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Redes Multisservios
Redes de Transporte
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Redes de Transporte
Utilizadas como backbone parainterligao de redes de acesso;
Possibilitam a implementao de redesWAN e MAN;
Implementam links de comunicao delonga distncia;
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Redes de Transporte
Rdio enlaces;
Links de microondas;
Satlite; Redes de fibras pticas;
Rede cabeada;
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Redes de Transporte
Redes PDH
Redes SDH
Gigabit Ethernet DWDM
ATM
Frame Relay Metro Ethernet
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SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Redes metropolitanas, redes de longadistncia e redes de acesso
Redes em Anel autoregenerativo sobrefibra ptica
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SDH
Nvel Taxa (Mbps)
STM-0 51,840
STM-1 155,5520
STM-4 622,080
STM-16 2488,320
STM-64 9953,280
STM-256 39813,120
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SDHEstrutura do Quadro STM-1
RSOH superviso de regeneradoresMSOH superviso de multiplexadores
AU - Administration Unit
63 E1
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:SDH_STM1_Frame.JPGhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:SDH_STM1_Frame.JPGhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:SDH_STM1_Frame.JPGhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:SDH_STM1_Frame.JPG7/29/2019 694306_Redes Multisservios-Redes de Transporte-3
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SDH
A arquitetura SDH composta de umahierarquia de quatro nveis:
Camada Fotnica
Nvel fsico Inclui especificaes sobre o tipo da fibra pticautilizada
Potncia mnima necessria, Caractersticas de disperso dos lasers
transmissores Sensibilidade necessria dos receptores. Converso eletro-ptica dos sinais.
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SDH
Camada de Seo Criao dos quadros SDH
Embaralhamento
Controle de erro.
Processada por todos equipamentos,inclusive os regeneradores.
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SDH
Camada de Linha Sincronizao
Multiplexao dos quadros
Comutao
Delimitao de estruturas internas aoenvelope de carga
Seu processamento ocorre em todos osequipamentos, exceto os regeneradores.
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SDH
Camada de Caminho Responsvel pelo transporte de dados fim-a-
fim e da sinalizao apropriada.
Processada apenas nos terminais.
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SDH
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SDH - Equipamentos O padro SDH definiu 3 tipos de equipamentos para compor a rede:
TM (Terminal Multiplex): possui apenas uma interface de agregadoe possibilita a insero (add) ou retirada (drop) de tributrios dediversas hierarquias;
ADM (Add and Drop Multiplex): possui duas interfaces deagregados e possibilita a insero (add) ou retirada (drop) detributrios de diversas hierarquias. Estes equipamentos tambmpodem ser usados como regeneradores de sinal, quando nenhumainterface de tributrio instalada.
SDXC (Synchronous Digital Cross-connect): possui interfaces deentrada e sada de diversas hierarquias e pode interlig-las comuma infinidade de combinaes.
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SDH- Equipamentos
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SDH -TOPOLOGIAS
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SDH - Topologias
Fsica: viso da rede a partir da suatopologia fsica, ou seja, considerando omeio fsico utilizado e os seus
equipamentos; Lgica: viso da rede a partir da
interligao dos equipamentos sem
considerar a topologia da rede fsica.
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SDH
SDH uma rede determinstica
Dados tem trfego de natureza estatstica
SDH tradicional ineficiente paratransporte de dados P.ex. Ethernet 100Mbps sobre STM1
(155Mbps) => ineficincia de 36%
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NG-SDH
Novas plataformas NG-SDH=> MSPP(Multiservice Provisioning Platform)
Ethernet sobre SDH => PoS (Packet OverSonet)
Payload SDH preenchido por pacotes IPutilizando PPP (Point to Point Protocol)sobre SDH
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NG-SDH
TCP
IP
PPP
SDH
1a gerao MSPP
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NG-SDH
VC
2a gerao MSPP
Rede de Transporte
SDH
Encapsulamento de dados (PoS, LAPS, GFP)
L2 SW
ETH 10/100/1000
RPR
ETH 10/100/1000 E1,E3,
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NG-SDH
GFP Generic Frame Procedure (dados,Digital Video Broadcast DVB, Storage
Area Network SAN)
RPR Resilent Packet RingRecuperao de falhas < 50ms
LAPS Link Access Proceduremonitorao de desempenho, indicaode falhas, controle de fluxo.
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NG-SDH
VC
3a gerao MSPP Rede de Transporte
SDH
Encapsulamento de dados (PoS, LAPS, GFP)
L2 SW
ETH 10/100/1000
RPR
ETH 10/100/1000 E1,E3,
Plano de Controle Plano de Gerncia
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NG-SDH
Plano de Gerncia
GMPLS Generalized Multiprotocol LabelSwitching => estabelecer e liberar conexes eproteger a rede => ambiente de configuraoautomtica multifornecedores
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NG-SDH
Plano de Controle
Descoberta automtica de topologia
Reestabelecimento automtico e distribudode falhas
Aprovisionamento dinmico (servios fim a
fim, multifornecedores, multitecnologia,multioperadora)
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NG-SDH
Virtual concatenation VCAT Concatenaovirtual para agregao de canais a fim decompor um canal de maior capacidade
Link Capacity Adjustment Sheme LCASmtodo de aprovisionamento e configuraodinmica de canais TDM para adequar asnecessidades de banda do usurio
Generic Frame Procedure - GFP protocolo deadaptao de qualquer tpo de trfego de dados(Ethernet, IP, etc...)
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UHC UltraHigh Capacity
RPR Resilient Packet RingADM Add and Drop Multiplexer
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Metro Ethernet
Dentre todas as tecnologias de comunicao dedados o Ethernet a que tem um maiorhistrico de sucesso.
Padro de factonas redes locais desde o incio
da dcada de 90, a tecnologia Ethernet estpresente hoje em mais de 90% dasinstalaes de redes locais das empresas emtodo o mundo, estima-se que so mais de 100milhes de clientes Ethernet instalados emtodo o mundo.
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Metro Ethernet
Simplicidade, preo e performanceso caractersticas que fazem da
Ethernet um sucesso naimplementao de redes locaiscorporativas, como backbone entre
redes de corporaes e com datacenters.
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Metro Ethernet
Redes legadas baseadas em TDM (Time-Division Multiplexing) e nas tecnologiasSONET/SDH foram projetadas para
servios de voz e linha privativa e soinadequadas para as demandas detrfego de dados cada vez mais
crescentes.
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Metro Ethernet
Ethernet nas redes metro podem serusadas para: substituir interfaces T1/E1 tradicionais;
implementar servios Ethernet ponto-a-ponto(Line Services);
implementar servios Ethernet multipoint-to-
multipoint (LAN services); Implementar servios Virtual Private LAN
(VLAN/VPN);
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Metro Ethernet
Ethernet pode rodar sobre vriastecnologias de transporte comoSONET/SDH, NG-SDH, Resilient Packet
Ring (RPR), WDM, assim como sobreredes de transporte Ethernet pura.
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Metro Ethernet
Ethernet no foi projetada para aplicaes de redemetropolitana devido a no ter escalabilidade econfiabilidade necessria para cobertura em massa.
Ethernet em amplitude metropolitana requerescalabilidade e robustez que existem na arquiteturaIP e nas redes MPLS.
As solues hbridas de camada 2 e camada 3 IPcombinam simplicidade e custo efetivo comescalabilidade de redes IP e MPLS.
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Metro Ethernet
Por trs do desenvolvimento e o emprego destespadres est a forte atuao do Metro EthernetForum (MEF).
O MEF uma aliana global de fabricantes de
equipamentos e provedores de servios,atualmente so mais de 120 membros, cujoobjetivo principal desenvolverespecificaestcnicas e acordos de implementaesvisando promover a interoperabilidade, odesenvolvimento e a adoo de redes eservios Ethernet carr ier class em todo omundo.
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Metro Ethernet
Wireless
Backhaul
Wireless
Backhaul
Voicegateway
Voice/VideoTelephony
HD TVTVoD, VoD
VideoSourceVideoSource
Gaming, BusinessBackup, ERP
InternetInternetVideoSourceVideoSource
Business
Broadband
Business
Broadband
E-Line and
E-LAN service
Global/National
Carrier
Ethernet
Global/National
Carrier
Ethernet
Small/Medium
Business
Small/Medium
Business
Metro Carrier
Ethernet
Metro Carrier
Ethernet
Metro Carrier
Ethernet
Metro Carrier
Ethernet
Access
Carrier
Ethernet
Access
Carrier
Ethernet
Access
Carrier
Ethernet
Access
Carrier
Ethernet
Residential
Triple-Play
FTTx, DSLAM, Cable Modem
Broadband
mobile data/video
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Metro Ethernet
A idia que as redes Carrier Ethernetsejam: redes de transporte universais
convergentes, diversos tipos de trfego
baseado em comutao de pacotes
baseados em comutao por circuitos(circuitos clear channel).
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Metro Ethernet
Redes Metro Ethernet tm, teoricamente,potencial para atender todos os tipos
de aplicaes de telecomunicaes e
poderiam ser a infraestrutura bsicapara redes convergentes.
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Metro Ethernet
Na prtica, porm, as redes Metro Ethernetvm sendo implantadas em todo o mundocomo redes metropolitanas que fazem a
agregao de todo o trfego do acessodentro do modelo de redes convergentes,ou seja, na agregao do trfego dedados, voz e vdeo do atendimento aomercado residencial, SOHO (SmallOffice, Home Office) e de mdias egrandes empresas.
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Metro Ethernet
Os principais requisitos carrier-class so: Resilincia, ou capacidade de recuperao
automtica de falhas com rapidez suficiente
para no afetar os servios prestados; Escalabilidade da rede, tanto naabrangncia geogrfica quanto na quantidadede clientes e redes atendidas;
Suporte operao, administrao emanuteno da infraestrutura de rede e dosservios prestados.
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Metro Ethernet
P2P Servios com conexes ponto aponto (point to point)
MP2MP - Servios com conexesmultiponto para multiponto (multipoint tomultipoint)
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Metro Ethernet
Service Provider MetroService Provider Metro
Ethernet NetworkEthernet Network
CustomerCustomer
EdgeEdge
(CE)(CE)
User NetworkUser Network
InterfaceInterface
(UNI)(UNI)
User NetworkUser Network
InterfaceInterface
(UNI)(UNI)
CustomerCustomer
EdgeEdge
(CE)(CE)
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Metro Ethernet
Neste modelo os equipamentos do cliente(CE - Customer Edge) em cada site,roteador ou switch Ethernet, so
conectados rede Metro Ethernet atravsde interfaces UNI (User-Network Interface)baseado nos padres Ethernet de
10Mbps, 100Mbps, 1Gbps ou 10Gbps,
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Metro Ethernet
Dentro da rede, a conexo de dois oumais UNIs feito porEthernet VirtualConnect ions(EVCs), por onde os dados
so transferidos com o tunelamentonecessrio para garantir a privacidade e asegurana dos dados, de forma similar
aos circuitos virtuais permantes (PVC-Permanent Virtual Circuit) do Frame Relayou do ATM.
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Metro Ethernet
O MEF define dois tipos de EVCs: o EVCponto a ponto (point-to-point) e o EVCmultiponto a multiponto (multipoint-to-
multipoint). Os dois tipos de EVCs, por sua vez, do
suporte a dois tipos bsicos de servios,
denominados como Ethernet Line service(E-Line) e Ethernet LAN service (E-LAN).
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Metro Ethernet
O E-line, ou linha Ethernet, implementacomunicao ponto a ponto entre duasUNIs, sendo que uma UNI pode receber
mais de uma E-Line numa configuraodo tipo ponto-multiponto. J o servio E-LAN oferece conectividade
multiponto a multiponto entre dois oumais UNIs, que compartilham um mesmoEVC multiponto.
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Metro Ethernet
CE
CE
Point-to-PointEVC
MENUNI
UNI
E-Line Service
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Metro Ethernet
CE
CE
CE
MEN
CE
Multipoint-to-MultipointEVC
UNI
UNI
UNI
UNI
E-LAN Service
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Metro Ethernet
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Metro Ethernet
Metro access
Este segmento constitui a poro deltima milha que a parte da rede que alcana ocliente.
Metro edge Este segmento constitui um primeiro
nvel de agregao da rede. As conexes oriundas dosprdios so agregadas no CO - Central Office emgrandes pipes que por sua vez so transportadosatravs da rede WAN.
Metro core Este segmento constitui um segundo
nvel de agregao onde vrios COs so agregadosem um core CO. Os COs so conectados uns aosoutros formando um metro core pelo qual o trfego transportado na rede WAN.
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Metro Ethernet
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Metro Ethernet
Metro Services
Conectividade Internet Servio de LAN transparente (point-to-point LAN to
LAN) L2VPN (point-to-point or multipoint-to-multipoint LAN
to LAN) LAN para recursos de rede (remote data center) LAN sobre Frame Relay/ATM VPN Storage area networks (SANs) Metro transport (backhaul) VoIP
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Metro Ethernet
TDM Metro Ethernet
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Metro Ethernet
Este cenrio apresenta um cliente corporativo pararedes on-net and off-net networks.
Uma rede on-net network aquela na qual a fibra chegaem um prdio no qual instalado um ADM (ADD andDrop Multiplexer), sendo oferecidos circuitos E1 ou STMaos clientes.
Numa rede off-net a fibra no chega no prdio e sim noCO, sendo distrbudos circuitos E1 ou E3 por rede decobre . O trfego destes circuitos agregado por DACs(digital access cross-connects) nos COs, onde soterminados ou conectado para COs Core.
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Metro EthernetTDM Model x Ethernet Model
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Metro Ethernet
No TDM o carrier oferece circuito E1/T1ponto a ponto, ao passo que o ISPgerencia o servio Internet, incluindo o
gerenciamento de endereo IP eroteamento no Ponto de Presena (POP).
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Metro Ethernet
No Ethernet model, ambas as interfacesde rede, tanto no lado usurio quanto noISP so interfaces Ethernet.
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Metro EthernetLAN para recursos de rede
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Metro Ethernet
Back up de dados em um servidor remotoe seguro, possibilitando recuperao emcaso de perda de dados.
Os backups de dados so constantementeefetuados atravs da Metro. Em uma aplicao residencial os usurios
poderiam acessar servidores de vdeo(VoD) atravs de interfaces GigabitEthernet.
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Metro Ethernet
L2VPN services
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Metro Ethernet
A rede de transporte opera como um switch Ethernetde nvel 2 que oferece conectividade multiponto-multiponto entre diferentes sites de usurio.
O usurio pode rodar seu prprio plano de controlede forma transparente sobre a rede de transporte.
O roteador nas dependncias do usurio pode mudar oprotocolo de roteamento sem interferncia com oroteamento da rede de transporte.
A rede de transporte no necessita proverendereamento IP ao usurio.
Mesmo a rede operando como um switch L2, atecnologia subjacente no necessita ser baseada emEthernet ou no plano de controle da camada 2.
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Metro Ethernet
Ethernet over SONET/SDH
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Metro Ethernet
Nesta arquitetura, a infraestrutra SONET/SDH utilizada para prover a rede metro e osservios ethernet de nova gerao.
O gerenciamento de banda fundamental porcausa da baixa capacidade dos anisSONET/SDH existentes e da ineficinciadestas redes para servios de dados.
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Metro Ethernet
A arquitetura Ethernet Over SONET/SDH (EOS)tem o benefcio de prover servio Ethernet,preservando a infraestruturae atributos darede SONET/SDH:
rpida recuperao de falha monitorao da qualidade do link sistema de gerncia (OAM&P).
O frame Ethernet preservado sendoencapsulado no payload SONET/SDH noingresso da rede e removido no egresso darede.
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Metro Ethernet
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Metro Ethernet
Ethernet Hub
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Metro Ethernet
Conexo baseada em fibra dedicada ou comprimento deonda dedicado (WDM).
Soluo mais cara devido ao custo da fibra, porm
considera-se como uma soluo melhor para dotar arede de tolercia a falha e escalabilidade, quandocomparado com a topologia em anel;
Nesta arquitetura (chamada de hub-and-spoke model) abanda dedicada para cada usurio pode ser ampliadaporque uma fibra dedicada a cada grupo.
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Metro Ethernet
Esquemas de proteo podem ser obtidos viamecanismos de link aggregation (802.3ad ) oudual homing.
No link aggregation, duas fibras so agregadasem um pipe maior e conectadas ao CO.
O trafego balanceado entre as fibras, podendo
uma fibra transportar todo o trfego em caso defalha.
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Metro Ethernet
No dual homing, as fibras vo paradiferentes switches no CO.
Neste caso, no h mais um ponto nico
de falha (que era o caso anterior). Esta soluo mais complexa porque
requer a execuo do protocolo
Spannig-Tree para evitar loop (bloqueiode porta).
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Metro Ethernet
Gigabit Ethernet Rings
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Metro Ethernet
Boa parte das fibras instaladas esto naconfigurao em anel; Sendo assim, natural que esta topologia seja
usada na Metro Ethernet;
Gigabit Ethernet rings consiste de uma srie deconexes ponto a ponto entre os switchesdo usurio e o CO;
Gigabit Ethernet rings podem criar dificuldades
para o operador do sistema devido a questesde proteo e limitao de banda; A capacidade do anel , tipicamente, de
somente 1 GB a ser compartilhada com todosos usurios.
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Metro Ethernet
Gigabit Ethernet Rings
Spanning Tree (protection)
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Metro Ethernet
Com anel duplo tem-se um sistematolerante a falha
Tambm neste caso pode ocorrer loop,
sendo necessrio o uso do protocoloSpanning Tree.
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Metro Ethernet
Anis 10-Gigabit Ethernet melhoram odesempenho da rede, porm so muitodispendiosos para serem usado em redes deacesso.
Eles so tipicamente usados nas redes dencleo;
Com a reduo de custo da soluo 10GE,torna-se vivel seu uso em unidadesmultiresidencias ou para grupos de empresas(prdio).
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Metro EthernetEthernet em ambiente multiusurio
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Metro Ethernet
Ethernet MACs e VLANs
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Metro Ethernet
Uma VLAN conceito que possibilitaa segmentao de uma LAN ementidades lgicas, sendo o trfego
localizado nestas entidades. Sem o conceito de VLAN um
broadcast enviado a uma estao da
LAN ser replicado para todos ossegmentos da rede.
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Metro Ethernet
Quando as estaes A1 e A2 enviamtrfego, o switch rotula (tags) otrfego com a VLAN associada
interface e comuta baseado nonmero da VLAN.
O resultado que o trfego em umaVLAN isolado do trfego de outras
VLANs.
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Metro Ethernet
ports 1 and 2 so associados com aVLAN 10
ports 3 and 4 so associados com a
VLAN 20
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Metro Ethernet
Funcionalidades de um Switch Ethernetincluem: Mac Learning
Flooding Broadcast and Multicast
Expanding Network with Trunks
VLAN Tagging
Spanning Tree Protocol
M E h
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Metro Ethernet
Mac Learning Obtm os MAC address das estaes vizinhas
de forma a determinar por qual porta deveenviar o trfego
Implementa uma tabela de MACs e VLANs A tabela MAC Learning associa MAC/VLAN a
portas
A Tabela VLAN associa portas a VLANs
M t Eth t
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Metro EthernetFlooding
Se o switch recebe um pacote com umendereo MAC que no est contido natabela MAC (bridge table), ele envia pacotes
em todas as interfaces pertencentes mesma VLAN assinalada para a interface noqual o pacote foi recebido.
Este mecanismo chamado de flooding.
Ele possibilita a entrega rpida de pacotes a
seus destinos.
Este mecanismo consome banda da rede
M t Eth t
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Metro EthernetBroadcast e Multicast
mensagens enviadas a todas as estaes da rede ou aum grupo de estaes
Broadcast e multicast so tratados como sendomensagens para destinos desconhecidos.
O Switch usa flooding para implementar estafuncionalidade;
O uso de VLAN possibilita o envio de broadcast emuticast apenas para as portas pertencentes mesma VLAN
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Expanding Network Trunk Ports
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Ethernet-switched network consite devrios switches interconectados via trunkports;
Trunk ports so semelhantes a portas deacesso conectadas s estaes, maspodem transportar trfego vindos dediversas VLANs;
Os switches interconctados pelos troncospodem ser de diferentes fabricantes.
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Na figura, o switch SW1 e SW3associaram a porta 1 VLAN 10 e a porta2 VLAN 20
A porta 3 corresponde a um trunk usadopara conectar com outro switch na rede.
SW2 no tem porta de acesso, apenastrunks
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VLAN Tagged Packet
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IEEE 802.1Q define como um frame Ethernet rotuladocom um VLAN ID.
O VLAN ID atribudo pelo switch e no pelo host. O switch atribui um nmero de VLAN para a porta e
cada pacote recebido naquela porta alocado o VLANID correspondente. Os switches Ethernet comutam pacotes nas VLANs. Trafego entre diferentes VLANs enviado para a funo
de roteador do prprio switch, caso este suporte nvel 3,
seno enviado a um roteador externo.
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O tag header do 802.1Q inserido entre ocampo de endereo MAC de origem e o campoType field
Consiste de 2 bytes que definem o Type
Field e 2 bytes correspondentes ao TagControl Info Field
OS 2 bytes do Type Field sopreenchidos com o valor 0x8100,
indicando que o pacote foi marcado comum tag 802.1Q
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2 bytes Control Info Tag 3 bits mais significativos: 802.1P Priority
=> 8 nveis de prioridade que podem serusados para prover diferentes nveis de servio
12 bits menos significativos: VLAN ID
4096 VLANs distintas
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Mltiplos VLAN tagging no mesmo pacoteEthernet por meio de empilhamento(stacking)
Chamado de Q-in-Q Diferentes entidades L2 Switching podem
efetuar comutao em diferentes nveis dapilha de VLANs
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User-to-Network Interface (UNI) Interface Ethernet padro
Demarca o ponto entre o equipamento do usurio e oequipamento do provedor de servio Metro Ethernet
Ethernet Virtual Connection (EVC) Uma associao de dois ou mais UNIs
Tunelamento lgico que conecta dois (P2P)
ou mais (MP2MP) sites, possibilitando atransferncia de Ethernet frames entre eles.
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O MEF define duas modalidades de servio:
Ethernet Line Service (ELS) Servio Ethernet ponto-a-ponto(P2P).
Ethernet LAN Service (E-LAN) Servio Ethernet multiponto-a-multiponto (MP2MP).
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Atributos de Interface Fsica Ethernet Meio FsicoDefine meio fsico conforme
IEEE 802.3 10BASE-T, 100BASE-T, and 1000BASE-X.
Velocidade
Define velocidade da interface 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, or 10 Gbps. ModoIndica se suporta full duplex ou half
duplex, bem como negociao de velocidade
(autospeed) entre portas Ethernet. MAC layer Especifica qual camada MAClayer suportada segundo o padro 802.3-2002
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Parmetros de desempenho
Disponibilidade
Atraso Jitter
Perda
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Parmetros de Classe de Servio
CoS por UNI (porta fsica)
CoS por Source/destination MACAddresses CoS por VLAN ID
Cos por 802.1p
Cos por DiffServ/ToS
Bibliografia
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Bibliografia
Redes de Nova Gerao - A Arquitetura de Convergncia do Ip , Telefonia e Redes pticas, Tronco, Tnia ReginaEditora: Erica
Metro Ethernet. Sam Halabi. Publisher: Cisco Press, Pub Date: October 01, 2003
MEF- metroethernetforum.org/