Reti di Accesso e di Trasporto - uniroma2.it · • Evoluzione tecnologie per reti per dati • ATM...

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Reti di Accesso e di Trasporto

(Reti di Trasporto)

Ing. Stefano Salsanoe-mail: [email protected]

AA2008/09 - Blocco 2

2

Programma del corsoProgramma del corso

• Rete di accesso e rete di trasporto • Tecniche di multiplazione, PCM, PDH • SDH • Evoluzione tecnologie per reti per dati • ATM • IP su ATM • MPLS • (Trasporto voce su IP)

• Esercizi, routing IP, OSPF, OSPF-TE

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Premessa: il mercato delle TLCPremessa: il mercato delle TLC

Operatori di

TLC

Utenza “residenziale”

o “Consumer”Utenza “aziendale”

o “Business”

4

Reti dati per le aziendeReti dati per le aziende

Rete di circuiti dedicatio a “livello 1”

Rete privata virtualedi “livello 2”

Rete privata virtualedi “livello 3”

Rete fisica propria

OperatoreTLC

Fibre ottiche

PDH, SDH

Frame Relay,ATM…

OperatoreTLC

IP, MPLS…

OperatoreTLC

5

Evoluzione del trasporto datiEvoluzione del trasporto dati

’70 ’80 ’90 ’00

ATM Asynchronous Transfer Mode MPLS Multiprotocol Label Switching

POS Packet Over SONET (SDH) G-MPLS Generalized MPLS

6

Velocità di AccessoVelocità di Accesso

155 Mb/s,34 Mb/s

622 Mb/sITU-T

ATM ForumATM

2 Mb/s155 Mb/sITU-T

Frame RelayForum

FrameRelay

64 Kb/s64 Kb/sITU-TX.25

Velocità tipicain accesso

Velocitàmax.

StandardTecnologia

7

Raccomandazione X.25Raccomandazione X.25

• sviluppata dal CCITT (oggi ITU-T) a metà anni ‘70

• l’Architettura X25 definisce non un singolo protocollo ma l’insieme dei protocolli delle procedure dei livelli OSI 1, 2 e 3 all’interfaccia DTE-DCE (non impone alcun vincolo sull’architettura di rete interna)

prot. di utente

X.21/ X.21bis

LAPB

Liv. di rete

prot. di utente

X.21/ X.21bis

LAPB

Liv. di rete

DTE DCEX.25

utente rete

DTE: Data Terminal Equipment DCE: Data Communications Equipment

8

X.25: Livello 2 (Data Link)X.25: Livello 2 (Data Link)

• il livello DL (Data Link) rende disponibile allo strato 3 una connessione logica libera da errori.

• si usa il protocollo LAPB (Link Access Procedure -Balanced)

» LAPB è un sottoinsieme dell’HDLC (High level Data Link Control, ISO 4335) come anche LAPD (ISDN channel D) e LAPF (Frame Relay)

• protocollo orientato al bit

9

• Include le procedure per:» la delimitazione delle trame: uso dei delimitatori (flag) e del

riempimento/svuotamento di bit» la rivelazione di errore: uso di codici polinomiali con un polinomio

generatore di 16°grado (campo FCS)» il recupero in caso di errore: uso del metodo a finestra variabile

con riemissione cumulativa (non selettiva)

» il controllo di flusso: uso delle trame supervisive RR e RNR

X.25: Livello 2 (Data Link)X.25: Livello 2 (Data Link)

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Delimitatore Indirizzo Controllo InformazioneSequenzadi controllodella trama

Delimitatore

F

01111110

A

8 bit

C

8 bit

I

N bit

FCS

16 bit

F

01111110

Formato della trama del protocollo X.25 di livello 2Formato della trama del protocollo X.25 di livello 2

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• Opera nell’ambito di un servizio con connessione• La connessione è chiamata circuito virtuale• Prevede i casi di connessione

» commutata (servizio di chiamata virtuale, Virtual Call-VC)» semi-permanente (servizio di circuito virtuale permanente, Permanent Virtual

CIrcuit, PVC)

Protocollo X.25 di livello 3Protocollo X.25 di livello 3

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Formato della Trama/Pacchetto X.25Formato della Trama/Pacchetto X.25

IGF:IGF: Identificatore Generale Formato

GCL:GCL: Gruppo di Canale Logico

NCL:NCL: Numero di Canale Logico

1

IndirizzoControllo

Informazione

IGFIGFNCLNCL

IdentificatoreIdentificatore di pacchettodi pacchetto

GCLGCL

Formato del pacchetto

Formato della trama

2

3

FCS

Flag

8 7 6 5 4 3 2 1

Estensione dell'intestazione del pacchetto e/o dati di utente

Flag

ogni pacchetto è incapsulato 1:1 in una singola trama (NO frammentazione, aggregazione)

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X.25: limitazioniX.25: limitazioni

• procedure “pesanti” nei nodi di rete, con conseguenti...

» sovraccarico elaborativo

» alti ritardi di attraversamento

» bassi throughput

» quindi non adatto a traffico real-time

• in particolare: recupero di errore per ogni tratta

» oggi con canali trasmissivi affidabili (F.O.) non è più necessario

» Frame Relay e ATM relegano tale funzione ai bordi della rete

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Attivazione di una Connessione Virtuale X.25Attivazione di una Connessione Virtuale X.25

DTE A DCE A

CARCAR

CONCON

X.25

DCE B DTE B

INCINC

CACCAC

X.25

Questa procedura è necessaria nel caso del servizio a chiamata virtuale. NON ènecessaria nel caso di servizio di circuito virtuale semi-permanente

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Frame RelayFrame Relay

• Tecnica di trasferimento orientata al pacchetto (basata su tecniche di multiplazione di pacchetti di lunghezza variabile)

• E’ stato definito per l’accesso (UNI), ma può essere impiegato nelle sezioni interne della rete (NNI) o fra reti di operatori diversi

• Mantiene i vantaggi dell’X.25 semplificando i protocolli, diminuendo i ritardi, aumentando il throughput

16


• La logica su cui si basa il FR è quella di trasferire le informazioni con minori elaborazioni e funzionalità nei nodi

» Assenza di controllo di flusso, di indirizzamento completo e di correzione di errori in rete

» Impiego di connessioni virtuali

» Possibilità di connessioni punto-multipunto

• Il risultato è:» Throughput molto più elevati e ritardi minori dell’X.25 (condizionati alla

qualità dei portanti trasmissivi)» Efficiente condivisione di banda (Gestione di traffico busrty)

» Garanzia di banda in accesso» Multiplazione a livello 2 OSI e trasparenza verso i livelli superiori» Assenza di elaborazione a livello 3 OSI

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• Motivazioni tecnologiche » progressivo aumento delle capacità dell’hardware VLSI (aumento della velocità dei

processori, delle memorie» disponibilità a basso costo di terminali di utente intelligenti» mezzi trasmissivi ad alta velocità e basso tasso di errore (F.O.)

» sviluppo di applicazioni ad alta velocità

• Funzionalità nodali semplificate rispetto a X.25• Minore tempo di processamento →→→→ minori ritardi →→→→ maggiore

throughput» →→→→ possibilità di supportare flussi real-time (es. voce) mediante procedure di

equalizzazione (play-out buffer)

• È stato definito per l’accesso (UNI), ma può essere impiegato nelle sezioni interne della rete (NNI) o tra reti di operatori diversi


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• Il Frame Relay gode di uno stato di standardizzazione molto solido e ben recepito dalle diverse manifatturiere nei suoi aspetti principali

• L’architettura del protocollo prevede tre piani operativi separati (in X.25 non vi era tale separazione). La separazione dei piani di controllo, gestione e utente permette maggiore flessibilità per la definizione di nuovi servizi

» Control Plane (C-Plane)

» User Plane (U-Plane)

» Management Plane (M-Plane)

• C-Plane

» responsabile dell’instaurazione, mantenimento e rilascio delle connessioni logichecommutate

• U-Plane

» responsabile del trasferimento dati tra utenti

• M-Plane

» responsabile della gestione dell’interfaccia utente-rete

Architettura protocollareArchitettura protocollare

19

LAP-F(Q.922)

I.430

Q.922 core

Q.922 upper

higher layers

I.430

Q.922 core

I.430

Q.922 core

I.430

Q.922 core

Q.922 upper

higher layers

Q.922 core

Q.922 upper

End system End system

Relay system Relay system

Architettura Protocollare Frame RelayArchitettura Protocollare Frame Relay

Piano di utente

20

FRAME RELAY

Implementateesclusivamentedall'interfaccia

Implementatedall'interfaccia

e dalla rete

Implementatedall'interfaccia

e dalla rete

X.25

X.25 liv.3

LAPB

LIVELLO FISICO

LIVELLO FISICO

Q.922 CORE

Q.922 UPPER

LA

PF

Confronto Frame Relay-X.25Confronto Frame Relay-X.25

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• Delimitazione, allineamento, trasparenza delle trame informative

• Multiplazione/demultiplazione con l’impiego del campo indirizzi

• Verifica di validità della trama (ed eventuale scarto) per rilevare errori in trasmissione

• Controllo di congestione

• NO procedure recupero !!

Funzioni Q.922 coreFunzioni Q.922 core

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Programma del corsoProgramma del corso

• Rete di accesso e rete di trasporto • Tecniche di multiplazione, PCM, PDH • SDH • Evoluzione tecnologie per reti per dati • ATM • IP su ATM • MPLS • (Trasporto voce su IP)

• Esercizi, routing IP, OSPF, OSPF-TE

Mi risulta difficile riconoscere tutti i contributi che ho utilizzato nel preparare il materiale per

questa parte del corso… scusandomi quindi per le omissioni, ringrazio Marco Listanti,

Fabio Ricciato, Silvano Gai, Davide Bergamasco, Giampaolo Balboni, Giorgio Valent, Italo

Tobia, Luca Veltri

23

Nelle slide successive discutiamo le motivazioni che hanno portato negli anni 80 a

definire il concetto di B-ISDN (broadband ISDN) come evoluzione della ISDN.

La B-ISDN (che in realtà non è stata realizzata nella sua completezza) prevedeva

una interfaccia verso l’utente per offrire servizi multimediali (audio, video, dati)

in modo “standardizzato” e prevedeva un modo di trasferimento a pacchetto

detto ATM.

La tecnologia ATM in sé è stata definita, realizzata e implementata

indipendentemente dalla B-ISDN e rappresenta il “passo successivo”

nell’evoluzione delle tecnologie per il trasferimento dei dati dopo il Frame Relay.

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ISDN – Integrated Services Digital NetworkISDN – Integrated Services Digital Network

• Il digitale sino a casa dell’utente: Dati + Fonia + Videotelefonia + FAX G4

• Anche il terminale d’utente diventa digitale

• Connettività numerica da estremo a estremo (end-to-end)

• Accesso unico per diversi servizi

• Fornitura di servizi di trasporto n x 64 Kb/s, fino a 2 Mb/s• Standardizzazione di un numero limitato di interfaccie

• Profilo di accesso:» 2B + D o accesso base

» 2 canali full duplex a 64 kbps ciascuno» 1 canale segnalazione+dati a pacchetto a 16 kbps» totale 144 kbps sino a casa dell’utente

» 30B + D o accesso primario

» 30 canali full duplex a 64 kbps» 1 canale segnalazione a 64 kbps» totale 2 Mbps sino a casa dell’utente

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ISDNExchange

NT1

Telefono ISDN

PC con ISDN

Utente Operatore

Bus S

Fax G.4

Videoconferenza

ISDNISDN

Network Termination

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Evoluzione verso la B-ISDNEvoluzione verso la B-ISDN

• Si è tentato di far evolvere la ISDN (detta anche N-ISDN, cioè Narrowband-ISDN) verso la B-ISDN

» Broadband ISDN» Fornire servizi ISDN a banda larga

• I concetti su cui si sarebbe basata la B-ISDN sono:» Impiego prevalente di portanti in Fibra Ottica» Trasmissione sincrona SONET/SDH» Modo di trasferimento ATM

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La B-ISDN La B-ISDN

• Fornitura di servizi a larga banda: connessione in area di distribuzione con fibra ottica (in ISDN connessione mediante cavi in rame)

• Flessibilità nella assegnazione della banda alla singola connessione (=in ISDN canali predefiniti B, D )

• Integrazione delle risorse di rete = un sola rete = un solo modo di trasferimento nell’interno della rete:

Asynchronous Transfer Mode ATM

28

Le definizioniLe definizioni

• Broadband

» Un servizio o un sistema che richiede una velocità trasmissiva

superiore a quella dell’accesso primario ISDN

• B-ISDN

» Utilizzato per enfatizzare la caratteristica Broadband dell’ISDN

• ATM (Asynchronous Transfer Mode)

» La tecnica di trasporto (e/o accesso) per la realizzazione della B-ISDN

29

(negli anni 80…) Le motivazioni(negli anni 80…) Le motivazioni

• La domanda crescente di servizi a larga banda

• La disponibilità di tecnologie ad alta velocità per

trasmissione, commutazione e signal processing

• La crescente capacità di processare dati ed immagini da

parte dell’utente

• La possibilità di integrare servizi interattivi e di distribuzione

• La necessità (del gestore) di integrare i vantaggi della

commutazione di circuito e di pacchetto

30

(negli anni 80…) I servizi considerati come requisito(negli anni 80…) I servizi considerati come requisito

• Servizi Interattivi

» Servizi di conversazione

» Servizi di messaggeria

» Servizi di retrieval

• Servizi di distribuzione

» Senza controllo di presentazione

» Con controllo di presentazione

Videotelefonia BroadbandVideoconferenza BroadbandSuono ad alta qualità

Posta Elettronica

Retrieval di filmati (VoD)

Broadcast TV, HDTVPay TV

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Diagramma a blocchi per B-ISDNDiagramma a blocchi per B-ISDN

Narrow-band

Broad-band

TV

PABX

S0

S0

SB

SD

TelefonoDigitale

Fax

Terminale

2B+D

2B+D

LAN PABX Video

Conferenza

NetworkTermination

Narrow-band

switch

Broad-band

switch

Distri-butionmodule

144kbps2 Mbps

Rame

600 Mbps

150 Mbps

FibraTVRadio

2..150 Mbps

64kbps

SB: Interactive BroadbandSD: Distribution

Utente Operatore

32

• La fibra ottica esiste prevalentemente nella rete di giunzione e nel tratto primario della rete di distribuzione

» Soluzioni:

» Portare la fibra a casa dell’utente (Fiber to the Home)» Portare la fibra vicino all’utente (Fiber to the Curb)» Usare gli attuali cavi di rame (doppino telefonico e coassiale del CATV)» Utilizzare accessi radio

• Occorre una tecnologia di commutazione in grado di gestire in maniera flessibile flussi ad alta capacità

» Soluzione

» ATM: Asynchronous Transfer Mode

(negli anni 80…) I due aspetti della B-ISDN(negli anni 80…) I due aspetti della B-ISDN

33

Attualmente ...Attualmente ...

• Il successo della tecnologia IP (Internet Protocol) ha portatoad una evoluzione diversa rispetto a quanto previstio per la B-ISDN

• ATM è stato usato come tecnologia di trasporto: nel“backbone” della rete, su ADSL, nella sezione di accessodelle reti cellulari di terza generazione (UMTS)… anche se stavia via perdendo importanza rispetto a soluzioni “full IP”

34

• Architettura dell’ATM» Requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento» Protocol reference Model

» Lo strato fisico

» Lo strato ATM» Lo strato AAL

• Classi di servizio e qualità di servizio

Dove siamo ?Dove siamo ?

35

La tecnica ATM: requisitiLa tecnica ATM: requisiti

• Alta velocità (centinaio di Mb/s)

• Allocazione di banda dinamica

• Granularità fine nell’assegnazione della banda

• Supporto anche di traffico di tipo "bursty"

• Adattabilità sia ad applicazioni sensibili al ritardo che alla perdita

• Possibilità di connessioni multipunto e broadcast

36

La tecnica ATM: caratteristicheLa tecnica ATM: caratteristiche

• ATM è una tecnica efficiente di multiplazione e commutazione, basata su di un principio di commutazione veloce di pacchetto

• Essa utilizza unità informative di lunghezza fissa (48 byte di dati e 5 byte di intestazione o header), denominate celle celle ATMATM

• La caratteristica principale della tecnica ATM risiede nella sua flessibilità nel meccanismo di allocazione della banda, mediante la multiplazione asincrona di differenti flussi informativi (celle)

37

La tecnica ATMLa tecnica ATM

Cella ATMCella ATM

HEADER (5 BYTE)

PAYLOAD (48 BYTE)PAYLOAD (48 BYTE)

38

Il formato della cella ATM UNI-NNIIl formato della cella ATM UNI-NNI

GFC/VPI *GFC/VPI * VPIVPI

VPIVPI VCIVCI

VCIVCI

VCIVCI PTPT CLPCLP

HEC

User DataUser Data

(48 bytes)(48 bytes)

1

2

3

4

5

6

53

.

.

� GFC: Generic Flow Control �� VPI: Virtual Path Identifier

� VCI: Virtual Channel Identifier �� PT: Payload Type

� CLP: Cell Loss Priority �� HEC: Header Error Check

HEADER

PAYLOAD

8 5 4 1

* GFC in UNI - VPI in NNI

39

1983: esperimenti CNET ed AT&T

1987: CCITT sceglie ATM come base per reti B-ISDN

1990: definizione formato cellaprimo switch commerciale (Fujitsu)

1991: formazione dell’ATM Forum (Novembre)

1993: reti pubbliche ATM negli USA

1994: reti pubbliche ATM in Europa

1996: apertura del servizio commerciale in Europa (Atmosfera in Italia)

ATM: arco temporaleATM: arco temporale

40

Organismi di standardizzazione per ATMOrganismi di standardizzazione per ATM

• ITU-T» International Telecommunications Union - Telecommunication

standardization sector

• ETSI» European Telecommunications Standards Institute

• ANSI» American National Standards Institute

• ATM Forum

41

ITU - TITU - T

• Nato nel 1947 dalla trasformazione dell’ Union Télégraphique (1856)

• è un’agenzia specializzata dell’ONU

• ≅≅≅≅ 170 membri (ne può far parte ogni Stato membro ONU)

• fino al 1993, all’interno dell’ ITU l’attività di standardizzazione era svolta dal CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique etTéléphonique ) affiancato dal CCIR (Comité Consultatif International de Radiocommunications).

• Dal 1993, a seguito della riorganizzazione, è stato suddiviso in ITU-T, ITU-R (Radiocommunications st. s..) e ITU-D (Development st. s.)

• Produce “Raccomandazioni” a livello mondiale

• fino al 1988 approvava Raccomandazioni ogni 4 anni (‘76, ‘80, ‘84,’88) previa approvazione dell’assemblea plenaria. Oggi la procedura è piùveloce

42

ATM ForumATM Forum

• ATM Forum e’ un consorzio industriale senza fini di lucro con lo scopo di concordare specifiche realizzative (Implementation Agreement) per consentire l’interoperabilita’ tra apparati ATM, e che assumono il ruolo di standard de facto.

• Fondato nel 1991 da quattro aziende (Adaptive, Cisco, Northern Telecom, Sprint), il Forum conta attualmente piu’ di 800 membri, di cui un terzo Principal Members(altri sono Auditing e User Members)

• Oltre all’attività tecnica comprende dei comitati di studio del mercato (Market Awareness Committees, MAC)

» North America MAC, European MAC, Asia Pacific MAC

• Comprende i seguenti Gruppi di Lavoro: UNI User to Network Interface

B-ICI Broadband Inter Carrier Interface

LANE LAN Emulation

NM Network Management

PHY PHYsical Layer

P-NNI Private- Network Node Interface

MPOA Multi-Protocol Over Atm

SA&A Service Aspects and Applications

VTOA Voice Telephony Over Atm

SIG Signalling

TEST Testing

TM Traffic Management

RBB Residential BroadBand

SEC Security

WATM Wireless ATM

43

time

time

time

time

MU

X

Trama

= Unità di sincronizzazione di trama

time

time

time

MU

X

time

�Multiplazione Sincrona

�Multiplazione Asincronaburst

Richiami: Multiplazione Sincrona-AsincronaRichiami: Multiplazione Sincrona-Asincrona

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• Flussi informativi sul multiplo strutturati in trame• Identificazione implicita basata sulla posizione delle Unità

Informative (UI) sulla trama (senza etichetta)• Delimitazione implicita delle UI (slotted time)• Allocazione di banda statica• Tempi di attraversamento del multiplatore minori del

periodo di trama e costanti • Esempio: PCM

» trame di 32 canali (1 ottetto per slot)» di cui due impiegati per il sincronismo (n. 1) e uno per la segnalazione (n.

16) » 30 canali di utente» Ttrama = 125 µµµµs

Multiplazione sincronaMultiplazione sincrona

45

• È basato sull’identificazione con etichetta e prevede due opzioni rispetto alla suddivisione del flusso

» slotted time

delimitazione esplicita/implicita delle UI

» unslotted time

delimitazione esplicita delle UI

Prestazioni ottenute:

allocazione di banda dinamica

tempi di attraversamento variabili (accodamento dei messaggi in uscita dal multiplatore)

Etichetta Dati

E dati E dati E dati E dati E dati E dati

E dati E dati E dati FF F F F F

Multiplazione asincronaMultiplazione asincrona

46

• Il ritardo di attraversamento della rete diminuisce in valore assoluto e variabilità diminuendo il carico elaborativo nei nodi di commutazione

• Migrazione delle funzioni complesse verso la periferia della rete

FLESSIBILITA’

Circuito

Pacchetto

Trattamento differenziato dei flussi informativi

EFFICIENZA

BASSORITARDO

ALTAINTEGRITA’

Modi di TrasferimentoModi di Trasferimento

47

Quale modo di trasferimento per B-ISDN ?Quale modo di trasferimento per B-ISDN ?

M.T. a circuito(es. PCM)

M.T. a pacchetto connectionless (es. IP)

M.T. a pacchetto connection-oriented

Ass. della banda

statica e rigida

Ass. della banda

dinamica e flessibile

Possibilità di pre-assegnazione di risorse: SI Solo ass. a domanda

Onere di processamento per ogni Unità Informativa:

AltoMedioBasso

ATM

(es. X.25, Frame Relay)

48

Asynchronous Transfer ModeAsynchronous Transfer Mode

Quindi ATM è un M.T. a pacchetto orientato alla connessione.Sua caratteristica principale è inoltre...

• Unità Informative di Lunghezza e Formato fissi: CELLEper rendere più semplice (= veloce) il processamentoe la commutazione

Etichetta Carico informativo

53 bytes

5 bytes 48 bytes

Header Payload

49

Multiplazione ATMMultiplazione ATM

• Multiplazione = condivisione della risorsa trasmissiva da parte di flussi

informativi diversi.

• M. ATM è a divisione di tempo (TDM) e ASINCRONA = celle appartenentiad una particolare connessione non sono associate a istanti predefiniti di Tx

• Ciascun flusso multiplato è individuato per mezzo di un IDENTIFICATIVODI CONNESSIONE VIRTUALE (VPI/VCI) nell’header delle celle

• NON vi sono vincoli di granularità nell’assegnazione della banda per lasingola connessione

• NON vi sono vincoli al numero di flussi multiplati

50

s

m m

r

p

Commutazione ATMCommutazione ATM

a b a

d

ef h

• Commutazione (switching) ATM:

cambiamento di link trasmissivo + cambiamento di etichetta

(Multiplex Switching) (Label switching)

• NB: l’etichetta ha una valenza locale, cioè tra le entità agli estremi della tratta

• Funzioni:

» memorizzazione della cella in un buffer

» trasferimento fisico dalla terminazione di ingresso a quella di uscita

» aggiornamento dell’etichetta

51

Circuito virtualeCircuito virtuale

IN OUT

2-12 4-52-13 1-44

2-14 1-98... ...

... ...

IN OUT

1-3 2-11

1-4 4-11

1-5 3-56... ...

... ...

IN OUT

3-55 2-78

3-56 1-63-57 5-13

... ...

... ...

IN OUT

2-4 4-93

2-5 3-10

2-6 5-17... ...

... ...

IN OUT

1-25 4-43

1-26 4-121-27 3-43

... ...

... ...

421

2

3 4

1

23

41

32

1

543

2

1

3

123

45

6

12 5 56

26

17

6

Link_ID - VC_ID

VC_ID

52

Circuito virtualeCircuito virtuale

2

1

3

1

4

5

6

26

17

53

T

C

Elementi di una rete ATMElementi di una rete ATM

Nodo di commutazione

Nodo Terminale

UNI User Network Interface

NNI Network Node Interface

UNI

UNI

UNI UNI

UNI

UNI

UNIUNI

NNI

NNI

NNI

NNI

NNI

NNI

NNI

T

T

T T

T

T

T

T

T

C C

CC

C

54

Public ATM Network

Operatore A Operatore B

Local

Switch

Private UNI PublicUNI

PublicNNI

Local

Switch

Private NNI

UNI: User-to-Network InterfaceNNI: Network-to-Node Interface

Terminale

Terminale

Terminale

Public ATM Network

Tipi di InterfacceTipi di Interfacce

55

Formato cella all'interfaccia utente-rete

Struttura e formato della cellaStruttura e formato della cella

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VCI PT CLP

HEC

User Data

(48 ottetti)

1

2

3

4

5

6

53

.

.

Header

Formato cella all'interfaccia nodo-rete

VPI

VPI VCI

VCI

VCI PT CLP

HEC

User Data

(48 ottetti)

• GFC: Generic Flow Control

• VCI: Virtual Channel Identifier• VPI: Virtual Path Identifier

• PT: Payload Type

• CLP: Cell Loss Priority• HEC: Header Error Check

56

• Nei nodi sono eseguite solo le funzioni essenziali (commutazionee multiplazione) a livello ATM (1-2 della pila OSI)

• Le funzionalità residue, specifiche per i diversi tipi di servizio, sono svolte agli estremi

PHY PHY PHY

ATM ATM (Core)

Edge

PHY

ATM

EdgeControllo di errore (solo per alcuni servizi e su richiesta)

TerminaleUtente

Nodo di Commutazione ATM

TerminaleUtente

Protocolli dilivello

superiore

Protocolli dilivello

superiore

Principio del Core and EdgePrincipio del Core and Edge

57

Principio del Core and EdgePrincipio del Core and Edge

• Obiettivo: Spostare la complessità funzionale verso i bordi della rete

• Perché:» ai bordi il carico è minore

» mezzi fisici affidabili (fibre ottiche) rendono superfluo il controllo di errore su tutta la cella in rete

» considerazioni di guadagno statistico rendono possibile l’ottenimento di accettabile QoS con una gestione del traffico per aggregati

58


» Lo strato fisico




59

ATM Adaptation Layer

ATM Layer

Physical Layer

Higher LayerProtocols

Control Plane User Plane

Higher LayerProtocols

Plan

eM

anag

emen

t

Layer

Man

agem

ent

Management Plane

Protocol Reference ModelProtocol Reference Model

60


• User plane» comprende le funzioni orientate al trasferimento delle informazioni

d’utente

• Control Plane» comprende le funzioni di controllo di chiamata (call control) e di

connessione (connection control)

• Management Plane» Plane Management: comprende le funzioni di gestione relative ad un

sistema e quelle di coordinamento tra i piani

» Layer Management: comprende le funzioni di gestione relative alle risorse e ai parametri propri delle varie entità presenti in ogni strato

61


• Strato Fisico (PHYSICAL Layer)» funzioni relative all’adattamento del flusso informativo alle

caratteristiche del mezzo trasmissivo e alla trasmissione dei bit informativi

• Strato ATM (ATM layer)» funzioni comuni a tutti i tipi di informazioni

» funzioni riguardanti il trattamento dell'intestazione delle celle

• Strato di Adattamento (ADAPTATION Layer)» funzioni dipendenti dal particolare tipo di informazione da trasferire e

riguardanti l’adattamento tra sezioni di rete ATM e non-ATM

» funzioni riguardanti il trattamento del campo infomativo delle celle

62

Convergenza

Segmentazione e Ricostruzione

Generic Flow Control

Generazione dell'intestazione delle celle

Traslazione VPI/VCI

Multiplazione/Demultiplazione

Adattamento del tasso di generazione delle celle

Generazione e verifica del campo di controllo d'errore

Delimitazione delle celle

Inserimento delle celle nella trama in trasmissione

Generazione delle trame

Temporizzazione

Adattamento al mezzo trasmissivo

CS

SAR

ATM AdaptationLayer - AAL

ATM Layer

TrasmissionConvergence

TC

Physical MediumPM

PhysicalLayer

Funzioni di stratoFunzioni di strato

63


» Lo strato fisico




64

Transmission Convergence (TC) sublayer

Physical Medium (PM) sublayer

Physicallayer

ATM layer

Physical medium

Funzioni di Strato FisicoFunzioni di Strato Fisico

• Lo strato fisico e’ composto da due sotto-strati» Physical Medium sublayer (PM)

» Transmission Convergence sublayer (TC)

65


• Lo Strato Fisco è suddiviso in due sottostrati» Physical Medium sublayer (PM)» Transmission Convergence sublayer (TC)

• Il sottostrato PM include le funzioni dipendenti dal mezzo trasmissivo

• Il sottostrato PM è responsabile delle trasmissione e della ricezione del flusso i bit e delle informazioni di temporizzazione e di sincronizzazione

66


• Le funzioni del sottostrato TC sono» Generazione delle trame in trasmissione

» Inserzione delle celle nella struttura di trama

» Delimitazione delle celle per rendere possibile la loro individuazione

» Generazione e verifica della sequenza di controllo d'errore delle informazioni di comprese nell’intestazione delle celle

» Adattamento del tasso di generazione delle celle alla capacitàdel sistema di trasmissione (inserimento di celle vuote)

67

Correzione RivelazioneNessunerrore

rivelatoNessun errore rivelato

Errori multipli rivelati [cella scartata]

Errore singolo rivelato [correzione]

Errorerivelato

[cella scartata]

Controllo d’erroreControllo d’errore

• Il campo di controllo d’errrore (Header Error Control - HEC) controlla esclusivamente i byte dell’header delle celle

• Il campo HEC è in grado di:» Riconoscere e correggere errori singoli» Riconoscere errori multipli

• Diagramma di stato della procedura di controllo d'errore:

68

CorrectionMode

DetecionMode

Multi-bit error detected (celldiscarded)

Single-bit error corrected (cellvalid)

No error detected(no action)

No error detected(no action)

Error detected(cell discarded)

Header Error ControlHeader Error Control

• HEC Generation / Verification» TX: generazione del campo HEC delle celle utilizzando il

polinomio generatore:

» X8 + X2 + X + 1» RX: Rilevamento errori multipli e correzione errori singoli:

� Stato iniziale ed errori sporadici: Correction Mode;

� Burst di errori: Detection Mode.

69

• Se il tasso d’errore medio sul bit è di 10-8

» probabilità di scarto di una cella = 10-13

» probabilità accettare una cella errata = 10-20

Cellaentrante

Errorenell’header

Errorerivelato

Modocorrente

Errorecorregibile

Correzione

Cellascartata

Cellavalida Cella errata accettata

Succ.

Si

No

Si

No

Correzione

Rivelazione

NoSi

Insucc..

Controllo d’erroreControllo d’errore

70

• Architettura dell’ATM» Dalla N-ISDN alla (mai realizzata) B-ISDN» ATM: requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento

» Protocol reference Model

» Lo strato fisico» Lo strato ATM» Lo strato AAL



71

ATM Layer

PHY Layer

ATM Layer

PHY Layer

Physical Medium

Upper Layer Upper LayerATM SDU

ATM SDUATM Layer

PHY Layer

Physical Medium

ATM cell

ATM LayerATM Layer

• Il livello ATM svolge una funzione di trasferimento trasparente, ordinato e non garantito di ATM-SDU tra entita’di livello superiore (AAL).

• Tale trasferimento avviene attraverso connessioni stabilite in precedenza ed in conformità ad un traffic contract.

72

Funzioni dello strato ATMFunzioni dello strato ATM

• Lo strato ATM è indipendente dal mezzo trasmissivo e dal tipo di informazione

• Lo strato ATM comprende le seguenti funzioni:» Multiplazione di celle associate a Virtual Channel (VC) e/o Virtual

Path (VP) individuali» Demultiplazione delle celle da un flusso multiplato in base al valore

del VP e/o VC individuale

» Traslazione degli identificatori di VP e/o di VC» Generazione dell'intestazione delle celle in trasmissione ed

estrazione ed elaborazione dell’intestaione delle celle in ricezione» Generazione delle informazioni controllo di flusso da inserire nel

campo Generic Flow Control (GFC)

73

ATM Layer: FunzioniATM Layer: Funzioni

• Per quanto riguarda la funzione di multiplazione, è possibile multiplare celle appartenenti a connessioni di diverse “classi di servizio”, cioè con QoS differenti.

Esempi di classi di servizio supportate:» Unspecified QoS: Available Bit Rate (ABR), Unspecified Bit Rate (UBR);» Specified QoS: almeno la Classe 1, Constant Bit Rate (CBR).

74

Formato cella all'interfaccia utente-rete

Struttura e formato della cellaStruttura e formato della cella

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VCI PT CLP

HEC

User Data

(48 ottetti)

1

2

3

4

5

6

53

.

.

Header

Formato cella all'interfaccia nodo-rete

VPI

VPI VCI

VCI

VCI PT CLP

HEC

User Data

(48 ottetti)

• GFC: Generic Flow Control

• VCI: Virtual Channel Identifier• VPI: Virtual Path Identifier

• PT: Payload Type

• CLP: Cell Loss Priority• HEC: Header Error Check

75

Significato dei campi dell’HeaderSignificato dei campi dell’Header

• GFC: utilizzato per il controllo del flusso alla UNI. Sono definiti due modi di funzionamento:

» Uncontrolled Access: GFC = 0000;» Controlled Access: da definire.

• VPI/VCI: identificatore della connessione virtuale o etichetta della cella

• PT: descrive i contenuti del payload:» dati utente;» informazioni di management della rete;

• CLP: specifica il grado di importanza dei dati trasportati dalla cella; puo’ essere variato dagli switch.

• HEC: usato dal livello fisico per rilevare/correggere errori nello header. Viene usato anche per la cell delineation.

76

VPI e VCI (Virtual Path/Channel Identifier)VPI e VCI (Virtual Path/Channel Identifier)

• Identificatore della connessione virtuale (etichetta)

• Hanno un significato locale all’interfaccia» Il nodo di commutazione effettua un “label swapping”

• Sono organizzati in modo gerarchico per semplificare l’instradamento

• VCI = 16 bit →→→→ 216 = 65536 canali virtuali (VC) per ogni VP» VCI dal 32 al 65536 disponibili per canali d’utente» VCI da 0 a 32 riservati (es. VCI=3,4 OAM per flussi F4, VCI=5

segnalazione, VCI=16 ILMI)

• Alla UNI: VPI = 8 bit →→→→ 28 = 256 VP a disposizione dell’utente

• Alla NNI: VPI = 12 bit →→→→ 212 = 4096 VP

77

Payload Type (PT)Payload Type (PT)

InterpretationPT Coding

User data cell, congestion not experienced, AAU = 00 0 0

User data cell, congestion not experienced, AAU = 10 0 1

User data cell, congestion experienced, AAU =00 1 0

User data cell, congestion experienced, AAU = 1, 0 1 1

OAM F5 segment associated cell1 0 0

OAM F5 end-to-end associated cell1 0 1

Resource management cell1 1 0

Reserved for future functions1 1 1

• Identifica il tipo di informazione contenuta nei 48 bytes di payload della cella

78

Payload Type (PT)Payload Type (PT)

• Campo di 3-bit

• Il primo bit distingue tra:» Celle di utente: bit 1 = “0”

» Celle di gestione (OAM) o resource management (RM): bit 1 = “1”

• Per le celle di utente il secondo bit, chiamato Congestion Indication (CI) bit, indica se si è verificata una situazione di congestione. Questo bit può essere modificato da ogni nodo di rete. Viene usato dal servizio “Available Bit Rate” (ABR)

• Per le celle di utente il terzo bit, chiamato ATM-user-to-ATM-user (AAU), puo essere usato dall’utente dell’ATM (il livello AAL)

» il protocollo AAL5 lo usa per indicare l’ultima cella di una SAR-PDU

• Il codice 110 indica le celle RM (Resources Management), usate nel servizio ABR

79

Cell Loss Priority (CLP)Cell Loss Priority (CLP)

• Campo ampio un 1 bit

• Indica la priorità della cella:» 0 = Alta Priorità, la cella non deve essere scartata

» 1 = Bassa Priorità, la cella può essere scartata in caso di congestione

• Il CLP può essere settato ad 1 dalla rete ATM (per indicare una violazione del profilo di traffico contrattualmente ammesso)

• Il CLP può essere settato ad 1 dal terminale di trasmissione (per indicare una porzione dei dati con priorità più bassa) ad esempio in un servizio VBR la garanzia di qualità fornita dalla rete si potrebbe applicare solo alle celle con CLP=0

• In Frame Relay esiste una funzione simile, realizzata dal bit DE -Discard Eligibility.

80

Header Error Control (HEC)Header Error Control (HEC)

• Campo di 8 bit

• Viene usato dall livello Trasmission Convergence dello Strato Fisico (PL) per:

» rilevare/correggere errori sull’header della cella, in particolare è del tipo SEC/DED: Single Error Correction, Double Error Detection = rileva errori singoli e doppi, può correggere errori singoli.

» effettuare la delimitazione di trama

81

ATMLayer

Physicallayer

F5

F4

F3

F2

F1

Regenerator

Section

Virtual Channel Connection

Virtual Channellink

Virtual Path Connection

Transmission Path

Digital Section

Virtual Path

link

VC switch

VP switch

DXC

Gerarchia di trasporto ATMGerarchia di trasporto ATM

82

• Virtual channel» è utilizzato per il trasporto unidirezionale di celle ATM, queste sono

identificate da un unico identificatore denominato Virtual ChannelIdentifier (VCI)

• Virtual path» è utilizzato per il trasporto unidirezionale di celle ATM appartenenti a VC

diversi identificati da un unico identificatore denominato Virtual PathIdentifier (VPI)

ReteATM

StratoATM

StratoFisico

Virtual Channel

Virtual Path

Transmission Path

Digital Section

Regenerator Section

StratificazioneStratificazione

83

• Transmission path» si estende tra elementi di rete che assemblano e disassemblano il payload

del sistema di trasmissione; in questi elementi di rete devono essere svolte le funzioni di cell delineation e di controllo d’errore

• Digital section» si estende tra elementi di rete che assemblano e disassemblano le stringhe

di bit

• Regenerator section» si estende tra due rigeneratori di segnale

StratificazioneStratificazione

84

VP connection = VC link

VC connectionVP link

Connessioni ATMConnessioni ATM

• Si possono realizzare connesioni a livello di “Canale Virtuale”(Virtual Channel) o a livello di Percorso Virtuale (Virtual Path)

85

Connessioni di VP e VCConnessioni di VP e VC

• Una Connessione di VC (VCC - Virtual Channel Connection si realizza quindi mediante la concatenazione di VC links

• Una Connessione di VP (Virtual Path Connection) si realizza mediante la concatenazione di VP links

• Le VPC/VCC possono essere di tipo:» permutate / commutate

» punto-punto / punto-multipunto» user to user / network to network

86


• Una Virtual Channel Connection (VCC) è la concatenazione di virtual channel link e si estende tra due elementi di rete che terminano lo strato di adattamento

• I parametri di una VCC sono negoziati durante la fase di instaurazione

• La rete controlla il traffico su di una VCC per assicurare che siano rispettati i parametri di traffico dichiarati dall’utente (Usage parameter Control - UPC)

87


• Una Virtual Path Connection (VPC) è la concatenazione di virtual path link e si estende tra due elementi di rete che elaborano i VCI (VC switch)

• Una VPC può essere stabilita sia su domanda che in modo semi-permanente

• I parametri di una VPC sono negoziati all’atto della sua instaurazione

88

I VP (virtual path) appartententi a diversi Cammini Virtuali sono multiplati sul collegamento fisico

I VC (virtual channel) appartenenti a differenti connessioni di tipo Canale Virtuale sono multiplati nei VP

Virtual Path e Virtual CircuitVirtual Path e Virtual Circuit

Transmission path

VPVC VPx

VC

VC

VC = Virtual Channel VP = Virtual Path

VC1VC2VC3

VC1VC2VC3

VC1VC2VC3

VP

VP

VPy

VPz

89

Connessioni commutate• attivate automaticamente mediante la segnalazione (Control Plane)

• molto variabili nel tempo• in genere associate al livello VC

• commutatore ATM = ATM switch

Connessioni permutate (semi-permanenti)• configurate dal gestore attraverso le funzioni di gestione

(Management Plane)• poco o per nulla variabili nel tempo

• in genere associate al livello VP

• permutatore ATM = ATM cross-connect

Connessioni commutate e permutateConnessioni commutate e permutate

90

VPs e VCsVPs e VCs

• Vantaggi del concetto di VP» Architettura di rete semplificata

» le funzioni di trasporto sono separate in due insiemi distinti» Prestazioni migliori

» la rete può trattare entità aggregate» Minore set-up time delle connessioni

» una volta instaurato un VP, le connessioni nel suo ambito non richiedono elaborazione nei nodi intermedi

» Servizi di rete avanzati» VPN, close user group

91

VPC1

VPC2VPC3

Rete ATM

VC SwitchLocale VC Switch

Locale

VC SwitchLocale

VC SwitchLocale

VPC e “rete virtuale”VPC e “rete virtuale”

92

ATM Network

Rete logica

Rete fisica

VPC e “rete virtuale”VPC e “rete virtuale”

93






94

Funzioni dello strato di adattamentoFunzioni dello strato di adattamento

• Lo strato di adattamento (AAL) ha lo scopo di adattare il servizio offerto dallo strato ATM alle caratteristiche specifiche delle applicazioni e consente (se necessario) di realizzare le funzionalità

» gestione degli errori di trasmissione

» segmentazione e ricostruzione» gestione di eventi di perdita e/o duplicazione » controlo di flusso e di temporizzazione

• Lo strato di adattamento è suddiviso in due sottostrati:» Segmenting and Reassembly sublayer (SAR)

» Convergence Sublayer (CS)

• Il sottostrato SAR esegue» lato trasmissione: la segmentazione delle unità di dati offerte dagli strati

superiori in parti compatibili con il formato della cella» lato ricezione: la ricostruzione dell’unità di dati originale

• Il sottostrato CS dipende dal particolare tipo di servizio e definisce i servizi offerti agli strati superiori

95

STRATO AALSTRATO AAL

• Per rendere limitato il numero di protocolli di strato AAL, i servizi sono classificati in base a:

» relazione temporale tra sorgente e destinazione (servizi isocroni e non isocroni);

» caratteristiche di emissione della sorgente (CBR o VBR);» servizio di trasferimento (orientato alla connessione o senza

connessione)

• Le classi di protocolli di AAL sono quattro» Classe A

» Classe B» Classe C» Classe D

96


• CLASSE A» fornisce un servizio di trasporto del tipo ad emulazione della

commutazione di circuito ed è adatta per servizi isocroni e CBR

• CLASSE B» servizi VBR sia video che audio

• CLASSE C» servizi dati orientati alla connessione

• CLASSE D» servizi dati senza connessione

97

AAL Protocol

Connectionmode

Bit rate

Timingrelation

Type 1 Type 2 Type 3/4 o 5 Type 3/4 o 5

Orientati alla connessioneSenza

connessione

CBR VBR

Servizi Isocroni Servizi Non Isocroni

Classe A Classe B Classe C Classe D


98

AAL 5AAL 5

• Inizialmente si era definito un livello AAL molto complesso per il trasferimento di applicazioni dati, detto AAL 3/4

• AAL5 viene introdotto come semplificazione• L’AAL 5 non supporta la funzione di multiplazione che era

prevista in AAL 3/4

99

SAR-PDU payload

48 byte

AAL 5AAL 5

• Formato della SAR-PDU dell’AAL 5» tutti i 48 byte sono utilizzati per il trasferimento di bit relativi alla

CPCS-PDU

» il sottostrato SAR non introduce overhead» la funzione di riconoscimento della fine di una CPCS-PDU è

demandata al bit AAU del campo PT (Payload Type) dello strato ATM

» AUU=1 ultima cella della CPCS-PDU» AUU=0 prima cella o cella intermedia

100

UU Length CRCCPCS-PDU payload

CPCS-PDU trailer

CPCS-PDU

CPIPAD

0-47

ottetti

8 bit 16 bit8 bit 32 bit

AAL 5 CSAAL 5 CS

• Formato della CPCS-PDU

101

AAL 5 CSAAL 5 CS

• UU : CPCS user to user information (8 bit)» trasporta trasparentemente informazioni d’utente

• CPI : common part indicator (8 bit)» è usato per interpretare i rimanenti campi della CPCS-PDU

• Length (16 bit)» lunghezza del payload della CPCS-PDU

• CRC : cyclic redundancy check (32 bit)• PAD

» impone che la lunghezza della CPCS-PDU sia un multiplo di 48 ottetti

102






103

Servizi di trasporto a livello ATMServizi di trasporto a livello ATM

Nella fase di set-up, il servizio di trasporto relativo alla connessione viene

contrattato sulla base di un “Contratto di Traffico”

(Traffic Contract) composto dalle indicazioni circa:

• La categorie di servizio (ATM Transfer Capability,ATC, in ITU - ATM Service

Class in ATM Froum)

» la tipologia di servizio richiesta

• Descrittore di traffico della connessione (Traffic Descriptor)

» Descrittore di traffico della sorgente (=parametri di emissione)

» Tolleranze (di solito non contrattate)

» Definizione di conformità (quale algoritmo è utilizzato per verificare la conformità del traffico effettivo ai parametri dichiarati

• I requisiti di Qualità del Servizio (QoS)

104

Gestione del trafficoGestione del traffico

• Il problema della gestione del traffico è molto importante nelle reti ATM in quanto:

» il traffico trasportato può essere di natura eterogenea (audio, video, dati, ecc.)

» l’utente può richiedere alla rete servizi di trasporto a qualità (QoS) garantita e servizi di tipo best-effort

• Obiettivi» garantire all’utenza la QoS concordata» ottimizzare l’utilizzo delle risorse di rete (banda, buffer, ecc.)

» minimizzare la complessità degli apparati d’utente

105

Gestione del traffico Gestione del traffico

• Nella fase di set-up della connessione l’utente stipula con la rete un contratto di traffico (Traffic Contract) costituito da:

» Traffic Descriptor: insieme di parametri che definiscono le caratteristiche del traffico che sarà generato dalla sorgente

» Requested QoS: insieme di parametri che definiscono le prestazioni che ci si attende siano garantite dalla rete

» Conformance Definition: definizione della regola da utilizzare per stabilire quali celle siano conformi al Traffic Contract. ATM Forum raccomanda l’algoritmo GCRA (Generic Cell Rate Algorithm)

• Le risorse di rete vengono allocate in modo da realizzare le prestazioni richieste fintanto che il traffico generato è conforme al Traffic Contract

106

Parametri di trafficoParametri di traffico

• I parametri di traffico attualmente definiti nella specifica UNI 4.0 sono i seguenti:

» Peak Cell Rate (PCR): banda di picco (in celle/s)

» Cell Delay Variation Tollerance (CDVT): variazione tollerata rispetto al

tempo minimo di interarrivo previsto considerando 1/PCR

» Sustainable Cell Rate (SCR): banda media (in celle/s)

» Maximum Burst Size (MBS): lunghezza massima di un burst trasmesso

con un cell-rate superiore a SCR

» Minimum Cell Rate (MCR): banda minima (in celle/s) che la rete deve

garantire per tutta la durata della connessione

107

Descrittori di trafficoDescrittori di traffico

• PCR: Peak Cell Rate = 1/TPCR

• SCR: Sustainable Cell Rate = 1/TSCR

• MBS: Maximum Burst Size

Descrittore di traffico della

connessione

Descrittore di traffico

della sorgente+Tolleranze

=

• CDVT: Cell Delay

Variation Tolerance

time

time

TPCR MBS

TSCR

+ Conformance

definition

108

Parametri di QoSParametri di QoS

• I parametri di QoS attualmente definiti nella specifica UNI 4.0 sono i seguenti:

» peak-to-peak Cell Delay Variation (peak-to-peak CDV): massima variazione tollerata per il tempo di trasferimento delle celle

» Maximum Cell Transfer Delay (max CTD): massimo tempo di trasferimento tollerato per le celle trasmesse sulla connessione

» Cell Loss Ratio (CLR): massimo tasso di perdita tollerato sulla connessione

109

Parametri di QoSParametri di QoS

• MaxCTD: Maximum Cell Transfer Delay

• Peak-to-peak CDV: Cell Delay Variation

• CLR: Cell Loss Ratio

• CER: Cell Error Ratio (Non Negoziabile)

�ATM Forum - Traffic Management Specification 4.1

α = 10-8

110

Cell Delay VariationCell Delay Variation

Network

Buffer diequalizzazione

A B C

A

B

C

111

QoS: approccio ATM ForumQoS: approccio ATM Forum

• ATM Forum lascia libertà ai gestori di rete di definire le classi di QoS

offerte

• L’utente richiede specifici valori di MaxCDT, CDV e CLR

• Sulla base di tali valori il gestore decide la classe di QoS che può

supportare la QoS richiesta

112

Classi di servizioClassi di servizio

• Nella fase di set-up della connessione l’utente può specificare i parametri di traffico e di QoS rispettando i vincoli imposti dalle classi di servizio previste dal gestore della rete

• Le classi di servizio attualmente definite per ATM (specifica ATM Forum UNI 4.0) sono:

» Constant Bit Rate (CBR)» real time Variable Bit Rate (rt-VBR)» non real time Variable Bit Rate (nrt-VBR)

» Unspecified Bit Rate (UBR)» Available Bit Rate (ABR)

113

Classi di servizioClassi di servizio

Attributo Classe di servizio a livello ATM

CBR rt-VBR nrt-VBR UBR ABR

Parametri di traffico:

PCR e CDVT SI SI SI

SCR e MBS - SI -

MCR - - SI

Parametri di QoS:

peak-to-peak CDV SI NO

max CTD SI NO

CLR SI NO

Altri attributi:

Feedback NO SI

SI

114

Classi di servizio: CBRClassi di servizio: CBR

• Una connessione con classe di servizio CBR mette a disposizione una banda garantita (definita dal parametro PCR) per tutto il suo tempo di vita

• È adatta al trasferimento affidabile di traffico real-time in quanto la rete offre prestazioni garantite in termini di CDV, max CTD e CLR

• Applicazioni:» trasmissione di traffico a bit-rate costante pari al PCR (es. circuit

emulation)» trasmissione di traffico a bit-rate variabile con banda di picco

inferiore a quella allocata (sfruttamento non ottimale delle risorse)

115

Classi di servizio: rt-VBRClassi di servizio: rt-VBR

• Pensata esplicitamente per applicazioni real-time che generano traffico a bit-rate variabile cioè che necessitano di ritardi contenuti ed il più possibile costanti.

• La sorgente deve comunicare le caratteristiche del traffico generato in termini di PCR, SCR e MBS.

• La rete offre una QoS garantita con riferimento a:» tempo di trasferimento a destinazione (max CTD)» tasso di perdita sulla connessione (CLR)

• Consente la multiplazione statistica di più flussi informativi.

• Applicazioni:» trasferimento di audio e video interattivi su ATM (es. MPEG2 su ATM)

116

Classi di servizio: nrt-VBRClassi di servizio: nrt-VBR

• Pensata esplicitamente per applicazioni non real-time che generano un traffico di tipo bursty

• La sorgente deve comunicare le caratteristiche del traffico generato in termini di PCR, SCR e MBS

• La rete offre una QoS garantita con riferimento al:» tasso di perdita sulla connessione (CLR)

• Non viene garantita alcuna prestazione con riferimento al tempo di trasferimento

• Applicazioni:» trasferimento di traffico dati a bit-rate variabile (es. traffico generato

da WWW)

117

Classi di servizio: UBRClassi di servizio: UBR

• Una connessione UBR offre un servizio di trasporto dati di tipo best-effort

• La sorgente può trasmettere un flusso di celle a bit-rate variabile fino ad una valore massimo specificato e pari al PCR

• La rete non garantisce alcuna prestazione con riferimento al tasso di perdita ed al tempo di trasferimento delle celle

• Applicazioni:» Trasporto su ATM del traffico dati generato dai protocolli attualmente

utilizzati in ambito di rete locale (es. IP)

118

Classi di servizio: ABRClassi di servizio: ABR

• La classe di servizio ABR offre un servizio di tipo best-effort in grado di sfruttare in modo più efficiente le risorse di rete

• Esiste un meccanismo di controllo di flusso mediante il quale la rete può sollecitare la sorgente a:

» ridurre il bit-rate trasmesso in caso di congestione

» incrementare il bit-rate trasmesso (fino ad un valore massimo pari al PCR) se vi sono risorse disponibili

• Nella fase di set-up della connessione può essere specificata anche la banda minima che si vuole sia garantita dalla rete (MCR)

• Applicazioni:» trasporto su ATM dei protocolli (es. IP) attualmente utilizzati sulle reti

locali di tipo tradizionale (es. Ethernet)

119

ABR: celle di RMABR: celle di RM

sorgente destinazione

Forward RM Data Cell

Backward RM

RM: Resource Management

120

ABR: comportamento di uno switchABR: comportamento di uno switch

• Uno switch ATM che supporta ABR deve implementare uno dei seguenti meccanismi:

» EFCI marking

» pone ad 1 la flag di EFCI nell’intestazione della cella ATM» Relative Rate Marking

» pone ad 1 la flag di CI (Congestion Indication) o NI (No Increase) nelle celle di RM

» Explicit Rate Marking» riduce il campo ER (Explicit Rate) nelle celle di RM

121

Forward

Backward

EFCI Set EFCI Set

RM

data cells

ABR: EFCI ModeABR: EFCI Mode

• EFCI Marking» Uno switch, se in congestione, pone ad 1 la flag di EFCI nelle celle

dati dirette al terminale di destinazione

» Il terminale di destinazione notifica alla sorgente lo stato di congestione attraverso le celle di RM


122

Forward

Backward

RM

RM RM RM RM

ABR: Relative Rate ModeABR: Relative Rate Mode

• Relative Rate marking» Uno switch, se in congestione, pone ad 1 la flag di CI (Congestion

Indication) o NI (No Increase) nelle celle di RM


123

Forward

Backward

RM

RM RM RM RM

ABR: Explicit Rate ModeABR: Explicit Rate Mode

• Explicit Rate marking» Uno switch indica esplicitamente la banda disponibile


124

ABR: comportamento di un terminaleABR: comportamento di un terminale

ACR = Allowed Cell RateICR = Initial Cell Rate

Reti di Accesso e di Trasporto - uniroma2.it · • Evoluzione tecnologie per reti per dati • ATM...

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