DQDB
DQDB es el acrónimo de (Distributed-queue dual-bus) que en español viene a decir (Bus Dual de Cola Distribuida). En el campo de las telecomunicaciones, el Bus Dual de Cola Distribuida (DQDB) es una red multi-acceso con las siguientes características:
1.Se apoya en las comunicaciones integradas utilizando un bus dual y organizándolo todo mediante una cola distribuida.
2. Proporciona el acceso a las redes de área local (LAN) o área metropolitana (MAN).
3. Se apoya en las transferencias de datos con estado sin conexión, en las transferencias de datos orientadas a conexión, y en comunicaciones isócronas tales como la comunicación por voz.
Un ejemplo de red que proporciona métodos de acceso DQDB es la que sigue el estándar IEE 802.6.
– IEEE 802.6
Red de área metropolitana (MAN), basada en la topología propuesta por la University of Western Australia, conocida como DQDB (Distribuited Queue Dual Bus) DQDB utiliza un bus dual de fibra óptica como medio de transmisión. Ambos buses son unidireccionales, y en contra-sentido. Con esta tecnología el ancho de banda es distribuido entre los usuarios , de acuerdo a la demanda que existe, en proceso conocido como «inserción de ranuras temporales». Puesto que puede llevar transmisión de datos sincrónicos y asíncronos, soporta aplicaciones de video, voz y datos. IEEE 802.6 con su DQDB, es la alternativa de la IEEE para ISDN.
Orígenes de DQDB:
Para entender la DQDB, antes debemos explicar el concepto de una red de área metropolitana (MAN) que cubre una gran área geográfica y que además promete alta velocidad, algo que desde el punto de vista geográfico no podría manipular una LAN (Red de Área Local). A comienzos de la década de los 80, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), estableció unos comités denominados comités 802, cuyo objetivo era el desarrollar estándares para las redes. Inicialmente se desarrolló el QSPX (Intercambio Síncrono de Colas de Paquetes) fue desarrollado por la Universidad de Western (Australia) y permitía una distribución rápida y eficiente de paquetes.
Posteriormente esta Universidad se vinculó comercialmente con Telecom Australia, y el QPSX fue sometido a juicio por la IEEE, y se le aplicó el estándar 802.6.Posteriormente la IEEE le cambió al nombre y la denominó: DQDB (Bus Dual de Cola Distribuida).
Durante el debate sobre sus características se dieron cuenta que esta tecnología permitía manejar velocidades de más de 20MBps.Esto implicaba que para poder utilizar ese estándar, debían de consultar con la ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares), pero la IEEE no lo hizo, la ANSI se sintió indispuesta. Lo siguiente fue que empresas europeas como Alcatel N.V (Paris) y Siemenx Aktiengesellschaft (Múnich), se apropiaron de una extensa área geográfica utilizando tecnologías basadas en QSPX. Los americanos, acostumbrados a ser líderes en el campo de desarrollo tecnológico, decidieron ante este hecho tomar otros rumbos para el diseño de MAN.
En 1990, Telecom comienza a experimentar comercialmente con las DQDB, pero no es hasta 1992 cuando abre su servicio de cara al público. Este servicio se comercializó con el nombre de FASTPAC2 (2MBps) y FASTPAC10 (10MBps bajo fibra óptica); además este sistema fue utilizado posteriormente por un conjunto de ciudades europeas.
Características de DQDB:
Cuando hay poco tráfico, DQDB adopta la operatividad de CSMA/CD (evita los retardos del paso de testigo) y cuando hay más tráfico, la de FDDI (evita colisiones).
Sus características principales son:
- Topología de doble bus en anillo, tolerando fallos
– Compatibilidad con las capas superiores en LAN´s
– Compatibilidad en cuanto a velocidad con las WAN´s
– Opera independientemente del número de estaciones
– Servicios asíncronos e isócronos
– Límites de 512 nodos, 160 km y 155,52 Mbps - El soporte utilizado puede ser fibra óptica o cable coaxial; de cualquier forma, esta técnica necesita un soporte activo (el medio debe tener la posibilidad de ser interrumpido para introducir en él un registro de desplazamiento). La técnica de acceso asociada no es una disciplina Ethernet, sino un método que evita las colisiones sobre un soporte en bus.
Arquitectura de DQDB:
Las redes metropolitanas basadas en el estándar IEEE 802.6 presentan una arquitectura jerárquica de 4 niveles, constituida por la interconexión de nodos DQDB (Dual Queue Distributed Bus). Los niveles jerárquicos que podemos distinguir en las redes de área metropolitana 802.6 son los siguientes:
Nivel 0: es el conjunto de puestos de red situados en
los locales del usuario (redes locales, estaciones de trabajo, ordenadores centrales).
Nivel 1: es el nodo de red al que accede el usuario. Su topología puede ser en bus dual con conexiones punto-a-punto o punto-a-multipunto o en bucle cerrado.
Nivel 2: Sistema de Conmutación de Red de Área Metropolitana (MSS). Consiste en la interconexión de los distintos nodos siguiendo la estructura básica DQDB.
Nivel 3: sistema de interconexión de distintos sistemas de conmutación de red y la interconexión con otras Redes (RDSI, Iberpac, RTC, etc.)
DQDB consta de dos buses, por uno pasa la información en una dirección y por el otro en la contraria. Cada nodo está conectado a los dos buses. Cada bus tiene una cabecera que se encarga de transmitir una célula cada cierta unidad de tiempo. Esa célula está en principio vacía de información. Cuando un nodo quiere enviar información, lo hace por la primera célula que pase, para lo cuál debe conocer sobre qué bus debe enviar los datos. Las células son retiradas por la cabecera contraria de la que salieron.
Esta estructura de doble bus, se puede adaptar para que haga un bucle; de esta manera, una sola cabecera hace de ambos extremos de los buses. Si hay alguna ruptura de algún bus, el sistema tiene los mecanismos suficientes para que los nodos adyacentes al punto de ruptura hagan de cabeceras de los dos buses.
El estándar considera los siguientes tipos de servicios:
a) servicio orientado a la conexión: Soporta el transporte de segmentos de 52 bytes entre 2 nodos a través de un canal virtual. Requiere funciones de segmentación/re-ensamblado de los mensajes. No se contempla un mecanismo de señalización propio.
b) Servicio no orientado a la conexión: Soporta comunicaciones no orientadas a conexión a través del protocolo LLC. Permite la transmisión de tramas de hasta 9188 bytes en segmentos de 53 bytes. Requiere segmentación y re-ensamblado
c) servicio síncrono. Da soporte a los usuarios que requieren un servicio a intervalos de tiempos regulares. No se contempla un mecanismo de señalización propio.
El cuándo una estación puede transmitir queda determinado por dos métodos de acceso que controlan la disponibilidad de los dos tipos de slots vacíos:
a) Pre-Arbitred (PA) slots (células pre-arbitrarias): desde su salida al bus están pre-asignados a una determinada estación de trabajo(nodo específico) mediante un generador de tramas y ninguna otra puede acceder a ellos . Las tramas se generan a velocidades determinadas para el tráfico sincrónico.
b) Queue Arbirtred (QA) slots (células de cola arbitrada ): transportan el tráfico normal de datos, o tráfico asíncrono. Son reservados mediante un mecanismo MAC basado en una cola distribuida para cada bus por todas las estaciones por lo tanto es conocido por todos los nodos.
El acceso DQDB, se compone de componentes básicos de la red SMDS:
– Equipo portador: un switch en la red SMDS, opera como una estación en el bus.
– CPE: uno o más dispositivos CPE, funcionan como estaciones en el bus.
– SNI: actúa como el interfaz entre el equipo portador, y el CPE.
Una SMDS accede típicamente, con una configuración de CPE-simple o de CPE-múltiple. Una CPE-simple, consiste en un switch en la red SMDS del equipo portador, y una estación CPE en el equipo del solicitante. Las CPE-simples de las configuraciones DQDB, crean dos nodos en la sub-red DQDB. La comunicación se produce únicamente entre el switch, y uno de los dispositivos CPE a través de la interfaz SNI. No hay contención en el bus, debido a que ninguno de los demás dispositivos CPE intentan acceder.
Otro camino a seguir en las configuraciones de DQDB, es operar con una configuración de cola distribuida en cada nodo. Esto se hace utilizando un contador, (RC – Request Counter), que registra los nodos están esperando transmitir delante de un nodo en la cola. Dentro de cada cola se identifican los nodos upstream (relativos al flujo de celdas y de ‘slots’) de este nodo. La cuenta de nodos en espera, es incrementada contando cualquier bit BUSY del sistema que pasa por los ‘slots’ en el bus. La cuenta se ve decrementada, considerando cualquier bits PETICIÓN del sistema en el otro bus.
Para este nodo, consideramos lo que sucede cuando se desee transmitir desde uno de los bus. En primer lugar, el bus espera un ‘slot’ que circula por el bus en paralelo que tenga bit PETICIÓN, que entonces fija para indicar que está esperando para transmitir. Entonces transfiere el valor del RC al (DC – Down Counter).El DC ahora contiene el número de nodos, que precede a este nodo en la cola. El DC es decrementado por los ‘slots’ cercanos por los bits BUSY fijados, indicando los slots/celdas utilizados por otros nodos que estén a continuación en la cola. Cuando la DC llega a 0, es cuando este nodo puede transmitir por el bus. El procedimiento es igual en caso contrario.
El DQDB también tiene cuatro niveles de prioridad de transmisión, que también se basan en los sistemas de cola distribuida que usan contadores, es decir, (cada nodo tiene una eficacia de 5 colas, con un RC y un DC para cada cola).Los niveles de prioridad son indicados mediante 4 bits más de PETICIÓN en la ACF de la cabecera de la celda, etiquetados con la siguiente nomenclatura R1, R2, R3…RN siendo RN la prioridad más alta. Para abastecer a estos niveles de prioridad, el comportamiento del RC y el DC debe ser modificado de la siguiente forma: RC debe contar todos los bits PETICIÓN de su nivel de prioridad o superior. DC debe decrementarse si una celda vacía circula por el bus, pues esa será utilizada por un nodo en espera con una prioridad más alta en el downstream. Incrementar la DC, si se ve un bit PETICIÓN con una prioridad más alta que la del otro bus.
CONTROL DE LA COLA DE TRANSMISIÒN |
El método de control de la cola es el corazón del protocolo DQDB. Este pretende proveer un eficiente y equitativo método de acceso. Opera por medio del uso de bits de ocupado y bits de solicitud en el ACF (Campo de Control de Acceso).
Cada nodo, de hecho, necesitará dos contadores. El contador de solicitudes (RQ) es usado para mantener la pista de la cola distribuida. Este contador es incrementado por cada bit de solicitud que se encuentre en 1 en el bus que viaja de regreso; y decrementado por cada slot QA vació que esta pasando en el bus que va hacia adelante. Cuando un nodo quiere enviar un segmento QA este utiliza otro contador llamado el contador regresivo (CD). Cuando un nodo esta listo para hacer la solicitud sobre la cola este transfiere el valor del contador RQ al contador CD y reinicia el contador RQ a 0. El contador RQ ahora empezara a contar el numero de nuevas solicitudes y el contador CD mantendrá la pista de la posición del nodo en la cola. De esta manera un nodo sabe cuantas estaciones están delante de el en la cola y la longitud de la cola que hay detrás.
-En la actualidad:
DQDB actualmente proporciona tecnologías de empaquetamiento rápido para la interconexión transparente de redes LAN y de servicios de data-grama a 2Mbps. DQDB ademas es capaz de proveer transmisión a alta velocidad, servicios de circuitos virtuales y servicio de transmisión de datos en isócrono. Así mismo DQDB garantiza una trama fija de datos para distribución en aplicaciones CAD/CAM, Tele-conferencia e imágenes medicas.
Las configuraciones en doble bus abierto o doble bus cerrado son posibles para DQDB. Donde las aplicaciones de datos son criticas, es recomendable usar la configuración de doble bus cerrado para minimizar las fallas de tolerancia. Si el bus esta severamente accidentado la red deberá ser re-configurada hasta que el punto roto en el bus sea desviado. Incluso en una configuración de bus abierto existe un alto nivel de falta de tolerancia incluso desde nodos que estén lógicamente adyacentes en el bus y puedan ser desviados en el momento que una falla se presente en uno de los nodos. Los nodos adyacentes no deben ser afectados si tienen capacidad de conservar su cabecera de bus.
DQDB tiene muchas ventajas, este a sido aprobado como un estándar internacional (IEEE 802.6), que ofrece alta velocidad (de 2Mbps a 300Mbps), que permite correr en diferentes medios, permite la interconexión entre redes MAN a MAN, ofrece servicios de conmutación de paquetes y conmutación de circuitos y alto rendimiento independiente del numero de estaciones encadenados a la red. DQDB también brinda un alto nivel de seguridad para los datos, telecom provee Grupos Cerrados de Usuarios (CUG) que permite la protección de una red virtual privada.
IMPLEMENTACION DE DQDB |
DQDB a sido implementado en Australia por QPSX Communications Ltda. como una unión entre Telecom y Unicom. Telecom originalmente dueño del 60% y ahora de 74%. Telecom brinda la red publica bajo el nombre de FASTPAC mientra que QPSX es responsable de la fabricación de equipos de conmutación y la regulación de licencias.
El equipo de conmutación QPSX QX es capaz de soportar voz, video y formatos de datos LAN. Las compuertas de salida a otras redes también deben ser suministradas. El QPSX QX 1.0 no es totalmente compatible con el estándar IEEE 802.6 a pesar que ha sido desarrolla conjuntamente con el. QPSX tiene previsto que los futuros productos sean conformes al estándar esto asegura la compatibilidad de productos QPSX con el estándar de servicios B-ISDN desde el IEEE 802.6 que esta ahora alineado con ANSI y la UITT.
Hay una clara división entre los equipos utilizados por los clientes (Servidores, terminales, etc.) y los sistemas públicos de conmutación de redes MAN (MSS). La interface entre la red publica y privada se hace a través de la red de acceso de cliente (CAN).
Se encuentran tres principales tipos de dispositivos: los del cliente, los del intermedio y el enrutador de la subred. Los del usuario son propios del usuario y le proveen el punto de conexión entre el equipo del cliente y la red MAN. Este Equipo esta conectado en la unidad de interface de red del cliente (CNIU) mientras las Unidades de Acceso al Circuito Conmutado (CSAU) son usados por dispositivos de datos isócronos tales como teléfonos digitales. Los CNIU y los CSAU tienen funcione especificas sobre las aplicaciones como la multiplexación.
Las LANs conectadas a los CNIU son llamadas módulos de puente para LAN, y soportan diferentes tipos de LAN, entre ellas:
- StarLAN 1
- 10 Base T
- 802.4 MAP(Bus)
- IEEE 802.5
- FDDI
El segundo tipo de dispositivos QPSX son los del intermedio. Estos están localizados en el intercambio telefónico local y proveen la conexión a la oficina de conmutación de la MAN. Un dispositivo intermedio puede soportar múltiples clientes multiplexando un único canal CAN.
El dispositivo final es el enrutador de la subred. Este es usado para interconectar subredes QPSX. Estas subredes pueden operar a diferentes velocidades y tener diferente configuraciones de bus doble. Los enrutadores son parte de la red publica. El enrutador adicionara su propia sobrecabecera a los paquetes que van viajando a las subredes.
Bibliografía: