MAN: O que é e como funciona uma rede metropolitana de dados

Até alguns anos atrás, a expansão da conectividade em rede entre diferentes localidades de uma empresa, mesmo com endereços geograficamente próximos, era feita através das infraestruturas baseadas em soluções WAN.

Essas conexões muitas vezes eram acompanhadas de custos proibitivos, especialmente quando se tratava de recursos terceirizados como linhas de comunicação alugadas.

Por outro lado, as redes locais tradicionalmente cobriam apenas pequenas áreas, como um prédio ou um campus universitário.

Assim, para conectar múltiplos endereços ou instalações em uma cidade ou região metropolitana era necessário o uso de cabeamento dedicado, geralmente montado com a ajuda de cabos de fibra óptica.

Além disso, interligar LANs através de WANs quase sempre resultava em latências variáveis e tempos de resposta inconsistentes, dependendo do tráfego e das capacidades do meio de transmissão de cada ambiente.

As MANs foram projetadas para superar esses desafios, com recursos para oferecer uma solução para a transmissão de dados que poderia cobrir uma área metropolitana, além de conectividade de alta velocidade, confiabilidade e escalabilidade.

O que é MAN?

MAN é a sigla de Metropolitan Area Network, que pode ser traduzida como rede de área metropolitana. Esse tipo de malha de comunicação geralmente cobre a área geográfica de uma cidade ou região metropolitana, é maior que uma LAN (Local Area Network), mas menor do que uma WAN (Wide Area Network).

Atualmente qualquer rede de comunicação que cobre uma grande área geográfica pode ser considerada uma MAN, seja ela a infraestrutura de comunicação de uma grande empresa, um bairro ou mesmo de uma cidade.

As primeiras redes metropolitanas de comunicação surgiram para substituir as antigas antenas comunitárias que eram usadas para a transmissão de TV.

Nesses primeiros sistemas, uma grande antena era colocada no alto de uma colina e o sinal era enviado até a casa dos assinantes, que recebiam a transmissão de canais abertos de TV através de antenas receptoras de suas residências.

Para superar as deficiências de comunicação desse processo, várias empresas começaram a entrar obter concessões governamentais para conectar cidades inteiras por cabos.

A instalação desse cabeamento permitiu o surgimento das primeiras iniciativas de comunicação de dados e transmissão de TV por assinatura.

Entretanto, desde sua concepção até o final da década de 1990, a maioria das aplicações dessa infraestrutura se destinava exclusivamente ao uso da televisão.

Muitas operadoras de TV a cabo começaram a perceber que, com algumas mudanças no sistema, também poderiam oferecer serviços da Internet através da mesma estrutura com partes não utilizadas da malha.

Nesse momento, o sistema que originalmente foi desenvolvido para TV a cabo começou a se transformar, de apenas mais uma forma de distribuição de sinais de televisão, para uma rede metropolitana de dados completa.

Como funciona uma rede metropolitana?

Diferente das redes locais, que tendem a ser restritas a um único edifício ou endereço físico, as MANs são projetadas para interconectar várias LANs em uma área mais ampla.

Uma rede desse tipo pode ser operada pela iniciativa privada ou ser de responsabilidade do serviço público, com o objetivo de fornecer conectividade para várias organizações e indivíduos dentro de uma área metropolitana.

Por serem menores e mais fáceis de gerenciar que redes globais de comunicação, essas estruturas geralmente são construídas com tecnologias que entregam alto desempenho, frequentemente empregando roteadores, switches e outros componentes que fazem a transmissão de dados através de fibra óptica.

Os principais componentes para o funcionamento de uma rede metropolitana de dados envolvem:

Infraestrutura de transmissão: A infraestrutura física de uma rede metropolitana normalmente é baseada em tecnologias de transmissão de alta capacidade como a fibra óptica, para garantir largura de banda adequada ao longo de distâncias mais longas comparadas a LANs.

Switches e Roteadores: Assim como em outras redes, switches e roteadores são usados em MANs para direcionar e gerenciar o tráfego de dados. Eles garantem que os pacotes de dados sejam encaminhados corretamente entre diferentes partes da rede.

Tecnologias Comuns: Algumas das tecnologias específicas usadas em MANs incluem:

- ATM (Asynchronous Transfer Mode): Uma tecnologia de comutação e transmissão de dados que utiliza células de tamanho fixo.

- FDDI (Fiber Distributed Data Interface): Uma rede de padrão anelar baseada em fibra óptica.

- SMDS (Switched Multi-megabit Data Service): Um padrão para uma rede de dados de alta velocidade.

Interconexão de LANs: Uma das principais funções de uma MAN é interconectar várias LANs dentro de uma cidade ou região. Isso permite que organizações em diferentes locais, mas dentro da mesma cidade, comuniquem-se eficientemente.

Conexões com WANs: Além de interconectar LANs, uma MAN pode fornecer uma conexão para redes de longa distância (WANs). Isso permite que dados sejam enviados ou recebidos de áreas fora da região metropolitana.

Segurança: Devido ao tamanho e a natureza pública desse tipo de rede, as medidas de segurança são essenciais. Essas medidas podem incluir firewalls, sistemas de detecção de intrusão e protocolos de encriptação.

Provedores: Redes metropolitanas de dados muitas vezes são operadas por provedores de serviços de telecomunicações ou serviços municipais. Em alguns casos, grandes organizações também podem ter sua própria MAN privada.

Protocolos: Assim como em outras redes, as MANs utilizam vários protocolos para garantir a comunicação eficaz entre dispositivos. Estes protocolos estão alinhados com padrões internacionais para garantir a interoperabilidade.

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Quais tipos de switches e roteadores usados em MAN?

Os switches e roteadores utilizados em uma Metropolitan Area Network (MAN) tendem a ser mais robustos, de maior capacidade e com recursos adicionais em comparação com aqueles usados em redes locais (LANs) típicas.

Esses dispositivos precisam lidar com tráfego mais pesado, altas demandas de largura de banda e serviços variados, enquanto garantem a estabilidade e o desempenho da rede.

Aqui estão alguns tipos de switches e roteadores comuns em MANs:

Switches Ethernet de Camada 3 (Multilayer Switches):

Esses switches não apenas operam na camada de link de dados (Camada 2) para encaminhar tráfego com base em endereços MAC, mas também na camada de rede (Camada 3) para encaminhar tráfego com base em endereços IP.

Eles podem ter funcionalidades avançadas como roteamento dinâmico, Qualidade de Serviço (QoS), segurança aprimorada e suporte para protocolos avançados.

Roteadores de Borda ou Agregação:

Situados na borda da MAN, esses roteadores interconectam a MAN com LANs, outras MANs ou com redes de longa distância (WANs).

Eles têm recursos avançados de roteamento, suporte para múltiplos protocolos e capacidades de segurança.

Switches ATM (Asynchronous Transfer Mode):

Antigamente mais comuns, esse tipo de switch era frequentemente usado em MANs devido à sua capacidade de transmitir voz, vídeo e dados em redes de alta velocidade.

Os switches ATM foram largamente utilizados durante muito tempo devido recursos avançados como encaminhar o tráfego com base em células fixas e a capacidade de suportar QoS.

Switches MPLS (Multiprotocol Label Switching):

O MPLS é uma técnica que permite o encaminhamento eficiente de pacotes em redes de alta velocidade.

Com o MPLS, os pacotes são encaminhados com base em rótulos, permitindo caminhos de transmissão otimizados, especialmente úteis para aplicações como VoIP e VPNs.

Switches DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing):

Utilizados em redes ópticas, esses switches permitem a transmissão de múltiplos comprimentos de onda (canais) de luz em uma única fibra óptica, maximizando a largura de banda disponível.

Esses equipamentos são essenciais para a montagem de redes de fibra óptica de longa distância e são frequentemente encontrados em infraestruturas de MANs de alta capacidade.

Switches e Roteadores de Banda Larga:

Esses dispositivos são projetados para suportar serviços de banda larga em MANs, incluindo DSL, cabo e serviços sem fio. Eles podem incluir capacidades como agregação de tráfego, gestão de sessão e integração com sistemas de autenticação.

Os fabricantes de equipamentos de rede, como Cisco, Juniper, Huawei, Alcatel-Lucent e outros, oferecem uma variedade de switches e roteadores projetados especificamente para ambientes de MAN.

Ao escolher o equipamento apropriado para uma MAN, os projetistas e engenheiros de rede devem considerar a capacidade, a escalabilidade, as funcionalidades, a segurança e outros fatores relevantes para as necessidades específicas da rede metropolitana.

Quais são as aplicações de uma Metropolitan Area Network?

As Metropolitan Area Networks desempenham um papel crítico em muitos ambientes urbanos. Devido sua capacidade de cobrir áreas geográficas maiores do que LANs, redes urbanas possuem uma grande variedade de aplicações. São elas:

Interconexão de LANs: Uma das aplicações mais comuns de uma MAN é conectar várias redes de área local (LANs) dentro de uma cidade ou região metropolitana. Isso permite que empresas com vários escritórios ou campi dentro de uma cidade se comuniquem de forma eficiente.

Acesso à internet de alta velocidade: Muitas cidades usam redes metropolitanas para fornecer acesso à Internet de banda larga para residentes e empresas. A infraestrutura desse tipo de rede pode apoiar serviços como DSL, fibra óptica e conexões sem fio de alta velocidade.

Transmissão de TV e vídeo: Algumas redes são usadas para distribuir sinais de televisão, serviços de vídeo-on-demand e outras transmissões de vídeo para residências e empresas.

Telefonia e voz sobre IP (VoIP): MANs também podem suportar serviços de telefonia, incluindo voz tradicional e serviços de VoIP, permitindo comunicações de voz eficientes em uma área metropolitana.

Backbones urbanos: Em muitas cidades, uma Metropolitan Area Network serve como a espinha dorsal na comunicação de dados, conectando diferentes ISPs, datacenters e outras infraestruturas críticas.

Vigilância urbana: Câmeras de segurança e sistemas de vigilância em cidades podem ser conectados por meio de uma MAN, permitindo a centralização e o monitoramento em tempo real de várias áreas.

Sistemas de transporte: Muitos sistemas de transporte público, como ônibus e trens, utilizam esse tipo de estrutura para monitoramento em tempo real, comunicações e gestão de sistemas de bilhetagem.

Redes de emergência e primeiros socorros: Em caso de emergências ou desastres, uma MAN pode ser usada para garantir comunicações rápidas e eficientes entre hospitais, departamentos de polícia, bombeiros e outras agências de emergência.

Educação e pesquisa: Universidades e instituições de pesquisa podem usar redes metropolitanas para compartilhar recursos, como acesso a bancos de dados, capacidades de computação de alto desempenho e outras ferramentas acadêmicas.

Serviços governamentais: Muitos governos locais e municipais utilizam MANs para interconectar diferentes departamentos e oferecer serviços digitais à população.

Existem regulamentações ou padrões específicos para o gerenciamento de uma MAN?

Sim, existem padrões específicos e, em alguns casos, regulamentações que governam a operação das redes de comunicação metropolitanas. Esses padrões e regulamentações visam garantir a interoperabilidade entre diferentes dispositivos e redes, bem como a qualidade e a segurança dos serviços prestados. São elas:

Padrões Técnicos:

IEEE 802.6: Esse é um padrão definido pelo Institute of ElectricalElectronics Engineers (IEEE) específico para redes metropolitanas. Ele descreve o Distributed Queue Dual Bus (DQDB), que foi um dos primeiros padrões desenvolvidos para MANs.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface): Embora inicialmente concebido para redes locais, o FDDI, com sua topologia em anel e uso de fibra óptica, encontrou aplicação em ambientes metropolitanos devido à sua capacidade de cobrir distâncias maiores que as LANs típicas.

ATM (Asynchronous Transfer Mode): Embora o ATM possa ser usado em várias redes (LAN, MAN, WAN), ele se tornou popular em implementações de larga escala devido à sua flexibilidade em lidar com diferentes tipos de tráfego (voz, vídeo, dados) e capacidade de cobrir distâncias maiores.

Regulamentações:

Dependendo do país ou região, pode haver regulamentações específicas que governam a implementação e operação de redes de comunicação urbanas.

Isso pode incluir licenças para uso de espectro (no caso de MANs sem fio), diretrizes para a instalação de infraestrutura física, padrões de qualidade de serviço e muito mais.

As regulamentações podem ser determinadas por agências nacionais ou locais de telecomunicações e podem ser influenciadas por preocupações que vão desde a concorrência e acesso equitativo até a segurança nacional e a privacidade dos dados.

Regulamentações de Segurança e Privacidade:

Dependendo da natureza dos dados transmitidos através da MAN, podem existir regulamentações específicas sobre segurança e privacidade que devem ser cumpridas. Isso é particularmente relevante para setores como saúde, finanças e serviços públicos.

Acesso Equitativo:

Em muitos lugares, existe uma preocupação regulatória de que as redes, incluindo MANs, sejam acessíveis de maneira justa e equitativa. Isso pode incluir diretrizes sobre a neutralidade da rede, tarifação e acesso aberto.

Interconexão:

Regulamentações podem determinar como diferentes provedores de rede interagem entre si, especialmente quando se trata de pontos de interconexão e taxas associadas.

Diferença entre redes LAN, WAN, PAN e MAN

No contexto atual das arquiteturas de redes de comunicação, as principais topologias foram categorizadas como LAN, WAN, MAN e PAN. Essas infraestruturas diferem em tamanho, aplicações e públicos alvos. Suas principais diferenças são:

LAN

Uma rede de área local ou LAN nada mais é do que um grupo de computadores e dispositivos periféricos que estão conectados em uma área limitada, como por exemplo: uma empresa, uma escola, um laboratório, uma residência e um prédio de escritórios.

Esse tipo de rede é a mais comum, amplamente utilizada para compartilhar recursos como espaço de armazenamento, arquivos, impressoras, jogos e outros aplicativos. A aplicação mais simples de uma rede LAN é conectar computadores e impressoras em residências ou empresas.

Em geral, uma LAN é usada como um tipo de meio para a transmissão de dados. Além de operar em um espaço limitado, esse tipo de rede também é de propriedade privada, controladas e gerenciadas por uma única pessoa ou organização.

Se compararmos uma LAN com uma MAN, perceberemos uma certa semelhança, entretanto, com alcances e finalidades distintas, pois uma rede metropolitana é capaz de cobrir distâncias maiores como uma cidade ou campus inteiro.

Vale destacar que as MANs são formadas pela conexão de várias LANs. Embora sejam maiores que as LANs, essas redes são menores que as redes de longa distância (WAN), que geralmente são mais eficientes e capazes ao fornecer uma comunicação global por meio de operadoras de alta velocidade, como cabos de fibra óptica.

WAN

Por sua vez, uma WAN (Wide Area Network) é uma grande rede de informações global que não está vinculada a um único local e tem como principal exemplo de aplicação a própria internet que conhecemos.

Além de essenciais para negócios internacionais, essas malhas de comunicação também são essenciais para o uso diário, pois podem facilitar a comunicação, o compartilhamento de dados globalmente entre dispositivos por meio de milhares de provedores interconectados.

Muitas dessas redes geralmente são estabelecidas por provedores de serviços, que alugam sua infraestrutura para a transmissão de dados para empresas, escolas, governos ou usuários.

Esses clientes, por conseguinte, podem usar a rede para retransmitir e armazenar dados ou se comunicar com outros usuários ou empresas, independentemente de sua localização, desde que tenham acesso autorizado a rede estabelecida.

O acesso pode ser concedido através de diferentes links, como redes privadas virtuais (VPNs), linhas públicas, redes sem fio, redes de celulares ou através do acesso à internet.

PAN

Já uma rede de área pessoal ou PAN, está em torno de uma pessoa individual. Neste caso, como o nome sugere, a rede é uma rede pessoal que envolve um computador móvel, um telefone celular ou um dispositivo de computador portátil.

Este tipo de rede, por exemplo, é usado para transferência de dados entre seus dispositivos pessoais para uma rede privada, tal transferência é conhecida como Bluetooth.

Uma rede PAN pode ser construída com cabos ou sem fio. A tecnologia de fio USB e Fire é frequentemente vinculada a uma PAN com fio, enquanto uma PAN sem fio usa conexões do tipo Bluetooth ou Infravermelho.

No geral, a rede de área pessoal cobre um alcance inferior a 10 metros e pode ser vista como um tipo especial de rede local que ao invés de suportar um grupo, suporta apenas uma pessoa.

MAN

Como vimos, as chamadas redes de área metropolitana ou MAN, geralmente cobrem uma grande área, como uma cidade, por exemplo.

Basicamente, a rede MAN pode ser entendida como uma mistura entre a LAN e a WAN. Já que permite conectar diversos dispositivos com um alcance muito maior.

A rede de TV a cabo é um exemplo de Rede Metropolitana. Mas, é importante destacar que há uma diferença. A MAN é uma rede de computadores, enquanto a conexão de TV a cabo fornece transmissão de TV.

Logo, em uma MAN, dois prédios em uma cidade são conectados e iniciam a transferência de dados. Isso significa que ela é capaz de conectar dois dispositivos distantes dentro de uma localização metropolitana.

Uma das diferenças entre WAN e MAN é a velocidade de conexão. A WAN oferece velocidade de conexão de baixa a média, enquanto a MAN oferece conexão de alta velocidade.

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As redes de computadores são um conjunto de servidores, computadores e outros dispositivos conectados para compartilhar informações e recursos entre si.

A aplicação, distância e o tipo de equipamentos conectados são fatores que irão determinar o tipo de rede, de acordo com as necessidades da corporação.

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