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Padrões WAN
Agora que você entende como as WANs são críticas para grandes redes, este tópico discute como elas funcionam. O conceito de WAN existe há muitos anos. Considere que o sistema telegráfico foi a primeira WAN em grande escala, seguido pelo rádio, sistema telefônico, televisão e agora redes de dados. Muitas das tecnologias e padrões desenvolvidos para essas WANs foram usados como base para as WANs de rede.
Os padrões WAN modernos são definidos e gerenciados por uma série de autoridades reconhecidas, incluindo as seguintes:
- TIA / EIA – Associação da Indústria de Telecomunicações e Aliança das Indústrias Eletrônicas
- ISO – Organização Internacional de Padronização
- IEEE – Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos
WANs no modelo OSI
A maioria dos padrões de WAN se concentra na camada física (OSI Layer 1) e na camada de enlace (OSI Layer 2), conforme mostrado na figura.
Protocolos da Camada 1
Os protocolos da camada 1 descrevem os componentes elétricos, mecânicos e operacionais necessários para transmitir bits em uma WAN. Por exemplo, os provedores de serviços geralmente usam mídia de fibra óptica de alta largura de banda para abranger longas distâncias (ou seja, longa distância) usando os seguintes padrões de protocolo de fibra óptica de Camada 1:
- Hierarquia digital síncrona (SDH)
- Rede óptica síncrona (SONET)
- Multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM)
SDH e SONET fornecem essencialmente os mesmos serviços e sua capacidade de transmissão pode ser aumentada usando a tecnologia DWDM.
Protocolos da Camada 2
Os protocolos da camada 2 definem como os dados serão encapsulados em um quadro.
Vários protocolos da Camada 2 evoluíram ao longo dos anos, incluindo o seguinte:
- Banda larga (ou seja, DSL e cabo)
- Sem fio
- Ethernet WAN (Metro Ethernet)
- Multiprotocol Label Switching (MPLS)
- Protocolo ponto a ponto (PPP) (menos usado)
- Controle de link de dados de alto nível (HDLC) (menos usado)
- Frame Relay (legado)
- Modo de transferência assíncrona (ATM) (legado)
Terminologia comum de WAN
A camada física WAN descreve as conexões físicas entre a rede da empresa e a rede do provedor de serviços.
Existem termos específicos usados para descrever as conexões WAN entre o assinante (ou seja, a empresa / cliente) e o provedor de serviços WAN, conforme mostrado na figura.
Consulte a tabela para obter uma explicação do termo mostrado na figura, bem como alguns termos adicionais relacionados à WAN.
| Termo WAN | Descrição |
|---|---|
| Data Terminal Equipment (DTE) | Este é o dispositivo que conecta as LANs do assinante ao dispositivo de comunicação WAN (ou seja, DCE). Os hosts internos enviam seu tráfego para o dispositivo DTE. O DTE se conecta ao loop local através do DCE. O dispositivo DTE é geralmente um roteador, mas pode ser um host ou servidor. |
| Data Communications Equipment (DCE) | Também chamado de equipamento de terminação de circuito de dados, este é o dispositivo usado para se comunicar com o provedor. O DCE fornece principalmente uma interface para conectar assinantes a um link de comunicação na nuvem WAN. |
| Customer Premises Equipment (CPE) | Estes são os dispositivos DTE e DCE (ou seja, roteador, modem, conversor óptico) localizados na extremidade da empresa. O assinante possui o CPE ou aluga o CPE do provedor de serviços. |
| Point-of-Presence (POP) | Este é o ponto onde o assinante se conecta à rede do provedor de serviços. |
| Demarcation Point | Este é um local físico em um edifício ou complexo que separa oficialmente o CPE do equipamento do provedor de serviços. O ponto de demarcação é normalmente uma caixa de junção de cabeamento, localizada nas instalações do cliente, que conecta a fiação do CPE ao loop local. Identifica o local onde a responsabilidade da operação da rede muda do assinante para o provedor de serviços. Quando surgem problemas, é necessário determinar se o usuário ou o provedor de serviços é responsável pela solução de problemas ou reparo. |
| Local Loop (or last mile) | Este é o cabo real de cobre ou fibra que conecta o CPE ao CO do provedor de serviço. |
| Central Office (CO) | Esta é a instalação ou edifício do provedor de serviços local que conecta o CPE à rede do provedor. |
| Toll network | Isso inclui linhas de comunicação de fibra óptica, switches, roteadores e outros equipamentos dentro da rede do provedor de WAN. |
| Backhaul network | (Não mostrado) As redes de backhaul conectam vários nós de acesso da rede do provedor de serviços. As redes de backhaul podem se estender por municípios, países e regiões. As redes de backhaul também são conectadas a provedores de serviços de Internet e à rede de backbone. |
| Backbone network | (Não mostrado) Estas são grandes redes de alta capacidade usadas para interconectar redes de provedores de serviços e para criar uma rede redundante. Outros provedores de serviços podem se conectar ao backbone diretamente ou por meio de outro provedor de serviços. Os provedores de serviços de rede backbone também são chamados de Tier-1 provedores. |
Dispositivos WAN
Existem muitos tipos de dispositivos específicos para ambientes WAN. No entanto, o caminho de dados ponta a ponta em uma WAN é geralmente do DTE de origem para o DCE, depois para a nuvem WAN, depois para o DCE e finalmente para o DTE de destino, conforme mostrado na figura.
Consulte a tabela para obter uma explicação dos dispositivos WAN mostrados na figura.
| Dispositivo WAN | Descrição |
|---|---|
| Voiceband Modem | Também conhecido como modem dial-up. Dispositivo legado que converte (ou seja, modula) os sinais digitais produzidos por um computador em frequências de voz analógicas. Usa linhas telefônicas para transmitir dados. |
| DSL Modem and Cable Modem | Conhecidos coletivamente como modems de banda larga, esses modems digitais de alta velocidade se conectam ao roteador DTE usando Ethernet. Os modems DSL se conectam à WAN usando linhas telefônicas. Os modems a cabo se conectam à WAN usando linhas coaxiais. Ambos operam de maneira semelhante ao modem de banda de voz. mas use frequências de banda larga e velocidades de transmissão mais altas. |
| CSU/DSU | As linhas alugadas digitais requerem um CSU e um DSU. Ele conecta um dispositivo digital a uma linha digital. Um CSU / DSU pode ser um dispositivo separado como um modem ou pode ser uma interface em um roteador. O CSU fornece terminação para o digital sinal e garante a integridade da conexão por meio de correção de erros e monitoramento de linha. O DSU converte os quadros de linha em quadros que a LAN pode interpretar e vice-versa. |
| Optical Converter | Também conhecido como conversor de fibra ótica. Esses dispositivos conectam mídia de fibra ótica a mídia de cobre e convertem sinais óticos em pulsos eletrônicos. |
| Wireless Router or Access Point | Os dispositivos são usados para conexão sem fio a um provedor de WAN. Os roteadores também podem usar a conectividade sem fio do celular. |
| WAN Core devices | O backbone WAN consiste em vários roteadores de alta velocidade e switches da Camada 3. Um roteador ou switch multicamadas deve ser capaz de suportar várias interfaces de telecomunicações da maior velocidade usada no núcleo WAN. Também deve ser capaz de encaminhar pacotes IP em velocidade total em todas essas interfaces. O roteador ou switch multicamada também deve oferecer suporte aos protocolos de roteamento usados no núcleo. |
Nota: A lista anterior não é exaustiva e outros dispositivos podem ser necessários, dependendo da tecnologia de acesso WAN escolhida.
Comunicação em série
Quase todas as comunicações de rede ocorrem usando uma entrega de comunicação serial. A comunicação serial transmite bits sequencialmente em um único canal. Em contraste, as comunicações paralelas transmitem simultaneamente vários bits usando vários fios.
Clique em Reproduzir para ver uma ilustração da diferença entre conexões seriais e paralelas.
Embora uma conexão paralela teoricamente transfira dados oito vezes mais rápido do que uma conexão serial, ela está sujeita a problemas de sincronização. À medida que o comprimento do cabo aumenta, o tempo de sincronização entre vários canais se torna mais sensível à distância. Por este motivo, a comunicação paralela é limitada a distâncias muito curtas apenas (por exemplo, a mídia de cobre é limitada a menos de 8 metros (ou seja, 26 pés).
Portanto, a comunicação paralela não é um método de comunicação WAN viável devido à sua restrição de comprimento. No entanto, é uma solução viável em data centers onde as distâncias entre servidores e switches são relativamente curtas.
Por exemplo, os switches Cisco Nexus em data centers oferecem suporte a soluções ópticas paralelas para transferir mais sinais de dados e atingir velocidades mais altas (ou seja, 40 Gbps e 100 Gbps).
Comunicação Comutada por Circuito
A comunicação de rede pode ser implementada usando comunicação comutada por circuito. Uma rede comutada por circuito estabelece um circuito dedicado (ou canal) entre os terminais antes que os usuários possam se comunicar.
Especificamente, a comutação de circuitos estabelece dinamicamente uma conexão virtual dedicada por meio da rede do provedor de serviços antes que a comunicação de voz ou dados possa ser iniciada.
Por exemplo, quando um usuário faz uma chamada telefônica usando um telefone fixo, o número chamado é usado pelo equipamento do provedor para criar um circuito dedicado do chamador para a parte chamada.
Nota: Uma linha fixa descreve um telefone situado em um local fixo que é conectado ao provedor usando cobre ou fibra óptica.
Durante a transmissão em uma rede comutada por circuito, todas as comunicações usam o mesmo caminho. Toda a capacidade fixa atribuída ao circuito fica disponível durante o tempo de ligação, independentemente de haver ou não informação a transmitir. Isso pode levar a ineficiências no uso do circuito. Por esta razão, a comutação de circuito geralmente não é adequada para comunicação de dados.
Os dois tipos mais comuns de tecnologias WAN comutadas por circuito são a rede telefônica pública comutada (PSTN) e a rede digital de serviços integrados (ISDN) legada.
Clique em Reproduzir na figura para ver como funciona a comutação de circuitos.
Comunicações comutadas por pacotes
A comunicação de rede é mais comumente implementada usando comunicação comutada por pacote. Em contraste com a comutação de circuitos, a comutação de pacotes segmenta os dados de tráfego em pacotes que são roteados por uma rede compartilhada. As redes comutadas por pacotes não requerem o estabelecimento de um circuito e permitem que muitos pares de nós se comuniquem no mesmo canal.
A comutação de pacotes é muito menos cara e mais flexível do que a comutação de circuitos. Embora suscetível a atrasos (latência) e variabilidade de atraso (jitter), a tecnologia moderna permite o transporte satisfatório de comunicações de voz e vídeo nessas redes.
Tipos comuns de tecnologias WAN de comutação de pacotes são Ethernet WAN (Metro Ethernet), Multiprotocol Label Switching (MPLS), bem como Frame Relay legado e Modo de transferência assíncrona legado (ATM).
Clique em Reproduzir na figura para ver um exemplo de comutação de pacotes.
SDH, SONET e DWDM
As redes de provedores de serviços usam infraestruturas de fibra óptica para transportar dados do usuário entre destinos. O cabo de fibra óptica é muito superior ao cabo de cobre para transmissões de longa distância devido à sua atenuação e interferência muito mais baixas.
Existem dois padrões de camada 1 de fibra óptica OSI disponíveis para provedores de serviços:
- SDH – Synchronous Digital Hierarchy (SDH) é um padrão global para transporte de dados por cabo de fibra óptica.
- SONET – Synchronous Optical Networking (SONET) é o padrão norte-americano que fornece os mesmos serviços que o SDH.
Ambos os padrões são essencialmente os mesmos e, portanto, são frequentemente listados como SONET / SDH.
SDH / SONET definem como transferir múltiplas comunicações de dados, voz e vídeo através de fibra óptica usando lasers ou diodos emissores de luz (LEDs) em grandes distâncias. Ambos os padrões são usados na topologia de rede em anel que contém os caminhos de fibra redundantes que permitem que o tráfego flua em ambas as direções.
Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) é uma tecnologia mais recente que aumenta a capacidade de transporte de dados de SDH e SONET, enviando simultaneamente vários fluxos de dados (multiplexação) usando diferentes comprimentos de onda de luz, conforme mostrado na figura.
O DWDM possui os seguintes recursos:
- Ele suporta os padrões SONET e SDH.
- Ele pode multiplexar mais de 80 canais diferentes de dados (ou seja, comprimentos de onda) em uma única fibra.
- Cada canal é capaz de transportar um sinal multiplexado de 10 Gbps.
- Ele atribui sinais ópticos de entrada a comprimentos de onda de luz específicos (ou seja, frequências).
Nota: Os circuitos DWDM são usados em sistemas de longa distância e sistemas de cabos de comunicação submarinos modernos.
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