24/03/2019

Redes Modo Circuito: Comutação

1-INTRODUÇÃO

Comutação consiste no estabelecimento, em um comutador, de uma conexão ou de uma associação entre extremidades de dois ou mais links, estando essas extremidades localizadas em portas de entrada e de saída do comutador.

Na comutação modo circuito (circuit switching), a conexão ou associação entre as extremidades de links fica, de forma espacial ou temporal, deterministicamente estabelecida, sendo as informações comutadas automaticamente da porta de entrada para a(s) porta(s) de saída, sem que haja necessidade de qualquer identificação explícita nas informações comutadas.

Na comutação modo pacote (packet switching), ao contrário, a associação entre extremidades de links é expressa por tabelas cross-connect contidas nos comutadores. Os identificadores para entrada nessas tabelas, contidos nos quadros comutados, são endereços de destino em redes modo pacote sem conexão por datagramas, ou são labels inseridos nesses quadros em redes modo pacote orientadas a conexão por circuitos virtuais.

Conforme o ITU-T, os circuitos (reais ou virtuais) podem ser obtidos por comutação em demanda ou por comutação (semi) permanente.

A comutação em demanda se realiza tipicamente por meio de sinalização, que ocorre no plano de controle da rede, no pressuposto (não obrigatório) de que as conexões (circuito reais ou virtuais) sejam de curta duração.

A comutação (semi) permanente, por sua vez, é tipicamente realizada por cross--conexão, no plano de gerenciamento, quando a comutação se realiza por comandos administrativos. Pressupõe-se, não obrigatoriamente, que as conexões sejam de longa duração.

Na comutação modo pacote por circuitos virtuais, por exemplo, os circuitos comutados em demanda são referidos como SVCs (switched virtual circuits), conhecidos no Brasil como CVCs (circuitos virtuais comutados). Os circuitos obtidos por comutação (semi) permanente são referidos como PVCs (permanent virtual circuits), conhecidos no Brasil como CVPs (circuitos virtuais permanentes).

2 - REDES MODO CIRCUITO COMUTADAS

A comutação no modo circuito ocorre, por exemplo, nos seguintes tipos de rede:

-Redes telefônicas comutadas;
-RDSI-FE (Rede Digital de Serviços Integrados-Faixa Estreita;
-Redes ópticas de transporte comutadas por cross-conexão;
-Redes ópticas de transporte comutadas em demanda pelo GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching).

2.1-Redes Telefônicas Comutadas

O exemplo tradicional de comutação no modo circuito são as redes telefônicas públicas, referidas como PSTN (Public Switched Telephone Networks) e as redes telefônicas privativas (tipicamente por meio de PABXs).

Registra-se que a telefonia vem evoluindo no sentido da utilização de VOIP (Voice over IP), inclusive via Internet, deixando assim de se basear em redes modo circuito e passando a se basear em redes modo pacote.

A telefonia caracteriza-se pela comutação em demanda (rede discada).

De início, a telefonia no modo circuito utilizava comutação espacial (space division switching) utilizando centrais eletromecânicas, tendo evoluído para a comutação temporal (time division switching) associada a sistemas digitais baseados em centrais CPA-T (Central de Programa Armazenado-Temporal).

A rede de telefonia totalmente digitalizada é referida como RDI (Rede Digital Integrada).

2.2-RDSI-FE

Outra modalidade de rede comutada digital operando no modo circuito primordialmente destinada à telefonia é a RDSI-FE (Rede Digital de Serviços Integrados-Faixa Estreita).

A RDSI-FE, hoje praticamente não mais utilizada, foi obsoletada e substituída pela RDSI-FL (RDSI de Faixa Larga), que é baseada no ATM.

A RDSI-FL (ou seja, o ATM) tampouco teve uma longa duração, em parte em decorrência de seu desencontro com as redes IP. Esse assunto será abordado em futuros artigos ou tutoriais,

O insucesso da RDSI-FE decorre provavelmente do fato de se lançar uma rede modo circuito para múltiplos serviços quando as redes modo pacote, mais adequadas para isso, já eram praticamente realidade.

A RDSI-FE utiliza multiplexação por divisão de tempo no acesso, e possibilita, além da comutação de circuitos, também a comutação de pacotes.

O acesso pode ocorrer pelos seguintes principais tipos de interface:

- Interface básica;
- Interface primária.

2.2.1– Interface Básica

A interface básica é constituída por três canais multiplexados, na forma 2B+D.

Os canais B, com 64 Kbps cada um, são destinados à transmissão telefônica digital em PCM (Pulse Code Modulation). Os sistemas PCM foram vistos no artigo anterior. Os canais B podem ser utilizados também para comunicações comutadas por pacotes.

O canal D, com 16 Kbps, é utilizado primordialmente para sinalização, mas pode ser utilizado também para transmitir dados comutados por pacotes.

2.2.2 – Interface Primária

A interface primária no Brasil, que adotou o padrão Europeu, é estruturada na forma 30B+D, mantendo-se a taxa de 64 Kbps para os canais B.

O canal D, nesse caso, utiliza também a taxa de 64 Kbps.

A estrutura dos canais B é semelhante à estrutura dos sistemas E1, já vista no artigo anterior. A estrutura 30B, de 1.920 Kbps, é referida como canal H12.

Da mesma maneira que nos sistemas E1, que possuem 32 canais, sendo 30 desses canais destinados à transmissão de informações, o canal 0 é utilizado para o alinhamento de quadros, uma vez a cada dois quadros. Quando não utilizados para alinhamento, os canais 0 podem conduzir informações de manutenção e de detecção de erros por CRC (Cyclic Redundancy Check).

O canal 16 é também utilizado para fins de controle, no caso para sinalização.

2.2.3 – Outros Tipos de Canal

Além dos canais B, de 64 Kbps, e dos canais D, de 16 Kbps ou de 64 Kbps, foram definidos os canais H.

Existem três tipos de canais H:

- H0 (6 canais B, no total de 384 Kbps);
- H11 (24 canais B, no total de 1.536 Kbps), utilizado no padrão americano;
- H12 (30 canais B, no total de 1.920 Kbps), utilizado na Europa e no Brasil.

Os canais H são destinados à transmissão de dados em aplicações que requerem altas taxas de vazão.

2.3 - Redes Ópticas de Transporte Cross-Conectadas

Um grande desenvolvimento na comutação no modo circuito vem ocorrendo por meio do uso de centrais de cross-conexão em redes ópticas de transporte, tanto no modo temporal (SDH e OTN) quanto no modo espacial (WDM).

Assim, por exemplo, em centrais de cross-conexão SDH, time-slots iguais de diferentes sistemas SDH podem ser administrativamente cross-conectados, permitindo a constituição de extensos links SDH, abrangendo diversos sistemas SDH cujos time-slots foram cross-conectados.

2.4- Redes Ópticas de Transporte Comutadas pelo GMPLS

Mais recentemente, sob a égide do IETF (Internet Engineering Task Force), entidade de padronização da comunidade Internet, passou-se a utilizar comutação em demanda em SDH, OTN e WDM, dentre outras redes, utilizando-se o GMPLS.

O GMPLS é um plano de controle derivado do plano de controle do MPLS-TE (MPLS Traffic Engineering), que consiste fundamentalmente em um entre dois protocolos de roteamento denominados GMPLS OSPF-TE e GMPLS ISIS-TE (GMPLS IS-IS TE), e em um protocolo associado de sinalização denominado GMPLS RSVP-TE (GMPLS Resource Reservation Protocol-TE).

O GMPLS possibilita o roteamento e a sinalização em diferentes modalidades de rede, tanto no modo circuito quanto no modo pacote.

Um importante exemplo de uso do GMPLS em redes modo pacote é o MPLS-TP (MPLS Transport Profile).

Pela sua importância e complexidade, abordaremos o GMPLS em futuros tutoriais.