Baixe ARQUITETURA DAS REDES DE TELECOMUNICAÇÕES e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Informática, somente na Docsity! Capítulo 3 - Arquitetura das Redes de Telecomunicações Há diversas abordagens para se descrever a arquitetura de uma rede de telecomunicações. Esse capítulo tem por objetivo apresentar as diversas formas de se definir arquitetura e descrever, a título de exemplo, a arquitetura de algumas redes de telecomunicações. 3.1. Definindo Arquitetura A arquitetura de uma rede de telecomunicações define a forma como a rede está organizada. Na literatura não há uma forma única e consensual para se definir arquitetura de rede, mas sim várias formas alternativas. As formas mais comuns utilizadas são [1],[2],[3],[4],[5],[6] e [7]: • Definir arquitetura como a forma de organizar a implementação das funções necessárias para a operação da rede. • Definir arquitetura como a forma de organizar os equipamentos necessários para a operação da rede. • Definir arquitetura em termos funcionais, ou seja, como a forma de organizar os blocos funcionais da rede. • Definir arquitetura como a forma de organizar redes para que um determinado serviço possa ser oferecido. • Definir arquitetura como a forma de organizar os segmentos que compõem a rede. Algumas redes têm sua arquitetura definida de mais de uma forma, como é o caso das redes telefônicas e das redes NGN (Next Generation Networks). A arquitetura das redes NGN pode ser definida como a forma de organizar os equipamentos necessários para a operação da rede ou como uma arquitetura em camadas que define a forma de organizar os segmentos que compõem a rede. Qualquer que seja a definição de arquitetura adotada, o que se busca é obter uma visão particionada da rede, facilitando o entendimento da operação da mesma. De todas as formas de definição citadas acima, a única que possui um modelo geral padronizado e independente da tecnologia da rede é a definição de arquitetura como a forma de organizar as funções necessárias para a operação da rede. Este modelo é denominado de Modelo de Referência OSI (Open Systems Interconnection) e divide as redes em sete camadas. No nosso entender, a compreensão deste modelo ajuda sobremaneira no entendimento das complexas redes de telecomunicações atuais e, por esta razão, esse será o foco principal desse capítulo. As outras formas de definição são particulares de cada rede e, em função disto, nossa estratégia de abordagem desses modelos de definição será por meio da apresentação de alguns exemplos específicos. 3.2. O Modelo de Referência OSI No Capítulo 2 estudamos as diversas funções que compõem uma rede de telecomunicações. A implementação destas funções é realizada utilizando uma arquitetura em camadas (ou níveis), com cada camada sendo responsável pela implementação de um subconjunto de funções. O modelo de referência OSI, padronizado pela ISO, é um modelo de referência para interconexão de sistemas abertos, isto é, sistemas implementados a partir de padronizações e que, portanto, são abertos para comunicação com outros sistemas implementados a partir das mesmas padronizações. [3][8] O modelo OSI define 7 camadas denominadas: camada física (nível 1), camada de enlace (nível 2), camada de rede (nível 3), camada de transporte (nível 4), camada de sessão (nível 5), camada de apresentação (nível 6) e camada de aplicação (nível 7). A camada N recebe um serviço da camada N-1 e presta um serviço para a camada N+1. As camadas de mesmo nível trocam informações entre si por meio de protocolos associados à camada em questão. Por exemplo, a camada de transporte do terminal de origem troca informações com a camada de transporte do terminal de destino por meio de um protocolo de transporte. Estas informações são trocadas através de cabeçalhos (e eventualmente trailers) que são acrescentados em cada camada. A unidade de dados que a camada N passa para a camada N-1 é denominada de PDU (Protocolo Data Unit) da camada N. A PDU da camada N é composta pelos dados da camada N+1 e pelo cabeçalho da camada N. O campo de dados da camada N transporta a PDU da camada N+1. A comunicação entre as camadas se dá por meio do ponto de acesso ao serviço (SAP – Service Access Point). A primeira camada fim a fim do modelo, ou seja, que está presente apenas nos terminais (transmissor e receptor), é a camada de transporte. As Figuras 3.1 e 3.2 ilustram o modelo de referência e alguns termos definidos A arquitetura da rede ATM adiciona à arquitetura em camadas o modelo de planos, definindo: um plano de controle, um plano do usuário, um plano de gerenciamento das camadas e um plano de gerenciamento dos planos. O modelo possui quatro camadas, como ilustrado na Figura 3.4, denominadas de camada física, camada ATM, camada de adaptação e camadas superiores. As funcionalidades de cada camada não podem ser facilmente mapeadas para as camadas do modelo OSI. Por exemplo, a camada física ATM é responsável pela transmissão dos bits (função da camada física do modelo OSI) e também pelo controle de erro no cabeçalho e delineamento de células (funções que seriam de camada de enlace no modelo OSI). A camada ATM tem funcionalidade semelhante à camada de rede do modelo OSI e a camada de adaptação, que é a primeira camada fim a fim do ATM, se assemelha à camada de transporte do modelo OSI. A camada de adaptação tem, dentre outras, a responsabilidade de adaptar as informações do usuário ao padrão de transmissão da rede ATM, no qual os pacotes possuem tamanho fixo, denominados de células, igual a 53 bytes. As redes ATM serão descritas no Capítulo 6. Figura 3.4. - Arquitetura em camadas e planos das redes ATM. 3.5. Arquitetura das Redes MPLS Uma rede MPLS (Multiprotocol Label Switching) se baseia nas redes IP e, portanto, sua organização em camadas é igual à arquitetura TCP/IP. No entanto, o MPLS acrescenta um novo elemento arquitetural às redes IP, a divisão da rede em um plano de roteamento e outro de encaminhamento, como ilustra a Figura 3.5. O plano de roteamento opera como a função de roteamento normal das redes IP, enquanto no plano de encaminhamento os datagramas são encaminhados pela rede com base em um label, como nas redes do tipo circuito virtual. Figura 3.5. - Arquitetura da rede MPLS. 3.6. Arquitetura da rede SDH A arquitetura das redes SDH (Synchronous Digital Hierarchy) é composta de quatro camadas denominadas: camada fotônica, camada de sessão, camada de linha e camada de caminho, como ilustra a Figura 3.6. Figura 3.6. - Arquitetura em camadas das redes SDH. As redes SDH também utilizam o conceito de arquitetura baseada na organização dos segmentos da rede, com a definição de três segmentos: caminho, linha e seção. A Figura 3.7 ilustra estes segmentos, bem como sua interação com a arquitetura em camadas. Figura 3.7. - Arquitetura como organização de segmentos da rede e sua interação com a arquitetura em camadas. 3.7. Arquitetura das Redes Telefônicas A arquitetura das redes telefônicas pode ser definida segundo vários dos critérios definidos na Seção 3.1. A Figura 3.8 ilustra uma possível definição de arquitetura para a rede telefônica, na qual a arquitetura é baseada na organização dos segmentos da rede: rede de acesso, rede de sinalização, rede de transporte. Figura 3.8. - Arquitetura da rede telefônica, como organização dos segmentos de rede. A Figura 3.9 ilustra outra definição, na qual a arquitetura é apresentada como a forma de organizar a conexão entre os equipamentos necessários para a implantação da rede. Esta arquitetura é baseada em uma topologia hierárquica, com várias classes de centrais telefônicas. Figura 3.9. - Arquitetura da rede telefônica, como organização da conexão entre as centrais. As redes telefônicas serão descritas no Capítulo 6. 3.8. Arquitetura para IPTV A arquitetura de IPTV é definida como a forma de organizar os blocos funcionais da rede. A Figura 3.10 ilustra esta arquitetura, na qual podem ser identificados os blocos funcionais e a comunicação existente entre eles, representadas pelas linhas tracejadas. Figura 3.10. - Arquitetura de IPTV, como forma de organizar os blocos funcionais.