Página 10 12 12 14 14 15 16 16 16 17 17 19 21 22 22 27 32 35 35 35 36 36 37 38 40 41 42 47 49 10 1 INTRODUÇÃO O objetivo principal deste trabalho é apresentar, de forma sintetizada, a tecnologia Metro Ethernet, suas vantagens técnicas e estudos para sua utilização nas redes metropolitanas de legado. As grandes operadoras de telecomunicações já se movimentam na direção desta tecnologia, adequando a infra-estrutura instalada para tal. Conceitos como simplicidade, otimização de recursos, performance e segurança, são perseguidos por estas empresas ao implementarem esta tecnologia. A oferta de enlaces mais rápidos e robustos às empresas e ao público em geral é fator importante para o desenvolvimento de nosso país, assim como o crescimento qualitativo do conhecimento e da cultura de nossa população. Indiretamente, a utilização de tecnologias com estas vantagens possibilitarão a democratização da informação nos vários campos do conhecimento. Desta forma, o tema em questão torna-se de grande relevância na criação de uma infra-estrutura cada vez melhor e mais disponível a todos. A tecnologia Metro Ethernet deve ser a próxima área no crescimento da indústria de infra-estrutura de redes, e representará uma grande mudança de como os serviços de dados são oferecidos à empresas e aos usuários residenciais. A rede metropolitana sempre foi um ambiente desafiador na entrega de serviços de dados pois foi construída de forma a atender as necessidades de disponibilidade e confiabilidade do tráfego de voz. As operadoras de telecomunicações deverão definir importantes mudanças para a implementação de uma nova geração de serviços de dados demandados pelas empresas e consumidores. Esta não será somente uma mudança tecnológica, mas também uma mudança no modelo operacional e 11 empresarial que possibilitará que estas operadoras passem a oferecer novos e melhores serviços de dados. O trabalho apresentado foi estruturado para mostrar a visão geral desta nova tecnologia. O capítulo 2 discorrerá sobre a criação do padrão Ethernet, sua evolução para os padrões Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e o mais recente 10 Gigabit Ethernet. Ainda no capítulo 2, é apresentada a atual estrutura das redes metropolitanas, com as principais tecnologias utilizadas. O capítulo 3 apresenta a tecnologia Metro Ethernet, seus conceitos e soluções para a utilização na infra-estrutura existente, preservando assim o investimento feito anteriormente pelas operadoras de telecomunicações. Por fim, o capítulo 4 apresenta o Metro Ethernet Fórum, órgão criado para definir o escopo, conceitos e terminologias de implementação do Metro Ethernet e os atributos e parâmetros mais importantes para a implementação desta tecnologia. 12 2 O PADRÃO ETHERNET E AS REDES METROPOLITANAS DE LEGADO 2.1 O PADRÃO ETHERNET A tecnologia de redes locais Ethernet foi criada por Robert Metcalfe em 1973, no PARC (Palo Alto Research Center, da Xerox), que provê a interconexão de estações de trabalho, para troca de dados entre elas e para impressoras [SPURGEON]. O Ethernet foi uma evolução do ALOHA, que foi idealizado para transmitir dados entre vários computadores utilizando um canal de rádio. Cada estação poderia enviar dados quando quisesse e aguardava por uma confirmação. Caso esta confirmação não fosse recebida por um determinado tempo, presumia-se que teria havido uma colisão, fato gerado pela transmissão simultânea de duas ou mais estações. Neste caso, as estações aguardavam um tempo aleatório para retransmitir os dados. Porém, à medida que o tráfego aumentava, a taxa de colisão do canal também aumentava. Devido a este fato, o percentual de utilização real do canal ficava em torno de apenas 18%. Para tentar minimizar o problema, foi idealizado o Slotted Aloha, que através de um clock central dividia o tempo em slots, e só era possível iniciar uma transmissão no início desta faixa de tempo. Com isto, a utilização máxima do canal ficava em torno de 37%. Pensando em melhorar o Aloha, Robert Metcalfe desenvolveu um sistema que incluía mecanismo de detecção de colisão. Além disso, incluiu neste novo sistema um mecanismo de verificação do meio antes de transmitir, ou “escutar antes de falar”. O meio físico compartilhado poderia ser utilizado por acessos múltiplos, aonde cada estação “escutava” o meio antes de transmitir. No caso de ser detectada 13 uma colisão, cancelava-se a transmissão, aguardava-se um tempo aleatório e depois o quadro era retransmitido. O algoritmo deste novo sistema é o CSMA/CD, ou Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (Sensor de Portadora de Acesso Múltiplo com Detecção de Colisão). Com este novo sistema, Metcalfe conseguiu uma utilização do canal de até quase 100%. Figura 1 – O esboço de Metcalfe A taxa de transmissão da primeira versão do Ethernet era de apenas 2,94 Mbps, adaptado para os padrões da Xerox, já que toda a pesquisa foi feita dentro da empresa. Em 1980 foi realizado um consórcio de empresas e o Ethernet começou a se tornar um padrão de tecnologia de interligação de redes locais. A DEC, a Intel e a Xerox lançaram uma versão chamada DIX Ethernet que utilizava taxa de transmissão de 10Mbps utilizando o cabo coaxial grosso (ou Thick Ethernet, padrão 10Base5). O IEEE (Instutute of Electrical and Electronics Engineers), órgão mundial responsável por desenvolver padrões técnicos, incluindo computares e telecomunicações, publicou em 1985 o IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access 14 with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Phisical Layer Specifications. 2.1.1 A evolução do padrão Com o tempo, outros meios físicos de transmissão foram surgindo, e vários suplementos do IEEE padronizavam vários outros tipos de mídias, tais como o cabo coaxial fino (IEEE 802.3a), o cabo par trançado (IEEE 802.3i), a utilização de fibra ótica (IEEE 802.3j) e outros. Além de novos meios físicos, novas taxas de transmissão foram desenvolvidas mantendo o funcionamento básico do padrão Ethernet. A primeira evolução em termos de taxa de transmissão foi publicada no suplemento IEEE 802.3u, que padronizou o Fast Ethernet e a autonegociação de transmissão, possibilitando a utilização da taxa de 10 Mbps junto com a nova taxa de 100 Mps introduzida na publicação do suplemento. 2.1.1.1 O Fast Ethernet e o Full Duplex O Fast Ethernet foi publicado em junho de 1995 no suplemento 802.3u. Trabalha a 100 Mbits/s, com protocolos e formato idêntico ao 802.3. Na sua utilização half-duplex não apresentou grandes diferenças em relação ao 10 Mbits/s além de, é claro, a sua velocidade de propagação. Com a publicação do suplemento 802.3x em 1997, que se refere ao Ethernet Full-Duplex, houve uma mudança na forma de acesso ao meio com a suspensão da detecção da colisão, desta forma duplicando a banda de transmissão [SPURGEON]. O full duplex baseia-se na transferência ponto-a-ponto entre dois hosts, com a utilização de switches (criando micro-segmentos) não havendo necessidade da 15 detecção de colisão. Por outro lado, a criação de um link ponto a ponto também tira do Ethernet Full-duplex a necessidade do sensor de portadora, já que sendo apenas dois pontos não é preciso “escutar” o meio. Portanto, o algoritmo CSMA/CD não é utilizado no fast ethernet full-duplex, melhorando ainda mais sua performance e mantendo a confiabilidade. 2.1.1.2 O Gigabit Ethernet Desenvolvida entre 1998 e 1999, a tecnologia de redes Gigabit Ethernet alia várias vantagens em relação a tecnologias de alta velocidade em WANs. Pelo fato de ser uma tecnologia essencialmente de LANs, possui fácil configuração e provisionamento simples. Foi publicada em junho de 1998, no suplemento 802.3z. Funciona essencialmente em full-duplex, mantendo o protocolo e formatos idênticos ao 802.3 e é utilizada apenas com switches [AZEVEDO]. A evolução do Ethernet para a plataforma full-duplex permitiu o suporte para conexões dedicadas e escaláveis a taxas de transmissão que já chegam a 10 Gbits/s (10 Gigabit Ethernet, padrão IEEE 802.3ae). Mantendo a base e a simplicidade do padrão e sua evolução e aperfeiçoamento, várias operadoras de telecomunicações começaram a alavancar o emprego do Ethernet na agregação de tráfego de dados e voz, em múltiplos pontos de acesso nas redes metropolitanas (daí o nome Metro Ethernet, popularizado pelo mercado). Estuda-se neste momento a utilização do Ethernet para a implementação do acesso local das redes de telecomunicações, o EFM, Ethernet in the First Mile (muitas vezes chamado de Last Mile). 16 2.2 AS REDES METROPOLITANAS DE LEGADO As redes metropolitanas de legado (ou a atual estrutura das MANs) consistem principalmente da tecnologia TDM, ou time division multiplexing, que foi projetada e otimizada para serviços de voz. 2.2.1 TDM – Time Division Multiplexing Tipo de multiplexação onde dois ou mais canais de informação são transmitidos através do mesmo meio de transmissão, através de alocação de um intervalo de tempo diferente (time slot) para a transmissão de cada canal [AZEVEDO]. Um sinal de sincronismo ou identificador é normalmente necessário para saber qual o canal a ser utilizado. O TDM é ineficiente se o tráfego é intermitente porque o slot de tempo é alocado independente do canal possuir dados a transmitir. Para tentar solucionar este problema foram idealizados os multiplexadores determinísticos, que mesmo assim podem desperdiçar banda pela necessidade de sinais de controle e uma alocação de tempo mínima, mesmo que o canal não possua dados a transmitir. 2.2.2 SONET/SDH – Hierarquia de Sinais Digitais O SONET (Synchronous Optical Network) é uma tecnologia de camada física (padronizada pela ANSI Institute) desenvolvida para prover uma estrutura universal de transmissão e multiplexação, com taxas de transmissão na faixa do megabit ao gigabit por segundo, com sistema sofisticado de operação e gerenciamento. O SDH (Synchronous Digital Hierarchy) , padronizado pelo ITU é bastante similar ao SONET, porém sua hierarquia de multiplexação de sinais é derivada do SONET [BATES]. 17 Uma das funções do SONET é prover o transporte de sinais digitais de níveis mais baixos, tais como links DS-1, DS-2 e DS-3. De acordo com as características de seu quadro, como quantidade de bytes e taxa de amostragem, o canal básico do SONET (STS-1, Synchronous Transport Signal – 1) possui taxa de 51,84 Mbps. A taxa do canal básico do SONET comporta 28 canais DS-1 (1.544 Mbps) ou 1 canal DS-3 (44.736 Mbps). A tabela 1 apresenta as principais taxas de transmissão do SONET e suas características: Tabela 1 – As características do SONET 2.2.3 As Tecnologias Utilizadas na interligação das Redes MAN / WAN As tecnologias mais utilizadas na interligação entre redes metropolitanas e de longa distância são o ATM e o Frame-Relay. 2.2.3.1 O ATM – Assynchronous Transfer Mode O ATM é uma tecnologia baseada na comutação e multiplexação de células de dados, com mecanismo de transporte orientado à conexão para um grande conjunto de serviços [TRILLIUM]. Células ATM de tamanho fixo possibilitam a comutação rápida em dispositivos de hardware. Permitem que diferentes fluxos de dados de dados sejam multiplexados em um canal de dados. Cada fluxo de dados 18 de dados é um canal de conexão virtual (PVC ou SVC), identificado no cabeçalho de cada célula ATM. Como principais vantagens do ATM, temos o controle de fluxo, roteamento de células pelo melhor caminho, utilização otimizada de banda, QoS definida para cada tipo de conexão e outros. Uma grande quantidade de aplicações como dados, voz e imagem podem utilizar o ATM. Vários tipos de camadas de adaptação (AAL) foram definidas para que as diferentes aplicações sejam mapeadas dentro das células ATM. Dentre várias interfaces físicas, o ATM pode facilmente utilizar o SONET como meio de transporte para suas células. Vários recursos foram desenvolvidos para o ATM de modo a adaptá-lo para vários tipos de tecnologias já existentes. São eles: a. Classical IP-over-ATM – Permite aos usuários do IP migrarem para a utilização do ATM como tecnologia de transporte de dados, mantendo as aplicações existentes de sistemas IP de legado. Cria sub-redes lógicas IP (LIS) para comunicação via roteadores e utiliza o protocolo ATMARP em substituição ao tradicional ARP. b. Lan Emulation (LANE) – Emula dentro da estrutura ATM uma rede 802.3 Ethernet ou 802.5 Token Ring. Através da LANE é possível a comunicação de hosts utilizando uma interface similar à comunicação através de endereços MAC. Possibilita a utilização de qualquer protocolo de camada de rede. c. Multiprotocol Over ATM (MPOA) – No evento da disseminação do uso de redes IP sob ATM e a utilização de redes virtuais emuladas, a carga dos roteadores aumentou. Para amenizar este fato, foi especificado pelo ATM Fórum o serviço MPOA, que utiliza os recursos do ATM para estabelecer uma conexão 19 permanente durante uma transmissão. Uma das principais funções do MPOA é prover conexão fim-a-fim entre as inter-subredes que estão diretamente conectadas ao ATM ou redes legadas, que podem ou não estar usando LANE, conseguindo assim aproveitar as vantagens oferecidas pelo QoS do ATM. 2.2.3.2 O Frame-Relay O Frame-Relay é uma tecnologia de comutação de pacotes em alta velocidade [BATES]. A comutação de pacotes é uma tecnologia store and forward para redes onde as mensagens dos usuários são “quebradas” em pedaços menores chamados de pacotes. Cada pacote possui o seu cabeçalho contendo o endereço de destino e informações de controle. Os pacotes são enviados da origem ao destino através do compartilhamento de links de dados e utilizam o conceito do TDM para compartilhar estes meios de transmissão. A comutação de pacotes em alta velocidade é uma combinação de comutação de pacotes com a utilização de links de alta velocidade e baixo retardo. A comutação de pacotes em alta velocidade é uma tecnologia hold and forward desenhada para reduzir o atraso, diminuir o overhead e processamento e reduzir custos. Foi idealizada para ser utilizada em circuitos de alta velocidade com baixo ou nenhum erro. Os erros são corrigidos nas duas pontas, ao invés de sobrecarregar os roteadores no caminho. O Frame-Relay insere os dados em um quadro (opera no nível 2 da camada OSI) e o transporta através de um circuito virtual permanente (PVC) sem necessitar do tratamento de erros que as antigas redes X.25 utilizavam. Diferente das redes X.25, o Frame-Relay não utiliza o reconhecimento positivo de dados (ACK) ou negativo de dados (NACK). No X.25, qualquer pacote corrompido gerava um pedido 20 de retransmissão pelo nó da rede, o que não acontece no Frame-Relay onde as camadas superiores fazem esta correção. Apesar destas diferenças, os dois serviços utilizam conceitos do TDM. 21 3 AS REDES METRO ETHERNET Metro Ethernet é um termo genérico usado para descrever uma tecnologia de rede Ethernet em uma área metropolitana. Utiliza toda a escalabilidade, simplicidade e flexibilidade que a tecnologia Ethernet tem a oferecer [WHALLEY]. Nas redes corporativas, o Metro Ethernet tem dois propósitos principais: a conectividade com a Internet e a conectividade entre sites corporativos geograficamente distantes. Na ilustração abaixo é apresentada uma visão geral do Metro Ethernet. Figura 2 - Visão geral do Metro Ethernet De acordo com a figura 2: a. Os enlaces são ponto a ponto e podem ser de qualquer taxa de transmissão em Ethernet. b. Os nós podem ser switches ou roteadores, dependendo de sua localização na MEN (Metro Ethernet Network), de acordo com os serviços fornecidos. 22 c. Em grandes distâncias, enlaces WAN podem interligar as MEN. Os serviços podem ser classificados em ponto-a-ponto, multiponto-a-multiponto ou pontoa-multiponto. Podem ser também classificados de acordo com a largura de banda necessária. A largura de banda pode ser fornecida por demanda de 1Mbps a 1Gbps, em incrementos de apenas 1Mbps. d. Vários níveis de resiliência 1 podem ser obtidos na combinação de técnicas de proteção de redes. Podem ser fim-a fim ou nó-a-nó. e. A Qualidade de Serviços (QoS) é conseguida através de várias técnicas de hardware ou software, além de uma taxa máxima de “perda de pacotes” garantida. Na perspectiva do usuário final, a qualidade de serviços está definida no contrato comercial junto à operadora de telecomunicações (SLA – Service Level Agreement) 3.1 TECNOLOGIAS METRO ETHERNET 3.1.1 Ethernet over SONET/SDH Muitas operadoras de telecomunicações realizaram grandes investimentos em infra-estrutura SONET/SDH nas redes metropolitanas. Para a utilização desta infra-estrutura foi idealizado o EoS (Ethernet over SONET) que além de proteger o investimento, traz vantagens na utilização deste meio [HALABI]. 1 Resiliência: Capacidade da infra-estrutura de se recobrar facilmente ou se adaptar às mudanças no estado dos enlaces. 23 O EoS otimiza as redes de transporte para adaptar o tráfego de dados e armazenamento, principalmente para o Ethernet e redes óticas. Recursos como VCAT (Virtual Concatenation), que possibilita a utilização flexível de largura de banda, LCAS (Link Adjustment Capacity Scheme), que provê um ajuste dinâmico da utilização desta banda, e GFP (Generic Framing Procedure), que possibilita a utilização de outros quadros além do Ethernet, são as principais vantagens desta tecnologia Metro Ethernet [JANDE]. Figura 3 – O Ethernet over SONET O VCAT, Virtual Concatenation, é uma técnica de multiplexação inversa, que endereça alocação de banda associada com a hierarquia de sinais digitais do SONET/SDH. Possibilita qualquer combinação de canais SONET/SDH em um fluxo de dados, concatenando-os para obter melhor aproveitamento da largura de banda [HALABI]. 24 Normalmente o Ethernet pode ser mapeado em um canal que encapsula toda a largura de banda, o que resulta na possível ociosidade deste canal, já que o SONET/SDH opera com canais de largura de banda de tamanho fixo. Com o VCAT, o Ethernet pode ser mapeado em vários canais de menor tamanho que podem ser roteados separadamente através da rede. O ponto de chegada pode compensar qualquer atraso no caminho e reagrupar os canais virtuais novamente no fluxo de dados único original. Os dispositivos intermediários da infra-estrutura da rede SONET/SDH não precisam suportar o VCAT, possibilitando a compatibilidade com as redes de legado instaladas. Figura 4 – Exemplo de utilização do VCAT O exemplo da figura 4 mostra a eficiência da utilização da largura de banda que o VCAT pode proporcionar. Se a concatenação padrão for utilizada e a largura de banda requerida é de 300 Mbps, a operadora de telecomunicações tem a opção de fornecer múltiplas interfaces DS-3, utilizando técnicas de multiplexação de pacotes para distribuir o tráfego através destas interfaces. Fornecer múltiplas DS-3 25 (44.736 Mbps) ao cliente é normalmente ineficiente, pois aumenta muito o custo e não garante a utilização da totalidade da largura de banda, devido à característica do SONET e sua hierarquia de sinais. A alternativa seria alocar uma OC-12 (622 Mbps) mas também haveria um grande desperdício de largura de banda. Com a VCAT, a operadora poderia fornecer um canal de 300 Mbps concatenando 6 canais DS-3 como se fosse um canal único, evitando o desperdício de largura de banda. O LCAS, Link Adjustment Capacity Scheme, é uma extensão do VCAT que permite a mudança dinâmica do número de canais SONET em um grupo de canais virtuais [CISCO]. Estes canais podem ser adicionados ou excluídos durante o fornecimento do serviço, sem causar impacto no tráfego deste canal virtual. O LCAS fornece um mecanismo de controle que incrementa ou decrementa a capacidade do grupo de canais virtuais (VGC – Virtual Group Channel) para a largura de banda requerida. Além disso tem a capacidade de remover temporariamente um canal membro que apresentou falha. Este serviço ocorre de forma transparente, sem perdas. As vantagens do LCAS incluem: • Possibilidade de incrementar ou decrementar a capacidade do grupo de canais virtuais em fragmentos de sua largura de banda; • Mudanças na capacidade da largura de banda de forma transparente; • Remoção automática de canais membro que apresentem falhas, assim como a alocação de canais para suprir esta falha; • Interligação de grupos de canais virtuais que utilizam LCAS com outros que não utilizam e vice-versa; • Controle unidirecional do grupo de canais virtuais, oferecendo a possibilidade de conexões assimétricas. 26 O GFP, Generic Framing Procedure, é o primeiro mecanismo de “enquadramento” capaz de endereçar um grande número de aplicações de transporte de dados dando suporte a uma variedade de protocolos de rede (resumidos na tabela 2) [FISCHABER]. O GFP foi apresentado pelo ITU na recomendação G.7041/Y.1303, e provê um mapeamento flexível e eficiente de vários protocolos em uma rede de transporte de dados. O GFP utiliza um fluxo de dados baseado em byte que mapeia diretamente em um fluxo de dados síncrono, como o SONET/SDH. O GFP mapeia protocolos baseados em pacotes, como o Ethernet, Fibra Ótica, FICON e ESCON (tecnologias usadas pela IBM em computadores de grande porte para comunicação com unidades de armazenamento de dados ou storages através de fibra ótica), e vários formatos de vídeo digital no SONET/SDH, normalmente utilizando o VCAT para prover canais de dados com taxas específicas. Comparado a outros tipos de enquadramentos, tais como o PoS (Packet over SONET/SDH), ATM e codificação 8B/10B, o GFP oferece uma redução significativa da latência e melhoria da utilização da largura de banda. O GFP utiliza dois modos de mapeamento, o GFP-F e o GFP-T. O GFP-F é normalmente utilizado para enquadrar protocolos baseados em pacotes/quadros tais como o IP/PPP ou Ethernet/MAC. Um quadro GFP é gerado antes de ser transmitido através da rede SONET/SDH. O GFP-T oferece transmissão direta de fluxos de dados que necessitam de baixa latência, tais como VoIP, video digital (ex. DVB-ASI) e aplicações SAN (Storage Area Network) tais como FICON/ESCON. O GFP-T é otimizado para protocolos que utilizam a codificação 8B/10B. 27 Tabela 2 – Protocolos de rede suportados pelo GFP Protocolos com Mapeamento de Quadros Protocolos com Mapeamento Transparente Ethernet Fibre Channel PPP Gigabit Ethernet RPR (IEEE 802.17) ESCON FC-BBW DVB ASI Multiple - Access Protocol Over SDH (MAPOS) FICON Asynchronous FC A principal vantagem do GFP é permitir de forma flexível e eficiente a utilização da largura de banda com um mecanismo que combina elementos comuns e específicos de cada tipo de pacote. 3.1.2 RPR – Resilient Packet Ring O Resilient Packet Ring oferece duas grandes vantagens que antes eram exclusivas do SONET, que são o suporte eficiente à topologia em anel e a recuperação rápida em caso de rompimento físico de fibras óticas ou falhas em links de dados [RESILIENT PACKET RING ALLIANCE]. Além disso, procura efetivar um controle de congestionamento e justiça na utilização da largura de banda. A utilização da topologia em anel nas redes metropolitanas tem larga utilização devido à possibilidade de recuperação à falhas. A topologia em anel é muito utilizada nas redes SONET/SDH, porém possui a desvantagem conhecida de desperdiçar banda em seus canais de largura fixa, ineficiência na utilização de tráfego multicast (já que reserva um canal fixo para cada ponto) e na utilização de 28 um anel duplo para a redundância e recuperação de falhas, desperdiça 50% da banda disponível. Em um cenário de topologia em anel utilizando a tecnologia Ethernet, comparado ao SONET/SDH, utiliza melhor a largura de banda. Porém é lento na recuperação de falhas, já que utiliza o protocolo spanning tree para esta recuperação, comparado a outras técnicas existentes. O RPR, aprovado como Standard (802.17) pelo IEEE em meados de 2004, é um protocolo MAC que opera na camada 2. Preservando a independência das camadas, pode operar sobre o SONET, Ethernet ou DWDM, tecnologias de camada física. O MAC RPR é baseado na arquitetura Add-Drop Muxes (ADM), em comparação à arquitetura de comutação do Ethernet. No RPR os dispositivos implementam a noção de “caminho de trânsito”, em que cada nó deixa passar o tráfego não direcionado a ele, não havendo necessidade de recebê-lo, enfileirá-lo e agendar sua transmissão. Basicamente a entidade MAC existente em cada nó executa três funções. “Add”, para inserir o tráfego destinado a outro nó, “Drop” , para receber e retirar o tráfego assinado ao nó (no caso de uma transmissão multicast ele não retira o tráfego do anel) e “Pass”, para encaminhar o tráfego em trânsito de um nó para outro. O caminho de trânsito efetivamente se transforma em parte do meio de transmissão e faz com que o anel RPR se comporte como um único e contínuo meio compartilhado por todos os nós do anel, o que facilita a utilização em altas taxas de transmissão. 29 Figura 5 – O dispositivo RPR age como um packet ADM conectado a um meio compartilhado O RPR possui um grau de resiliência natural, por ser um protocolo de pacotes dentro de uma topologia em anel. Mensagens de proteção são trocadas entre estações para informar o estado do anel. Estão definidos mecanismos de redirecionamento e de cobertura. Todas as estações em um anel devem usar o mesmo mecanismo de proteção. Figura 6 – A proteção do RPR 30 Uma importante característica do RPR é o controle de igualdade ou justiça (fairness). O protocolo de justiça RPR proporciona uma distribuição justa da largura de banda disponível para todas as estações em um anel, mesmo nos momentos em que o anel possui alto tráfego ou congestionamento [RESILIENT PACKET RING ALLIANCE]. Alguns dos objetivos do protocolo de justiça RPR: a. Justiça baseada no peso da fonte transmissora. Em qualquer segmento ligado ao anel, a largura de banda disponível é alocada a cada nó na proporção ao seu peso relativo. Por exemplo, se todos os nós possuem peso similar, a largura de banda disponível será compartilhada de forma similar por todos os nós. Caso um dos nós possua um peso maior, a largura de banda alocada ao nó será proporcional ao peso do nó dividido pela soma dos pesos de todos os nós. b. Requerimento de largura de banda. O protocolo de justiça deve ser capaz de requerer largura de banda não utilizada que é disponibilizada mas não utilizada. c. Tempo de resposta rápida. Pelo fato do tráfego ser muito variável, para possibilitar a máxima utilização da largura de banda e para garantir que o protocolo seja responsável por mudanças instantâneas no tráfego, ele deve responder de forma imediata a estas mudanças. d. Utilização de grandes taxas de largura de banda. O protocolo deve ser habilitado a lidar com grandes taxas de largura de banda, mesmo sob cargas próximas a 100% de utilização do anel. e. Escalabilidade. O protocolo deve ser escalável e deve ser capaz de atender as taxas de largura de banda e diâmetros do anel previstos no padrão. 31 Nem os SONET ADM´s nem os switches Ethernet têm esta capacidade de gerenciamento de banda, tornando o RPR uma solução excelente para a otimização destes recursos. Encontramos também nesta tecnologia vantagens na utilização do tráfego multicast ou broadcast. No RPR, em um tráfego unicast, o pacote recebido pode ser recebido e retirado do anel ou encaminhado a outro nó. No broadcast ou multicast, o quadro pode ser recebido e encaminhado a outro nó, possibilitando a utilização de apenas um pacote para vários ou todos os nós da rede. Na figura 7 é apresentado um exemplo de uma rede metropolitana utilizando-se da tecnologia RPR, com seus vários serviços e tipos de provedores. Figura 7 – O Resilient Packet Ring 32 O Resilient Packet Ring como centro desta solução permitirá ao provedor de serviços oferecer largura de banda ao usuário final, com a promessa de recuperação de falha em tempo inferior a 50 ms. Cada nó provê banda a ser adicionada ou excluída conforme a necessidade. O algoritmo de controle de igualdade residente no RPR irá prevenir que nenhum nó do anel monopolize banda ou aumente demasiadamente o atraso. Dispositivos RPR customizados para várias demandas de largura de banda poderão ser utilizados de acordo com a necessidade e tamanho do usuário final, o que representa menor custo e popularização da solução. O exemplo apresentado na figura 7 demonstra a integração entre o Ethernet e tecnologias de redes de pacotes em anel. O Ethernet é usado para acesso e encadeamento de linhas de transmissão, tanto em 10/100 Mbits (Nó B), Gigabit (Nó C) ou 10 Gbits (Nó A). 3.1.3 Transporte Ethernet A tecnologia Ethernet não está limitada a ser apenas uma tecnologia de acesso. Muitos estudos foram e estão sendo feitos para estender o Ethernet como uma tecnologia de transporte sobre as redes metropolitanas [HALABI]. No caso da sua utilização como tecnologia de transporte, a rede de acesso pode ser implementada em anel ou hub-and-spoke (switch central com topologia estrela). Na implementação Gigabit Ethernet hub-and-spoke, switches Ethernet dualhomed 2 são utilizados na sala de telecomunicações do edifício ou unidade que receberá o link de dados, próximos a pontos de presença da operadora de 2 O termo dual-homed refere-se a duas interfaces de rede no mesmo dispositivo. Neste caso particular, refere-se a dois enlaces entre dois switches, usados para a redundância da conexão. 33 telecomunicações. É utilizada uma fibra ótica dedicada ao edifício, utilizando WDM. Desta forma é garantida a escalabilidade desta conexão, comparada com a tecnologia em anel. Para efeitos de redundância podem ser utilizados dois canais de fibra com balanceamento de carga e recursos como agregação de links (link agregation, IEEE 802.3ad) para criar um canal de alta velocidade ao edifício. Desta forma, no caso de uma falha, uma das fibras pode suprir toda a necessidade até a intervenção técnica. O protocolo spanning tree é utilizado como mecanismo de tolerância a falhas, no caso do rompimento de uma fibra ou queda de link. A figura 8 ilustra a topologia hub-and-spoke. Figura 8 – Ethernet hub-and-spoke Muitas implementações de fibra ótica nas redes metropolitanas foram dispostas na topologia em anel. Para otimizar o custo envolvido, foi idealizada a implementação de uma rede Gigabit Ethernet nesta topologia. Similar ao funcionamento do hub-and-spoke, um switch ethernet dual-homed é o centro de 34 distribuição, e está ligado a um ponto de presença. Apesar da topologia em anel, a rede funciona no padrão Ethernet, ou seja, uma porta de um dos switches da topologia é bloqueada pelo protocolo spanning tree. Em caso de rompimento da fibra o sistema leva algum tempo para se recuperar, devido ao protocolo spanning tree ser lento. Mesmo com a utilização do novo protocolo Rapid Spanning Tree (IEEE 802.1w), que permite uma convergência mais rápida, não chega a ter a velocidade de recuperação de falhas que um RPR ou SONET. A figura 9 ilustra a operação da tecnologia apresentada. Figura 9 - A proteção do Ethernet com o protocolo spanning tree Este tipo de tecnologia de transporte em anel também tem limitações de largura de banda, sendo que a taxa de transmissão máxima utilizada nesta implementação é de 1 Gbit/s. 35 4 OS SERVIÇOS METRO ETHERNET - PADRÕES 4.1 O METRO ETHERNET FÓRUM O Metro Ethernet Fórum (MEF) é uma organização sem fins lucrativos criada em Junho de 2000 para definir o escopo, os conceitos e a terminologia para a implementação dos serviços Ethernet nas redes metropolitanas. Os principais objetivos do MEF são definir os Serviços Ethernet para redes metropolitanas de transporte e a arquitetura, protocolos e gerenciamento de todas as redes Metro Ethernet para suporte a estes serviços [HALABI]. 4.2 OS SERVIÇOS METRO ETHERNET Numa visão geral, os serviços Metro Ethernet (ME) se comunicam através de dois tipos, serviços E-Line (ELS) ou serviços ponto-a-ponto e serviços E-LAN ou serviços multiponto-a-multiponto. Nesta estrutura o serviço E-Line pode ser usado para criar serviços privados ou virtuais como uma linha Ethernet privada (analogia Ethernet para uma linha privada TDM, como uma T1 ou T3) ou a linha Ethernet privada virtual (tal como um serviço similar à infra-estrutura Frame-Relay). Instâncias similares podem ser criadas usando o serviço E-LAN. O MEF define uma interface usuário-rede (UNI) e uma conexão virtual Ethernet (EVC). O UNI é uma interface padrão Ethernet que é o ponto de demarcação entre o equipamento e o provedor de serviços da rede metropolitana [HALABI]. O EVC é definido como “uma associação de dois ou mais UNIs”. Em outras palavras o EVC é um túnel lógico que conecta dois ou mais locais, permitindo a transferência de quadros Ethernet entre eles. O EVC também se comporta de 36 forma a separar os diferentes clientes e provê privacidade nos dados e segurança similar ao Frame-Relay ou PVCs ATM. 4.2.1 Parâmetros e Atributos dos Serviços Ethernet O MEF desenvolveu uma estrutura de serviços Ethernet para ajudar usuários e provedores com uma nomenclatura comum para seus parâmetros e atributos. Para cada um dos serviços principais (ELS e E-LAN), o MEF definiu vários destes atributos e serviços. Os principais: • Atributo de Interface Física Ethernet • Parâmetros de Tráfego • Parâmetros de Performance • Parâmetros de CoS (Classes de Serviços) • Atributo de Serviço de Entrega de Quadros • Atributo de Suporte a Tag VLAN 4.2.1.1 Atributo de Interface Física Ethernet O atributo de interface física Ethernet tem os seguintes parâmetros: • Mídia Física – Define o tipo de mídia através do padrão IEEE 802.3. Por exemplo, 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-CX, etc. • Velocidade – Define a taxa de transmissão Ethernet. Por exemplo, 10Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10Gbps. • Modo – Indica o suporte para full-duplex ou half-duplex, além do suporte para auto-negociação entre portas Ethernet. • Camada MAC – Especifica qual camada MAC é suportada como especificado no padrão 802.3-2002 37 4.2.1.2 Parâmetros de Tráfego O MEF definiu um grupo de perfis de largura de banda que podem ser aplicados no UNI ou no EVC. Um perfil de largura de banda é o limite na taxa a qual o quadro Ethernet pode trafegar através do UNI ou EVC. Os atributos do perfil de largura de banda são os seguintes: • Largura de Banda ingressa e egressa por UNI • Largura de Banda ingressa e egressa por EVC • Largura de Banda ingressa e egressa por identificador CoS • Largura de Banda ingressa por destino UNI por EVC • Largura de Banda egressa por origem UNI por EVC Os atributos de serviço no perfil de largura de banda consistem nos seguintes parâmetros de tráfego: • CIR – Commited Information Rate – Taxa de informação garantida, ou a banda mínima garantida que a rede deve prover ao serviço em condições normais de operação. O serviço pode suportar uma CIR por VLAN na interface UNI. Porém, a soma de todas as CIR não deve ultrapassar a velocidade da interface física. O CIR tem um outro parâmetro associado denominado CBS, Commited Burst Size, ou taxa de rajada garantida. O CBS é o tamanho garantido de rajada (acima do CIR) que não será descartada ou marcada como candidata à descarte. • PIR – Peak Information Rate – Taxa de informação de pico, ou a taxa acima do CIR na qual o tráfego é permitido na rede, caso esta não esteja congestionada. O PIR tem um outro parâmetro associado denominado MBS, Maximum Burst Size, ou tamanho máximo de pico. O MBS é o tamanho máximo de rajada (acima do PIR) que não será descartada. 38 4.2.1.3 Parâmetros de Performance Os parâmetros de performance indicam a qualidade do serviço prestado ao assinante (usuário). São eles disponibilidade, atraso, variação de atraso e perda. A disponibilidade é especificada pelos seguintes atributos: • Tempo de ativação do serviço UNI – especifica o tempo em que o serviço (novo ou modificado) é solicitado até ser ativado e se tornar disponível para utilização. • Tempo médio de recuperação de UNI – especifica o tempo que o UNI fica indisponível (devido a uma falha) até retornar a sua operação normal. • Tempo de ativação do serviço EVC – especifica o tempo em que o serviço (novo ou modificado) é solicitado até ser ativado e se tornar disponível para utilização. O EVC torna-se disponível após a ativação do UNI, mas em uma estrutura EVC multiponto, somente após a ativação de todos os UNI é que o serviço EVC fica disponível. • Disponibilidade EVC – especifica com que freqüência o assinante do EVC satisfaz ou excede o atraso, perda ou variação de atraso sobre o mesmo intervalo de monitoração. Caso não satisfaça aos critérios de performance, tornase indisponível. • Tempo médio de recuperação de EVC – especifica o tempo que o EVC fica indisponível (devido a uma falha) até retornar à sua operação normal. O atraso é um parâmetro crítico que impacta de forma significativa o QoS para aplicações em tempo real. O atraso entre dois pontos em uma rede metropolitana é uma soma de atrasos, iniciando de uma UNI até um fim, transitando pela rede metro Ethernet, e da UNI até o fim do caminho. A rede metro Ethernet por 39 si só insere atrasos adicionais baseados na velocidade do backbone e no nível de congestionamento. O parâmetro atraso é especificado nos seguintes atributos: • Largura de Banda ingressa e egressa por identificador CoS (atributo de serviço UNI) • Classe de Serviço (CoS) (atributo de serviço EVC) A variação de atraso é outro parâmetro que afeta a qualidade do serviço. A variação de atraso tem efeito prejudicial em aplicações de tempo real, como telefonia IP. A variação de atraso é especificada nos seguintes atributos: • Largura de Banda ingressa e egressa por identificador CoS (atributo de serviço UNI) • Classe de Serviço (CoS) (atributo de serviço EVC) A perda indica o percentual de quadros Ethernet que pertencem ao perfil de serviço e não são transferidos entre UNIs após um determinado período de tempo. Aplicações como e-mail ou web browser são mais tolerantes às perdas que aplicações de tempo real como VoIP. O parâmetro de perda é especificado nos seguintes atributos: • Largura de Banda ingressa e egressa por identificador CoS (atributo de serviço UNI) • Classe de Serviço (CoS) (atributo de serviço EVC) 40 4.2.1.4 Parâmetros de Classe de Serviços (CoS) Os parâmetros de classe de serviços podem ser definidos para os assinantes baseados em várias identificações: • Porta Física – Forma mais simples de QoS que aplica à porta física da conexão UNI. Todo o tráfego que entra e sai da porta tem o mesmo CoS. • Endereços MAC de origem / destino – Este tipo de classificação é utilizado para dar diferentes tipos de serviços baseados em combinações de fonte e destino de endereços MAC. • Identificação de VLAN – Esta é uma forma bastante prática de marcar a CoS se o assinante tem diferentes serviços na porta física onde o serviço é definido por uma identificação de VLAN. • Valor 802.1p – O campo 802.1p permite que a portadora marque até 8 níveis de prioridades para o tráfego do assinante. Switches Ethernet utilizam este campo para priorizar tráfego para aplicações de tempo real em detrimento de tráfego de melhor esforço. • ToS DiffServ/IP – O campo ToS do IP possui 3 bits e é utilizado para prover 8 tipos diferentes de prioridade. Similar ao campo 802.1p, se for usado como prioridade para o encaminhamento do quadro. Porém, fica no cabeçalho do próprio IP, e não no cabeçalho do tag Ethernet 802.1Q. Os Serviços Diferenciados (DiffServ) são um mecanismo mais sofisticado de CoS do que o de prioridades do ToS. Permite 64 tipos diferentes de CoS. Apesar de mais vantajoso em relação ao ToS na configuração de parâmetros Cos, possui difícil gerenciamento no caso de utilizarmos todas as suas possibilidades e alto custo para o assinante. Devido a este fato, apenas algumas CoS são mantidas para os serviços pelas operadoras de telecomunicações. 41 4.2.1.5 Atributos de Serviço de Entrega de Quadros O atributo de serviço EVC pode definir se um quadro específico pode ser descartado, entregue incondicionalmente ou entregue condicionado para cada par de UNIs requisitado. As diferentes possibilidades de quadros Ethernet são: • Quadros Unicast – São quadros com um endereço MAC específico de destino. Caso o endereço MAC de destino seja conhecido pela rede local, este é entregue diretamente. Caso contrário, o comportamento da rede local é encaminhar o quadro para a VLAN específica. • Quadros Multicast – São quadros destinados a um grupo seleto de destinos. Pode ser um quadro com o bit menos significante definido com o valor binário 1, exceto para o broadcast. • Quadros Broadcast – O IEEE 802.3 define o endereço de broadcast como endereço MAC de destino FF.FF.FF.FF.FF.FF . Os pacotes de controle de processos são diferentes dos pacotes de controle de protocolo necessários para algumas aplicações. Por exemplo pacotes BPDU são necessários para o STP (Protocolo spanning-tree). O provedor deve decidir se encaminha ao túnel ou descarta estes pacotes através do EVC, dependendo do serviço. Os protocolos de camada 2 que podem trafegar por um EVC, são: • Quadros de controle MAC IEEE 802.3x – 802.3x é um controle de mecanismo XON/XOFF que permite que a interface Ethernet envie um quadro de pausa, caso o tráfego esteja congestionado no egresso do switch Ethernet. • LACP (Link Aggregation Control Protocol) – Protocolo de controle de agregação de link, protocolo que permite a agregação de várias interfaces Ethernet entre dois switches, criando um canal de dados de grande capacidade. 42 • Autenticação de Porta IEEE 802.1x – Este protocolo permite ao usuário (uma porta Ethernet) se autenticar em uma rede através de um servidor de autenticação, tal como o Radius. • GARP (Generic Attribute Registration Protocol) – Protocolo genérico de registro de atributo, protocolo que provê uma infra-estrutura genérica nos dispositivos de uma rede local, por exemplo, uma estação de usuário e um switch, e podem registrar e remover o registro de valores de atributos, tais como identificadores de VLAN. • STP – Spanning Tree Protocol – Protocolo que evita loops entre switches em uma rede local, bloqueando portas através da troca de pacotes especiais. • All-Bridge Multicast – Utiliza um endereço MAC específico (padronizado) para trocar quadros de controle entre as bridges. 4.2.1.6 Atributo de Suporte a Tag VLAN As tags VLAN nas organizações indicam domínios lógicos de broadcast, como diferentes grupos de trabalho. O ME cria um ambiente onde uma rede Ethernet dá suporte a várias redes de empresas e compartilham a mesma infraestrutura, onde cada rede tem sua própria segmentação. O suporte a diferentes níveis de VLAN e a habilidade de manipular estas tags tornou-se requisito de grande importância. Considere o exemplo de um edifício onde a operadora de telecomunicações instala um switch na sala de equipamentos e oferece múltiplas conexões Ethernet para vários escritórios. Neste caso, cada assinante é identificado pela porta física do switch a qual está conectado. Em um ambiente de vários assinantes, cada um tem o seu conjunto de VLANs com tráfego concomitante às dos outros assinantes. Para a 43 operação neste tipo de ambiente, as operadoras estão adotando um modelo muito similar ao dos serviços ATM e Frame-Relay. Cada assinante recebe uma identificação similar a do Frame-Relay (DLCI’s), que identifica a EVC por onde o tráfego do assinante flui. No caso do Ethernet, a identificação de VLAN funciona como identificador. A Figura 10 ilustra o exemplo. Figura 10 – Separação lógica do tráfego e dos serviços 44 No exemplo, cada assinante possui um identificador de VLAN associado a ele. Para fazer esta distinção, o MEF identifica as VLANs internas do assinante pelo nome CE-VLAN. Existem dois tipos de suporte às tags VLAN: • VLAN tag Preservation / Stacking (Preservação / Empilhamento) Neste tipo de suporte, todos os quadros Ethernet são recebidos do assinante e deverão ser transportados sem alterações na identificação da VLAN na rede do provedor através do seu EVC. Esta operação é típica em serviços como uma extensão de rede local, onde a mesma rede é estendida entre dois diferentes locais da empresa, e as configurações de VLAN devem ser mantidas. • VLAN tag Translation / Swapping (Tradução / Troca) Neste caso, a tradução ou troca ocorre quando as tags VLAN são locais à UNI, significando que, caso exista de um lado do EVC, é independente da tag VLAN do outro lado. Caso um dos lados do EVC não suporte tags VLAN, o provedor remove este tag do quadro Ethernet antes destes serem enviados ao destino. Por exemplo, no caso de uma fusão de duas empresas que queiram juntar as suas redes locais, mas as identificações de VLAN internas são diferentes. O provedor pode remover a tag VLAN de um lado no momento da transmissão e traduzi-la no outro lado do EVC para o tag VLAN da rede de destino de uma forma transparente para os dois pontos. Nas tabelas 3 e 4 estão resumidos os atributos e parâmetros do serviço Ethernet para UNIs e EVCs. 45 Tabela 3 - Serviços UNI Atributo de Serviço UNI Valores de Parâmetros ou Faixa de Valores Mídia Física Interface física padrão Ethernet Velocidade 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps ou 10Gbps Modo Full-Duplex ou auto-negociação Camada MAC Ethernet e/ou IEEE 802.3-2002 Largura de Banda Ingressa e Egressa Não, ou um dos seguintes parâmetros: CIR, CBS, PIR, MBS. Se não, nenhum perfil de largura de por UNI banda por UNI será setado, caso contrário, os parâmetros de tráfego CIR, CBS, PIR e MBS devem ser setados Largura de Banda Ingressa e Egressa Não, ou um dos seguintes parâmetros: CIR, CBS, por EVC PIR, MBS. Largura de Banda Ingressa e Egressa Não, ou um dos seguintes parâmetros: CIR, CBS, PIR, MBS. Se um dos parâmetros for escolhido, por identificador CoS especificar o identificador CoS, valor de atraso, variação de atraso, perda. Se não, nenhum perfil de largura de banda por identificador CoS será setado, caso contrário, os parâmetros de tráfego CIR, CBS, PIR e MBS devem ser setados. Largura de Banda Ingressa e Egressa Não, ou um dos seguintes parâmetros: CIR, CBS, por destino UNI por EVC PIR, MBS. Perfil de Largura de Banda Egressa Não, ou um dos seguintes parâmetros: CIR, CBS, por fonte UNI por EVC PIR, MBS. Protocolo de Controle de Processo de Processa, descarta ou repassa ao EVC os seguintes quadros de controle: Camada 2 • Quadros de Controle MAC IEEE 802.3x • LACP • Autenticação de Porta IEEE 802.1x • GARP • STP • All-Bridge Multicast Tempo de Ativação de Serviço UNI Valor de Tempo 46 Tabela 4 - Serviços EVC Atributo de Serviço UNI Valores de Parâmetros ou Faixa de Valores Tipo de EVC Ponto-a-Ponto ou Multiponto-a-Multiponto Preserva CE-VLAN ID Sim ou Não Preserva CoS CE-VLAN ID Sim ou Não Entrega do quadro Unicast Descarta, entrega incondicionalmente, ou entrega condicionalmente para cada par de UNIs Entrega do quadro Multicast Descarta, entrega incondicionalmente, ou entrega condicionalmente para cada par de UNIs Entrega do quadro Broadcast Descarta, entrega incondicionalmente, ou entrega condicionalmente para cada par de UNIs Protocolo de Controle de Processo de Descarta ou encaminha ao túnel os seguintes Camada 2 quadros de controle: • Quadros de Controle MAC IEEE 802.3x • LACP • Autenticação de Porta IEEE 802.1x • GARP • STP • All-Bridge Multicast Tempo de Ativação de Serviço EVC Valor de Tempo Disponibilidade do EVC Valor de Tempo Tempo Média de Reativação EVC Valor de Tempo Classe de Serviço (CoS) Identificador de CoS, valor de atraso, variação de atraso, perda. 47 5 CONCLUSÃO De acordo com o que foi apresentado neste trabalho, a tecnologia Metro Ethernet alia todas as facilidades de uma tecnologia idealizada para redes locais com a performance e resiliência desejáveis em enlaces metropolitanos e de longa distância. A simplicidade na utilização de switches, com a conseqüente queda no custo da infra-estrutura, unida às tecnologias de recuperação de falhas, como o protocolo spanning-tree por exemplo, além da flexibilidade no fornecimento de largura de banda de acordo com as necessidades imediatas do cliente, tornam esta tecnologia uma das mais promissoras na área de telecomunicações para os grandes centros urbanos. Outra questão importante é a utilização da infra-estrutura de legado para manter o investimento, o que tornou esta tecnologia aplicável em curtíssimo prazo. Como também foi apresentado, a evolução da tecnologia Ethernet (10/100/1000/10000 Mbits/s) possibilitou que os enlaces Metro Ethernet atingissem altas taxas de transmissão, antes conseguidas apenas na infra-estrutura SONET/SDH, com custo proibitivo para muitas empresas. Outras vantagens como a implementação de QoS para o tráfego de voz ou vídeo através dos enlaces, melhor utilização de largura de banda ociosa causada pelos canais TDM, gerenciamento mais fácil para o SLA junto ao cliente, explicam o investimento das operadoras de telecomunicações na direção desta tecnologia. Empresas de telecomunicações como Telemar, Iqara Telecom e Intelig são pioneiras na implementação de projetos de infra-estrutura Metro Ethernet no Brasil. A Telemar, juntamente com a Promon Engenharia, implementou em março de 2003 o primeiro projeto de rede Metro Ethernet do Brasil [PROMON] , na cidade de Recife, para atender à Emprel, Empresa Municipal de Informática, interligando vários órgãos 48 públicos do governo municipal através de fibras óticas com tráfego em alta velocidade. Juntamente com a Cisco Systems, que forneceu os equipamentos para a infra-estrutura Metro Ethernet, a Telemar expandiu no final de 2003 esta infraestrutura às cidades de São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte [TELEMAR]. O primeiro cliente da Telemar no Rio de Janeiro foi a Petrobrás, que contratou um enlace de 100Mbits/s para interligar dois endereços da companhia de petróleo brasileira. O crescimento da solução Metro Ethernet tem sido intenso desde então, indicando que a tecnologia será cada vez mais utilizada pelas empresas, governos e, em futuro próximo, por clientes residenciais. 49 REFERÊNCIAS 1. AZEVEDO, Moacyr H. C. de. Apostila da Disciplina de Comunicação de Dados e Teleprocessamento. Rio de Janeiro: NCE/UFRJ, 2003 2. AZEVEDO, Moacyr H. C. de. Apostila da Disciplina de Projeto de Redes, Equipamentos e Infra-Estrutura. Rio de Janeiro: NCE/UFRJ, 2003 3. BATES, Regis J. Broadband Telecommunications Handbook. EUA: McGrawHill, 2002. 561p. 4. CISCO Systems White Paper. 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