Avaliação das tecnologias de Redes de Alta Velocidade

1. Avaliação das tecnologias de Redes de Alta Velocidade Exponet’97 Marco Antônio Chaves Câmara LogicSoft LS

2. Agenda • Ethernet e derivadas • 100VG-AnyLAN • FDDI • ATM

3. Agenda • Ethernet e derivadas • Lembrando do ethernet • Fast Ethernet • Gigabit Ethernet • 100VG-AnyLAN • FDDI • ATM

4. Lembrando o ethernet • Ambiente baseado em broadcasting (difusão) • Mensagens circulam sempre por todas as estações do segmento. • Método de acesso CSMA/CD • Acesso estatístico ao meio; • Prioridade para a demanda; • Eficiente dentro das limitações da norma

5. Falhas no Ethernet • Detecção da Portadora • Estados de Operação • Eficiência • Suporte a aplicações isócronas

6. Sensibilidade a falhas • Os dados transmitidos por uma estação devem ser recebidos por todas as outras, independente da situação !

7. Estados de Operação • Desocupado • Nenhuma mensagem transmitida (n=0) • Eficiência nula, como em qualquer outro método • Transmissão OK • Uma mensagem transmitida (n=1) • Eficiência máxima • Colisão + Contenção • Mais de uma mensagem transmitida (n) • Eficiência nula, por conta do método

8. Eficiência A B  • Análise do pior caso de contenção • A e B estão nas extremidades de um cabo bem longo • A e B decidem transmitir “quase que” simultaneamente : • Na verdade, B transmite alguns instantes antes da informação de A chegar !

9. Eficiência A B  • Analisando o tempo de deslocamento : • Velocidade extremamente alta (velocidade próxima da luz = 60~70%) • Velocidade de deslocamento não é função da taxa de transferência !

10. Eficiência A B • Interrupção da transmissão ocorre após a chegada da colisão em A : • Deslocamento ocorre na mesma velocidade • Ocorre apenas a inversão de sentido de deslocamento

11. Eficiência A B • Analisando o tempo de deslocamento : • Velocidade extremamente alta (velocidade próxima da luz = 60~70%) • Velocidade de deslocamento não é função da taxa de transferência !

12. Eficiência Round Trip Time Mensagem 1 Mensagem 2 Tempo Fixo tm1 tm2 Onde:B - banda passante e - proporcional ao no. de colisões L - comprimento do cabo c - velocidade da luz F - comprimento do pacote 1 Eficiência = 2BeL 1 + cF

13. Suporte ao Sincronismo • Aplicações isócronas • Ethernet é estatístico ! • Estações não sabem quando poderão transmitir • Não há limite máximo de tempo para transmissão • Não há tratamento de prioridades • Mensagens são colocadas conforme a disponibilidade do meio físico • Aplicações críticas são tratadas da mesma forma que outras • Sensibilidade ao tráfego • Com mais tráfego, menor a probabilidade de atendimento imediato

14. Os switches ethernet 10M 10M Back-Plane 10M 10M • Unificam diversas bridges com “n” portas; • Permitem a redução da latência típica das bridges;

15. Conceitos Básicos • Unificam diversas bridges com “n” portas; • Permitem a redução da latência típica das bridges; 10M 10M 10M 10M Segmentos comunicam-se dois a dois, sem concorrência pelo canal de comunicação.

16. Conceitos Básicos • Unificam diversas bridges com “n” portas; • Permitem a redução da latência típica das bridges; 10M 10M 10M 10M A eliminação da latência se dá pela modificação do método de chaveamento.

17. Os switches • Ethernet é preservado : • Formato e endereços se mantêm • Taxa de transferência efetiva aumenta significativamente • Compatibilidade com ambiente nativo é total • Excelente alternativa p/ redes já implantadas • Mantém instalações físicas, equipamentos etc • Possibilita a interligação quase que instantânea • Permite inserir as novas tecnologias nos pontos críticos • Não resolve o problema das aplicações isócronas

18. Agenda • Ethernet e derivadas • Lembrando do ethernet • Fast Ethernet • Gigabit Ethernet • 100VG-AnyLAN • FDDI • ATM

19. Características Básicas • Apoio forte dos fabricantes • Fast Ethernet Alliance • Mais de 70% do mercado Ethernet • Integração simplificada com o ethernet • Mesmo formato de quadro • Interligação através de bridges / switches • Não há perda de performance na “conversão” • Mantém o problema c/aplicações isócronas

20. Preservando o Ethernet • Totalmente baseada no modelo ethernet • Comitê IEEE 802.3u • Padrão par trançado - 100Base-Tx • Mesmo método de acesso - CSMA/CD • Diferença básica é a taxa de transferência (10X) • Valem as mesmas regras do ethernet • Round trip time Redução das distâncias máximas • Compartilhamento do meio agora é desaconselhável !

21. Os novos limites • Redução das distâncias máximas • Objetivo foi manter eficiência e características do Ethernet. • Diâmetro máximo foi reduzido de 2.500 m para 205 m • Máximo de 2(dois) segmentos interligados • Redução do número de repetidores permitidos • Máximo de dois repetidores • Limites podem ser extendidos com o uso de switches ! • Na prática, pensou em 100BaseT, pensou em switches !!!

22. As novas características • Nova interface de transceptor • Chama-se MII (Medium Independent Interface) • No Ethernet, era chamada de AUI • Conector similar ao SCSI, com 40 pinos • Adaptador obrigatoriamente deve ser “pocket” • Mudanças na padronização • Padrão TP é baseado no CDDI • Codificação no meio físico foi alterada • Incluída a capacidade de auto-negociação

23. Meios Físicos & Implementação • 100Base-TX • 100Base-FX • 100Base-T4

24. Meios Físicos & Implementação • 100Base-TX • É a especificação original • 2 pares UTP categoria 5 • 100Base-FX • 100Base-T4

25. Meios Físicos & Implementação • 100Base-TX • 100Base-FX • Fibras multimodo • Máximo de 412 m (half-duplex) ou 2.000 m (full-duplex) em ligações switch-switch • Distâncias diminuem se usarmos repetidores • Especificação prevê também fibra monomodo • Máximo de 20 Km (full-duplex) para ligações switch-switch • Sinal na faixa dos 1.300 nm; atenuação máxima de 11 dB • 100Base-T4

26. Meios Físicos & Implementação • 100Base-TX • 100Base-FX • 100Base-T4 • 4 pares de cabos nível 3, 4 ou 5 • Não admite transmissão full-duplex

27. Agenda • Ethernet e derivadas • Lembrando do ethernet • Fast Ethernet • Gigabit Ethernet • 100VG-AnyLAN • FDDI • ATM

28. Gigabit Ethernet 1998 1000 MBps 1994 100 MBps 1982 10 MBps

29. Características Básicas • Padrão em normatização • Previsão econômica • Tecnologia para pontos de alto tráfego • Apoio de grupo forte de fabricantes

30. Características Básicas • Padrão em normatização • Prevista finalização da primeira versão no início de 1998 • Fibra full-duplex e cabo STP • Padrão para half-duplex deve ficar pronto em 1999 • Comitês IEEE802.3z e IEEE802.3ab • Grupo criado em Jan 1996 • Previsão econômica • Tecnologia para pontos de alto tráfego • Apoio de grupo forte de fabricantes

31. Características Básicas • Padrão em normatização • Previsão econômica • 10 vezes mais performance • 3 vezes mais custo (*) Base : 100BaseFX • Tecnologia para pontos de alto tráfego • Apoio de grupo forte de fabricantes

32. Características Básicas • Padrão em normatização • Previsão econômica • Tecnologia para pontos de alto tráfego • Não deve atender a estações • Previsto para interligação de switches e super-servidores • Apoio de grupo forte de fabricantes

33. Características Básicas • Padrão em normatização • Previsão econômica • Tecnologia para pontos de alto tráfego • Apoio de grupo forte de fabricantes • Gigabit Ethernet Alliance • Criada em maio/96

34. Nomenclatura ? • 1000Base-SX • Padrão sobre fibra multimodo com sinal de 850 nm • 1000Base-LX • Padrão sobre fibra multimodo com sinal de 1300 nm e fibra monomodo • 1000Base-CX • Padrão sobre par trançado blindado(STP) • 1000Base-T • Padrão sobre par trançado não blindado (UTP)

35. Agenda • Ethernet e derivadas • 100VG-AnyLAN • Características da norma • O método de acesso • O uso do meio físico • FDDI • ATM

36. Características Básicas • VG = Voice Grade • Desenvolvida originalmente p/ cabos nível 3 • Comitê IEEE 802.12 - Aprovado em junho/95 • Suporte a aplicações isócronas • Multimídia • Tratamento de prioridade eficiente, embora inferior ao ATM

37. Novas características • Limites ampliados • Diâmetro da rede de 8.000 m • Cabeamento UTP Cat.5 - 200 m • Método de Acesso e codificação no meio físico inovadores • Demand Priority • Quartet Channeling

38. Demand Priority

39. Demand Priority Quando uma estação deseja enviar uma mensagem, ela se comunica com o concentrador

40. Demand Priority Ao receber a solicitação, o concentrador verifica a dispo- nibilidade do meio físico para a estação destino. Estando dispo- nível, este é liberado imediata- mente para a comunicação.

41. Demand Priority

42. Demand Priority 1a No entanto, podem surgir soli-citações (inclusive múltiplas) durante uma comunicação en- volvendo a estação destino ... 2a

43. Demand Priority 2a Quando as múltiplas solicitações che- gam ao concentrador, são tratadas por um esquema de prioridades que determi- na qual será a próxima estação a falar ... ACESSO PRIORIDADE 01 02 02 01 1a

44. Demand Priority O algoritmo também garante que todos falam, mesmo sobre condições de alto tráfego

45. Quartet Channeling ?

46. Quartet Channeling 4 x 15 MHz Par Trançado 1 Par Trançado 2 Estação Concentrador Par Trançado 3 Par Trançado 4 100 MBps • Divide quadro em conjuntos de cinco bits, que são enviados sequencialmente para cada canal (par do cabo). • Com a sinalização, a frequência máxima chega a 15 MHz • Algoritmo de scrambling reduz interferências e diafonia

47. O uso do meio físico • UTP Categoria 3 e 4 • 100 m • UTP Categoria 5 • 200 m • STP Tipo 1 • 100 m • Fibra Ótica • 2000 m

48. Agenda • Ethernet e derivadas • 100VG-AnyLAN • FDDI • Características da norma • A eficiência do método • Redundância & segurança • Implementação • ATM

49. Características Básicas • Topologia em Anel • Limites

50. Características Básicas • Topologia em Anel • 2 anéis redundantes • Método de Acesso por Passagem de token • Limites