ATM: Conceitos Básicos - dt.fee.unicamp.brmotoyama/ie670/aulas/06-2aula-18.pdf · entidades de protocolo. AAL ATM Adaptation Layer ATM Assynchronous Transfer Mode Gerência de Camadas

Motoyama: ATM: Conceitos Básicos 1

ATM: Conceitos Básicos

Prof.: S. MotoyamaAula 18


ATM - Histórico

• 1988 CCITT aceita que o ATM seja o sistema de transferência para rede de faixa larga B-ISDN.

• 1989 Define o tamanho da célula 5 + 48 = 53 bytes.

• 1991 ATM Forum é fundado por indústrias detelecomunicações e de computação. Atualmente tem mais de 500 membros.

• 1993 Em março a International Telecommunication Unionalterou o CCITT e substitui-o pela ITU-T.

B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network CCITT Comité Consultatif International Télégraphique et TéléphoniqueITU-T International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Section


ATM: Tecnologia de comutação

• Permite alocação dinâmica de faixa através de multiplexagem estatística.

• Suporta serviços múltiplos: voz, dados, vídeo, etc.

• Projetada para meios de transmissão digitais de alto desempenho:fibra óptica.

• Orientado a conexão.

• Independe da tecnologia de transmissão.

• Incorpora naturalmente o aumento das taxas de transmissão.


ATM: células

• Transmissão mediante pequenos pacotes chamados células.

cabeçalho: 5 bytes dados de usuário: 48 bytes

• As células têm tamanho fixo de 53 bytes e são comutadas individualmente.

– Células pequenas - Vantagens:• Mais apropriado para tráfego de voz (menor “Overhead”);• Atraso Médio e jitter menores;• Menor complexidade dos comutadores:

– Células grandes => Buffers grandes;– Células Grandes - Vantagens:

• Maior Eficiência.• ITU-T escolheu 48: compromisso entre 32 e 64 bytes.


ATM : Princípios Básicos

• Não há recuperação de erros de transmissão pela rede na camadaATM:

– Na ocorrência de erros a célula é perdida.

• Não há sincronismo entre a rede de transporte e a fonte.

– As células não ocupam posições fixas no tempo.

– Um canal é identificado através de um rótulo no cabeçalho da célula.


ATM: Vantagens

• Usa multiplexagem estatística.• Utiliza novas tecnologias de comutação de pacote rápida.• Beneficia-se com os avanços do SDH subjacente.• Supre as necessidades dos grandes usuários por serviços que exigem

de alta taxa de informação:• Vídeo-conferência,• Interconexão de LANs,• Transferência de grandes arquivos,• Multimídia,• Processos Gráficos.

SDH Synchronous Digital Hierarchy LAN Local Area Network


ATM: Características

Características

Comutação de células:Células de comprimento fixocom 53 Bytes

Orientado a conexão: Canal dedicado

Independente do nível físico:Fibra Ótica, Cabo Coaxial, Par TrançadoVelocidades : Mbit/s a Gbit/s

Benefícios

Permite comutação por hardwareAtrasos pequenos Atende a vários tipos de tráfego

Comutação simplesQualidade de serviço definida na conexão

Suporta necessidades de usuários diversosCusto compatível com a velocidade


Configuração de Referência para a RDSI-FL

B-NT1:Equipamento determinação da linha doassinante;Não pode multiplexar células

B-NT2:Responsável pela Multiplexação/Demulti-plexação e Comutaçãodas Células.

B-TE2 B-TAGrupamentde Referên

RB SB TB

B-TE1 B-NT2 B-NT1UB

Linha doAssinante

Pontos deReferência

B-TE1:Equipamento Terminal compatívelcom a Interface definida pela UNI.

B-TE2:Equipamento Terminal não compatível com a UNI.

B-TA:Adaptadores de Equipamento.

SB, TB e UB:Mesmo formato de células;Parâmetros elétricos diferenciados.


Configuração de Referência RDSI-FL:Comentários

• Diferenças entre os padrões RDSI-FE e RDSI-FL:- RDSI-FE:

Especificação das interfaces UNIApenas os aspectos elétricos e mecânicos são tratados.

Define o STM como modo de transmissão nas UNIs eNNIs.

- RDSI-FL:Define o ATM como modo de transmissão nas interfaces UNI e NNI.Especificação da UNI:

Além dos aspectos elétrico e mecânicos, especifica otamanho e formato das células


Elementos da RDSI-FL

• Pontos de Referências SB e TBPadronizados para

- 155, 520 Mbps.- 622, 080 Mbps.

• Funções: B-NT 1:

Desempenha funções das camadas inferiores:Interface de transmissão e operação e manutenção.

B-NT 2:Funções de adaptação para diferentes meios de transmissão etopologia.Delineação da células; Concentração, Armazenamento,Mutiplex/Demutiplex das células; Alocação de recursos;Policiamento; Adaptação de sinalização; Sinalização; Comutação para conexões locais; Operação e Manutenção.


Relacionamento RDSI-FL com o ATM

BTE BNT 2 BNT 1 B-LT/ETTB UBSB

UsuárioATM

ComutadorATM

PrivadoUsuário

ATM

UsuárioATM

ComutadorATM

Público

UNIPública

UNIPrivada


Modelo de Referência ATM

• Plano de Controle:Realiza a sinalização necessária àconexão e desconexão dechamadas.

• Plano de Usuário:Responsável pelo transporte da informação incluindo recuperaçãode erro, controle de fluxo, etc.

• Plano de Gerência dos PlanosGerencia os elementos de rede.Não usa estrutura de camadas.

• Plano de Gerência das CamadasControla o fluxo de informações deoperação e manutenção relativo acada camada. Gerencia os recursose os parâmetros associados às entidades de protocolo.

AAL ATM Adaptation LayerATM Assynchronous Transfer Mode

Gerência deCamadas

Controle

AALAAL

Camadas Superiores

Camadas Superiores

ATM

FÍSICA

Gerência de Plano

Usuário


Funções das Camadas

• Camada FísicaTransmissão, recuperação de relógio e sincronismo dequadro, delineamento das células, verificação de CRC docabeçalho das células, conversão elétrica/ótica, etc.

• Camada ATMMultiplexação e demutiplexação das células, adição eremoção dos cabeçalhos das células, controle de fluxo,detecção de células inválidas, comutação e encaminhamentodas células baseado em informações do cabeçalho realizado pelos comutadores, etc.

• Camada AALCompatibilidade do serviço à camada ATM. Segmenta emonta as unidades de informação do serviço (mensagens) emcélulas; detecta células fora de seqüência, etc.


Interação entre Camadas do ATM

• Três Camadas inferiores:Camada Física (PHY), Camada ATM, Camada de Adaptação (AAL)

• Camadas Superiores: Não padronizado. AAL Camada de

adaptaçãoao ATM

CamadaATM

CamadaFísica

Conversão aoformato ATM

(48 Bytes)(segmentação)

remontagem

Acréscimodo cabeçalho de 5 bytes

retirada docabeçalho de 5 bytes

Conversãopara a

camada Física

egeração

ouverificação

do HEC

AAL ATM Adaptation Layer HEC Header Error Check


Formato da Célula na Interface Usuário RedeUNI

VCI

GFC VPI

VPI VCI

VCI PT CLP

HEC

Carga Útil

5 Bytes

UNI

48 bytes

GFC: Controle de Fluxo 4 bits VPI: Identificador de Caminho VirtualVCI: Identificador de Canal Virtual

O par VPI e VCI formam o número do circuitovirtual

= VPI + VCI = 8 + 16 = 24 bitsGFC usado localmente para controle de fluxo ou controle de acesso

UNI User Network Interface GFC Generic Flow Control VPI Virtual Path Identifier VCI Virtual Channel Identifier PT Payload Type CLP Cell Loss PriorityHEC Header Error Check


Cabeçalho da Célula na Interface Usuário RedeNNI

CLP Prioridade de Eliminação 1 bitCLP = 1 => Eliminado primeiro

HEC Controle de Erro 8 bits

PT Tipo de Informação transportada pela célula 3 bits

Bit 3 e 4

00 Dados de Usuário sem congestionamento

01 Dados de Usuário comcongestionamento

10 Dados de Gerência 11 Sem uso

VCI

VPI

VPI VCI

VCI PT CLP

HEC

Carga Útil

NNI

5 Bytes

48 bytes

UNI User Network Interface CLP Cell Loss Priority PT Payload TypeHEC Header Error Control GFC Generic Flow Control


Cabeçalho da Célula na Interface Nó RedeNNI

Cabeçalho

5 48 bytes

Tipo de Informação Reservado CLP

VCI 16 bitsIdentificador do Canal Virtual

HEC 8 bitVerificação doCabeçalho por CRC

Carga ÚtilCélula ATM

Cabeçalho

VPI 12 bitsIdentificador doCaminho Virtual

PTIdentificação do Circuito Virtual:

= VPI + VCI = 12 + 16 = 28 bitsNNI Network Network Interface CLP Cell Loss Priority HEC Header Error ControlVCI Virtual Channel Identifier PT Payload Type VPI Virtual Path Identifier


Conexão ATM: Circuito Virtual

• Rede orientada a conexão:

VC1

VC2 VC2

VC2

• Realiza as conexões em modo circuito virtual;Aloca um mesmo caminho para todas as células durante a conexão.Os Caminhos são definidos durante a aceitação da chamada.Nós intermediários examinam apenas o número do circuito virtual,para realizar o encaminhamento.É possível o encaminhamento “multicast” (um para muitos).

Nó 1

Nó 2

Nó 3

Nó 4


Cabeçalho: Circuito Virtual

• O cabeçalho não contém as informações de usuários finais:

Contém apenas as informações que são traduzidas em próximos caminhos e circuitos a seguir. São utilizadas tabelas de comutação.As tabelas de comutação são definidas pela gerência, na fase deconexão. VCI, VPI de entrada por certa rota => novo VPI, VCI de saída por outra rota.VPI + VCI = 8 + 16 = 24 bits => 224 = 16.777.216O número de endereços não é suficiente para uma alocação individualizada por terminal na rede mundial.

• Solução é adotar uma identificação para a rota em cada enlace da rede.


Princípios da Comutação ATM

• Função da Comutação:Recepção das células que chegam nas portas de entrada eretransmissão nas portas de saída, mantendo a ordem dascélulas em cada conexão.

• Tabelas de comutação:

Válidas apenas durante a conexão ;

Definem uma relação lógica decomutação nó a nó, permitindo que cada célula seja encaminhada a seu destinofinal.

m

k

nn

K

Porta Rótulo

n k

Porta i

Porta n


Conexões por circuito virtual e por caminhoVirtual

• VCC: Conexão por Canal Virtual (fim a fim) • VCL: Enlace de canal virtual

VCC: Formado pela concatenação de VCLs.• Uma conexão por caminho virtual (VPC) é composta por um grupo de VCCs comutados em conjunto. • VPL: Enlace de caminho Virtual• A concatenação de vários VPLs formam um VPC.• Um VCL é identificado no comutador pelos VPI e VCI que são respetivamente o Identificador de VPL e o Identificador da conexão do VPL

Meio Físico(VPC)

Meio Físico(VPC)

Meio FísicoVPI a

VPI b

VCI 1VCI 2

VCI 1

VCC Virtual Channel Connection VCL Virtual Channel LinkVPC Virtual Path ConnectionVPL Virtual Path LinkVPI Virtual Path IdentifierVCI Virtual Connection Identifier


Comutação de VP e VC

• Existem duas camadas de comutação:Camada Inferior:

Apenas o VPI é examinadoCamada Superior:

O VCI contido em um dado VCI é examinado para que acomutação seja efetuada.

VC

VP VP VP VP

VC

VP VP VP

VC

B

VPI = y3VPI = y2VPI = y1VPI = x3VPI = x2VPI = x1

A

VCCVPC yVPC x

TVCI = a1 VCI = a2


Comutador de VP: Cross Connect

VCI4

VCI3VP2

VCI2

VCI1VP1 VP3

VP4

VCI4

VCI3

VCI1

VCI2

• Mapeia:VP das Rotas de Entrada em VP das rotas de saída.

Processa apenas o VPI.


Comutador de VP/VC

VCI1 VCI2 VCI3 VCI4

VCI1

VCI2

VCI2

VCI1 VCI1

VCI2

VCI3

VCI4

VPI 1

VPI 4 VPI 5

VPI 2

VPI 4

Comutadorde VC

Comutador de VP

• Mapeia:VP e VC de entrada em VP e VC de saída.Processa o VPI e o VCI.Pode processar apenas o VPI: função cross-connect


Exemplo: Conversação Multimídia

- Maria está na sua estação de trabalho e quer conversar com o seu editor a respeito de uma publicação.

- A estação possui: - Cartão interface ATM;- Cartão com som e microfone;- Vídeo camera.

- Maria começa uma chamada multimídia e começa a conversar com o editor. Cada um pode ver o outro.

- O editor lê o texto enquanto conversa com a Maria.

Voz

Vídeo

Texto

Estação ATM

Inter-faceATM

RedeATMH P H HP P

H - Cabeçalho (header)

P - Carga útil (pay load)


Exemplo: Conversação Multimídia

• Vídeo e voz - sensíveis ao atraso de tempo• Texto - pode ter atrasos maiores.• Video e voz - prioridades maiores. • Conexão por caminho virtual é melhor

VCI = 1

VCI = 2

VCI = 3

VPI = 0

TEXTO

VOZ

VÍDEO

VCI = 1 PRI = 1

VCI = 2 PRI = 0

VCI = 3 PRI = 1

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