CAPÍTULO OITAVO
REDE DIGITAL DE SERVIÇOS INTEGRADOS
Motivação para a RDSI
Desde o evento das comunicações digitais, sempre houve um grande sonho de se poder trafegar, através de uma planta única de telecomunicações, e de forma integrada, todos os serviços existentes, tais como: telefonia, teletexto, interconexão de LAN's, videoconferência, videotexto, acesso remoto, etc.
Este sonho começou a tomar forma quando se percebeu que se pudéssemos fazer a maior planta existente, e também a de maior pulverização, a telefonia, migrar para uma forma de comutação digital; então a inteligência das centrais telefônicas poderia se tornar suficientemente grande para poder gerenciar e administrar uma grande rede de serviços com capacidade de integrar os serviços vocais e não vocais de forma integrada (multimídia).
O uso da comunicação sob forma digital era uma necessidade para garantir um melhor desempenho das conexões de dados, dando-lhes alta velocidade e alta imunidade de ruído. Quanto ao serviço de voz, telex e videoconferência, poderiam se tornar de melhor qualidade e serem sofisticados, aumentando o seu valor pela agregação de novos serviços. Além disso, os sistemas puramente digitais tendem a um barateamento devido à microeletrônica, em uma taxa que não pode ser acompanhada pelos sistemas analógicos.
O motivo de se escolher a estrutura da telefonia se dá devido a essa ser a maior rede pública existente, e, portanto a de maior abrangência. Além disso, a maior parte das operadoras mais cedo ou mais tarde teria que reciclar as suas centrais telefônicas, aproveitando esse momento para trocar a tecnologia de analógica para digital.
Outro aspecto bastante importante, é que a técnica de comutação de circuitos disponível na planta de telefonia é bastante conhecida e aceita a nível mundial, e esta se baseia em sistemas de sinalização que garante a conectividade fim-a-fim do serviço de telecomunicações a ela ligada. Nada mais natural que utilizar essa infra-estrutura conhecida, possivelmente sofisticando essa forma de sinalização para uma forma mais segura, rápida e eficiente.
Olhando para o ambiente das instalações do usuário também haveria um ganho real em um ambiente integrado, desde a padronização de uma única interface de acesso independente do serviço, até a diminuição de investimentos para infra-estrutura com a utilização de um meio físico que compartilhado por todos os serviços deste usuário.
Nas instalações da operadora de telecomunicações, haveria um ganho devido ao aumento de integração das diversas redes existentes, especializadas nos diversos serviços existentes, teletexto, Rede de Pacotes, etc. Essa integração pode ser sentida se analisarmos o conceito de gerencia de rede, em uma rede integrada é mais fácil controlar e padronizar procedimentos de operação e manutenção.
Aos olhos dos fabricantes de equipamentos de telecomunicações, uma rede integrada também é muito interessante, pois garante compatibilidade de padrões a nível mais abrangente que atualmente se consegue, fazendo com que os seus produtos possam atingir outros mercados (até a nível mundial), além de diminuir o número de circuitos das redes especializadas, aumentando mais ainda a demanda.
Sob os mais diversos aspectos percebe-se que a existência de uma rede integradora de todos os serviços é muito interessante, a proposta das empresas de telefonia para esta rede se chama RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados). A estratégia adotada pela telefonia pode ser discutida, porém não o conceito de que a integração dos serviços que é uma necessidade de mercado. Em 1984 o ITU (até então era chamado CCITT) definiu uma série de recomendações da série I, que resultaram naquilo que ficou conhecida como RDSI - FE (RDSI de faixa estreita), para serviços até 2 Mbps, e em 1988 foram definidas as bases para a RDSI - FL (RDSI de faixa larga).
Aspectos da Integração
A integração da qual nos referimos no item anterior é muito abrangente, pois não se trata apenas das aplicações dos usuários, mas envolve a própria forma de tratamento e encaminhamento das informações. Os aspectos da integração envolvidos são:
2. Transporte Integrado, envolvendo o compartilhamento dos entroncamentos de alta capacidade pelos diversos serviços dos usuários.
3. Comutação Integrada, envolvendo a comutação de serviços multimídia em várias velocidades por uma única rede de centrais interligadas.
4. Processamento de Chamadas Integrado, usando um mesmo software para processar chamadas possibilitando conexões multimídia, multi-velocidade e multi-ponto, apenas em função da topologia e independente do hardware de transmissão e de comutação.
Características dos Serviços do Usuário
Com a possibilidade de integração dos mais diversos serviços de telecomunicações, o perfil dos serviços desejados pelo usuário tem mudado muito ao longo do tempo. Agora os usuários desejam além da possibilidade de integrar diversas mídias em uma comunicação, ele também deseja simultaneidade de aplicações, ou seja, ele deseja manter mais de uma comunicação ao mesmo tempo em andamento na mesma estrutura de acesso.
Seguindo uma tendência apontada no início da era das redes locais, o ambiente de usuário é simplificado devido à utilização de um meio compartilhado na mesmo tipo de cabo do cabeamento estruturado, que foi exigido pela maioria das redes locais.
Este tipo de conexão física e a implantação de elementos de rede que possuam inteligência dão uma imensa flexibilidade para o usuário que agora possui um único acesso para os seus serviços de comunicação, com uma única interface de conexão e com uma sofisticação dos serviços e aplicações por causa do aumento da inteligência dos terminais.
Técnicas de Comutação
Em qualquer forma de comunicação é necessário que os interlocutores estejam ligados entre si. Uma forma de ligação óbvia é um caminho dedicado ponto-a-ponto entre eles. Porém, quando se requer que a comunicação possa ser feita ora com um, ora com outro interlocutor, a alternativa de se interligar todos os usuários entre si por caminhos dedicados fica inviável. A alternativa é utilizar uma rede de centros de comutação interligados através de canais tronco de forma irregular (porém redundante), seguindo a topologia genérica mostrada na figura 1. Os troncos e centros de comutação fazem parte de uma estrutura comum a todos os usuários ou assinantes. A única porção da rede dedicada a um assinante é a sua linha de aceso e uma porta de entrada no centro de comutação local. Os recursos comuns da rede (centros de comutação e entroncamentos) são alocados somente quando demandados pelo usuário. Desta forma, o custo total da rede é consideravelmente diminuído.
Figura 1 - Estrutura Genérica de uma Rede Comutada
Esta rede é dita comutada porque, não existe nenhum caminho preestabelecido entre os usuários. Um usuário que deseje se comunicar com outro deve informar o endereço deste para que os centros de comutação estabeleçam um caminho de canais troncos. Assim, a função de comutação em cada centro consiste em, com base no endereço de destino, ligar um canal de entrada a um canal de saída.
Existem vária formas de comutação, as quais veremos a seguir.
Comutação de Circuitos
A Velha Planta de Serviço Telefônico (Plain Old Telephone Service - POTS) utiliza a técnica de comutação de circuito para promover a interligação de usuários. Nesta técnica, quando o chamador retira o fone do gancho, a central local busca um caminho físico metálico entre o juntor de entrada e o juntor de saída desejado. Em cada central trânsito intermediária, o processo se repete. Embora alguns trechos possam não ser "metálicos", na medida que usem links de microondas ou fibras óticas, a idéia básica permanece inalterada: quando uma chamada é completada existe um caminho dedicado entre os dois extremos, que continuará a existir até a desconexão, mesmo durante os períodos de silêncio da conversação.
ligação). Mesmo este enorme avanço tecnológico, não modifica a essência da comutação de circuitos de reservar uma banda fixa (no domínio do tempo ou no da freqüência) dedicada a cada ligação.
Ora, enquanto o tráfego de voz caracteriza-se pelo uso contínuo de canais com pequena largura de banda, o tráfego de dados caracteriza-se pelo uso intermitente de canais de banda larga. Isto é, o tráfego de dados típico ocorre em rajadas de alta velocidade, com grandes períodos de silêncio entre elas.
A comutação de circuitos é indicada para aplicações que tenham fluxo contínuo de dados e requeiram um atraso constante (independente do volume de tráfego), como é o caso da transmissão de voz digitalizada ou videoconferência digital. Entretanto, a técnica de comutação de circuitos se revela ineficiente para a maioria das aplicações típicas de comunicação de dados, pois a capacidade da rede é desperdiçada nos períodos de silêncio.
Comutação de Mensagens
A comutação de mensagens é a forma mais antiga, característica dos serviços de correio e dos primeiros sistemas telegráficos. A mensagem com o endereço do destinatário e do remetente era passada à próxima estação telegráfica. O próprio operador que recebia (e anotava) a mensagem decidia para qual linha de saída encaminhá-la posteriormente. Na comutação de mensagens não há caminho físico dedicado ente fonte e destino durante toda a comunicação. Cada mensagem é enviada e guardada na central de comutação mais próxima, sendo passada adiante mais tarde à próxima central, quando a linha de saída desejada estiver livre, e assim sucessivamente. A central recebe uma mensagem completa, verifica erros e depois se houver caminho livre a retransmite. As redes de comutação deste tipo são chamadas de Armazenamento e Envio ou "Store and Forward".
Na comutação de mensagens, os troncos ainda ficam ocupados durante todo o período de transmissão de uma mensagem. Porém não são dedicados a uma comunicação como na comutação de circuitos. Assim que uma mensagem termina, uma nova mensagem (se houver) é encaminhada pelo tronco.
Existe uma rede de grande penetração mundial que faz uso da comutação de mensagens, em uma rede não orientada à conexão, que se chama Internet, é esta sem dúvida a maior e mais popular rede de comunicação de dados do mundo.
Comutação de Pacotes
A comutação de pacotes é uma evolução da comutação de mensagens. Na comutação de pacotes uma mensagem longa é quebrada em vários pacotes. Assim, os nós de comutação não necessitam de discos ou memória de massa para buffer e podem armazenar os pacotes em RAM, o que acelera a velocidade de comutação. Também, nenhuma linha no sistema será ocupada durante muito tempo por uma só mensagem, o que torna o escoamento de tráfego mais eficiente e a distribuição da capacidade mais justa. Outra vantagem é que o primeiro pacote pode ser retransmitido antes que o segundo tenha sido completamente recebido, reduzindo o atraso na rede. A figura 2 ilustra esquematicamente o tempo necessário para a transmissão de uma mensagem em cada uma das técnicas de comutação.
Figura 2 - Desempenho Relativo das Formas de Comutação
A diferença fundamental entre a comutação de circuitos e a comutação de pacotes é que a primeira reserva a banda de passagem necessária antecipada e permanentemente para cada ligação, enquanto a última faz uma alocação dinâmica de acordo com a demanda efetiva de informação. Isto reduz o custo total da rede. Porém, o tempo de resposta aumenta com o tráfego e um pico de tráfego súbito, pode acarretar a sobrecarga dos buffers internos e a conseqüente perda de dados pela rede. Para evitar que isso aconteça, as redes de pacotes empregam mecanismos de prevenção de bloqueio que, em última análise, implicam em alguma forma de controle de fluxo.
Na comutação de pacotes, ao invés de simplesmente colocar os bits em fatias de tempo dedicadas e de tamanho fixo (como na comutação de circuitos), os dados do usuário são divididos em pacotes ao qual são agregados os endereços da fonte e do destino, bem como outras informações de controle. Os pacotes de várias origens são encaminhados pela rede de acordo com os endereços de destino e multiplexados no tempo de uma forma dinâmica. Assim, a capacidade dos troncos é quase sempre integralmente utilizada.
demonstrou-se ainda mais adequada à natureza de rajada do tráfego de dados, o que promoveu a implantação de redes de pacotes em quase todos os países do mundo.
Aspectos Gerais da RDSI
O que é RDSI
RDSI é a realização de um conceito criado pelas Nações Unidas para permitir uma forma simples de se comunicar com qualquer equipamento em uso, em qualquer parte do mundo. Embora esse propósito ainda esteja muito longe de ser cumprido, a RDSI mostra-se hoje, uma forma simples, rápida e eficaz de realizar comunicação a que se destina. A RDSI usa tecnologia digital para voz e para transmissão de dados, sobre os atuais cabos de cobre, fibras óticas e redes de satélite.
RDSI é um acrônimo de "Rede Digital de Serviços Integrados" também conhecida pela sua sigla em inglês (ISDN - Integrated Services Digital Network).
Em 1984, o CCITT (Comitê Consultatif International Télégraphique et Téléphonique), atual ITU (International Telecomunications Union), definiu a RDSI da seguinte forma:
RDSI é uma rede que usa técnicas digitais que permite uma vasta gama de serviços incluindo voz, dados e imagem transmitidos em uma mesma infra-estrutura.
Pouco a pouco houve a troca da infra-estrutura analógica por uma estrutura digital, capaz de gerenciar mais chamadas de todos os tipos de uma maneira muito mais rápida, confidencial e flexível. Em um curto intervalo de tempo às vantagens das telecomunicações digitais se estenderam para fora do domínio das operadoras e chegaram à boa parte do público usuário. A coordenação desta troca ficou a cargo do ITU-T, envolvendo a elaboração de padrões internacionais que orientassem o desenvolvimento de equipamentos e da oferta de serviços. Este primeiro conjunto de normas define uma RDSI, hoje denominada de faixa estreita ou RDSI Narrowband. As normas básicas, listadas na tabela 1, foram aprovadas em 1984 e refinadas em 1988 e 1992.
Tabela 1 - Principais Recomendações do ITU-T para a RDSI-N
Número Título
1.120 Redes Digitais de Serviços Integrados
1.210 Princípios dos serviços de telecomunicações suportados por uma RDSI 1.211 Serviços portadores suportados por uma RDSI
1.310 Princípios funcionais de camada de Rede na RDSI 1.320 Manual de referência de protocolos RDSI
1.411 Interfaces usuário/rede na RDSI - Configurações de Referência 1.412 Interfaces usuário/rede na RDSI - Acesso e estrutura das interfaces. 1.420 Interface Básica rede/usuário.
1.421 Acesso Primário rede/usuário.
1.430 Interface Básica rede/usuário - Especificação da Camada 1. 1.431 Interface Primária rede/usuário - Especificação da Camada 1.
1.440 Aspectos gerais do protocolo da Camada de Enlace da interface usuário/rede na RDSI 1.441 Especificação da Camada de Enlace da interface usuário/rede na RDSI
1.450 Aspectos gerais da Camada de Rede da interface usuário/rede na RDSI. 1.451 Especificação da Camada de Rede da interface usuário/rede na RDSI.
Aspectos da Rede
A RDSI foi criada como uma solução global para comunicação, interatividade e conexões virtuais, como por exemplo a Internet, LAN (Local Área Network), WAN (Wide Área Network), acesso remoto e as conexões ponto a ponto. A RDSI trabalha de maneira análoga à planta analógica de telefones. Devido as suas características digitais, a RDSI é capaz de transmitir uma grande quantidade de informações. E mais importante a RDSI é capaz de transmitir voz, dados e imagem separadamente ou ao mesmo tempo (ou seja, é multimídia).
A RDSI é descrita como um conjunto de canais: canais B, que são usados para transporte de informação do usuário (voz, dados, imagem) e os canais D para a sinalização. Desta forma, é definido para um usuário uma taxa efetiva de transmissão em uma linha de 144 Kbps, conhecida como taxa de acesso básico, dividida em dois canais B com capacidade de transferência de 64 Kbps cada um e um canal D (para sinalização) de 16 Kbps.
Outra definição de modo de conexão RDSI é o a taxa de acesso primário, que corresponde a uma velocidade global de linha de 1984 Kbps e é composta de 30 canais B de 64 Kbps e um canal D de 64 Kbps. Esta parte específica da RDSI não é, por várias razões, totalmente explorada. Por um lado, as necessidades das grandes companhias para conexões simultâneas é muito maior que 30 canais como é oferecido pelo RDSI. Por outro lado os custos são muito grandes, especialmente em termos de investimento, para pequenas e médias empresas.
Figura 4 - Acesso Primário
Utilização da RDSI
Antes da RDSI, existiam outros meios de comunicação digital, como por exemplo, linhas dedicadas (leased line). No entanto, quando a RDSI apareceu no mercado de redes, causou grande impacto e um número cada vez maior de usuários a tem usado por motivos técnicos e econômicos:
9 Qualidade boa de transmissão a um preço razoável.
9 A RDSI oferece mais aplicações que qualquer outra técnica até o momento.
A revolução no mundo da ciência dos computadores, que começou na década passada, tem gerado um inevitável aumento na utilização dos PCs, não apenas nas empresas como no dia-a-dia das pessoas. Isto tem resultado em uma maravilhosa mudança no nosso meio de se comunicar.
No começo, o processamento de dados era possível graças a grandes computadores de arquitetura centralizada (mainframes) conectado a terminais. Assim que os PCs provaram ser capazes de performances melhores que os terminais com uma funcionalidade maior, isso causou a necessidade de compartilhamento de recursos de redes locais e de acessos remotos.
A RDSI apresenta-se como uma solução acessível para esse problema oferecendo uma transmissão em alta velocidade, baixos atrasos de rede, conexões de alta qualidade com um uso ótimo da banda passante. Por causa dessas razões, as empresas têm freqüentemente escolhido a RDSI como uma solução para
internetworking. A RDSI parece ser a melhor solução no que concerne aos acessos remotos para teleusuários que desejem se conectar com uma central de dados.
Os últimos desenvolvimentos em telecomunicações têm oferecido aos usuários soluções muito impressionantes. Entre elas a RDSI tem se revelado uma boa solução para pequenas e médias empresas e para pessoas comuns. A RDSI oferece:
9 Serviço telefônico de excelente qualidade
9 Transmissão de dados em alta velocidade
9 Possibilidade de transmitir e receber
9 Voz
9 Dados
9 Fax
9 Imagens
Em uma conexão totalmente digital.
Aplicações da RDSI
O principal ponto da RDSI, como já visto é a velocidade. Muitas aplicações tiram vantagem disso para transformar a RDSI em uma solução ótima.
Abaixo vemos algumas dessas aplicações.
Conectando 2 ou mais Computadores
a) Transferência de Arquivo
Hoje em dia a transferência de arquivos tem sido a operação mais freqüentemente feita. Ela consiste basicamente da transmissão de um arquivo de um computador para outro. Para poder fazê-la precisamos conhecer alguns pontos básicos:
9 Eles estão conectados através da RDSI?
9 São compatíveis os aplicativos de controle de conexão?
A natureza do arquivo não é importante, ela pode ser: voz, dados, imagem ou uma combinação desses.
b) E-mail
E-mail hoje é um dos mais importantes meios de comunicação global para as empresas que usam redes locais (LAN). As companhias que adotaram este sistema estão muito satisfeitas com os resultados e não podem mais exercer atividades sem ele: este é um meio de transferência de mensagens e de arquivos tais como:
9 Notas
9 Relatórios
9 Apresentações multimídia
9 Documentos e arquivos
Este é um elemento unificador de comunicações com o mundo externo. Os E-MAILS tendem a diminuir os custos com telefone e atendem as necessidades do interlocutor. É fácil de operar e muito barato para transferência de documentos. É mais rápido e mais barato do que mandar um disquete via correio.
c) Fax
A transmissão de fac-símile é um serviço que permite a um usuário transmitir faxes para um cliente PC através da rede local por intermédio de um software específico para um computador dedicado com um fax modem, também conhecido como gateway de fax.
O faxes são recebidos em uma caixa de correio. O roteamento para o destino é feito pelas partes:
9 Conexão RDSI
9 DID (Direct Inward Dialing), que é um serviço suplementar
9 Protocolo do Fax grupo 3
d) Voz
Agora o computador se transforma em uma máquina de respostas mesmo que não esteja ligado diretamente a um telefone. As chamadas entrantes são capturadas e armazenadas em seu PC. O software aplicativo permite que você ouça mais tarde as mensagens.
e) Som
A RDSI transmite som com alta qualidade e reprodutibilidade. As possibilidades de usar uma banda de 7, 15 ou 20 KHz permitem todo tipo de transmissões.
O campo de aplicações é muito grande e atingem os objetivos e necessidades tanto de firmas profissionais como de companhias de difusão.
Além disso a RDSI opera com:
9 Ferramentas de áudio para comunicação interna, como chamada pública
9 Distribuição broadcast de um programa musical, etc.
f) Videoconferência
Hoje em dia, a descentralização das organizações levam a uma dificuldade para organizar a agenda de reuniões, apresentações, cursos, etc. Assim gerou-se a necessidade de:
9 Gerenciar mesmo em viagens
9 Encontrar-se com pessoas geograficamente separadas
A solução para esse problema passa por essa nova tecnologia que transforma o PC em um videofone com capacidade de transporte de dados em regime de multimídia, assim é uma poderosa arma para:
9 Apresentação de produtos
9 Apresentação de projetos e custos
Esta é uma poderosa ferramenta para economia de tempo e aumento de produtividade. A cada dia a videoconferência tem se tornado um meio de comunicação econômico e acessível. O custo da videoconferência tem gradualmente diminuído devido ao progresso tecnológico.
Internetworking
Mais e mais redes em todo o mundo precisam trocar informações e compartilhar recursos. Essas redes pertencentes à diversas instituições e companhias devem escolher a melhor maneira possível de se conectar de acordo com as suas necessidades. Conectando duas LAN's da maneira mais satisfatória possível para as duas partes que se integram, necessita-se passar por uma decisão de qual a velocidade utilizada para dar vazão aos dados compartilhados por ambas as redes.
A RDSI é muito interessante para a interconexão de LAN's, pois fornece alta velocidade e a transmissão de dados é paga sob demanda, assim dependendo das características do usuário, a rede RDSI pode gerar uma economia real em relação às outras técnicas disponíveis.
Notadamente isso é verdade para as seguintes situações práticas, que se tornam cada vez mais populares no mundo atual.
a) Acesso Remoto a LAN Corporativa
Desde o advento da informática, uma das maiores promessas era a possibilidade de que poderíamos criar escritórios virtuais, e prestar serviços à empresas sem nos deslocarmos até elas. Hoje isso tem se tornado uma realidade e cada vez mais as grandes empresas se interessam por manter empregados, ou prestadores de serviço trabalhando fora do ambiente da empresa.
Para que isso seja uma realidade precisamos fazer com que o computador, ou pequena rede, deste prestador de serviço ou mesmo empregado possa compartilhar a base de dados da empresa. Isso está se tornando tão popular que estes escritórios virtuais recebem o nome atual de SOHO (Small Office/Home Office).
Neste caso a RDSI é a melhor técnica possível para as comunicações do SOHO, pois ela pressupõe um investimento baixo para o usuário, dá alta velocidade de conexão e pode integrar as outras necessidades de comunicação do SOHO, tais como: telefonia, fax, videoconferência, secretária eletrônica, home banking,
correio de voz, acesso à Internet, etc, e o serviço gera uma conta mensal sob demanda.
b) Acesso Discado a Provedor de Acesso à Internet
Com a popularização da Internet, cada vez mais o usuário final está se preocupando com um acesso rápido do seu computador pessoal com o provedor de acesso Internet. Isto fica claro se observarmos que hoje a forma mais popular de acesso à Internet é através da rede POTS, com modens discados. Ao longo de pouco tempo (cerca de 5 anos) saímos de modens com velocidade máxima de 9600 bps para o limite teórico (devido à relação sinal-ruído) de 56000 bps, usando um canal analógico em planta de transporte digital.
A RDSI pode ser a solução para velocidade, pois fornece um acesso digital com a possibilidade de conexão em múltiplos de 64 Kbps, especialmente para acessos básicos 64 Kbps ou 128 Kbps. Em um canal digital, comutado à circuito, com qualidade assegurada.
Estratégia de Implantação do Serviço
A forma pela qual a RDSI foi definida levou em conta o fato de que ela vai ter de coexistir durante um bom tempo com o sistema telefônico analógico e com as demais redes de serviços específicos já instalados e em instalação. Outra limitação diz respeito à base instalada de cabos de pares em linhas de assinantes, que, só nos EUA, monta a mais de 1 bilhão de Km de fios de cobre num valor que excede 130 bilhões de dólares. Jogar fora tudo isso para substituir por fibras óticas, por exemplo, é inviável. Portanto a RDSI deverá conviver com a banda passante destas linhas, que é de aproximadamente 2 Mbps. Já a substituição dos troncos entre centrais por fibras óticas e outros meios de banda larga é mais viável, devido ao seu menor número e porque esta substituição pode ser gradativa.
usar serviços RDSI, mesmo que estes serviços sejam transportados através das redes existentes (Figura 5(a)).
Eventualmente, as facilidades de transmissão e comutação das diversas redes serão substituídas por uma rede única e integrada, como mostrado na Figura 5(b). A última fase será a substituição dos fios de cobre das linhas de assinantes por fibras óticas, permitindo a implantação completa da chamada RDSI de Banda Larga (Broadband), que estudaremos em mais detalhes no próximo item.
Figura 5 - Fases de Implantação da RDSI.
(a) Fase Inicial - RDSI-N
(b) Fase Final - RDSI-B
Classificação dos Serviços Transportados pela Rede
Os serviços transportados pela RDSI são classificados em duas grandes classes
9 Serviços de Suporte (Bearer Services); 9 Telesserviços.
Os serviços de suporte são definidos nas três camadas de rede OSI e transformam a RDSI numa rede de transporte de informações, sem entrar no mérito do seu conteúdo. Isto é, quando o usuário solicita um serviço de suporte, a RDSI abre um canal de comunicação com as características desejadas, até o destino.
O usuário é responsável pela compatibilidade fim-a-fim nas camadas mais altas. Exemplos de serviços de suporte são:
9 transmissão irrestrita a 64 Kbps com comutação de circuitos;
9 transmissão de voz a 64 Kbps com comutação de circuitos;
9 transmissão de sinais na faixa de voz (3,1 KHz) a 64 Kbps com comutação de circuitos;
9 serviço em modo pacote, circuito virtual.
Já os telesserviços têm atributos definidos em todas as camadas OSI. Para estes serviços, a RDSI funciona como uma rede de transporte, armazenamento e processamento das informações, conforme os atributos solicitados. Neles a RDSI se ocupa também dos aspectos de compatibilização dos terminais. Entre os telesserviços, contamos: telefonia, telex e teletexto, fac-símile, modo misto (teletexto/fac-símile), videotexto e serviço de correio eletrônico.
Uma outra classe de serviços ditos Suplementares adicionam facilidades aos serviços básicos de qualquer uma das duas classes principais, tais como: discagem abreviada, criptografia, grupo fechado de usuários, transferência de chamada, identificação do chamador, conversão de protocolo ou de código, etc.
Numeração e Endereçamento
Um objeto básico a ser perseguido pela RDSI nas suas várias etapas de evolução é a adoção de um plano de numeração único que traga grande simplicidade para os procedimentos de seleção do endereço do usuário de destino.
Como a rede telefônica atual tem uma penetração mundial, é razoável que o plano de numeração para a RDSI seja desenvolvido a partir do plano de numeração desta rede. Além disto, este plano deve:
9 ser independente do serviço requerido pelo usuário;
9 ser independente do encaminhamento adotado para a chamada;
9 ser uma seqüência de números, não precisando conter letras;
9 ser suficiente para o interfuncionamento entre as RDSI.
Figura 6 - Estrutura do Endereço RDSI
Basicamente, o endereço RDSI é composto de duas partes:
9 O "número", que contém o código nacional, o código local e o código específico do acesso do usuário. Não traz nenhuma novidade em relação ao número da rede telefônica, apenas o aumento da quantidade total, que passa a ser de 15 dígitos na RDSI;
9 "subendereço", que pode ser alfanumérico e conter até 20 octetos. A separação do número para o subendereço pode ser feita através de um sinal delimitador. Normalmente utilizado o símbolo.
A utilização do subendereço introduz uma mudança de procedimento para o usuário. Na rede telefônica, o plano de numeração fechado faz com que o usuário "disque" apenas o número, sem se preocupar em avisar à rede que sua discagem terminou. É a rede quem vai analisando, dígito por dígito, para encontrar o número de destino, avisando ao usuário quando recebeu dígitos suficientes. Se por acaso o usuário discar mais números, eles são ignorados pela rede. Na RDSI a situação é diferente. O usuário deve avisar à rede onde começa o subendereço, usando um procedimento similar ao usado em comunicação de dados.
Ainda a respeito do subendereço, devem ser observadas as seguintes regras:
9 O subendereço deve ser transportado pela rede de maneira transparente, da origem ao destino;
9 O subendereço não faz parte do plano de numeração;
9 O comprimento máximo do subendereço, usando-se apenas dígitos e a codificação BCD, é de 40 dígitos (2 em cada um dos 20 octetos).
Com a utilização do subendereço, a RDSI ganha uma capacidade adicional de endereçamento para, por exemplo, identificar um terminal dentro da instalação do usuário, endereçar as rotas em redes privadas, iniciar remotamente uma aplicação em um determinado terminal multifuncional de destino etc.
Durante um período de transição, enquanto a RDSI conviver com as redes existentes, ocorre também a necessidade de se estabelecer métodos de interfuncionamento dos planos de numeração. Os dois métodos principais são:
9 seleção em uma fase: o usuário de origem seleciona um prefixo e atinge uma porta da outra rede;
9 seleção em duas fases: o usuário seleciona uma função de interfuncionamento, que direciona então a segunda parte da seleção ao interior da rede chamada.
Estas duas situações podem ser resumidas na Figura 7.
Figura 7 - Métodos de Interfuncionamento de Numeração
Tarifação
A tarifação na RDSI é uma mistura dos métodos de tarifação encontrados nas redes comutadas por circuitos (rede telefônica, por exemplo) e nas redes comutadas por pacotes.
Usando a linguagem da RDSI, a tarifação deve levar em conta as características técnicas e funcionais dos serviços oferecidos, traduzidas pelos "atributos". Os componentes para se considerar na tarifação podem ser divididos e:
9 Acesso à rede;
9 Utilização da rede;
O componente de "acesso" à rede deve prever a compensação à operadora da rede pelas facilidades oferecidas aos usuários, por exemplo, através de uma taxa fixa de subscrição.
Para os serviços que utilizam os canais comutados por circuitos na fase de troca de informações do usuário, o componente de "utilização" da rede deve levar em conta tempo e distância. Ou seja, como os recursos da rede ficam disponíveis ao usuário durante toda a duração da chamada, a tarifação inicia quando o circuito é instalado e termina quando o circuito é desfeito. Além disto, quanto maior a distância entre a origem e o destino, mais recursos de rede são utilizados na comunicação, sendo usado o conceito de degrau tarifário, assim como na rede telefônica.
Para os serviços que usam canais comutados por pacotes ou circuitos virtuais na fase de troca de informações de usuário, os recursos da rede só são ocupados a cada pacote trocado entre a origem e o destino, sendo liberados para outro usuário até o próximo pacote. Neste caso, é usada então a tarifação por volume, que considera o tamanho de cada pacote (em bits ou octetos ou outra unidade), assim como é feito nas redes dedicadas de pacotes.
A tarifa de utilização da rede deve considerar principalmente a capacitação de nível baixo que o serviço requer da rede. Desta forma, em princípio não é necessário haver distinção entre serviços de suporte e telesserviços que requeiram os mesmos tipos de conexão e recursos da rede.
Tarifas adicionais podem ser aplicadas para alguns serviços que requeiram funções adicionais de nível alto na rede e para serviços suplementares.
Um serviço suplementar interessante a ser considerado na tarifação é a "troca de informação usuário a usuário", que pode conviver com chamadas comutadas por circuito em qualquer de suas fases. Um volume limitado de informação de usuário pode ser trocado mesmo em situações em que a chamada subseqüente falhe.
Assim, a troca de informação de usuário a usuário (que são "pacotes" de informação) pode ser tarifada com base em uma subscrição ou tarifa fixa nas fases de estabelecimento e liberação da chamada, uma vez que o volume de informação nestas fases é muito controlado (normalmente 2 pacotes de 32 octetos em cada sentido). Por outro lado, a tarifação deste serviço na fase estável da chamada (estado ativo) deve ser baseada no volume trocado sobre o canal de sinalização (normalmente pacotes de 128 octetos). A tarifação deste serviço suplementar é independente e adicional à tarifação do serviço de suporte ou telesserviço ao qual está associado.
Em resumo, a tarifa de utilização da rede normalmente depende de um ou vários dos seguintes parâmetros:
9 Duração do uso dos equipamentos e/ou volume de dados transmitidos pelo usuário;
9 A capacitação de transmissão colocada à disposição do usuário (o uso de 64 Kbit/s irrestrito é, em geral, mais caro que áudio a 3,1 KHz, que por sua vez é, em geral, mais caro que um circuito para conversação);
9 A distância (degraus tarifários);
9 O horário do uso (tarifa reduzida);
9 parâmetros de desempenho.
Encaminhamento
As funções de encaminhamento de chamadas na RDSI são similares às existentes em uma RDSI de telefonia, ou seja, no estabelecimento de cada chamada é analisada, em cada central, qual a melhor rota de saída para a chamada e suas possíveis variantes, função do tráfego, confiabilidade e atraso do sinal.
Entretanto, para a RDSI existe uma diferença básica, que é análise da capacitação de suporte.
Na rede telefônica, qualquer rota oferece uma conexão com a mesma capacitação de suporte ao serviço, ou seja, independente do entroncamento ser analógico, digital, conter multiplexadores ou passar por satélite, todos são capazes de transportar voz nos padrões requeridos.
No caso da RDSI, dependendo do serviço requerido pelo usuário, com a sua conseqüente capacitação de suporte, pode haver uma restrição das alternativas de rotas sobre os entroncamentos da central (por exemplo, um serviço a 64 Kbit/s, irrestrito, não pode passar sobre um entroncamento analógico).
Este tipo de análise é essencial nos processos de controle de chamada dos nós RDSI, devendo-se observar que estes processos podem incluir blocos funcionais de sinalização de rede.
Interfaces Usuário-Rede
O conceito básico da RDSI é o de ter um duto de bits entre o usuário e a operadora da rede. Este duto digital suporta vários canais independentes multiplexados no tempo. O formato do quadro multiplexado define a forma de acesso ou interface da RDSI para o usuário. Dois formatos preferenciais foram padronizados: um com uma banda menor para assinantes residenciais e outro de banda maior para uso comercial. Além disso, os usuários comerciais podem ter acessos com dutos múltiplos em meios de maior capacidade, os quais também foram padronizados.
Para assinantes residenciais ou pequenas empresas, a concessionária instala um Dispositivo de Terminação de Rede NT1, nas dependências do usuário, como mostra a Figura 8(a). Este dispositivo se comunica com a central RDSI através do mesmo par de fios trançados que hoje serve à rede telefônica, com um alcance de 8 Km, aproximadamente. O NT1 apresenta uma interface T para um barramento passivo onde podem ser ligados até 8 equipamentos RDSI TE1 (terminais, telefones, fax grupo 4, ou alarmes residenciais, etc). Cada equipamento tem um endereço que fica armazenado no NT1, o qual não é apenas um conversor de interface, fazendo várias outras funções de gerenciamento e teste, embora seja um dispositivo de nível 1.
Assinantes comerciais, instalarão um PABX RDSI, mostrado na Figura 8(b) como o dispositivo NT2 que é ligado ao NT1. A infra-estrutura de cabos é o par trançado ou fibras óticas (preferencial) sendo esta usada para aumentar a capacidade dos meio de transmissão através da multiplexação de vários feixes de acesso primário. Um PABX RDSI funciona conceitualmente como uma central. Dois ramais (com números de 4 dígitos) são conectados internamente, sem interferência ou conhecimento da central da concessionária. Os equipamentos RDSI ligam-se diretamente ao NT2. Equipamento não RDSI TE2 ligam-se através de um Adaptador de Terminais (TA).
O ITU-T definiu quatro pontos de referência R, S, T e U entre estes dispositivos, identificados na Figura 8. Em cada ponto de referência, vários tipos de interfaces foram definidos, notadamente nos pontos S e T.
As especificações da RDSI definem o acesso nos três níveis inferiores do modelo OSI. Na camada física foi definido um novo conector de 8 pinos, completamente distinto dos conectores de 25, 37, 9 ou 15 pinos das normas EIA RS232 e RS449 ou da X.21, mas parecido com os conectores de telefonia FCC (RJ-11), no caso o conector usado é o RJ-45. A interface é balanceada, com dois pinos para transmissão e outros dois para recepção. Os outros 4 são pinos de alimentação.
Para transporte de informação, dos diversos serviços suportados pela RDSI foram definidos vários tipos de canais, que trafegam pelas diversas interfaces:
Figura 8 - Configurações RDSI: (a) Residencial; (b) Comercial
A - canal telefônico analógico de 4 KHz B - canal PCM de 64 Kbps para voz e dados C - canal digital de 8 ou 16 Kbps
D - canal de sinalização fora da banda a 16 (D 16) ou 64 Kbps (D 64) E - canal de sinalização interna da RDSI a 64 Kbps
H - canal digital a 384 (H0), 1536 (H11) ou 1920 Kbps (H12)
Porém não são permitidas combinações arbitrárias de canais. Apenas três combinações foram padronizadas:
9 Taxa Básica (192 Kbps): 2B (64)+1D (16)
9 Taxa Primária (1544/2048 Kbps): 23B (64) + 1D (64) (EUA e Japão) ou 30B (64) + 1D (64) (Europa e Brasil)
9 Híbrida: 1A+1C
fumaça, etc.) e um sub-canal “p” para comunicação de dados com comutação de pacotes a baixa velocidade.
A Taxa Primária deve ser usada no ponto de referência T, tendo a mesma capacidade de um agregado T1 (1544 Kbps) - (EUA) ou E1 (2048 Kbps) - (Europa).
A RDSI oferece quatro tipos de conexões fim-a-fim:
9 Conexões por comutação de circuitos num canal B.
9 Conexões semi-permanentes num canal B.
9 Conexões por comutação de pacotes num canal B.
9 Conexões por comutação de pacotes num canal D
Revisão de Comunicação de Dados
Arquitetura - Protocolos Hierárquicos
Para reduzir a complexidade de projeto, as redes de computadores modernas são organizadas de forma altamente estruturada, em camadas ou níveis hierárquicos, de forma a isolar as camadas superiores dos detalhes de implementação dos níveis inferiores. Assim, pode-se substituir a implementação de uma camada por outra totalmente diferente, sem a necessidade de modificar os níveis superiores.
O número, nome, conteúdo e funções de cada camada podem variar, porém todas as arquiteturas seguem o mesmo princípio. Em cada máquina, implementam-se processos (em hardware ou software) que realizam as funções próprias de cada nível e que são chamados entidades de nível n. As entidades de mesmo nível em cada máquina cooperam e trocam informações entre si de acordo com um protocolo n. Os entes n utilizam serviços n-1, proporcionados pelos níveis inferiores, mediante um acesso ao bloco n-1, sem levar em consideração a sua estrutura. Assim, as entidades n realizam funções n, utilizando serviços n-1 e proporcionando serviços n ao nível n+1.
Na verdade, os dados não são transferidos diretamente do ente n de uma máquina para o correspondente ente n de outra máquina. Cada camada passa dados e informação de controle à camada imediatamente inferior. O nível 1 é que se encarrega da transmissão dos bits através do meio físico, no qual ocorre, realmente, a transmissão dos dados à distância. A figura 9 identifica a comunicação virtual por linhas pontilhadas e o caminho físico dos dados por linhas sólidas.
Entre duas camadas adjacentes existe uma interface. A interface define as primitivas e serviços que a camada inferior fornece à camada superior. A definição clara das interfaces é uma das tarefas mais importantes no projeto de uma rede, de forma a garantir a perfeita isolação entre as camadas.
O conjunto de camadas e protocolos é chamado de arquitetura de rede. A especificação da arquitetura deve conter informações suficiente para que se escrevam os programas ou se construa o hardware de cada camada de forma a obedecer os protocolos apropriados. Os detalhes de implementação e a especificação das interfaces não fazem parte da arquitetura, pois estão dentro de cada máquina sendo invisíveis externamente. Também não é necessário que as interfaces de todas as máquinas de uma rede sejam iguais, desde que cada máquina siga corretamente todos os protocolos especificados na arquitetura da rede.
Figura 9 - Camadas, Protocolos e Interfaces
entes da camada 3 trocam informações através de um cabeçalho de nível 3 (H3), que é agregado à mensagem passada pelo nível 4. A camada 2 acrescenta, além de um cabeçalho (H2), também uma cauda que carregará os bits de redundância necessários para a correção de erros. A mensagem emoldurada com todas as camadas de cabeçalhos e cauda agregadas pelos níveis superiores é então passada ao nível 1 para ser transmitida, bit a bit, pelo meio físico.
Figura 10 - Fluxo de Informação Através do Níveis.
No lado do receptor, cada nível recebe a mensagem com a moldura correspondente à sua camada, processa as informações contidas nesta moldura, retira-a e passa a mensagem restante ao nível superior. Assim, os cabeçalhos correspondentes à níveis inferiores não chegam ao nível n.
Deve-se perceber a distinção entre comunicação virtual e comunicação real e entre protocolos e interfaces.
Embora um ente n comunique-se com sua entidade par na máquina remota usando um protocolo n, ele encaminha fisicamente a mensagem ao nível inferior através da interface n/n-1. É como um professor brasileiro que, para se comunicar com seu par em uma Universidade russa escreve uma carta em português com conceitos próprios à sua especialidade. A carta é passada fisicamente a um tradutor, que a verte em inglês. A carta vertida é passada a uma secretária que a coloca num envelope (cabeçalho). Na Rússia, uma secretária recebe a correspondência, retira do envelope e passa a carta a um tradutor que traduz do inglês para o russo. A carta traduzida é então passada ao professor russo.
Modelo ISO-OSI
Seguindo os princípios de uma arquitetura hierárquica genérica de rede, a ISO (International Standards Organization) estabeleceu um Modelo de Referência para a Interconexão de sistemas Abertos (Open Sistem Interconnection - OSI), definindo o número de Camadas em 7 e as funções de cada camada.
O modelo OSI é isso, um modelo de referência que deve ser seguido no projeto de sistemas que sejam abertos para a comunicação com quaisquer outros sistemas. Assim, no seu escopo definem-se apenas as camadas e suas funções genéricas e não os protocolos e serviços específicos de cada camada. Não se trata, portanto, de uma arquitetura, embora a ISO tenha também um conjunto de outros padrões que especificam protocolos e serviços. Estes, porém, são padrões separados, que a rigor não são parte da especificação do modelo, embora todos sigam as suas orientações.
A figura 11 identifica as 7 camadas, que serão descritas a seguir. Note-se que os nodos da sub-rede de comunicação devem implementar até o nível 3. Acima deste nível os protocolos são totalmente fim-a-fim e independentes da rede. O conjunto de protocolos utilizados na fronteira da sub-rede nos níveis 1, 2 e 3 define um protocolo de acesso a essa sub-rede. O protocolo interno à sub-rede "falado" entre os nodos pode diferir (e geralmente difere) do protocolo de acesso.
Figura 11 - O Modelo de Referência OSI da ISSO
Suponhamos que uma aplicação "A", que é processada em um host "1", deseja efetuar uma comunicação com uma outra aplicação "B", do host "2". A aplicação "A" deve enviar inicialmente uma solicitação ao seu sistema operacional, para que este possa viabilizar uma porta de comunicação. Este por sua vez, deve ter conhecimento de como acessar o host "2", ou então deve ter uma aplicação responsável por comunicações remotas. Supondo que esta aplicação exista, suas responsabilidades e tarefas são enormes, dentre as quais podemos citar algumas:
9 Identificação dos caminhos possíveis para viabilizar a conexão.
9 Controle do fluxo das informações transferidas.
9 Compatibilização de códigos utilizados por ambos os envolvidos.
9 Detecção e recuperação de possíveis erros ocorridos durante a transmissão.
9 Controle sobre a interface elétrica utilizada para conexão ao meio físico.
9 Controle para possíveis duplicações dos dados.
9 Interpretação de controles efetuados pelo host "2" durante a troca de informações.
9 Envio de informações de controle à aplicação solicitante ou ao sistema operacional.
9 etc.
Devido ao volume de atividades a serem executadas para inicializar, manter e finalizar uma comunicação, torna-se claro que de forma a viabilizarmos uma comunicação eficiente, devemos dividir esta em etapas, criando aplicativos que possam executar cada uma destas etapas de maneira independente. Estas etapas são as camadas, cujas funções são executadas pelos protocolos, que fazem o papel dos diversos aplicativos mencionados.
O modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection) é uma arquitetura idealizada e padronizada pela ISO (International Standards Organization), sendo independente de fabricantes, contando com o apoio de todos os Países envolvidos com a tecnologia. A arquitetura OSI-ISO preconizou um modelo de sete camadas, sendo que os protocolos responsáveis pela execução das funções de cada camada estão sendo aos poucos padronizados.
Apresentamos agora uma descrição detalhada das funções do modelo OSI-ISO:
Nível Físico
A função do nível físico é a transmissão de bits através de um canal de comunicação. O projeto envolve basicamente a definição da interface digital a ser utilizada, nos seus aspectos mecânico, elétrico e funcional, bem como a determinação do meio físico que será utilizado, especifícando-os a nível de:
9 Sinalização Elétrica.
9 Função e sentido dos sinais de controle.
9 Tipos de conectores.
9 Distâncias máximas e mínimas.
9 Ambientes adequados.
9 Cuidados necessários.
9 Velocidades máximas para cada segmento.
A qualidade de serviço oferecido pelo nível físico é definida pelos seguintes parâmetros:
a) Taxa de Erros, que é uma medida do número de bits errados em relação ao número de bits transmitidos.
b) Disponibilidade, que é uma medida do número de vezes em que o serviço solicitado é atendido. c) Taxa de transmissão, que é a velocidade de transmissão em bps.
d) Atraso de propagação.
e) Atraso no estabelecimento da conexão física.
Nível Enlace
O nível enlace tem duas grandes funções:
a) Organizar o acesso ao meio físico de acordo com uma disciplina de linha;
b) Prover um serviço de comunicação livre de erros mediante a correção dos erros que inevitavelmente ocorrerão no nível 1.
Posteriormente, durante a definição das redes locais pelo comitê IEEE 802, a camada de enlace foi dividida em dois sub-níveis:
a) Controle de Acesso ao Meio (Médium Access Control - MAC); b) Controle Lógico do Enlace (Logical Link Control - LLC).
Para fazer esta função, o nível de enlace divide as mensagens a transmitir em quadros, marcando e reconhecendo seu início e fim, numera-os e transmite seqüencialmente, guardando cópias até receber quadros especiais de confirmação que são enviados pelo receptor de nível 2 remoto.
Outra função que ocorre no nível 2 e que se repete em níveis superiores é o controle de fluxo, ou seja, um mecanismo que permita a um receptor ligar e desligar o fluxo de dados enviados pelo transmissor, de forma a prevenir o entupimento de um receptor lento por um transmissor rápido.
a) Tempo médio entre erros detectados, mas não recuperáveis. b) Taxa de erros residual.
c) Disponibilidade do serviço.
d) Atraso ou tempo de resposta na transferência de mensagens. e) Taxa efetiva de transferência de informação ou vazão. f) Atraso no estabelecimento de conexões.
Nível de Rede
O nível de rede tem por função o controle da sub-rede de comunicações. De modo particular, o ente de nível 3 é quem é quem determina o caminho ou rota de um pacote através da sub-rede, definindo, em cada nodo, para qual porta de saída encaminhar um pacote, em função do endereço de destino. O controle e prevenção de congestionamento, bem como funções de tarifação ocorrem também na camada de rede. Em caso de interconexão de redes heterogêneas é responsabilidade do nível de rede a compatibilização ou conversão dos protocolos e esquemas de endereçamento.
A camada de rede é particularmente importante em sub-redes ponto a ponto. Nas sub-redes do tipo "broadcast" a camada de rede é praticamente inexistente, como é o caso das redes locais. As funções desta camada podem ser descritas como segue:
9 A definição da unidade a ser transportada (pacote).
9 O controle e recuperação de erros.
9 O endereçamento dos pacotes.
9 O endereçamento das canalizações lógicas.
9 A conexão, manutenção e desconexão dos canais virtuais. » A escolha da melhor rota para determinado destino.
Os parâmetros de qualidade ou grau de serviço da camada de rede são praticamente os mesmos da camada de enlace.
Nível de Transporte
A função da camada de transporte é aceitar dados da camada de sessão, quebrá-los em pedaços menores se necessário e assegurar-se de que todos cheguem corretamente ao outro lado. Implementa uma comunicação end-to-end com a integridade dos dados garantida.
Normalmente a camada de transporte cria uma conexão de rede distinta para cada conexão de transporte requisitada pelo nível de sessão. Entretanto, para aumentar a vazão dos dados à camada de transporte pode criar múltiplas conexões de rede para uma mesma conexão de transporte, balanceando a carga entre elas. Por outro lado, em situações de baixa carga, a camada de transporte pode multiplexar várias conexões de transporte em uma única conexão de rede para diminuir custos. Em qualquer caso a multiplexação é feita de forma transparente para o nível de sessão.
A camada de transporte é o primeiro nível fim-a-fim do modelo OSI, ou seja, a primeira em que um programa no ETD fonte conversa diretamente com sua entidade par no ETD destino. Nas camadas inferiores, como vimos, os protocolos se estabelecem com os nodos vizinhos e não com o destino último da comunicação.
Nível de Sessão
Este nível tem por função fornecer os meios necessários para organizar a sincronização e diálogo entre duas entidades ou apresentações e administrar a troca de informações entre elas. Para isto, o nível de sessão estabelece uma relação de cooperação chamada "sessão" entre as duas entidades ou apresentações.
Durante a existência da conexão, os serviços do nível de sessão são utilizados pelas entidades para regular seu diálogo e assegurar a troca ordenada de mensagens através da conexão. A conexão existe até que seja liberada por uma das entidades.
O nível sessão providencia os seguintes serviços para o nível de apresentação:
b) Administração do estabelecimento da conexão: permite que as entidades ou apresentações determinem em conjunto os únicos valores dos parâmetros de operação;
c) Transferência normal de dados: suporta a transferência de uma unidade de dados e previne o receptor de ficar com uma sobrecarga no recebimento;
d) Transferência de "dados de quarentena": permite que o transmissor controle explicitamente as unidades de dados a serem entregues ao receptor. O transmissor pode solicitar que todos os dados de quarentena sejam descartados,
d) Administração da interação: controla o tipo de interação, entre as duas entidades ou apresentações, que pode ser:
9 Simultâneo nas duas direções
9 Quando as duas entidades podem enviar e receber concorrentemente
9 Alternado nas duas direções
9 Enquanto uma entidade envia a outra só pode receber;
9 Monólogo - em que um lado da interação só envia e o outro só recebe;
f) Sincronização da conexão: permite às entidades de apresentação marcar e confirmar pontos de sincronização identificáveis, além de retornar o estado da conexão a um ponto de sincronismo confiável em caso de falhas;
g) Transferência de "dados urgentes": permite que a unidade de "dado urgente" tenha precedência em qualquer fila e que tenha prioridade sobre qualquer dado enviado posteriormente.
Além das funções facilmente identificadas pela descrição dos serviços fornecidos ao nível de apresentação, o nível de sessão contém ainda as funções de controle de fluxo, recuperação da conexão e mapeamento de conexões de sessão em conexões de transporte.
Nível de Apresentação
O objetivo deste nível é oferecer ao nível de aplicação um conjunto de serviços de estruturação e formatação de dados que preserve o conteúdo das informações e que resolva diferenças sintáticas entre sistemas.
Os seguintes serviços são fornecidos ao nível de aplicação:
a) Transformação de dados: referem-se, principalmente, à conversão de conjunto de caracteres e de código;
b) Formatação de dados: refere-se à modificação do layout dos dados;
c) Seleção de sintaxe: providência a seleção inicial e subseqüentes modificações das transformações e formatos usados.
Para obter os serviços citados acima, o nível executa as seguintes funções:
a) Solicitação de estabelecimento da sessão;
b) Negociação da imagem de apresentação (estrutura dos dados e conjunto de ações executadas sobre ela);
c) Transformação e formatação dos dados;
d) Transformação com propósitos especiais, tal como compressão dos dados; e) Solicitação de encerramento da sessão.
Outras transformações de sintaxe de apresentação, tais como criptografia ou compressão de texto, podem ser efetuadas pelo nível apresentação.
Nível de Aplicação
Como nível mais alto do Modelo de Referência de Interconexão de Sistemas Abertos, o nível de Aplicação providencia serviços para os processos dos usuários. O propósito deste nível é servir como uma "janela" através da qual as comunicações entram e saem do ambiente OSI.
a) Identificação e autenticação dos usuários que se comunicam; b) Concordância sobre os mecanismos de privacidade;
c) Determinação da metodologia de alocação de custo, d) Determinação de recursos necessários,
e) Determinação de qualidade de serviço aceitável, tal como tempo de resposta, taxa tolerável de erros;
f) Concordância na responsabilidade pela recuperação de erros; g) Transferência de informação.
Todos os parâmetros que são especificados pelo usuário são informados ao ambiente OSI através deste nível. Para prestar estes serviços deve ocorrer a intercomunicação entre entidades de aplicação, residentes em sistemas diferentes. Esta intercomunicação ocorre de acordo com protocolos específicos para o nível de aplicação e para conduzir as unidades de dados do protocolo de aplicação, são utilizados os serviços dos níveis inferiores. Os protocolos utilizados podem ser específicos a uma dada área de aplicação (tal como transferência eletrônica de fundos ou correio eletrônico), mas contêm todo um subconjunto de mecanismos que são inerentes a qualquer processo de comunicação. A ISO denomina o conjunto das funções propiciadas por tais mecanismos Elementos de Serviço Comuns às Aplicações (CASE - Common Application Service Elements).
Interface S/T do Acesso Básico (BRI): a Camada Física
No acesso básico as interfaces S e T se confundem, permitindo a representação S/T.
Características Físicas
É uma interface com um mínimo de 4 fios e um máximo de 8 fios, conforme mostra a Figura 12. Isto implica que o conector da interface, também padronizado, contém 8 pinos. O mínimo de 4 fios é necessário para a transmissão e recepção dos sinais elétricos em full-duplex, um par metálico balanceado para cada sentido de transmissão. Para baratear o máximo possível as instalações do usuário, estes pares metálicos trançados devem ter, em princípio, as mesmas características de uma instalação telefônica comum, ou seja, diâmetro de 0,6 mm e impedância característica entre 75 e 150 Ohms (a 96 KHz).
Figura 12 - Características Físicas da Interface S/T, Acesso Básico.
Alimentação de Potência
A alimentação dos terminais pode ser tanto local (caso de um terminal mais complexo, tipo estação de trabalho, que tem um consumo de potência elevado) quanto remota, a partir da TR1 (caso de um terminal mais simples, tipo telefone digital, que tem um baixo consumo de potência).
No caso remoto, a telealimentação pode ser feita através de um par dedicado (associado à fonte de potência 2 da Figura 12) ou sobre os mesmos pares destinados à transmissão dos sinais (ou seja, um par fantasma, associado à fonte de potência 1 da Figura 12). O quarto par da interface (associado à fonte de potência 3) destina-se a arranjos especiais de alimentação de potência, por exemplo em situações onde um terminal pode alimentar o restante da instalação (terminais mais complexos, com no break); entretanto esta configuração é pouco utilizada.
Independente da forma como os terminais são alimentados, é necessário garantir na RDSI as mesmas facilidades que um usuário tem na rede telefônica de hoje, ou seja, a continuidade do serviço mesmo em situações de falha da alimentação de potência local, de sua instalação. Para isto, um serviço mínimo (telefonia) deve ser mantido em algum terminal do usuário em situações de falha da alimentação de potência normal.
ao terminal através da inversão de polaridade das tensões aplicadas (prevê-se ao menos 400 mW disponíveis ao terminal nestas situações).
Figura 13 - Quadro de Camada 1 da Interface S/T, Acesso Básico
Estrutura do Quadro
Os sinais elétricos que passam pela interface S/T são quadros de 48 bits, com uma taxa de bit de 192 Kbit/s em ambos os sentidos de transmissão e repetidos continuamente enquanto a linha está ativa. No sentido terminal - TRl os quadros são defasados em 2 bits quando comparados com os quadros do sentido TR1-terminal, conforme mostra a Figura 13. Esta defasagem permite ao terminal uma folga para o processamento das informações vindas no sentido TR1-terminal.
Cada quadro é composto de:
9 2 amostras de 8 bits do canal B1,
9 2 amostras de 8 bits do canal B2;
9 4 bits do canal D;
9 bit F, para alinhamento do quadro;
9 bits FA e N, para auxiliar o alinhamento do quadro;
9 bit E, para eco do canal D;
9 bit A, para informação de ativação;
9 bits S e M, para reserva e estrutura de multiquadros;
9 bit L, para balanceamento do quadro.
Cada bit do quadro da Figura 1 tem 3 valores possíveis (positivo, nulo ou negativo) devido ao código usado (AMI - Alternate Mark Invertion). Alguns bits, entretanto, não podem ter valor nulo (FA, por exemplo), ou só podem ter valor nulo (N, por exemplo), ou só podem ter valor positivo (F, por exemplo).
O bit L, de balanceamento de quadro, existe para evitar que ocorra um desbalanceamento DC na linha, devido a um número maior de pulsos positivos do que pulsos negativos, ou vice-versa. Assim, no sentido TR1-terminal, para cada quadro são contados os "0" que fazem parte do quadro. Se o resultado for para, o bit L é colocado em "nulo" (o quadro está balanceado). Caso contrário, se a soma der ímpar, o bit L é colocado em "positivo", para balancear. No sentido terminal - 1, entretanto, existe um bit L para cada amostra do canal B, para cada bit D e para os bis F e FA. Isto ocorre porque neste sentido estas amostras podem ser geradas por terminais diferentes, nenhum tendo o controle do quadro completo.
Algumas características elétricas adicionais dos sinais das interfaces S/T são:
9 Taxa nominal de bits = 192 Kbit/s;
9 Código de linha = AMI invertido (ou seja, o binário "0" corresponde a um "pulso" na linha, ao passo que o binário "1" corresponde a "nulo" na linha. A razão desta inversão decorre do primeiro bit do "flag" que abre o quadro de camada 2, que é "0", como será visto no item 6);
9 Tolerância em modo livre = +/- 100 ppm;
9 Sincronismo = mestre-escravo com a rede;
9 jitter aceitável na saída do terminal = -7% a +7% do período de bit;
9 jitter aceitável na saída da TR1 = -5% a +5% do período de bit;
9 Desvio de fase total no terminal, entre entrada e saída = 7% a +15% do período de bit;
9 Terminação de linha = 100 Ohms + ou -5%;
9 Impedância de saída do transmissor, na faixa de freqüência de interesse (ou seja, em torno de 80 KHz):
9 Quando envia "1": >= 2.500 Ohms;
9 Quando envia "0": aproximadamente 20 Ohms,
9 Ampl tude nominal do pulso = 750 mV; i
9 desb lanceamento entre pulsos positivos e negativos <a = 5%;
9 Atraso do sinal, entre saída e entrada da TR1=10 a 42 microssegundos, dependendo da configuração (valores menores para barramento, valores maiores para ponto a ponto),
9 Tensão nominal de alimentação na saída da TR1 = 40 V +5% -15%;
9 Tensão de alimentação disponível na entrada do terminal = 40 V +5% -40% (em situação normal) ou 40 V +5% -20% (em situação de emergência).
Além destas características, existem outras como: forma dos pulsos, desbalanceamento em relação a terra, sensibilidade do receptor a ruído e imunidade a distorção, potências máximas consumidas etc. (ver maiores detalhes na referência 1).
Interface S/T do Acesso Básico (BRI): Procedimentos
Existem três procedimentos de interface importantes, voltados à camada física:
9 controle de acesso ao canal D;
9 ativação/desativação;
9 alinhamento de quadro.
Controle de Acesso ao Canal D
Este procedimento permite que vários terminais conectados a um barramento tenham acesso ao canal D de uma forma ordenada, mesmo em caso de colisão. Para isto a técnica usada é a CSMA/CD (Carrier Sensing Multiple Access/Colicion Detection):
9 O terminal primeiro "ouve" o canal D no barramento para verificar se este está livre (pela contagem de "1" consecutivos no canal D);
cutivos (para envio de sinalização, a mais prioritária), e a "classe
9
para poder enviar o próximo quadro tem esta prioridade reduzida em 1, ou seja, a
9
"0";
ja, "ouve" o eco dos bits de canal D que envia (retornados pela TR1 ao terminal
9 Existem duas classes de prioridade para um terminal ter acesso a um barramento: a "classe 1", onde são contados oito "1" conse
2", onde são contados dez "1" consecutivos (para outras informações, dados por exemplo, menos prioritárias);
Dentro de uma classe de prioridade, um terminal que tenha tido sucesso no envio de um quadro de camada 2,
contagem necessária passa a ser de nove "1" para a classe 1 e de onze "1" para classe 2. Desta forma, a chance de acesso fica igualmente distribuída entre os terminais, dado que para enviar qualquer quadro o terminal antes precisa contar "1" consecutivos;
Ao conseguir enviar com sucesso um segundo quadro, a prioridade volta ao valor mais alto dentro da classe,
9 Se na disputa pelo barramento dois terminais colidem, ganha o barramento aquele que primeiro colocar um
9 A forma de o terminal saber se colidiu com outro é através da escuta do barramento enquanto envia o quadro, ou se
através dos bits E do quadro da Figura 13), detectando a colisão quando enviar "1" e receber "0" como eco.
Outro procedimento importante na interface S/T é o "ativação / desativação". Contrariamente à situação de uma rede telefônica de hoje, por exemplo, onde um telefone não consome potência da rede se estiver com o fone no gancho, nas interfaces RDSI a sinalização é trocada por mensagens em vez de eventos elétricos. Isto implica que, para uma chamada de entrada ser reconhecida, os terminais devem constantemente analisar estas mensagens que correm pela interface S/T, necessitando, portanto, de alimentação constante.
Os procedimentos de "desativação" permitem que um terminal seja colocado em baixo consumo de potência quando não existe chamada em andamento, mantendo ativas apenas as funções essenciais para o reconhecimento de chamadas de entrada. Os procedimentos de "ativação" permitem o retorno do terminal a uma situação de consumo normal de potência.
Do ponto de vista da instalação em repouso (sem chamadas em andamento), a ativação do acesso é iciativa do lado que quer iniciar uma chamada, ao passo que a desativação total do acesso é sempre in
iniciativa da central, ao detectar o término de todas as chamadas em andamento. A forma como a central desativa o acesso é simplesmente pela interrupção do envio de qualquer sinal elétrico para a instalação do usuário.
Do ponto de vista de ativação/desativação, existem os seguintes sinais passando pela interface S/T:
9 INFO 1 = sinal contínuo a 192 Kbit/s, composto de um pulso positivo "0" (lembrar que o código é AMI invertido), seguido de um pulso negativo "0" e seis "1" consecutivos, continuamente. Este sinal é gerado pelos terminais no sentido terminal –TR1;
9 INFO 2 = quadro completo da interface S/T, com todos os bits de canal B, D e E forçados em "0". O bit A é também forçado em a "0" e os bits N e L seguem as regras normais de codificação da Figura 3. Este sinal é gerado pela rede no sentido TR1-terminal e é enviado continuamente;
9 INFO 3 = quadros sincronizados com dados normais nos canais B e D. Este sinal é gerado pelo terminal no sentido terminal -TR1 e é enviado continuamente;
9 INFO 4 = quadros com dados normais nos canais B e D e bit A forçado em 1. Este sinal é gerado pela rede no sentido TR1-terminal e é enviado continuamente.
A Figura 14 contém a matriz de transição de estados do procedimento que representa o protocolo de ativação/desativação para o lado do terminal da interface S/T. A Figura 15 contém a matriz de transição de estados do procedimento que representa o protocolo de ativação/desativação para o lado de rede da interface S/T. Em ambas as matrizes, existem estados em que o equipamento não envia nenhum sinal na linha, ou interrompe um sinal que estava enviando antes de entrar no estado. Para representar esta situação, foi criado INFO 0, que significa "nenhum sinal no barramento".
Figura 14 - Matriz de Transição de stados: Ativação/Desativação Lado E
Terminal
A execução dos procedimentos de ativação ou desativação na camada física é comunicada às outras que compõem a interface através de primitivas. Desta forma as camadas superiores do protocolo sabem a todo momento se a instalação do usuário está ativa para o envio ou recebimento de sinalização.
Nas Figuras 14 e 15, IA é primitiva de indicação de ativação, ID é indicação de desativação e IE é indicação de erro.
Figura 15 - Matriz de Transição de stados: Ativação/Desativação Lado E
Rede
Alinhamento de Quadro
