Lucas Rocha

A rede sem fio de comunicação celular é uma idéia simples. Coloca-se várias antenas distribuídas com o intuito de cobrir a maior área possível, a área abrangida pelo sinal de cada antena é chamada de célula. Para evitar interferências, devemos utilizar freqüências distintas em antenas que cobrem áreas “vizinhas”, mas entre essas células, podemos fazer uma reciclagem de freqüências, desde que as mesmas fiquem afastadas.

Na figura abaixo, cada hexágono representa uma área de cobertura de uma antena e os números distinguem as diversas freqüências, “k” é o número total de freqüências distintas que formam um cluster, quando você começa a repetir as freqüências, está montando um outro cluster.

Neste slide do professor Silvio Santana podemos visualizar a evolução das tecnologias para comunicação celular:

Abaixo temos mais uma página do slide do professor Silvio onde visualizamos a evolução das tecnologias:

Atualmente o padrão de sistema celular com maior o numero de usuários é o GSM. É importante enfatizar que a evolução foi feita de tal maneira que aparelhos que utilizam tecnologias novas permaneçam compatíveis com suas tecnologias “ancestrais”, dessa forma, ao locomover-se para uma célula que funcione com uma tecnologia de geração mais antiga o usuário não ficará sem sinal.

As tendências de evolução para as gerações 4 e 5 são:

• Comunicação multimídia.
• Acesso sem fio para redes fixas com banda larga.
• Soft Handoff entre redes distintas. Isso significa a transferência mais rápida entre as células para usuários em locomoção (é necessário um novo ”handshake”, isto é, uma nova negociação cada vez que o usuário conecta-se a uma célula).

Aqui vemos os componentes de uma rede 3G. o CCC é a Central de Comutação e Comunicação

O MPLS (MultiProtocol Label Switch) é uma tecnologia para comutação de células (ou pacotes?) baseada em um rótulo que identifica para onde deve ser encaminhada a mensagem, e qual o nível de qualidade deve ser oferecido. O MPLS trabalha entre a camada 2 e 3 do modelo OSI, a camada responsável pelos serviços oferecidos é considerada complexa de se definir, por isso muitas vezes o MPLS é chamada de protocolo de camada 2,5. Quando o MPLS surgiu, já havia tecnologias como Frame-Relay e o ATM, a grande sacada dos desenvolvedores foi não utilizar os tradicionais circuitos virtuais, isso fez com que a comutação ficasse mais parecida com o roteamento de pacotes em uma rede datagrama (TCP/IP). As vantagens são muitas, a começar pela possibilidade de encaminhar os pacotes que irão para caminhos diferentes com o mesmo rótulo, já que o mesmo é inserido entre o cabeçalho IP e o PPP, ATM ou Frame-Relay. Graças a este label encaixado entre os headers dos pacotes, o MPLS é totalmente transparente aos protocolos que rodam acima ou abaixo dele, daí vem o termo “MultiProtocol”. Como já foi dito, diversos fluxos de dados podem ser agrupados e usar o mesmo label (rótulo), podemos dizer que todos estão sob o mesmo FEC (Forward Equivalence Class). Ao chegarem no último roteador MPLS, os pacotes terão o label removido e seguirão fluxos distintos que serão identificados pelo protocolo que gerou os mesmos (o header de cada protocolo permanece lá). Os rótulo não define somente que caminho os pacotes irão seguir, como também deixam claro para roteadores MPLS, qual a qualidade de serviço deve ser implementada em caso de congestionamento. Este foi outro grande serviço implementado pelos desenvolvedores do protocolo, o QoS (Quality of Service) é muito completo.

O surgimento da tecnologia ISDN fez com que as transmissões passassem a ser digitais do inicio ao fim. Esse fator, juntamente com a fabricação de meios de transmissão mais confiáveis, fez com que o X.25 se tornasse obsoleto, pois o mesmo era implementado com muito controle (o objetivo do X.25 era ser um protocolo confiável em meios físicos de baixa qualidade), todo controle implementado neste protocolo , fez com que o X.25 atrasasse muito as transmissões.

Essas novas condições criaram a necessidade de um novo protocolo, mais leve. Foi para suprir essa necessidade que o Frame-Relay foi desenvolvido. O Frame-Relay pressupõe que está trabalhando em um meio físico confiável, portanto foram criados padrões leves para as camadas física e enlace do modelo OSI, com recursos como: um bom controle de congestionamento e uma detecção de erros simples, sem correção (em meios onde só ocorrem problemas casuais, a retransmissão é uma opção melhor que a correção).

O Frame-Relay direciona os quadros para os destinatários corretos, com base em canais pré-definidos que são chamados de DLCI (Data Link Control Identifier).

Para controlar o roteamento desses quadros, são implementados dois protocolos, o DL-Control (Data Link Control) somente em switches de borda e, para agilizar o processo de encaminhamento de quadros entre os nós do núcleo da rede, uma versão simplificada chamada DL-Core (Data Link Corel) é implementada, estas duas subcamadas juntas, são conhecidas como LAPF (porque são baseadas nas especificações do ISDN/LAPD).

Agora, façamos uma breve análise do cabeçalho DLCI/LAPF:

Reparem nos campos FC e BC. Estes são os bits de controle de congestionamento do Frame-Relay. Ao receber um quadro com o bit BECN ligado, um roteador fica informado de que o quadro veio de uma conexão “engarrafada” e pode passar a evitas o canal a fim de não piorar a situação, enquanto FECN avisa que tem uma conexão na mesma situação logo à frente (então provavelmente, o roteador já sabe) e nenhuma atitude é tomada.

Em caso de congestionamentos severos, os quadros com o bit Death Elegible (DE) ligado, como sempre, são os primeiros a “ir pro saco”.

As conexões virtuais criadas pelo Frame-Relay podem ser de dois tipos, PVC (Permanent Virtual Circuit) ou SVC (Switched Virtual Circuit). No caso dos PVC’s a conexão é permanente (ah vá!) e dedicadas, ou seja, a banda deve estar sempre disponível e mesmo que as pontas dos circuitos desliguem, o circuito e a banda permanecem reservados. Já com os SVC’s, a cada conexão realizada, ocorre uma negociação entre as pontas e o circuito é desfeito após o encerramento das transmissões. Por conta da banda garantida, links PVC tem um preço mais salgado.

Ao fechar contratos com uma operadora, as empresas selecionam algumas variáveis que incidem diretamente no preço do link e na engenharia da rede da operadora, são eles:
CIR (Commited Information Rate) = Taxa de transmissão mínima garantida.

Bc (Burst Commited Size) = Taxa máxima de transmissão.

Be (Burst Excess Size) = Taxa “extra” de transmissão, caso a banda da operadora esteja “folgada”.

Devemos estar atentos a um fato muito importante, a operadora só se compromete a garantir a taxa CIR, os quadros enviados acima desse limite estão sujeitos a serem bufferizados em switches, serem tratados com baixa prioridade, ou serem imediatamente descartados. Principalemente o trafego acima do Bc, que terá o bit DE ligado.

Link relevante (inglês): Frame-Relay Forum

O ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line), como o nome já diz, foi desenvolvido para ser um ponto de acesso digital para o assinante. Para isso, os desenvolvedores focaram-se na utilização de cabos de um par que já eram usados em linhas telefônicas. Deu certo e, com o surgimento da nova tecnologia, tornou-se possível navegar na internet com taxas de até 8Mbps de downstream e 1Mbps de upstream e falar ao telefone simultaneamente. Além disso, o custo de implantação para os provedores ficou muito baixo, já que o cabeamento já está disponível nas residências de pessoas que possuem linha telefônica.

Para adquirir um serviço ADSL, faz-se necessária a instalação de um modem na casa do cliente, para que o sinal possa ser convertido entre o cabo de um par e o de quatro pares (e entre analógico e digital). As tomadas telefônicas atuais já vêm equipadas com micro-filtros (G.Lite) para separar o tráfego de dados do tráfego de voz (antigamente um filtro gigantesco era instalado num splitter).

Um grande problema causado pelo ADSL é a atenuação (crosstalk) gerada nas operadoras quando os cabos são agrupados. Para inserir o tráfego de dados, foi necessária a inserção de freqüências mais elevadas no sinal que passa no cabo telefônico, isso causou o aumento da atenuação, para minimizar este problema, as operadoras utilizam técnica como o CAP (Carrierless Amplitude/Phase) e DMT (Discrete MultiTone).

Outro grande problema que causou muito prejuízo para operadoras que não se anteciparam foi o aumento do número de chamadas perdidas, já que os backbones passaram a ficar mais ocupados (uma chamada ADSL tem em média 28 minutos de duração, contra 3 minutos das chamadas de voz), em horários de pico, estimam-se perdas de até 15% das chamadas.

Na verdade, o ADSL não é uma tecnologia única, ela vem de uma família de tecnologias xDSL, as especificações de algumas:

Ao chegar no provedor, os cabos que transmitem em xDSL são multiplexados em um DSLAM (DSL Access Multiplexer), e repassados para backbones de alta velocidade.

Perguntas freqüentes:

- Porque a taxa de upstream (upload) é menor?

Duas respostas válidas:

– Freqüências mais baixas são alocadas para upstream – o fio de cobre tem limites de banda passante e o tráfego mais interessante é o de downstream

– Transmissões menos intensas produzem menos linhas cruzadas (crosstalk) na chegada do sinal (lado da operadora), muito interessante, já que diminui o problema sério que as operadoras têm com a atenuação.

Link relevante (inglês): ADSL Forum