Uni fiee rdsi sesion 13 14 atm

Redes Digitales de Servicios Integrados

(IT526M)

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Ingeniería de Telecomunicaciones

Sesión: 13-14

Prof. Ing. José C. Benítez P.

ATM

IT526M Redes Digitales de Servicios Integrados

- Prof. Ing. José C. Benítez P.

Capitulo. ATM

� Tecnología fast packet.

� Concepto

� Características

� Servicios

� Frame Relay y

� Cell Relay.

� ATM:

� Introducción

� Tecnología

� La célula ATM.

� Interfaces de una Red ATM.

� ATM Cell Header

� Conexiones ATM

� Routing ATM

� Arquitectura ATM

ISDN-BB

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Tecnología Fast Packet

Concepto:Los conceptos sobre conmutación de paquetes han producido nuevos servicios de modo paquete de alto rendimiento, denominados conmutación fast packet.

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Características:

� Infraestructura de una red digital de alta velocidad.

� Baja tasa de error.

� Depende de los sistemas de usuario final para la corrección de errores (y alguna detección de errores).

� Los servicios fast packet al inicio, fueron de hecho, inestables,

� las unidades de datos con errores son desechados por la red,

� y los usuarios finales no son notificados de tal pérdida de datos.

4




• Frame relay

• Cell relay

Servicios:

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Frame Relay y Cell Relay

• Es conceptualmente similar a la PS VC.

• Las tramas pueden ser de tamaño variable, como muchos paquetes en una red PSN.

• Los host en una FRN establecen un VC antes del intercambio de tramas, y la red desecha las tramas con errores.

• La diferencia es que los host son responsables de una comunicación fiable extremo a extremo.

• Frame Relay es un servicio en modo paquete adicional para RDSI.

Frame Relay

6




• Es diferente a FR y a la PS.

• Usa una entidad de transmisión de tamaño fijo denominada celda.

• La utilización de una celda de tamaño fijo permite realizar muchas optimizaciones en los conmutadores de red y tiene mejores capacidades de multiplexación estadística, permitiendo el transporte de muchos tipos de tráfico, incluyendo voz, video, gráficos y datos

Cell Relay

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Cell Relay: Tipos

Existen dos tipos:

•Orientado a la conexión (es la base del Modo de Transferencia Asíncrono - ATM).

•Connectionless (es la base del Servicio de Datos Multimegabits Conmutado - SMDS).

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ATM

Introducción:

• El ATM Forum, organismo fundado en 1991 por compañías que deseaban fabricar y comercializar productos ATM, tuvo que intervenir en el asunto de la normalización, debido a que las organizaciones internacionales (ITU-TSS, antes CCITT), no lo hacían a tiempo.

• Como consorcio de empresas privadas, no puede "establecer normas", pero sí que puede acelerar el uso de productos y servicios ATM, logrando la rápida convergencia de especificaciones de interoperatibilidad y promoviendo la cooperación de la industria, entre otras actividades.

• Esa aceleración y unificación conlleva la posterior propuesta de normas "de facto", al ITU-TSS, para su aprobación.

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ATM

Introducción:

• Las redes de Modo de Transferencia Asíncrona(Asynchronous Transfer Mode, ATM), surgen en 1986como idea de un grupo de ingenieros de compañías telefónicas, como respuesta a una demanda de redes más rápidas y de mayor ancho de banda, para acomodarse a los crecimientos en los tamaños de archivos y aplicaciones experimentados en el sector.

• Los primeros resultados se hicieron públicos en 1988, con la publicación, por parte de CCITT, de unos estándares como parte de los "libros azules", relativos a una familia de redes troncales digitales; basadas en fibra y con estrategias de multiplexado y conmutación para conectar dichas troncales.

10



ATM

Introducción:

• Las troncales digitales de gran BW formaban una familia de enlaces de fibra conocidos como SDH (Synchronous Digital Hierarchy), también conocidos como SONET.

•ATM es la tecnología empleada en SDH - SONET, para el multiplexado y la conmutación, un método para construir y operar redes, muy diferente a todas las tecnologías anteriores.

• Todos los tipos de redes actuales, LAN, MAN, WAN, y probablemente futuras, tienen su cabida dentro de una red ATM, y deben de considerarse complementarias.

• Todas las aplicaciones: multimedia, videoconferencia, emulación LAN/MAN/WAN, redes públicas y privadas, y todo tipo de servicios que queramos imaginar tienen soporte en ATM.

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ATM

Tecnología:

• ATM pretende resolver dos problemas: mayor ancho de banda y rápida conmutación que permita tomar bits de un enlace y llevarlos velozmente a otro enlace de la misma red.

• Hasta la llegada de ATM, la clase de red implementada por una organización, dependía fundamentalmente de las distancias.

• Si las distancias son cortas, se emplean redes tipo LAN (red de área local). Para distancias mayores, se emplean enlaces WAN e incluso MAN.

• El problema, evidente, es que los equipos empleados en la LAN no son directamente operativos en la WAN o MAN, y se hace necesario el uso de una tecnología instalada entre ambas, como routers, con el consiguiente cambio de protocolos.

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ATM

Tecnología:

• ATM, en cambio, se basa en enlaces SONET, constituyendo una familia de implementaciones de hardware, software y protocolos interoperables y estándares, que pueden proporcionar mayor ancho de banda cuando se requiera.

• ATM al basarse en las tecnologías de multiplexado y conmutación, se logran redes con unos retrasos insignificantes extremo a extremo.

• La combinación de ATM y SONET proporciona las ventajas del gran ancho de banda de la fibra, y la velocidad de los nodos de la red, que depende solo de la capacidad de los propios sistemas.

13



ATM

Tecnología:

• La filosofía de ATM es muy simple: una vez establecida la forma mas eficiente de enviar bits de un punto a otro de la red, no puede existir sistema o aplicación que pueda requerir mayor ancho de banda o menores retrasos.

14



ATM

Tecnología:

• La gran ventaja de ATM, es su potencial habilidad para mezclar diferentes tipos de redes (voz, vídeo, datos, ...) en una gran red físicamente no canalizada.

• Este método de multiplexar células ATM define el concepto de “Modo de Transferencia Asíncrona",donde Asíncrona se refiere a la habilidad de la red de enviar datos asociados con una conexión sólo mientras existan dichos datos.

• En contraste, las redes canalizadas envían cadenas de bits para mantener la conexión o canal, a pesar de que no existan datos que transmitir en ese momento. Es la esencia de las redes síncronas.

15



ATM

Tecnología:

• A diferencia de las redes síncronas, especializadas para un determinado tipo de tráfico o servicios, en ATM el tráfico es enviado en función de la demanda: si no hay tráfico, no hay "consumo" de ancho de banda, y por tanto no es dependiente del servicio.

• ATM es muy flexible y eficiente: se ajustan fácilmente y los recursos previamente asignados a una conexión de audio, se emplean luego para datos.

• ATM se basa en conexiones, no en canales, tal y como se hace en las tradicionales técnicas de multiplexado por división en el tiempo.

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ATM

La célula ATM:

• La unidad de intercambio de datos es la célula, definida como un bloque de información de longitud fija; 53 bytes:

• cabecera de 5 bytes, y

• sección de información de 48 bytes (denominada payload o carga útil).

• Los bytes son enviados a la red uno a uno, en secuencia, y el propietario de la célula se determina por la información existente en la cabecera de la propia célula.

• La estructura de la cabecera de la célula ATM es la misma que la cabecera de la B-ISDN UNI (User-Network Interface), empleada en las comunicaciones RDSI.

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ATM

Red ATM:

• UNI = User-to-Network Interface

• NNI = Network-to-Network Interface

TokenRing

UNI

NNI

NNIRed ATM

En ATM existen dos tipos de interfaces; una conexión entre dos conmutadores (interfaz NNI, Network to Network Interface) y una conexion entre un conmutador y un host (interfaz UNI, User to Network Interface).

Desde el punto de vista de una red ATM:

Un Host es el que envía o recibe celdas ATM

Un Conmutador solo se ocupa de conmutar celdas, es decir de pasarlas de una interfaz a otra y de modificar el valor de VPI/VCI que aparece en su cabecera.

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ATM

Cabecera de celda ATM:

VCI PTI

Header Error Check (HEC)

VCI

VPI VCI

GFC VPI

CLP

Carga útil

(48 bytes)

Celda UNI Celda NNI

VCI PTI


VCI

VPI VCI

VPI VPI

CLP

Carga útil

(48 bytes)

•GFC: Generic FlowControl. No usado

•VPI: Virtual PathIdentifier. Hasta 256 (UNI) o 4096 (NNI).

•VCI: Virtual Channel Identifier. Hasta 65536.

•PTI: Payload TypeIdentifier. 3 bits.

•CLP: Cell LossPriority. 1 bit.

•HEC: Es un CRC de toda la cabecera. 8 bits.

8 bits 8 bits

19



ATM

Cabecera de celda ATM: • El formato de una celda ATM varía ligeramente según se trate de una interfaz UNI o NNI.

• En el caso de la interfaz UNIaparece un campo de 4 bits al principio de la celda denominado GFC (Generic Flow Control). Aunque este campo se pensó inicialmente para ejercer control de flujo sobre el host, en la práctica no se ha utilizado.

• En el caso de la celda NNI el campo GFC no está presente, con lo que el campo VPI tiene una longitud de 12 bits en vez de los 8 que tiene en la celda UNI.

• El número máximo de VPIs en una interfaz UNI es de 256 mientras que en una NNI es de 4096.

VCI PTI


VCI

VPI VCI

GFC VPI

CLP

Carga útil(48 bytes)

Celda UNI Celda NNI

VCI PTI


VCI

VPI VCI

VPI VPI

CLP


• GFC: Generic FlowControl. No usado

• VPI: Virtual PathIdentifier. Hasta 256 (UNI) o 4096 (NNI).

• VCI: Virtual Channel Identifier. Hasta 65536.

• PTI: Payload TypeIdentifier. 3 bits.

• CLP: Cell LossPriority. 1 bit.

• HEC: Es un CRC de toda la cabecera. 8 bits.

8 bits 8 bits

20



ATM

Cabecera de celda ATM:

VCI PTI


VCI

VPI VCI

GFC VPI

CLP


Celda UNI Celda NNI

VCI PTI


VCI

VPI VCI

VPI VPI

CLP


•GFC: Generic FlowControl. No usado

•VPI: Virtual PathIdentifier. Hasta 256

(UNI) o 4096 (NNI).

•VCI: Virtual Channel Identifier. Hasta 65536.

•PTI: Payload TypeIdentifier. 3 bits.

•CLP: Cell LossPriority. 1 bit.

•HEC: Es un CRC de toda la cabecera. 8 bits.

8 bits 8 bits

• En ambas interfaces el campo VCItiene una longitud de 16 bits y contiene el número del VCI al que pertenece esta celda.

• Se dispone por tanto de hasta 65536VCIs diferentes por cada VPI en cada interfaz.

• El campo PTI tiene tres bits y se utiliza para diversas tareas como se describe en la siguiente Diapositiva.

21



ATM

Campo PTI (Payload Type Identifier)

• El campo PTI tiene tres bits que se utilizan para diversas funciones.

• El primer bit (el más significativo) indica si se trata de una celda de usuario (valor cero) o si es una celda de gestión de la red (valor uno).

• En las celdas de usuario el segundo bitsirve para indicar situaciones de congestión.

• El tercer bit sirve en las celdas de usuario para distinguir dos tipos, las llamadas de tipo 0 (que son las normales) y las de tipo 1.

o La utilización de dos tipos diferentes sirve por ejemplo en el protocolo de transporte AAL5 para indicar que la celda termina un mensaje

Reservado111

Celda RM (ResourceManagement)110

Celda OAM (Operation, Administrationand Management) extremo a extremo

101

Celda OAM (Operation, Administrationand Management) de segmento (entre vecinos)

100

Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). Hay congestión011

Celda tipo 0 (normal). Hay congestión010

Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). No hay congestión.001

Celda tipo 0 (normal). No hay congestión000

SignificadoValor

Usuario

Gestión

22



ATM

La estructura de la célula ATM:

VPI: Identificador de Camino VirtualVCI: Identificador de Canal VirtualPTI: Identificador Tipo de Carga ÚtilCLP: Célula de Baja PrioridadHEC: Control de Errores de Cabecera

23



ATM

Multiplexación ATM:

• La multiplexación de ATM ofrece una ventaja adicional, y es la posibilidad de que trabaje tanto en modo de CS como en PS.

• El modo de CS (por ejemplo, voz), se denomina también CBR ("Continuous Bit Rate");

• El modo de PS, casi siempre datos, es denominado VBR ("Variable Bit Rate").

• De este modo, se logra compatibilidad:

o con el equipamiento de red existentes,

o con todos los servicios de red.

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ATM

Conexiones ATM: • Las conexiones ATM, son denominadas Circuitos Virtuales,

• Estas pueden ser:

• CV Permanentes - PVC (Permanent Virtual Circuit), que operan como una línea física dedicada, creando una conexión permanente entre dos puntos de la red.

• CV Conmutados - SVC (Switched Virtual Circuit), equivalentes a los de la red telefónica, donde las conexiones entre dos puntos de la red se establecen dinámicamente para cada transmisión.

VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4

VPI 2VPI 2VPI 3VPI 3VPI 1VPI 1

VPI 2VPI 2

VPI 3VPI 3

VPI 5

VPI 1VPI 1

VPI 4

PortPort 11

PortPort 22

PortPort 33

VCI 1

VCI 2

VCI 1

VCI 2

VP Switch

VC Switch

VCI 1

VCI 2

VCI 4

VCI 3

25



ATM

Encaminamiento ATM: • Las células ATM son encaminadas entre dos puntos de la red a través de Canales Virtuales- VC (Virtual Channel) y Caminos Virtuales -VP (Virtual Path).

• Un Canal Virtual es la conexión entre dos entidades finales ATM, y ello conlleva el establecimiento de todos los enlaces necesarios para crear la comunicación entre dichas entidades.

• Los Caminos Virtuales son grupos de canales virtuales que conectan dos puntos finales, incluyendo todos los enlaces asociados a través de la red ATM. Son un medio muy conveniente para agrupar el tráfico de todos los canales virtuales con idéntico destino u origen.



VPI 2VPI 2

VPI 3VPI 3

VPI 5

VPI 1VPI 1

VPI 4

PortPort 11

PortPort 22

PortPort 33

VCI 1

VCI 2

VCI 1

VCI 2

VP Switch

VC Switch

VCI 1

VCI 2

VCI 4

VCI 3

26



ATM

Encaminamiento ATM:

T rayectos V irtua les y C anales V irtua les

E nlace fís ico

C ada VP C ontieneM últip les V C s

P or un enlace fís ico pueden pasar m últiples V P s

E l V C es e l cam inológ ico entre hosts

en la red ATM

E 1 (2 M b/s)E 3 (34 M b /s)

S TM -1 u O C -3c (155 M b/s)S TM -4 u O C -12c (622 M b/s)

V irtual P ath (V P )

V irtual P ath (V P )

Id entificado r d e la C on exión : V P I/V C IVP I/V C I

27



ATM

Arquitectura ATM:

• Las diferentes funciones de la arquitectura ATM se distribuyen en capas.

• Las capas permiten una mejor gestión y convergencia de todas las funciones.

28



ATM

Arquitectura ATM:

L1 - La capa física

L2 - La capa de ATM

L3 – La capa de Adaptación ATM (AAL)

El modelo de referencia B-ISDN ATM consta de tres capas principales.

29



ATM

Arquitectura ATM:L1 - La capa física :

• Define y se encarga de los niveles de voltaje del nivel físico y de determinar el comienzo y fin de una cadena de bits en el tiempo.

• No se restringe a un tipo específico de medio de transmisión físico, por lo cual existe la subcapa física dependiente del medio físico, la cual se encarga de dar acceso a la red física.

• La subcapa de convergencia de transmisión se encarga de manejar celdas lo cual sería el trabajo de crear frames en el nivel de enlace ISO.

L2 - La capa de ATM:

• Se encarga de solucionar la congestión de tráfico, de darle significado a los encabezados de las celdas y la creación y liberación de circuitos.

30



ATM

Arquitectura ATM:L3 – La capa de Adaptación ATM (AAL)

• Es la capa más interesante, ya que esta capa funciona diferente de acuerdo al tipo de información que las celdas contienen.

• Esta capa permite que diferentes aplicaciones puedan hacer uso de una red ATM.

• Esta capa debe ser capaz de colocar cualquier tipo de información en las celdas de ATM.

• La capa de Adaptación está dividida en dos. – La capa inferior (Subcapa de

segmentación y re-ensamblado) se encarga de re-ensamblar celdas para crear paquetes de mayor tamaño según lo requiera la aplicación que se encuentra en capa superiores.

– La capa superior (Subcapa de convergencia) se encarga de decidir qué tipo de servicio requiere nuestra aplicación (video, voz, datos, etc.)

31



ATM

L1 ATM:• La capa física ATM define las interfaces y

los protocolos de las tramas para la red ATM.

• Las implementaciones actuales soportan velocidades de:

• 34 Mbits/seg. (E3), • 45 Mbits/seg. (T3), • 155 Mbits/seg. (OC-3), • 1.544 Mbits/seg. (T1), • 622 Mbits/seg. (OC-12).

• Aunque los límites aún no se han establecido, y por tanto esto son sólo algunas muestras de las posibilidades que se ofrecen.

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ATM

L1 ATM:

La capa física se subdivide en dos subcapas:

● SC medio físico(PM - Physical Medium)

• Proporciona las funciones de transferencia de bits.

• .: Es específica al medio empleado.

● SC convergencia de transmisión(TC - Transmission Convergence)

• Controla la transmisión de las tramas a través del medio físico.

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ATM

Sub capa TC:

1. Generación/reconstrucción de la trama de transmisión

Empaqueta las células en las tramas de transmisión (lado emisor) y las desempaqueta (lado del receptor).

2. Adaptación de la trama de transmisión

Dado que los procesos siguientes requieren conocer el esquema de entramado empleado en el enlace.

3. Delimitación de las células

De modo que el receptor reconozca los límites de cada célula en la cadena de bits.

La subcapa TC es el nivel más bajo y realiza cinco funciones específicas:

34



ATM

Sub capa TC:

4. Secuencia de generación/verificación del HEC

• El control de errores en ATM se emplea sólo en la cabecera de la célula, y se denomina Control de Errores de Cabecera (HEC o Header Error Control).

• A través de un sólo byte, con posibilidad de corrección de errores de un solo bit.

• Con su verificación se logra que células fallidas no sean conmutadas a destinos inadecuados.

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ATM

Sub capa TC:

5.Cell Rate Decoupling.

• Un servicio de datos a ráfagas puede perder mucho tiempo sin transmitir datos, y en otros momentos puede intentar enviar gran cantidad de datos al mismo tiempo (ráfagas).

• Durante los períodos de inactividad, la capa TC insertará células "vacías", en el lado del emisor, que serán retiradas en el lado receptor.

• Sólo las células "no vacías" son pasadas a la capa ATM.

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ATM

L2 ATM:

La capa ATM define:

• la estructura de la célula ATM y • la señalización a través de las

conexiones en una red ATM.

Esta capa también:

• crea las células ATM y • permite el establecimiento y

"destrucción" de las conexiones virtuales (VC y VP) en la red.

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ATM

L2 ATM. Funcionamiento:1. La capa ATM multiplexa (mezcla) células a través de

un mismo enlace físico.

2. Las células se distinguen en los nodos de la red (conmutadores ATM), y en los equipos destinatarios, porque los campos de la cabecera identifican los caminos virtuales y los canales virtuales.

3. La capa ATM traslada un identificador de camino virtual (VPI o Virtual Path Identifier) y un identificador de canal virtual (VCI o Virtual Channel Identifier) entrantes, en un enlace al par correcto VCI/VPI para el enlace de salida.

4. Los valores se obtienen de una tabla en el conmutador, que previamente había sido obtenida en el momento de la conexión por mensajes de señalización.



VPI 2VPI 2

VPI 3VPI 3

VPI 5

VPI 1VPI 1

VPI 4

PortPort 11

PortPort 22

PortPort 33

VCI 1

VCI 2

VCI 1

VCI 2

VP Switch

VC Switch

VCI 1

VCI 2

VCI 4

VCI 3

38



ATM

L2 ATM. Funcionamiento:

5. En los extremos de la red, la capa ATM genera e interpreta las cabeceras de las células, y sólo el campo de "payload" es pasado a las capas superiores.

6. La capa ATM proporciona un mecanismo control de flujo genérico (GFC o Generic Flow Control) para el acceso al medio.



VPI 2VPI 2

VPI 3VPI 3

VPI 5

VPI 1VPI 1

VPI 4

PortPort 11

PortPort 22

PortPort 33

VCI 1

VCI 2

VCI 1

VCI 2

VP Switch

VC Switch

VCI 1

VCI 2

VCI 4

VCI 3

39



ATM

L3 AAL:• La capa de adaptación al medio (AAL) esta

diseñada para proporcionar la conversión en células de los diferentes tipos de paquetes, necesaria para acomodar la mezcla de tipos de datos en una misma red.

• La AAL realiza las funciones de segmentación y reensamblado que componen la información de las capas de niveles superiores, como paquetes de datos de longitud variable en células ATM de longitud fija.

• La AAL gestiona el control de tiempospara las transmisiones y maneja células perdidas u ordenadas incorrectamente.

40



ATM

L3 AAL. Versiones :

A/D AALVoz

s1 , s2 …

Muestra Digital

A/D AAL… Compression

compressed

framespicture frames

AALDatos

Bursty variable-length

packets

cells

cells

cellsVideo

41



ATM

L3 AAL. Versiones de AAL:

42



ATM

L3 AAL. Versiones de AAL:

Hay 5 versiones de la capa de adaptación al medio:

1. AAL1

1. soporta servicios CBR, 2. orientados a conexión y 3. tráfico síncrono, para servicios de voz y vídeo sin

comprimir, emulación de circuitos, en los que se requiere una fuerte sincronización entre el emisor y el destinatario, pero a velocidades fijas.

2. AAL2

1. soporta servicios VBR, 2. orientados a conexión y 3. tráfico síncrono, para servicios de voz y vídeo

comprimidos, donde la sincronización entre el emisor y el destinatario también es importante, pero la velocidad es variable.

43



ATM

L3 AAL. Versiones de AAL:3.AAL3/4

• Proporciona servicios para comunicación de datos, tanto orientados a conexiones como sin ellas, de tráfico asíncrono.

• Permite el empleo de ATM con funciones de LAN (transferencia de archivos, backup, ...), en general transferencias cortas pero con grandes ráfagas de datos.

4.AAL5

• Es una versión más eficiente de la AAL3/4, diseñada para los requerimientos de redes LAN de alta velocidad (paquetes, SMDS, ...), sin conexión y con servicios VBR.

En el futuro, se podrán especificar otros niveles, para cumplir con nuevos requisitos.

44



ATM

L3 AAL. Organización de AAL:

• Las funciones AAL están organizadas en dos subcapas lógicas:

• La Subcapa de Convergencia

(CS o Convergence Sublayer) y

• La Subcapa de Segmentación y Reensamblado

(SAR o Segmentation and Reassembly Sublayer).

• La subcapa CS opera en el punto de acceso del servicio (SAP) y encapsula cualquier tipo de datos en un formato compatible ATM.

• Su configuración es dependiente del servicio de acceso (Frame Relay, SMDS, Cell Relay Service, ...).

• La funcionalidad de las Subcapas de Convergencia y SAR debe de ser proporcionada en el equipamiento del cliente, como routers, DSU o gateways.

45



ATM


• Para facilitar la implementación, los tipos de información con características comunes fueron agrupados por el ITU-T en 4 clases de servicios: A, B, C y D.

• La agrupación se realizó en base a tres criterios principales.

A

Tiempo real

Velocidad de

transmisión

Modo de

conexión

B C

Si

Constante

Orientado a conexión

Variable

No

Sin conexión

D

46



ATM


• Para soportar las 4 clases de servicio se definieron 4 tipos de protocolos: – clase A protocolo AAL1– clase B protocolo AAL2– clase C protocolo AAL3– clase D protocolo AAL4

• Posteriormente se combinaron los protocolos 3 y 4 para formar AAL3/4.

• Finalmente, se definió el protocolo AAL5 específicamente para la comunicación entre computadoras.

A

Tiempo real

Velocidad de

transmisión

Modo de

conexión

B C

Si

Constante

Orientado a conexión

Variable

No

Sin conexión

D

47



• En la figura se muestra un conmutador ATM típico.

• En este ejemplo en concreto el conmutador dispone de 12 puertosde 155 Mb/s (OC-3c) de los que:

– cuatro utilizan interfaz en cable de cobre UTP Cat. 5 (conector RJ-45)

– los 8 restantes utilizan puertos OC-3c en fibra óptica (conector SC/SC).

• Además hay un puerto OC-12c de 622 Mb/s.

• La capacidad total agregada del conmutador es pues de 2488,32 Mb/s.

Redes 4-26Universidad de Valencia Rogelio Montañ

Puertos 155 Mb/s en fibraPuertos 155 Mb/s en cobre (UTP-5)

Puerto 622 Mb/s en fibra

Conmutador ATM

ATM

48



Redes 4-26Universidad de Valencia Rogelio Montañana

Puertos 155 Mb/s en fibraPuertos 155 Mb/s en cobre (UTP-5)

Puerto 622 Mb/s en fibra

Además de los puertos de conmutación ATM el conmutador dispone de dos puertos especiales.

Uno de ellos es la consola, que en este caso está identificada como ‘TERMINAL’ . Se trata de una interfaz RS-232 que se utiliza para la configuración inicial del equipo.

El otro puerto es un Ethernet 10BASE-T (también con conector RJ-45) que se utiliza para permitir la configuración remota del conmutador cuando aún no está configurada la parte ATM.

Conmutador ATM

ATM

49



Funcionamiento de un conmutador ATM

Universidad de Valencia Rogelio Montañana

• El conmutador dirige las celdas según el VPI/VCI y el puerto de entrada.

• Los VPI/VCI se fijan al crear el VC. Si son PVCs los fija el operador al configurarlos. Si son SVCs los elije el conmutador (normalmente usando números en orden creciente)

• En general los VPI/VCI de un circuito cambian en cada salto de la celda en la red

• Los VPI/VCI han de ser únicos para cada puerto (pueden reutilizarse en puertos diferentes).

• Se pueden conmutar grupos de VCI en bloque conmutando por VPI

22

33

29 6464

Salida

2929

45Entrada

Port

1

2

11

33

VPI/VCI

29

45

6464

2929

Port

2

1

33

11

VPI/VCI

45

29

2929

6464

11

ATM

50



Viaje de dos celdas por una red ATM

• En esta figura se muestra un ‘viaje imaginario’ de dos celdas por una red ATM en la que se han constituido a su vez dos circuitos, el verde que une el host A y el C, y el azul que conecta el host B con el D.

• Cada celda corresponde a un circuito diferente y viene identificada en todo momento por su color correspondiente.

Cada entrada en las tablas de los conmutadores es un VC; si la crea el operador es un PVC, si las crea un protocolo de señalización es un SVC

AA

BB

DD

CC

EntradaEntrada SalidaSalidaPortPort VPI/VCIVPI/VCI PortPort VPI/VCIVPI/VCI

2 15 3 14

33 1414 22 1515


11 2929 33 4545

22 3030 44 1515

3 45 1 29

4 15 2 30


11 4545 22 1616

2 16 1 45

2929

3030

1010

1616

1515

45451414

4343


11 1616 22 4343

22 4343 11 1616

3 14 4 10

4 10 3 14

1

2

4 2

3

3

2

4

12

3

1

X Y

Z W

ATM

51



Viaje de dos celdas por una red ATM

• El circuito verde sigue la ruta A-X-Z-W-C y toma los valores de VPI/VCI 29, 45, 16 y 43. Por su parte el circuito azul sigue la ruta B-X-Y-W-D y toma los valores de VPI/VCI 30, 15, 14 y 10.


AA

BB

DD

CC


2 15 3 14

33 1414 22 1515


11 2929 33 4545

22 3030 44 1515

3 45 1 29

4 15 2 30


11 4545 22 1616

2 16 1 45

2929

3030

1010

1616

1515

45451414

4343


11 1616 22 4343

22 4343 11 1616

3 14 4 10

4 10 3 14

1

2

4 2

3

3

2

4

12

3

1

X Y

Z W

Obsérvese que los circuitos se encuentran definidos en ambos sentidos, por lo que son full dúplex.

ATM

52



Viaje de dos celdas por una red ATM• Como puede verse en este ejemplo, no solo el valor de VPI/VCI puede cambiar a lo largo de una conexión sino que además no tiene por que haber ninguna correspondencia ni conocimiento mutuo entre los valores de VPI/VCI utilizados por los dos hosts que establecen el circuito.

• Cuando se establecen PVC el operador que lo configura elige un valor de VPI/VCI libre para cada tramo de acuerdo con sus preferencias o con los criterios establecidos.

• En el caso de SVC normalmente el protocolo de señalización elige para cada tramo el siguiente valor libre en orden creciente.


AA

BB

DD

CC


2 15 3 14

33 1414 22 1515


11 2929 33 4545

22 3030 44 1515

3 45 1 29

4 15 2 30


11 4545 22 1616

2 16 1 45

2929

3030

1010

1616

1515

45451414

4343


11 1616 22 4343

22 4343 11 1616

3 14 4 10

4 10 3 14

1

2

4 2

3

3

2

4

12

3

1

X Y

Z W

ATM

53



Conmutación de VPs y VCs • El uso de dos campos diferentes en la conmutación de celdas (VPI y VCI) permite establecer niveles jerárquicos, simplificando en ocasiones las switching tables.

• Por ejemplo si se han de conmutar un grupo de circuitos que tienen un mismo VPI se puede cambiar éste manteniendo constante el campo VCI; de este modo todo el grupo vendrá identificado por una sola entrada en las switching tables.

• Podemos considerar esta conmutación de ‘grano grueso’ como un conmutador por Virtual Path.

• Cuando el conmutador desciende a modificar no solo el valor del VPI sino también el del VCI decimos que se trata de un conmutador por Virtual Circuit.



VPI 2VPI 2

VPI 3VPI 3

VPI 5

VPI 1VPI 1

VPI 4

PortPort 11

PortPort 22

PortPort 33

VCI 1

VCI 2

VCI 1

VCI 2

VP Switch

VC Switch

VCI 1

VCI 2

VCI 4

VCI 3

ATM

54



Arquitectura de una red ADSL• En esta figura se muestra un ejemplo de cómo se establecen los circuitos ATM en una red ADSL.

• En primer lugar los usuarios conectarían sus ordenadores al router ADSL, normalmente mediante una conexión Ethernet 10BASE-T.

• El router ADSL se conecta mediante el par telefónico con la central telefónica, donde se encuentra un conmutador ATM.

• El circuito virtual DSLAM se conecta mediante la red ATM del operador con un router, que es el que le dará salida a Internet.

Bucle de abonado (conexión ADSL)

Redtelefónica

Router ADSL

Ethernet 10BASE-T

VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s

VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s

VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s

Circuito permanente ATM

Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s)

Red ATM

192.76.100.1/25

192.76.100.7/25

192.76.100.12/25

192.76.100.15/25

Internet

ATM

55



Arquitectura de una red ADSL

• Cuando el usuario contrata el servicio ADSL con un operador éste constituye un circuito virtual permanente (PVC) entre su router y el router de salida a Internet.

• Obsérvese que el operador con el que se contrata el servicio ADSL que da la salida a Internet puede no ser el mismo que gestiona el bucle de abonado, puesto que la red ATM permite establecer el PVC a través de distancias arbitrariamente grandes.Bucle de abonado (conexión ADSL)

Redtelefónica

Router ADSL

Ethernet 10BASE-T

VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s

VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s

VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s



Red ATM

192.76.100.1/25

192.76.100.7/25

192.76.100.12/25

192.76.100.15/25

Internet

ATM

56



Arquitectura de una red ADSL • Una vez constituidos los PVC ya es posible asociar direcciones IP a cada dispositivo. Normalmente se constituye una subred formada por cada interfaz del router y el conjunto de usuarios que dependen de él (en el ejemplo de la figura la subred es la 192.76.100.0/25). Esta es una organización habitual en redes NBMA (Non-Broadcast Multiple Access) como ATM, Frame Relay o RDSI.

• Normalmente la interfaz ADSL del router del usuario recibe la dirección pública que se le asigna a éste, siendo necesario establecer un NAT (Network Address Translation) en el router si se quiere que varios ordenadores puedan conectar al exterior con esta única dirección.

Bucle de abonado (conexión ADSL)

Red

telefónica

Router ADSL

Ethernet 10BASE-T

VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s

VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s

VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s



Red ATM

192.76.100.1/25

192.76.100.7/25

192.76.100.12/25

192.76.100.15/25

Internet

ATM

57



• Parámetros de tráficoPCR/CDVT

SCR/BT

MCR

• Calidad de ServicioMax. CTD

Peak to Peak CDV

CLR

Contratooro

Contratoplata

ContratContratooRed ATM

Categorías de Servicio ATM

ATM

58



ATM

• CBR utiliza caudal fijo. Para cada VC se reserva un

caudal determinado de forma estática, se use o no se use

• La mayoría de las aplicaciones no generan un caudal

completamente constante; con CBR hay que reservar el

máximo que se quiera utilizar, por lo que se desperdicia

mucha capacidad del enlace.

CBR1

CBR2

CBR2

CBR1

•••

•••

Capacidaddel enlace

Capacidadreservada

no aprovechable

Servicio CBR (constant Bit Rate)

59



ATM

Servicio VBR (Variable Bit rate)

• VBR permite un caudal variable (a ráfagas) con lo que mejora el aprovechamiento del enlace respecto a CBR.

• Dos variantes: VBR-rt (real time) y VBR-nrt (no real time)

• El usuario recibe garantías de QoS (especialmente en VBR-rt) por lo que la capacidad se reserva. Pero si no la emplea queda libre para que la utilicen otros servicios menos exigentes.

CBR

VBR

VBR

CBR

•••

•••

Capacidad noaprovechada

Capacidaddel enlace

60



ATM

Servicio UBR (Unespecified Bit rate)

• UBR intenta ‘aprovechar las migajas’ que deja VBR (CBR no deja

migajas pues la reserva es total)

• No garantiza caudal mínimo ni tasa máxima de celdas perdidas

• No devuelve información sobre la congestión de la red

• Algunas aplicaciones soportan mal la pérdida de celdas

CBR

VBR

VBR

CBRUBR

UBR

Celdas descartadas en caso de congestión

Capacidad excedenteutilizada por UBR

Capacidaddel enlace

61



ATM

Servicio ABR (Available Bit rate)

CBR

VBR

VBR

CBRABR

ABR

La realimentación de la red evita la congestión y la pérdida de celdas

TrTrááfico ABR elfico ABR eláástico stico

con garantcon garantííasas

ABR rellena los huecos de VBR de forma flexible como UBR, pero:

• Ofrece un caudal mínimo garantizado MCR (Minimum Cell Rate)

• La tasa de pérdidas se mantiene baja gracias a la realimentación sobre el

grado de congestión en la red

• Las aplicaciones funcionan mejor al reducirse la pérdida de celdas

(PCR, MCR, CLR)

Capacidaddel enlace

62



ATM

Categorías de Servicio ATM Comparación

No asegura nada. Usa caudal sobrante.UBR

Asegura un caudal mínimo, permite usar capacidad sobrante

de la red. Incorpora control de congestión

ABR

Asegura un caudal medio pero no retardo. Permite ráfagas.

Utiliza pozal agujereado.

VBR-nrt

Asegura un caudal medio y un retardo. Permite ráfagas.

Utiliza dos pozales agujereados.

VBR-rt

Simula línea punto a punto. Reserva estricta de capacidad.

Caudal constante con mínima tolerancia a ráfagas.

CBR

CaracterísticasCategoría

63



ATM

Categorías de Servicio ATM


SCR/BT

MCR


Peak to Peak CDV

CLR

Contratooro

Contratoplata


64



ATM

Parámetros de Tráfico


SCR/BT

MCR


Peak to Peak CDV

CLR

Contratooro

Contratoplata


• PCR (Peak Cell Rate) y CDVT (Cell Delay

Variation Tolerance): Máximo caudal que

permite el VC y tolerancia (pequeña) respecto a

este caudal

• SCR (Sustainable cell rate) y BT (Burst

Tolerance): Caudal medio máximo permitido y

tolerancia a ráfagas (grande) respecto a este caudal

• MCR (Minimum Cell Rate): Caudal mínimo que

la red considera que puede asegurar en ese VC

65



ATM

Parámetros de QoS


SCR/BT

MCR


Peak to Peak CDV

CLR

Contratooro

Contratoplata


• Max. CTD (Maximum Cell Transfer Delay):

máximo retardo que puede sufrir una celda (si

llega más tarde se considera perdida).

• Peak-to-Peak CDV (Peak to Peak Cell Delay

Variation): máxima fluctuación que puede sufrir

el retardo en el envío de una celda. Equivalente al

jitter

• CLR (Cell Loss Ratio): tasa máxima aceptable de

celdas perdidas

66



ATM

Auto configuración ATM

• El protocolo ILMI permite la autoconfiguración de los hosts en una red ATM.

• Para generar la dirección de red de forma automática y garantizar su unicidad se asigna a cada interfaz una dirección MAC IEEE 802 de 48 bits.

• Cuando arranca el host ATM establece con su conmutador un VC a través del VPI/VCI 0/16.

• A través de este VC el host envía un mensaje al conmutador en el que le notifica su dirección MAC.

• El conmutador recibe este mensaje por el puerto n.

Prefijo ATM = 39.724F

Direc. Port n = ???

Host ATM Conmutador ATM

port n

Cual es el prefijo ATM?

Mi MAC = aabb

Direc. MAC = aabb

Pref. ATM = ???

Red ESI

aabb?

Red ESI

39.724F ?

UNI

VPI = 0, VCI = 16

ILMI (Integrated Local Management Interface)

Primera parte

19 Bytes19 Bytes

67



ATM

Auto configuración ATM • A su vez el conmutador ATM le envía al host el prefijo de red, compuesto por los 13 primeros bytes de su propia dirección.

• De esta forma el host puede construir los 19 primeros bytes de su dirección ATM, formados por 13 bytes del prefijo de red y 6 de la dirección MAC.

• El vigésimo byte corresponde al selector y sirve para identificar diversas entidades dentro del mismo host, por lo que es fijado por este de forma autónoma.

• Por su parte el conmutador también ha averiguado gracias a ILMI los 19 primeros bytes de la dirección ATM del host que tiene conectado por el puerto n.

Prefijo ATM = 39.724F

Direc. Port n = 39.724Faabb

Host ATM Conmutador ATM

Red = 39.724F

Direc. MAC = aabb

Pref. ATM = 39.724F

Red ESI

aabb39.724F

Red ESI

39.724F aabb

UNI

19 Bytes

VPI = 0, VCI = 16

port n

19 Bytes

68

Uni fiee rdsi sesion 13 14 atm

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