Por: Marcelo Monteiro Vinícius M. A. Branco UFMS - CCET - DCT Bacharelado em Análise de Sistemas - 1999 ATM (Modo de Transferência Assíncrono) Parte -

Por:

Marcelo Monteiro

Vinícius M. A. Branco

UFMS - CCET - DCT

Bacharelado em Análise de Sistemas - 1999

ATM (Modo de Transferência

Assíncrono)

Parte - I

ATM (Modo de Transferência

Assíncrono)

Parte - I

Introdução

Padronização e Modelo de Referência

Descrição das Camadas

Descrição dos Planos Complementares

ATM e Redes Locais (Parte II)

Origem

Introdução

1984 - Primeiros Esforços 1988 - Série I do ITU

N-ISDN (NarrowBand Integrated Services Digital Networks) ou RDSI-FE (Redes Digitais de Serviços Integrados de Faixa Estreita)

B-ISDN ou RDSI-FLATM

Dificuldades Início dos anos 90 - Advento da Internet 1992 - WWW

Aplicações

Introdução

Integração de Serviços Minimizar recursos físicos Minimizar custos de prestação de serviço

Multimídia Mídias simultâneas Sincronismo

Interconexão de alta velocidade em ambientes locais

Aplicações

Introdução

Pelo ITU, os Serviços de Banda Larga: Requerem canais com taxas maiores que a N-ISDN

(E1 - 2,048 Mbps). Classificação:

Serviços Conversacionais (Transferência fim a fim em tempo real)

Serviços de Recuperação (Recuperação de informação armazenada remotamente)

Serviços de Mensagem (Comunicação via unidades de armazenamento)

Serviços de Distribuição (Com e Sem Controle do Usuário)

Comutação

Introdução

Tipos de comutação: Comutação de Pacotes

Fragmentação das mensagens em unidades menores (“Pacotes”) Tamanho Variável

Melhor adaptação ao tamanho da mensagem.

Tamanho Fixo Comutação simplificada Menor tamanho de “buffer” em cada nó.

Comutação

Introdução


Circuito Virtual Existência de uma conexão. Caminho lógico. A mesma rota para todas os pacotes a serem transmitidas. Mecanismo de controle de erros e fluxo. Pré - alocação de recursos. Endereçamento não complexo. Sequenciamento Natural

Comutação

Introdução


Datagrama Inexistência de uma conexão. Roteamento em cada nó. Possibilidade de pacotes de uma mensagem seguirem caminhos diferentes. Possibilidade de chegada dos pacotes em ordem diferente da transmissão. Escolha da melhor rota. Armazenamento em “buffer” em cada nó para retransmissão (store and foward).

Comutação

Introdução

Tipos de comutação: Comutação de Circuitos

Caminho físico. Rota de comunicação dedicada. Estabelecimento da conexão, transmissão e desconexão. Rejeita novas conexões em caso de congestionamento. Conexões já estabelecidas não sofrem degradação. Não detecta erros. Banda total disponível para transmissão do usuário. Telefonia analógica, Linhas dedicadas.

ATM

Introdução

Modo de Transferência Assíncrono Padronização ITU - T

International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector.

Integração de serviços e interconexão em alta velocidade. Serviços com necessidades diferentes. Comutação de pacotes, orientado a conexão (Circuito Virtual). Pacotes nomeados como “células”. Padronização para o uso com FDDI, SONET. Fibra Óptica, Par Trançado Cat. 5 ou Cabo Coaxial.

ATM

Introdução

Modo de Transferência Assíncrono 155,52 a 622,08 Mbps.em fibra optica. Ligação ponto a ponto unidirecional. Assíncrona

Melhor utilização entre brechas de transmissão. Possibilidade de transmissão de células de fontes diferentes

aleatoriamente. Não provê controle de erros no nível de enlace, (podendo haver

tratamento em camadas superiores).

Padronização

Padronização do B-ISDN iniciou-se no 8º Período de Estudo (1985-1988) do (Broad-Band Task Group) do SG18 do ITU-T

1988 - 1ª Recomendação aprovada (I.121) - Inclusão da adoção do ATM

Encontro em novembro de 1990: Definição dos serviços oferecidos Arquitetura em Camadas para redes ATM Definição das camadas Funcionamento e princípios de operação e manutenção

Inclusão da Mudança do paradigma STM para ATM I.374 - Suporte a serviços multimídia

Padronização

Órgãos Integrados na Padronização

Credenciados na criação e promulgação de padrões:ITU-T e ISO

Não credenciados:ATM Forum e IETF (Internet Engineering Task Force)

Padronização

Hierarquias Digitais de Sinais

Canais de Voz

T1

1

2

24

7

2

T2

T3MUX

MUX

Padronização

No início, STM proposto como M. de Transferência - Estruturas de acesso de canais de taxas mais elevadas (canais H) tinham que ser definidas

Principal obstáculo para definição: Diferentes Hierarquias: Americana (T1), Européia (E1) e

japonesa - PDH

Necessidade de Unificação - SDH Paralelamente: SONET (Synchronous Optical

Network) - Taxa de sinal básico: 51,84 Mbps SDH: 155,52 Mbps

Hierarquias Digitais de Sinais

Padronização

Interface Usuário-Rede

Network Termination Terminal Adapters TE - Terminal Equipment

RB

SB

TB

UB

B-TA

B-TE1 B-NT2 B-NT1

Modelo de Referência

Gerenciamentodos Planos

Plano deGerenciamentodas Camadas

Camada Física

Camada ATM

Camada deAdaptação

Camada deAdaptação

CamadasSuperiores

CamadasSuperiores

Plano deControle

Plano doUsuário

Modelo de Referência

Taxa

Tempo

Taxa

Tempo

Taxa

Tempo

Taxa

CBRCanal virtual

com taxa de bitconstante(baixa)

CBRCanal virtual

com taxa de bitconstante

(alta)

VBRCanal Virtualcom taxa de bit

varável

ABRCanal virtual com

taxa de bit emrajada

(Avaiable Bit Rate)

Nível ATMmultiplexação e

rede detransporte

Nível AALsegmentação eremontagem

MUX

Célula ATM

Diferentes serviços convergem para conexões virtuais distintas em um mesmo meio físico

Nível FísicoSTM

Sinchronous Transfer Mode(SDH/SONET)

Camada Física


Está presente em todos os equipamentos Subdivisões

Subcamada de meio físico (Physical Medium - PM) Subcamada de convergência de transmissão (Transmission

Convergence - TC)

TC

PM

PHYDelineamento de células

Desacoplamento de taxa de célulasGeração e verificação de HEC

Geração e Recuperação de framesTransmissão pelo meio físicoConversão eletro-ótica

Camada Física


Na Geração de Recuperação de Quadros: Estruturas baseadas em TDM síncrono - PDH e SDH Estruturas baseadas em células Estruturas baseadas no FDDI

Desacoplamento da Taxa de Células - geração de células ociosas

Camada ATM

DESCRIÇÃO DE CAMADAS

Responsável pelo encaminhamento das células na rede. Multiplexação e Demultiplixação das células. Adição e Remoção dos cabeçalhos das células. Chaveamento e encaminhamento das células baseado nas

informações do cabeçalho da célula. Controle genérico de fluxo ( GFC ) na UNI ( Interface

Usuário Rede). Oferece serviço de envio e recebimento de mensagens.

Primitivas : prioridade de perda, indicação de congestionamento, ATM - User- to User.

Camada ATM


Primitivas para gerenciamento trocadas entre a camada e a entidade de gerenciamento.

Estabelecimento e liberação de conexões virtuais atráves de sinalização.

Camada ATM


Formato de células ATM

A célula ATM possui um tamanho fixo de 53 bytes, sendo 5 bytes para cabeçalho e 48 bytes para transporte de informações de usuários.

Tamanho relativamente pequeno implica em menor quantidade de “buffer ” em cada nó da rede.

O cabeçalho difere em dois tipos de interface, uma usada na comunicação Usuário - Rede ( UNI), e outra para troca de informações entre nós da rede ( NNI).

Camada ATM


Formato de células ATM

Camada ATM


Formato de células ATM GFC (Generic Flow Control), usado para o controle de fluxo nas interfaces

usuário rede.

PTI (Payload Type), que indica o tipo de informação contida na célula e se a célula sofreu atrasos devido à congestionamentos nos buffers dos nós da rede.

CLP (Cell Loss Priority), que indica a prioridade de descarte das células por congestionamento. Um buffer considerado cheio para células com baixa prioridade pode ainda receber células de maior prioridade.

Camada ATM


Formato de células ATM HEC (Header Error Check), que é utilizado para a detecção

de erros do cabeçalho, não existe um campo que garanta a integridade dos dados, camadas superiores de cuidar disto.

VPI (Virtual Path Identifier) e o VCI (Virtual Channel Identifier), que formam o rótulo no cabeçalho utilizado pelos comutadores para encaminhar as células ao enlace de destino.

O VPI identifica qual o caminho virtual(rota) da célula, e o VCI qual o canal, podemos ter vários canais dentro de um mesmo caminho.

Camada ATM


Comutação de Células ATM Comutador formado por várias portas associadas a linhas

físicas. Informações sobre rotas das células obtidas durante a

sinalização de conexão. Células transportadas por conexões. Conexão fim a fim Circuito Virtual ( VCC ). Uma VCC é formada pela concatenação de conexões virtuais

entre enlaces de rede, denominadas VCL. Tabela de relação VCL - Porta Física VCC Utilização de VCC já existente no caso de destinos iguais.

Camada ATM


Comutação de Células ATM Usando apenas VPI, com VCI transparente.

VCI VPI

Porta VPI

VCI VPIPorta n

Porta i

n k

Tabela da porta i

Seleciona entrada natabela a partir do rótulo de chegada.

Tabelas de comutação( uma para cada porta de entrada ).

Retransmitepela portaadequada.

TrocaVPI

Camada ATM


.

Porta VCI

VCI VPIPorta nPorta i

n k

Tabelas de VPIVCI VPI

VPIPorta VCI VPI

VPIVPI

Tabelas de VCI

Comutação de Células ATMUsando apenas VPI + VCI

Camada ATM


TPMeio de transmissão

físico

VP

VP

VP

VCs

VCs

VCs

VP : Rota VirtualVC : Canal VirtualTP : Transmission Path (Ex.: par trançado, fibra ótica, ou canal digital SDH)

Camada de Adaptação - AAL


Compatibilizar e oferecer os serviços desejados pela camadas superiores, efetuando as adaptações necessárias.

Primeira camada fim a fim:

AAL AAL AAL AALATM ATM

Física FísicaComutador Comutador

ATMFísica

ATMFísica



Subdivisões Subcamada de convergência (Convergence Sublayer - CS) Subcamada de segmentação e remontagem (Segmentation and

Reassembly Sublayer - SAR)

CSSAR

AAL

CS: Recuperação de erros e transmissão; Tratamento de perdas e duplicação de células; Controle de fluxo e controle de sincronismo



Classes de Serviços:

Plano de Controle


É o responsável pela sinalização necessária para ativar, manter e desativar chamadas e conexões: Controle de admissão de conexões Policiamento Controle de congestionamento

Roteamento - complexidade concentrada no estabelecimento da conexão

Endereçamento (também durante a conexão): Endereço formado por 20 octetos Hierarquizado (País, Domínio, Área, Terminal) Traz o formato (E.164, DCC, ICD)

Plano de Controle


Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS): Leva-se em consideração parâmetros mensuráveis e/ou

observáveis (retardo, sensibilidade à variação estatística do retardo, taxa de perda de células, ...)

Enfoque no usuário

Desempenho da Rede (Network Performance - NP): Parâmetros do provedor de serviço (projeto, configuração,

operação e manutenção) Enfoque na infraestrutura de comunicação.

Na conexão: Contrato de Tráfego, Parâmetro de Tráfego (fonte, picos e taxas médias, etc)

Plano de Controle


Congestionamento - estado que degrada a QoS Tentativas de evitá-lo:

Preventivo: Controle de Tráfego Reativo: Controle de Congestionamento

Controle de Tráfego e Congestionamento Gerenciamento de recursos da rede (de acordo com o serviço) Controle de admissão de conexão Controle baseados em feedback Policiamento (UPC e NPC) Controle de prioridades ou descarte de células

Plano de Gerenciamento

Operação, Administração e Manutenção

Recomendação I.610. Funções de operação e manutenção ( Operation

Administration and Maintenance - OAM). Monitoramento de Perfomance Detecção de Falhas e Defeitos Proteção do Sistema. Informação sobre Falhas ou Desempenho. Localização de Falhas.

PLANO DE GERENCIAMENTO



Níveis Hierárquicos para funções

Nível de Canal Virtual. Nível de Caminho virtual. Nível de caminho de transmissão. Nível de seção digital. Nível de seção de regenerador

Plano de GerenciamentoGerenciamentoGerenciamento de configuração

Adição e Remoção de módulos de um comutador. Habilitação e desabilitação de módulos ou portas do comutador. Detecção e Relato de mudanças na configuração dos

comutadores. Gerenciamento de Falhas

Detecção automática de erros de software e hardware. Monitoramento de parâmetros críticos. Teste sobre módulos de hardware, enlace físicos, portas.



Gerenciamento Coleta de Dados Estatísticos

Número de células transmitidas e recebidas por porta. Número de células recebidas com erro por porta. Número de células por conexão. Número de células descartadas por conexão.



Gerenciamento Gerenciamento de conexões Chaveadas

Endereços de chamador e chamado. Instante do Estabelecimento. Características da chamada (QoS, taxa de pico solicitada). Número total de células transmitidas e recebidas Causa e diagnóstico do rompimento da conexão.



Gerenciamento Gerenciamento de conexões Permanentes

Monitorar conexão. Restabelecer conexões rompidas..


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