Redes ATM e B-ISDN Edgard Jamhour. ATM e FRAME RELAY 1. ATM 2. FRAME RELAY 3. INTEGRAÇÃO DE ATM/FRAME-RELAY COM IP 4. QUALIDADE DE SERVIÇO SOBRE REDES

Redes ATM e B-ISDNRedes ATM e B-ISDN

Edgard Jamhour

ATM e FRAME RELAYATM e FRAME RELAY

• 1. ATM

• 2. FRAME RELAY

• 3. INTEGRAÇÃO DE ATM/FRAME-RELAY COM IP

• 4. QUALIDADE DE SERVIÇO SOBRE REDES IP

IntroduçãoIntrodução

• ATM é uma tecnologia evolutiva destinada a transmissão em alta-velocidade de voz, video e dados.– É baseada nos estudos do Group XVIII da ITU-T e a

ANSI para aplicar tecnologia VLSI para transferência de dados em redes públicas.

• Oficialmente, o ATM é uma camada do modelo B-ISDN definido pelo CCITT I.361.

• SIGLAS:– ITU-T: International Telecommunication Union Telecommunication

Standardization Sector (anteriormente CCITT)– CCITT: Consultative Committee for International Telegraph and Telephone – ANSI: American National Standards Institute – VLSI: very large-scale integration – B-ISDN: Broadband Integrated Services Digital Network

ATM ForumATM Forum

• Fundado pela Cisco Systems, NET/ADAPTIVE, Northern Telecom, e Sprint em 1991.

• Mecanismo para Criação de padrões para implantação de ATM:– Em redes privadas – Para integração das redes privadas com a

rede pública.

NNI

Rede ATMRede ATM

NNI

NNIUNIUNI

SWITCH

SWITCH SWITCH

Rede ATM

Padrões ATMPadrões ATM

UNI Pública UNI Privada

NNI Pública NNI Privada

REDE ATM PÚBLICA REDE ATM PRIVADAS

Interface entre osnós da Rede

Interface entre osequipamentos

terminais e a rede

• Além da ITU-T, outras entidades de padronização participam das definições das tecnologia ATM. Entre elas: ANSI, IETF e ATM Forum. – Os padrões para rede ATM podem ser de dois tipos, dependendo da rede

ser pública ou privada, ou se tratarem de padrões de UNI (interface entre o usuário e a rede) ou NNI (interface entre os nós da rede).

Tipos de TráfegoTipos de Tráfego

bits

tempo

bits

tempo

VBR

CBR

bits

tempo

CBO

Tráfego contínuo com taxa variável

Tráfego contínuo com taxa constante

Tráfego em

rajadas

Variable Bit Rate

Constant Bit Rate

Constant Bit Rate Oriented

Técnicas de ComutaçãoTécnicas de Comutação

• Qual a técnica de comutação mais apropriada para cada tipo de tráfego?

– COMUTAÇÃO POR PACOTE• Utilizado na Internet e em redes de transmissão de dados

– COMUTAÇÃO POR CIRCUITO• Utilizado em redes convencionais de transmissão de voz.

• Objetivo do ISDN– Utilizar uma única técnica para transmissão de dados e

informações multimídia.

Comunicação por CircuítoComunicação por Circuíto

Central deComutação

bits

bits

tempo

tempo

desconexão

2

3

conexão

Comutação por Circuíto =Comutação por Circuíto =Modo de Transmissão SíncronoModo de Transmissão Síncrono

CANAL1

CANAL2

CANALN

CANAL1

CANAL2

CANALN

...

...

...

...

...

quadro de periódico

sincronismo de quadro

slot de tempo

Comunicação por CircuitoComunicação por Circuito

Central deComutação

conexão

tempo

desconexãobits

tempo

bits6

7

Modem Modem

8

Trafego < Banda

Comutação por PacotesComutação por Pacotes

bits

Roteadores

tempo

bits

3

tempo

pacote

2

Trafego = Banda

Comutação por PacotesComutação por Pacotes

tempo

Roteadores

tempo

bits

bits

6

7

Trafego > Banda

B-ISDN e N-ISDNB-ISDN e N-ISDN

RDSI-FE

STM

Aplicações deBanda Estreita

ATM

RDSI-FL

Aplicações deBanda LargaAplicações

Modo deTransferência

VelocidadesSuportadas por

Canal

até 2 Mbit/s 155 Mbits/s

velocidadessuperioresestão sendodesenvolvidas

• Existem dois padrões para Rede Digital de Serviços Integrados:– Faixa Estreita (RDSI-FE ou N-ISDN)

• N-ISDN: NarrowBand Integrated Services Digital Network

– Faixa Larga (RDSI-FL ou B-ISDN) • B-ISDN: BroadBand Integrated Services Digital Network

Modo de Transmissão AssíncronoModo de Transmissão Assíncrono

Cabeçalho Informação

5 bytes 48 bytes

53 bytes

...

t

canal2

canal3

canal2

célulalivre

canal2

canal1

canal2

canal4

canal2

canal3

canal2

Modos de Conexão numa Rede B-ISDNModos de Conexão numa Rede B-ISDN

Comutador ATM

Comutador ATM

Comutador ATM

RDSI-FL PÚBLICA

Comutador ATM

adaptador

adaptador

gateway

LAN, MAN ou WAN

NNI

NNI

NNI U

U

U

S

R

S

S=T

Modos de Conexão numa Rede B-ISDNModos de Conexão numa Rede B-ISDN

1. Usuário ATM privado para Rede ATM pública• Modem ATM

2. Rede ATM privada em Rede ATM pública– A rede ATM privada utiliza um switch ATM.

3. Rede não ATM para Rede ATM pública– A rede do usuário utiliza um gateway que

efetua a conversão entre o protocolo da rede local e as células ATM.

Switch ATMSwitch ATM

A

B E

Porta do computador

F C

Equipamento Terminal Comutador (Switch)

ATM

Enlace com outro switch

• Um switch ATM realiza duas funções: – roteamento (comutação espacial) das células – multiplexagem/demultiplexagem (comutação temporal) das células.

Comutação EspacialComutação Espacial

ComutadorATM

A

B

C

ComutadorATM

D

E

F

porta por onde acélula é recebida

Interligação de doiscomutadores ATM

EquipamentoTerminal (TE)

Caminho percorridopela célula

• Processo que consiste em escolher para qual porta cada célula que chega no comutador ATM deve ser enviada.

Comutação TemporalComutação Temporal

A

B

C

D

E

F

enlace entre oscomutadoresComutador ATM

Comutador ATM

• A comutação temporal é realizada pelos comutadores ATM através da multiplexação das células ATM no tempo. – Desta forma, uma mesma porta do comutador pode ser utilizada

para transportar células de origens ou destinos diferentes.

Comutação TemporalComutação Temporal

A

B

C

D

E

F Comutador ATM

Comutador ATM

Fila

Célula armazenada temporariamente.

A

B

C

D

E

FComutador ATM

Comutador ATM

Possibilidadede colisão

Multiplexação/Demultiplexação no TempoMultiplexação/Demultiplexação no Tempo

A

B

C

D

E

F

Fila

Comutador ATM

Comutador ATM

A

B

C

D

E

F

Fila

Comutador ATM

Comutador ATM Fluxo contínuo de células

Comunicação Orientada a ConexãoComunicação Orientada a Conexão

REDE ATM

NNI UNI

conexão com canal virtual

(VCC)

TE

Comutador ATM

Comutador ATM

Comutador ATM

tabela de roteamento

Enlace Físico

tabela de roteamento

A comunicação em redes ATM é do tipo orientada a conexão, isto é, um caminho completo entre o transmissor e o receptor deve ser determinado antes da primeira células ser transmitida.

Tabelas de RoteamentoTabelas de Roteamento

VPI VCI

Porta Identificador (VPI ou VCI) VPI VCI

Porta

entrada da tabela de roteamento

indicação da porta de destino

cabeçalho

Comutador ATM

célula ATM

Tabela de Comutação Interna

• Na nomenclatura ATM, o caminho entre dois pontos é usualmente chamado de conexão com canal virtual - VCC. • O estabelecimento de uma conexão implica que informações de roteamento são armazenadas nos comutadores que conduzirão as células ao longo da rede.

VPI e VCIVPI e VCI

• As conexões em ATM possuem uma estrutura hierárquica.

• Elas são definidas por dois valores:– VPI: Virtual Path Identifier.

• Identificador de Caminho Virtual. – UNI utilizam VPIs de 8 bits. – NNI utilizam VPI de 12 bits.

– VCI: Virtual Channel Identifier. • Identificador de Canal Virtual.

– Os VCI são códigos numéricos de 8 bits.

Canal Virtual e Caminho VirtualCanal Virtual e Caminho Virtual

Enlace Físico

VPI VCI

8 ou 12 bits 16 bits

caminhovirtual

VP

caminhovirtual

VP

VC

VC

VC

VC

VC

VC

Um caminho virtual agrupacanais virtuais que possuem omesmo VCI.Cada VCI identifica um canal

virtual específico dentro de umcaminho virtual.

Caminhos VirtuaisCaminhos Virtuais

caminhovirtualVPI =5

caminhovirtualVPI =2B

equipamentoterminal

comutador decanal virtual





A C

D

comutador decaminho virtual


portas

• Existem dois tipos de switches ATM:– Comutadoers de canal virtual– Comutadores de caminho virtual

Comutador de Caminho VirtualComutador de Caminho Virtual

VPI=1

VPI=2

VPI=3

VPI=4

VPI=5

VCI=1

VCI=2

VCI=1

VCI=3

VCI=2

VCI=4

VCI=1

VCI=3

VCI=2

VCI=4

VCI=1

VCI=2

11

12

caminhovirtual

canal virtual

Os comutadoresde caminhovirtual trocam ovalor da VPI dascélulas paracolacá-las nonovo caminho.

O valor das VCIspermanece inalterado,pois não houvecomutação de canalvirtual.

Como a VPI é trocadanesse ponto, considera-seque neste ponto termina ocaminho virtual VPI=1 ecomeça o caminho virtualVPI = 6.

VPIVCI

porta 1

VPI=6

61

62

VPIVCI

porta 2

porta 3

porta 4

Tabela de Comutação de Caminho VirtualTabela de Comutação de Caminho Virtual

VPI=1

VPI=2

VPI=3

VPI=4

VPI=5

VCI=1

VCI=2

VCI=1

VCI=3

VCI=2

VCI=4

VCI=1

VCI=3

VCI=2

VCI=4

VCI=1

VCI=2

porta 1

VPI=6porta 2

porta 3

porta 4

caminho deentrada (VPI)

23

porta desaída

34

caminho desaída (VPI)

45

Tabela de Comutação da porta 2

caminho deentrada (VPI)

1

porta desaída

4


6

Tabela de Comutação da porta 1

Comutador de Canal VirtualComutador de Canal Virtual

VPI=1

VPI=4

VPI=2

VPI=3

VPI=5

VCI

VCI=2

VCI=1

VCI=2

VCI=3

VCI=4

VCI=1

VCI=2

11

12

33

caminhovirtual

canal virtual

Os comutadores de canalvirtual trocam o valor da VCIdas células, reagrupando-asem novos caminhos.

comutador de canal virtual

VCI=1

VCI=2

VCI=3 VCI=4

24

comutador de caminhovirtual

VPI

Os comutadores decanal virtual podemrealizar tambémoperações de comutaçãode caminho virtual.

Tabelas de ComutaçãoTabelas de Comutação

VPI=1

VPI=4

VPI=2

VPI=3

VPI=5

VCI=2

VCI=1

VCI=2

VCI=3

VCI=4

VCI=1

VCI=2

comutador de canal virtual

VCI=1

VCI=2

VCI=3 VCI=4

comutador de caminhovirtual

VCI=1

canal deentrada (VCI)

12

porta desaída

43


32

Tabela de Comutação para o Caminho 1

canal desaída (VCI)

34

Porta 1

Porta 2

Porta 3

Porta 4

Porta 5

VPI=2

caminho de deentrada (VPI)

1

Tabela decomutação

1

Tabela de Comutação para a Porta 1

Conexão de Canal VirtualConexão de Canal Virtual

VPI =3

B

equipamentoterminal comutador de

canal virtual

VPI =1

A

VPI =2 VPI =4

VPI =5

VPI =6 VPI =7

VPI =8

VPI =9

C

D

comutador decaminho virtual


...

comutadorde canalvirtual

comutadorde caminho

virtual

VPL VPL VPL VPL VPL VPL

VPC VPC VPC

VCC

Conexão de Canal VirtualConexão de Canal Virtual

• Enlace de caminho virtual (VPL): – corresponde ao segmento da conexão entre duas comutações

por caminho virtual, isto é, o segmento da conexão que a célula percorre com o mesmo VPI.

• Conexão de caminho virtual (VPC): – corresponde a uma concatenação de VPLs sem comutação de

canal virtual, isto é, o segmento da conexão que a célula percorre com o mesmo valor de VCI.

• Conexão com canal virtual (VCC): – corresponde a uma concatenação de VPCs que forma um

caminho completo entre os equipamentos terminais que vão efetuar a comunicação.

Seqüência de ComunicaçãoSeqüência de Comunicação

A

B

C

1) Uma rede ATM é uma malha que oferece uma série de caminhos alternativos para interligar os equipamentos terminais.

A

B

CVCC entre A e B

2) Para que os equipamentos terminais A e B possam se comunicar, uma conexão com canal virtual (VCC), com caminho definido, precisa ser estabelecida.

A

B

CVPLs da conexãoentre A e B

VPI=1,VCI=1

VPI=2,VCI=2

VPI=3,VCI=2

VPI=4,VCI=3

VPI=5,VCI=3

VPI=6,VCI=4

3) Uma conexão com canal virtual é definida como sendo uma concatenação de enlaces de caminho virtual (VPL). Cada VPL é definida por um código VPI específico. A concatenação das VPIs é feita através de informações de comutação armazenadas em cada um dos comutadores que participam da conexão.

A

B

C

VPLs da conexãoentre A e B

VPI=1,VCI=1

VPI=2,VCI=2

VPI=3,VCI=2

VPI=4,VCI=3

VPI=5,VCI=3

VPI=6,VCI=4

VPI=1,VCI=5

VPI=2,VCI=5

VPI=3,VCI=5

VPI=6,VCI=6

VPI=7,VCI=7

VPLs da conexãoentre A e D

VPI=5,VCI=6

4) Como várias conexões podem ser estabelecidas simultaneamente, o mesmo enlace físico e a mesma porta do comutador podem ser compartilhados por várias conexões. O estabelecimento de uma nova conexão entre A e C ilustra essa situação.

A

B

C

VPLs da conexão entre A e B

VPI=1,VCI=1

VPI=2, VCI=4

VPI=3,VCI=6

VPI=4,VCI=6

VPI=5,VCI=3

VPI=6,VCI=4

VPI=1,VCI=2

VPI=2,VCI=3

VPI=3,VCI=5

VPI=6,VCI=6

VPI=7,VCI=7

VPLs da conexão entre A e D

VPI=5,VCI=5

5) A estação transmissora precisa conhecer apenas os identificadores da conexão com o primeiro comutador. Esta informação é passada pelo comutador a estação quando do estabelecimento da conexão.

VPI=1 e VCI=2

VPI=6 e VCI=4

6) Os comutadores decidem para onde enviar a célula com base em tabelas internas. Ao sair pela porta do comutador o valor do VPI e VCI da célula é alterado para indicar o próximo caminho a ser seguido. Ao chegar no destinatário, a célula guarda apenas a identificação do última VPL.

A

B

C


VPI=1,VCI=1

VPI=2, VCI=4

VPI=3,VCI=6

VPI=4,VCI=6

VPI=5,VCI=3

VPI=6,VCI=4

VPI=1,VCI=2

VPI=2,VCI=3

VPI=3,VCI=5

VPI=6,VCI=6

VPI=7,VCI=7


VPI=5,VCI=5

VPI=2 e VCI=3

VPI=7 e VCI=7

7) O processo para o terminal A enviar uma célula ao terminal B é semelhante. Para isto, basta criar uma célula com os identificadores VPI=1 e VCI=1.

A

B

C


VPI=1,VCI=1

VPI=2, VCI=4

VPI=3,VCI=6

VPI=4,VCI=6

VPI=5,VCI=3

VPI=6,VCI=4

VPI=1,VCI=2

VPI=2,VCI=3

VPI=3,VCI=5

VPI=6,VCI=6

VPI=7,VCI=7


VPI=5,VCI=5

VPI=1 e VCI=1 VPI=2 e VCI=4

VPI=6 e VCI=4

A

B

C

VPLs da conexãoentre A e B

VPI=1,VCI=1

VPI=2, VCI=2

VPI=3,VCI=2

VPI=4,VCI=3

VPI=5,VCI=3

VPI=6,VCI=4VPI=1,VCI=5

VPI=2,VCI=5 VPI=3,VCI=5

VPI=5,VCI=3

VPI=7,VCI=7

VPLs da conexãoentre A e D

VPI=5,VCI=6

11

célula

22

32

4363

64

8) Observe que ao longo da VCC as VCI e VPI das células são trocadas constantemente. Por isso, não existe um identificador único de conexão para todo o caminho. Quando a conexão é desfeita, a informação das VCI e VPI utilizadas é apagada das tabelas de roteamento.

Conexão Ponto a Ponto e Multi-PontoConexão Ponto a Ponto e Multi-Ponto

ponto a pontoponto a multiponto

...

A mesma célula écopiada para várioscaminhos diferentes.A célula é copiada para

um único caminho dedestino.

Equipamento terminal.

ATM tem suporte para multicast.

ATM e OSIATM e OSI

Camada Física

Camada ATM

Camada de Adaptação ao ATM - AAL

Protocolos Superiores não ATM

Camada Física

Camada de Enlace de Dados

Camada de Rede

Camada de Transporte

Camada de Sessão

Camada de Apresentação

Camada de Aplicação

MODELO DE REFERÊNCIA OSI

MODELO ATM EM CAMADAS

Modelo em CamadasModelo em Camadas

• Os protocolos e especificações que regem o funcionamento de uma rede ATM são comumente referenciados através de um modelo em três camadas funcionais: – camada física

– camada ATM

– camada de adaptação ao ATM

• Não existe uma correspondência direta entre as camadas do modelo ATM e do modelo OSI. – Muitos autores consideram que as redes ATM realizam funções relativas

apenas as camadas física e de enlace de dados do modelo OSI.

– Entretanto, os comutadores ATM realizam também operações de comutação espacial (roteamento), função tipicamente associada a camada de rede.

Camada FísicaCamada Física

• A camada física define os padrões de funcionamento de mecanismos diretamente dependentes do meio físico utilizado.

• As funções da camada física (ATM physical layer) estão logicamente divididas em duas subcamadas: – a subcamada de convergência de transmissão – a subcamada de meio físico.

Camada Física

Subcamada de convergência de

transmissão

Subcamada de meio físico

Subcamada de meio físicoSubcamada de meio físico

• Especifica as características mecânicas, elétricas e óticas dos meios de transmissão adotados.

• Atualmente, os meios físicos padronizadas para as redes ATM são:– SONET (Syncronous Optical Network)/SDH– PDH: T3/E3– FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 100-

Mbits/s– Fibras ópticas para 155 Mbits/s.

Camada ATMCamada ATM

Camada de Adaptação ao ATM

Camada ATM

Camada Física

A camada ATM (ATM Layer) realiza realizaquatro funções principais:

1) Multiplexação e demultiplexação de células.2) Translação de VPI e VCI3) Geração e extração de cabeçalhos4) Controle Geral de Fluxo -GFC

A comunicação da camadaATM com as camadasadjacentes é feita atravésde primitivas de serviço.

Células ATMCélulas ATM

• Nas redes ATM todas as informações são transportadas na forma de células. Uma célula ATM é pequena estrutura de dados, com tamanho fixo de 53 bytes.

• cabeçalho (5 bytes) • campo de informação (48 bytes).

• Numa comunicação ATM:– o transmissor precisa fragmentar toda a informação

transmitida em células– o receptor, extrair o cabeçalho e reagrupar as células

para reconstruir a informação original.

Células UNI e NNICélulas UNI e NNI

• A estrutura do cabeçalho das células ATM é diferente quando a comunicação é realizada através de uma interface entre:– equipamento terminal e a rede (UNI)

• VPI (identificador de caminho virtual): 8 bits

– entre os nós (comutadores) da rede (NNI)• VPI (identificador de caminho virtual): 12 bits

switch

swtich

UNINNI

Célula ATMCélula ATM

GCF

VPI (continuação) VCI

VCI (continuação)

VCI (continuação) CLPPT

HEC

Campo de Informação (48 bytes)

VPI


VCI (continuação)


HEC


VPI

12345678 12345678

Célula na Interface entre o Usuário e aRede (UNI)

Célula na Interface entre osComutadores da Rede (NNI)

Camada de Adaptação - AALCamada de Adaptação - AAL

• Na nomenclatura OSI, os protocolos de camadas diferentes se comunicam entre si através mensagens denominadas Unidades de Dados de Serviço (SDU), geralmente muito maiores que uma célula. – A tarefa básica da camada AAL (ATM Adaptation

Layer) é segmentar a SDU em células quando da transmissão e recompor as células na SDU quando da recepção, tornando a transmissão por células transparente para as camadas superiores.

IP (SDU) AAL

Camada de Adaptação - AALCamada de Adaptação - AAL

• As funções da camada AAL estão logicamente divididas em duas subcamadas: – subcamada de segmentação e recomposição– subcamada de convergência.

Camada de Adaptação ao ATM AAL

Subcamada de convergência

Subcamada de segmentação e recomposição

Camada AALCamada AAL

CamadasSuperiores

CamadaATM

CS

Dados do Usuário

CS-SDU FechoCabeçalho

Célula ATM

SAR

AAL5

CS-PDU

SAR SDUSAR SDUSAR SDUSAR SDU

Célula ATM Célula ATMCélula ATM

SAR-PDU

PAD

48 bytes

48 bytes

Camada AALCamada AAL

• Subcamada de Segmentação e Recomposição: (Segmentation and Reassembly Sublayer) – Decompor as mensagens (SDU) oriundas das

camadas superiores em células– Recompor as mensagens vindas da camada ATM e

enviá-las para as camadas superiores.

• Subcamada de convergência: (Convergence Sublayer)– Desempenha funções relacionadas a camada de

transporte do modelo OSI, como por exemplo:• detecção de perda de células • multiplexação de serviços.

Classificação das AALClassificação das AAL

• A gama de protocolos e serviços prestados pelas camadas superiores é muito ampla, levando também a uma grande diversidade de protocolos para a camada AAL.

• A ITU-T propôs uma classificação dos protocolos da AAL em cinco tipos, denominados AAL 0, AAL 1, AAL 2, AAL 3/4 e AAL 5.

• Cada tipo de protocolo desempenha funções relacionadas a classes de serviço padronizadas.

Camada deAdaptação ao ATM -

AAL

Camadas Superiores(Protocolos não ATM)

Camada ATM

SDU

células

SDU

Os protocolos AAL podem serde 5 tipos:

AAL 0AAL 1AAL 2AAL 3/4AAL 5

Classes de ServiçoClasses de Serviço

• O termo classe de serviço foi criado pela ITU-T para classificar os diferentes tipos de protocolos da camada AAL.

• As classes de serviço procuram exprimir as diferenças fundamentais entre os protocolos, e são definidas em função de três características principais: – a taxa de bits, – o modo de conexão – a necessidade ou não de manter-se uma relação de temporal

entre o transmissor e o receptor.

• A ITU-T padronizou 4 classes de serviço, denominadas A, B, C e D.

Classes de ServiçoClasses de Serviço

Características Classe A Classe B Classe C Classe D

Relação temporal entre o transmissor e o receptor

Necessária Necessária Não é necessária

Não é Necessária

Taxa de bits Constante Variável Variável Variável

Modo de Conexão Orientado a Conexão

Orientado a Conexão

Orientado a Conexão

Não Orientado a Conexão

Exemplo Tráfego telefônico e vídeo não compactado.

Transmissão de áudio ou vídeo com compressão

Email DNS

Tipos de AALTipos de AAL

• A ITU-T propôs a classificação dos protocolos da camada de adaptação ao ATM (AAL) em cinco tipos, denominados 0, 1, 2, 3/4 e 5.

• Os tipos diferenciam-se entre si, pelo tipo de classe de serviço ao qual se destinam.

Tipo de AAL Classes de Serviço

AAL 0 Nenhuma

AAL 1 A

AAL 2 B

AAL 3/4 C e D

AAL 5 C e D

AAL Tipo 0AAL Tipo 0

• Na AAL tipo 0, o campo de informação da célula ATM é passado diretamente a camada superior, sem nenhum tipo de tratamento. As funções da AAL são delegadas aos protocolos das camadas superiores.

CS

Camadas Superiores

Camada ATM

células

Na AAL tipo 0,os dados dacamada superiorsão convertidosdiretamente emcélulas. SAR

AAL tipo 0


• A AAL tipo 1 é utilizada na transmissão de informações com taxa constante (CBR), em modo orientado a conexão e mantendo as informações de sincronismo temporal entre o transmissor e o receptor. As aplicações típicas para o protocolo AAL tipo 1 são a transferência de sinais de vídeo e áudio não compactados. As principais funções exercidas pela camada AAL são:

– segmentação e recomposição da informação do usuário

– compensação da variação de retardo

– recuperação do relógio do transmissorCamadas Superiores

Camada ATM

SAR

CS-PDU47 bytes

campo de informaçãocabeçalho

5 bytes 48 bytes

fluxocontínuode bits

SAR-PDU (48 bytes)

SAR-SDU47 bytes

Cabeçalho1 byte

Célula ATM

AAL tipo 1

CS


• O protocolo AAL 2 é utilizado para prestar serviços da classe B: taxa de bits variável, comunicação orientada a conexão e sincronismo entre o transmissor e o receptor.

• As aplicações típicas suportadas pela AAL tipo 2 são a transmissão de áudio e vídeo compactados.

Camadas Superiores

Camada ATM

AAL tipo 2Serviçosclasse B

AAL Tipo 3/4AAL Tipo 3/4

• A AAL tipo 3/4 oferece:– dois modos de serviço de transporte:

• modo de mensagem

• modo de fluxo

– dois tipos de operação: • operação assegurada

• operação não assegurada.

– Uma característica importante da AAL tipo 3/4 refere-se a sua capacidade de multiplexar conexões.

• A multiplexação de conexões consiste a criar várias conexões virtuais, ao nível da camada AAL, sobre uma única conexão ATM.

• As conexões virtuais são identificadas pelo campo MID (Multiplexing Identification), com 10 bits de comprimento, contido no cabeçalho da CS-PDU.

AAL Tipo 3/4AAL Tipo 3/4

CamadasSuperiores

CamadaATM

CS

Dados do Usuário


Célula ATM

SAR

AAL3/4

CS-PDU



SAR-PDU

PAD

44 bytes

48 bytes


• O protocolo AAL tipo 5 foi projetado para realizar as mesmos serviços que o protocolo AAL 3/4, mas de maneira mais simples.

• A única característica do AAL tipo 3/4 que não é realizado pelo ALL tipo 5 é a multiplexação de conexões.

• Os tipos de AAL 3/4 e 5 diferem também na maneira que a segmentação é feita.

• As SAR-PDU não possuem nem cabeçalho nem fecho, mostrando a simplificação feita na camada SAR.


CamadasSuperiores

CamadaATM

CS

Dados do Usuário


Célula ATM

SAR

AAL5

CS-PDU



SAR-PDU

PAD

48 bytes

48 bytes

Categorias de Serviço ATMCategorias de Serviço ATM

• Para facilitar a descrição de serviços ATM, o ATM Forum definiu 5 categorias de serviço, que representam os principais tipos de aplicações executadas sobre a rede ATM: – CBR: Constant Bit Rate

• Transmissão de áudio e vídeo não compactados

– RT-VBR: Real Time Variable Bit Rate • Transmissão de áudio e vídeo compactados

– NRT-VBR: Non Real Time Variable Bit Rate • A taxa média deve ser garantida: reservas de passagem aérea

– ABR: Available Bit Rate • Necessita de uma banda passante mínima garantida, e banda

passante adicional para suportar os picos ocasionais.

– UBR: Unspecified Bit Rate • Aplicações totalmente assíncronas, como email.

Categorias de Serviço ATMCategorias de Serviço ATM

Característica do Serviço

CBR RT-VBR NRT-VBR ABR UBR

Banda Passante Garantida Garantida Garantida Opcional Não Garantida

Tipo de Tráfego Suportado

Tempo Real

Tempo Real

Em Rajadas

Em Rajadas

Em Rajadas

Realimentação sobre congestionamento

Não Não Não Sim Não

QoS e Características de TráfegoQoS e Características de Tráfego

• Qualidade de Serviço:– QoS. Quality of Service.

• Vários parâmetros compõe a qualidade do serviço, como: retardo, variação de retardo, taxa de perda de células, etc.

• Características de Tráfego: – Exemplos de parâmetros de tráfego:

• Taxa média de transferência de células• Taxa de pico de geração de células• Duração de um pico• Explosividade (burtiness) • Tipo de fonte (telefone, videofone, etc.).

Descritores de TráfegoDescritores de Tráfego

• Os descritores de tráfego contém uma lista de parâmetros enviados pelo equipamento terminal para a rede, quando uma nova conexão é solicitada.

– A rede analisa o descritor de tráfego, e estabelece a conexão solicitada somente se existirem recursos suficientes para satisfazer o volume de tráfego previsto.

• Os parâmetros relacionados ao descritor de tráfego são os seguintes:– PCR: Peak cell rate.

• Taxa de pico de geração de células.

– SCR: Sustainable cell rate. • Taxa média máxima de geração de células.

– MBS: Maximum burst size. • Duração máxima de uma rajada.

– MCR: Minimum cell rate. • Taxa mínima de geração de células.

– CDVT: Cell Delay Variation Tolerance. • Tolerância da variação de retardo da célula.


• PCR: – Peak cell rate. Taxa de pico de geração de células

• Determina o limite superior de tráfego que pode ser enviado pelo equipamento terminal através da conexão. PCR corresponde a um valor instantâneo definido por PCR = 1/T, onde T é o menor intervalo de transmissão entre duas células

• SCR: – Sustainable cell rate. Taxa média máxima de geração de células

• Determina o limite superior para o tráfego médio que pode ser enviado pelo equipamento terminal através da conexão. O tráfego médio é calculado sobre um intervalo de tempo pré-determinado, muito superior ao tempo de transmissão de uma célula.

• MBS: – Maximum burst size. Duração máxima de uma rajada.

• Número máximo de células que podem ser enviadas continuamente na taxa de transferência de pico (PCR).


• MCR:

– Minimum cell rate. Taxa mínima de geração de células• Parâmetro definido para os serviços do tipo ABR. • Ele define a taxa mínima de tráfego que deverá estar sempre

disponível para o equipamento terminal.• CDVT:

– Cell Delay Variation Tolerance. Tolerância da variação de retardo da célula.

• Determina a variação máxima no atraso (isto é, o tempo que leva para célula ir do equipamento terminal de origem ao equipamento terminal de destino) que pode ser introduzido pela rede, incluindo UNI e NNI.

• Observe que, ao contrário dos demais parâmetros, o CDBT não se refere ao tráfego gerado pelo equipamento terminal, mas sim a um requisito feito para a rede.

Qualidade de ServiçoQualidade de Serviço

1-

densidade de probabilidade

ATRASO FIXO

ppCDV CÉLULAS PERDIDAS

maxCTD

ATRASO

ATRASO VARIÁVEL

ACEITÁVEL

MÁXIMO ATRASO ACEITÁVEL

Estabelecimento da ConexãoEstabelecimento da Conexão

Usuário (Equipamento

Terminal) OU

Confirma conexão

Nega conexão

REDE

Solicita conexão

Descritor de tráfego, o tipo de serviço (CBR, RT-VBR, NRT-VBR, ABR ou UBR e QoS desejada.

Se a conexão puder ser satisfeita com a QoS solicitada.

Se a conexão não puder ser satisfeita com a QoS solicitada.

Conexões ATMConexões ATM

• As conexões ATM podem ser de dois tipos: – Conexões Dinâmicas (SVC - Switched Virtual Circuits):

• Estabelecidas automaticamente por meio de um protocolo de sinalização, e não requerem intervenção manual.

• A conexão possui intervalo finito, sendo necessárias uma fase de estabelecimento e outra para liberação da conexão.

– Conexões Permanentes (PVC - Permanent Virtual Circuits): • Estabelecidas através de algum tipo de mecanismo externo,

envolvendo normalmente a intervenção manual dos operadores da rede.

• Uma função importante das conexões permanentes é servir de apoio ao estabelecimento de conexões dinâmicas.

• Os equipamentos terminais iniciam o pedido de estabelecimento de uma conexão enviando uma mensagem de sinalização para a rede através da PVC com os identificadores VPI = 0 e VCI = 5.

SinalizaçãoSinalização

ComutadorATM

ComutadorATM

ComutadorATM

REDE ATM

Mensagens trocadasentre o usuário(equipamentoterminal) e a rede.

Mensagens trocadasinternamente na rede.

Sinalização na UNI

NNI

Sinalização na NNI

Conceito: Designação genérica para as funções que controlam dinamicamente as conexões ATM.


• A sinalização é implementada através de mensagens padronizadas, trocadas entre os equipamentos terminais e os comutadores, e pelos comutadores entre si. – PROTOCOLO DE SINALIZAÇÃO

• As mensagens de sinalização são transportadas em conexões próprias, separadas das conexões utilizadas para transportar as informações dos usuários.

Protocolo de SinalizaçãoProtocolo de Sinalização

• As principais funções do protocolo de sinalização são:– atribuição dos identificadores VPI e VCI

aos canais e caminhos que compõe a conexão,

– definição das características de tráfego e da qualidade de serviço, QoS, oferecida na conexão.


REDE ATM

1. SETUP

2. CALLPROCEEDING

(opcional)

8. CONNECTACK

5. CONNECT3. SETUP

4. CALLPROCEEDING

(opcional)

7. CONNECTACK

6. CONNECT


Comutador 1

Comutador 2

REDE ATM

1

2

Equipamento Terminal A

Equipamento Terminal B

3 4

5

6


• CALL SETUP– Essa mensagem contém o endereço do destinatário: o

equipamento terminal B, os descritores de tráfego e o parâmetros de QoS.

– O comutador 1 analisa a mensagem recebida. Se houver entrada para o endereço do equipamento terminal B em sua tabela de roteamento e se o QoS solicitado puder ser satisfeito, ele estabelece uma conexão virtual com o equipamento terminal A e encaminha a requisição para o comutador 2.

– Nesse momento os identificadores VPI e VCI são definidos para a conexão entre o equipamento terminal A e o comutador 1.

• CALL PROCEEDING – O comutador 1 comunica ao equipamento terminal A que a

conexão está em andamento enviado, opcionalmente, essa mensagem.


• CALL CONNECT – Ao receber a mensagem de sinalização do comutador 1, o comutador 2

analisa se pode satisfazer o QoS solicitada. Se puder, ele estabelece uma conexão com comutador 1 e encaminha a requisição para o equipamento terminal B.

– Ao receber a mensagem de sinalização do comutador 2, o equipamento terminal B analisa se pode satisfazer o QoS solicitada. Se puder, ele confirma o estabelecimento da conexão enviado uma mensagem CALL CONNECT ao comutador 2.

– A confirmação do estabelecimento da conexão é propagada até o equipamento terminal A, completando o estabelecimento da conexão.

• Se algum dos equipamentos que participam da conexão não puder satisfazer o QoS solicitada, a conexão é rejeitada. – Por exemplo, se o comutador 2 não puder estabelecer a conexão com

o equipamento terminal B, a mensagem de rejeição é enviada pelo comutador 1, que por sua ver notifica o equipamento terminal A.

Controle de Admissão de ConexõesControle de Admissão de Conexões - CAC - CAC

• Mecanismo implementado através do protocolo de sinalização, no momento em que o usuário solicita o estabelecimento de uma nova conexão. – Uma vez que o tráfego gerado pela conexão pode ser

variável (VBR, ABR ou UBR), a decisão tomada pela rede quanto a aceitação ou não de uma nova conexão é baseada em critérios estatísticos.

– O tráfego é estimado utilizando os parâmetros do descritor de tráfego.

CACCAC

Usuário (Equipamento

Terminal) OU

Confirma conexão

Nega conexão

REDE

Solicita conexão

Descritor de tráfego, o tipo de serviço (CBR, RT-VBR, NRT-VBR, ABR ou UBR e QoS desejada.

Se a conexão puder ser satisfeita com a QoS solicitada.

Se a conexão não puder ser satisfeita com a QoS solicitada.

PoliciamentoPoliciamento

• O policiamento é um mecanismo de controle de tráfego que visa evitar que os usuários provoquem o congestionamento da rede gerando mais tráfego do que haviam negociado no momento do estabelecimento da conexão. – O policiamento é implementado pela rede através do descarte

das células gerados em excesso na conexão. – A função de policiamento é geralmente exercida pelo comutador

ao qual o equipamento terminal está diretamente conectado.

• Várias estratégias de policiamento são possíveis. – A mais comum consiste simplesmente em limitar a taxa média de

transmissão de células que prosseguem na conexão a um valor máximo pré-determinado, descartando o excedente, numa estratégia conhecida como leaky bucket (balde furado).

PoliciamentoPoliciamento

Comutador ATM

Comutador ATM

REDE ATM

Células transmitidas pelo equipamento terminal.

As células que não são descartadas

prosseguem normalmente seu

caminho.

Policiamento: se o tráfego

ultrapassar o limite as células

são descartadas.

Controle de CongestionamentoControle de Congestionamento

• Mesmo adotando métodos preventivos de controle de admissão de conexões e policiamento, é estatisticamente possível que a rede ATM entre numa condição de congestionamento, devido a natureza variável do tráfego manipulado.

• O congestionamento é definido como a condição na qual a rede não é capaz de manter a QoS das conexões já estabelecidas.

• A notificação de congestionamento é feita segundo duas estratégias:– Notificação de Congestionamento Explícita para Frente: FECN– Notificação de Congestionamento Explícita para Traz: BECN

Flags de CongestionamentoFlags de Congestionamento

• FECN: Forward Explicit Congestion Notification. – Nessa estratégia, o primeiro comutador que detecta o

congestionamento seta o campo Payload Type, contido no cabeçalho das células para indicar o congestionamento.

– Quando o receptor detecta o recebimento das células com indicação de congestionamento ele envia uma mensagem ao transmissor para notificar o congestionamento e reduzir a taxa de transmissão.

– A notificação se propaga deste o receptor até a origem, a notificação de congestionamento pode demorar muito tempo.

Flags de CongestionamentoFlags de Congestionamento

• BECN: Backward Explicit Congestion Notification. – O primeiro comutador que detecta o

congestionamento envia a notificação diretamente para o equipamento terminal transmissor.

– Essa estratégia permite notificar o congestionamento mais rapidamente, mas introduz uma complexidade adicional no nó de comutação.

FeedBack de CongestionamentoFeedBack de Congestionamento

Comutador ATM

Comutador ATM

REDE ATM

Transmissor.

Primeiro comutador a detectar o congestionamento.

FECN

BECN

Receptor FECN

ANEXOSANEXOS

Camada Física

Camada ATM

Endereçamento

Camada FísicaCamada Física

• A camada física define os padrões de funcionamento de mecanismos diretamente dependentes do meio físico utilizado.

• As funções da camada física (ATM physical layer) estão logicamente divididas em duas subcamadas: – a subcamada de convergência de transmissão – a subcamada de meio físico.

Camada Física

Subcamada de convergência de

transmissão

Subcamada de meio físico


• Especifica as características mecânicas, elétricas e óticas dos meios de transmissão adotados.

• Atualmente, os meios físicos padronizadas para as redes ATM são:– SONET (Syncronous Optical Network)/SDH– PDH: T3/E3– FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 100-

Mbits/s– Fibras ópticas para 155 Mbits/s.


• Além das especificações físicas, essa subcamada é responsável por enviar e receber um fluxo contínuo de bits, com as informações de temporização necessárias para sincronizar a transmissão e a recepção.

Comutador ATM

Comutador ATM

Comutador ATM

REDE ATM

Por envolver distâncias geralmente pequenas, a UNI pode ser implementada usando tanto meios ótimos quanto elétricos.

Por envolver distâncias longas, a NNI é geralmente implementada através de fibras óticas.

UNI

NNI

A troca de células entre equipamentos com relógios independentes requer que informações de sincronismo sejam inseridas junto com o dados transmitidos.

relógios independentes.

Estruturas de Transmissão do ATMEstruturas de Transmissão do ATM

• Denominação dada a estrutura física, meios de transmissão e equipamentos, utilizados para transportar as células ATM.

Estrutura de Transmissão

Sinal Básico

Taxa de Transmissão Mbps

Interface Orgão Normalizador

PDH DS-1(T1) DS-3(T3)

1,544 44,736

UNI ANSI

E1 E2 E3

2,048 34,368 139,264

UNI ETSI

SDH STM-1 STM-4c

155,52 622,08

UNI/NNI NNI

ITU-T

Baseada em Células

155,52 622,08

UNI ITU-T

25,6 UNI privativa IBM FDDI TAXI 100 UNI privativa ATM Forum

Estruturas Baseadas em PDHEstruturas Baseadas em PDH• A utilização da infra-estrutura da telefonia digital existente como meio de transporte

de células ATM permite reduzir o impacto de investimentos para implementação de serviços RDSI-FL.

• As técnicas de TDM (Time Division Multiplexing), notadamente aquelas baseadas em estruturas hierárquicas, são amplamente utilizadas para implantação de serviços de telefonia digital.

• Nessa técnica, várias células ATM são encapsuladas dentro de um único quadro, ficando transparente para o meio físico a segmentação em células.

MUX

MUX

MUX

...

...

1

2

24

T1

T2

T3

64 Kbps

64 Kbps

64 Kbps

1544 Kbps

1544 Kbps

1544 Kbps

1544 Kbps6312 Kbps

6312 Kbps

44736 Kbps

1

2

3

4

6312 Kbps1

2

7

Hierarquia Norte Americada de Sinais Digitais

Comparação de HierarquiasComparação de Hierarquias

• As hierarquias de sinais digitais americana (T1), européia (E1) e japonesa estão entre as mais difundidas. A hierarquia adotada no Brasil é a européia.

• Ela permite transmitir 30 canais de voz em um sinal básico E1 de 2,048 Mbps.

Nível EUA Europa Japão 1 1,544 Mbps (T-1) 2,048 Mbps (E-1) 1,544 Mbps 2 6,312 Mbps (T-2) 8,488 Mbps (E-2) 6,312 Mbps 3 44,736 Mbps (T-3) 34,368 Mbps (E-3) 32,064 Mbps 4 274,176 Mbps (T-4) 139,264 Mbps (E-4) 97,728 Mbps

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) SDH (Synchronous Digital Hierarchy) • Para possibilitar a interconexão de redes de hierarquia T e E, a ITU-T propôs uma

nova e única hierarquia digital para NNI denominada SDH (Synchronous Digital Hierarchy).

• A SDH nasceu da definição da SONET que incluía uma hierarquia de sinais digitais para redes baseadas em fibras óticas.

155,52 x NMbps

155,52Mbps

51,84 Mbps

6,312 Mbps

1,544 Mbps 2,048 Mbps

x 3 x 2

x 7

x 3

x N

SinalSTM-1

SinalSTS-1

Sinal básico para opadrão SONET

Sinal básico para opadrão SDH

Usado nos EUA

Usado no Brasil

Transporte de Células ATM: SONETTransporte de Células ATM: SONET

Overhead Carga 9 linhas

3 bytes 87 bytes

O campo de overhead contém diversos bits de controle para delimitação do quadro e da região de carga, paridade, etc.

O campo utilizado para transportar a informação. As células ATM são transportadas nesse campo. Elas são simplesmente concatenadas da direita para esquerda, de cima para baixo, linha a linha.

O bits que compõe o quadro são transmitidos linha a linha, de cima para baixo, da esquerda para direita.

célula ATM célula ATM ... ...

célula ATM ... ...

STS-1 (sinal básico SONET)Quadros de 810 bytes

8000 quadros/s(58,84 Mbits/s)

Transporte de Células: SDHTransporte de Células: SDH

• O sinal básico do SHD é formado pela concatenação de 3 sinais STS-1c. Dessa maneira, o padrão SDH trabalha com uma taxa básica 3 vezes superior ao padrão SONET. Genericamente, a multiplexação dos sinais SONET recebem a denominação STS-2, STS-3, ..., STM-N, de acordo com o número de quadros multiplexados.

• Quando a multiplexação é feita mantendo os bytes do overhead e da carga separados, acrescenta-se a letra "c" como sufixo da denominação do sinal, como no caso do STS-3c. O STS-3c foi definido pela ITU-T como o sinal básico para o SDH, renomeando-o STM-1.

Carga9 linhas

9 bytes 261 bytes

Sinal STS-3c, corespondente ao STM-1

STM-1 (sinal básico SDH)Três sinais STS-1c

(155,52 Mbits/s)

Estruturas Baseadas em CélulasEstruturas Baseadas em Células

• Na estrutura baseada em células, as células ATM são enviadas diretamente através do meio físico de transmissão, sem serem encapsuladas em quadros.

• Essa técnica é bastante simples, e foi desenvolvida principalmente para facilitar a conexão dos equipamentos terminais (do usuário) com a rede ATM (UNI).

• Atualmente 3 velocidades de transmissão estão padronizadas: 155,52 Mbps, 622,08 Mbps e 25,6 Mbps.

• A taxa de 25,6 Mbps é uma proposta da IBM para implementar UNI privativas aproveitando a infra-estrutura existente de redes Token Ring.

Estruturas Baseadas em CélulasEstruturas Baseadas em Células• A técnica baseada em células prevê a inclusão de células de sincronismo,

inseridas diretamente pela camada física.

• As células de sincronismo diferenciam-se das células com informação (geradas pela camada ATM) pois utilizam padrões de bits reservados em seu cabeçalho, que nunca ocorrem nas células ATM com informação.

• As células são inseridas pela camada física em intervalos não superiores a 26 células ATM.

... ... ...

Célula inserida pela camada física.

Células geradas pela camada ATM.

O número máximo de células ATM entre duas células físicas não pode ser superior a 26.

Cabeçalho com um padrão de bits reservado para identificar o sincronismo.

Estruturas Baseadas em FDDIEstruturas Baseadas em FDDI

• Devido ao seu grande interesse prático, o ATM Forum definiu o padrão para implementação de redes ATM utilizando a infra-estrutura de redes FDDI, com taxas de 100 Mbps.

• A proposta do ATM Forum mantém a codificação 4 entre 5 do padrão FDDI original. – A codificação 4 entre 5 permite que caracteres especiais

funcionem como células ociosas e como delimitadores de células, simplificando o processo de sincronização da rede.

• A padrão de interface de redes ATM sobre estruturas FDDI é denominado TAXI (Transparent asynchronous transmitter/receiver interface).

CCodificação 4 entre 5odificação 4 entre 5

• Princípio de codificação em que os dados são agrupados em seqüências de 4 bits. Cada conjunto de 4 bits é substituído por um símbolo equivalente de 5 bits, de acordo com uma tabela de codificação.

• A introdução de um bit a mais permite garantir que nunca haverão mais de 3 zeros consecutivos. Esta característica, em combinação com a codificação NRZI, garante a presença de transições regulares no sinal transmitido, facilitando a sincronização entre o transmissor e o receptor.

cabeçalho dados

00000001

…1111

00000

…

11111

Informação

Controle

Células de sincronismo

TAXI (Transparent asynchronous TAXI (Transparent asynchronous transmitter/receiver interface).transmitter/receiver interface).

• A especificação TAXI levou ao desenvolvimento de circuitos integrados para placas adaptadoras de rede que conectam os equipamentos terminais a rede.

A

fibras multimodo.

TAXI é o padrão de interface para transmitir células ATM sobre a infra-estrutura de redes FDDI.

Equipamento terminal.

Concentrador

B

C

Subcamada de Convergência de TransmissãoSubcamada de Convergência de Transmissão

• Responsável por cinco funções principais: 1. Controle de erros.

2. Delineamento das fronteiras das células.

3. Embaralhamento e desembaralhamento.

4. Desacoplamento da taxa de transmissão em relação a taxa de geração de células.

5. Encapsular as células em quadros (frames) compatíveis com uma implementação específica do meio físico.

1) Controle de Erros1) Controle de Erros

• Geração e a verificação dos bits de controle de erro contido no campo HEC, Header Error Control, no cabeçalho das células. – Duas ações podem ser tomadas em caso de erro: recuperação

de erros simples ou descarte da célula em caso de erros múltiplos

HEC(1 byte)

Dados do Cabeçalhoincluídos no cálulo

do HEC

cabeçalho (5 bytes) Campo de informação (48 bytes)

22) ) DDelineamento das fronteiras das célulaselineamento das fronteiras das células

• Técnicas de Delineamento: – delineamento através de códigos especiais

• O começo de uma célula pode ser marcado através de uma seqüência especial de bits, desde que esta seqüência nunca se apareça no cabeçalho ou no campo de informação da célula

– delineamento através de quadros de sincronismo – delineamento através do campo HEC

......

10101010101110101010101001000101010101000010010101010101110101010101010001

fluxo de bits

fluxo identificado como células

Delineamento através de HECDelineamento através de HEC

• Quando as células são enviadas diretamente através do meio físico, o campo HEC é utilizado para detectar a fronteira da célula. – Um algoritmo analisa o fluxo de bits recebidos através de uma janela de

tamanho igual a 5 bytes (exatamente o tamanho do cabeçalho).

– O cálculo do HEC é feito sobre os 4 primeiros bytes da janela e comparado com o quinto byte (supostamente o campo HEC).

Procura Cabeçalho

Estado de Pré-

Sincronismo

Estado de Sincronismo

A janela não corresponde a um cabeçalho.

A janela corresponde a um cabeçalho.

cabeçalhos consecutivos foram encontrados. cabeçalhos

consecutivos acusaram erro de HEC.

1 2 3 4 5

janela de 5 bytes

fluxo de bytes

Suposto HEC

33) ) Embaralhamento e DesembaralhamentoEmbaralhamento e Desembaralhamento

• As seqüências de bits transmitidos no campo de informação podem eventualmente coincidir com os bits do cabeçalho, levando a interpretações errôneas no processo de identificação dos limites da célula. – Para evitar que isso aconteça, os dados do campo de informação

passam por um processo de embaralhamento antes serem transmitidos.

– Quando a célula ATM é recebida, o campo de informação é desembaralhado, restaurando os dados originais.

HEC

cabeçalho (5 bytes)

Campo de informação (48 bytes)

Apenas o campo de informação passa pelo processo de embaralhamento.

44) ) DDesacoplamento da taxa de transmissão em esacoplamento da taxa de transmissão em relação a taxa de geração de células.relação a taxa de geração de células.

• Nas redes ATM, as células são transmitidas num fluxo contínuo, definido pela taxa de transmissão do meio físico.

• A subcamada de convergência é responsável por inserir células ociosas (vazias), mantendo o fluxo contínuo de células.

• As células vazias são descartadas assim que chegam num nó (comutador) da rede.

55) Encapsular as células em quadros compatíveis com ) Encapsular as células em quadros compatíveis com uma implementação específica do meio físico. uma implementação específica do meio físico.

• Encapsulando as células ATM nos quadros, é possível transportar as células ATM através de meios físicos existentes.– PDH, SDH, FDDI, etc.

Overhead Carga... ...

... ...

Overhead Carga

... ...

... .........

célula ATM célula ATM

célula ATM

célula ATM célula ATM

célula ATM


• A camada ATM agrupa o conjunto de funções responsáveis estabelecer conexões virtuais e transportar células através da rede, utilizando as informações contidas no cabeçalho das células.

1. Multiplexação e demultiplexação de células de diferences conexões virtuais.

2. Alteração dos valores de VPI e VCI das células quando elas atravessam os comutadores ATM.

3. Extração ou inclusão do cabeçalho da célula quando a célula é enviada ou recebida da camada de adaptação ao ATM.

4. Implementação dos mecanismos de controle de fluxo, visando evitar congestionamento, nas interfaces entre o usuário e a rede (UNI).


Camada de Adaptação ao ATM

Camada ATM

Camada ATM

A camada ATM (ATM Layer) realiza realizaquatro funções principais:

1) Multiplexação e demultiplexação de células.2) Translação de VPI e VCI3) Geração e extração de cabeçalhos4) Controle Geral de Fluxo -GFC

A comunicação da camadaATM com as camadasadjacentes é feita atravésde primitivas de serviço.


• Nas redes ATM todas as informações são transportadas na forma de células. Uma célula ATM é pequena estrutura de dados, com tamanho fixo de 53 bytes.

• cabeçalho (5 bytes) • campo de informação (48 bytes).

• Numa comunicação ATM:– o transmissor precisa fragmentar toda a informação

transmitida em células– o receptor, extrair o cabeçalho e reagrupar as células

para reconstruir a informação original.

Células UNI e NNICélulas UNI e NNI

• A estrutura do cabeçalho das células ATM é diferente quando a comunicação é realizada através de uma interface entre:– equipamento terminal e a rede (UNI)

• VPI (identificador de caminho virtual): 8 bits

– entre os nós (comutadores) da rede (NNI)• VPI (identificador de caminho virtual): 12 bits

switch

swtich

UNINNI


GCF


VCI (continuação)


HEC


VPI


VCI (continuação)


HEC


VPI

12345678 12345678

Célula na Interface entre o Usuário e aRede (UNI)

Célula na Interface entre osComutadores da Rede (NNI)


• VPI: Virtual Path Identifier (Identificador de Caminho Virtual). – Este campo tem 8 bits de comprimento numa célula

UNI e 12 bits numa célula NNI. – Observe que o campo é mais longo nas células NNI,

permitindo o estabelecimento de um número maior de caminhos virtuais entre os comutadores.

• VCI: Virtual Channel Identifier (Identificador de Canal Virtual). – Este campo tem 16 bits de comprimento tanto na UNI

quanto na NNI.

GFCGFC

• GCF: Generic Flow Control (Controle Genérico de Fluxo). – Um campo de 4 bits, existente apenas nas células UNI. – Sua utilização está prevista para efetuar o controle de fluxo de células para evitar

o congestionamento da comunicação entre o equipamento terminal e o comutador.

Comutador ATM

REDE ATM

O controle de fluxo é necessário, pois se os equipamentos terminais emitirem muitas células poderá haver um congestionamento no enlace que liga os terminais a rede ATM.

UNI

UNI

REDE DO USUÁRIO

EQUIPAMENTOS TERMINAIS

O fluxo transmitido por cada equipamento terminal é controlado pelo GFC. O fluxo que vem da rede

não é controlado pelo GFC.

GCF

Cabeçalho (5 bytes)

Campo GCF (4 bits) existe apenas na célula UNI


• PT: Payload Type – (Tipo de Carga Útil). – Campo de 3 bits.– Indica o tipo de informação contida na célula:

• dados do usuário ou • gerência de rede,

– Indica informações sobre congestionamento– outras indicações de interesse do usuário.

Interpretação do Campo PT (Payload Type)

000 A célula não passou por um nó de congestionamento.

A célula não completa um bloco de informação (ATM-user-to-user indication = 0).

001 A célula não passou por um nó de congestionamento.

A célula completa um bloco de informação (ATM-user-to-user indication = 1).

010 A célula passou por um nó de congestionamento.

A célula não completa um bloco de informação (ATM-user-to-user indication = 0).

011 A célula passou por um nó de congestionamento.

A célula completa um bloco de informações (ATM-user-to-user indication = 1).

100 Célula usada em operações de OAM (Operação e Manutenção).

Inclui funções de análise de desempenho, detecção e localização de falhas e proteção do sistema (exclusão de unidades defeituosas).

101 Célula usada em operações de OAM (Operação e Manutenção).

110 Célula de gerenciamento de recursos.

111 Reservado para uso futuro.


• CLP: Cell Loss Priority (Prioridade de Perda de Célula). – Campo de 1 bit, setado pelo usuário ou pela própria

rede para indicar células de mais baixa prioridade. – As células com CLP setado são as primeiras a serem

descartadas pelos comutadores em caso de congestionamento da rede ATM.

• HEC: Header Error Control (Controle de Erro do Cabeçalho). – Código de 8 bits para controle de erro relativo apenas

aos dados do cabeçalho. – Garante a correção de erros simples ou a detecção de

erros múltiplos no cabeçalho.

EndereçamentoEndereçamento

• Para que os equipamentos terminais possam se comunicar, eles precisam ser associados a endereços que os identifiquem de maneira única na rede. – Esses endereços são utilizados apenas na fase de

estabelecimento da conexão. – Uma vez estabelecida a conexão, todo o processo de

roteamento das células é feito com base nos identificadores de canal virtual e de caminho virtual.

– Os endereços ATM são identificadores de 20 bytes, definidos segundo três possíveis formatos padronizados, denominados: E.164, DCC e ICD.

Endereços ATMEndereços ATM

1

AFI E.164 RD AREA ESI SEL

AFI DFI RD AREA ESI SEL

AFI RD AREA ESI SEL

DCC AA RESERVA

DO.

DFIICD AA RESERVADO.

FORMATOE.164

FORMATODCC

FORMATOICD

8 2 2 6 1

1

1

2

2

1

1

3

3

2 2 2 6

6

1

1222


• De acordo com o ATM Forum, os equipamentos projetados para redes públicas devem ser compatíveis com o formato E.164.

• Os equipamentos destinados a redes privadas devem ser compatíveis com os três tipos de endereços.

• Os endereços ATM são estruturas complexas que contém, além das informações de endereço propriamente ditas, informações de controle que identificam as autoridades responsáveis por registrar os endereços e evitar duplicidades.


• FORMATO E.164: Formato de endereço definido pela ITU-T, utilizado tanto em redes públicas quanto privadas. Esse formato utiliza números telefônicos internacionais, segundo o padrão RDSI faixa estreita, para identificar os equipamentos terminais.

• FORMATO DCC: Formato de endereço definido pelo IEEE, utilizado apenas em redes privadas. Esse formato utiliza o código do país como a parte mais significativa do endereço do terminal, e não utiliza números telefônicos.

• FORMATO ICD: Formato de endereço definido pela ISO, utilizado apenas em redes privadas. Esse formato utiliza o código de uma organização internacional como a parte mais significativa do endereço, e não utiliza números telefônicos.

• AFI: Authority and Format Identifier. (Identificador de Formato e Autoridade). Identificador de 1 byte que define o formato utilizado pelo endereço. Este campo assume o valor 39 no formato DCC, 47 no formato ICD e 45 no formato ITU-T.


• E.164: Código de 8 bytes, que corresponde a um número telefônico internacional definido segundo o padrão RDSI faixa estreita. O campo E.164 pode conter até 15 dígitos codificados em BCD (decimal codificado em binário).

• RD: Routing Domain. (Domínio de Roteamento). Identifica um domínio de roteamento.

• AREA: Area Identifier. (Identificador de Área). Identifica um subdomínio de roteamento dentro do RD.

• ESI: End System Identifier. (Identificador de Sistema Terminal). Identifica o equipamento terminal dentro de uma AREA. Nas aplicações de redes locais, o campo ESI pode ser o endereço MAC (Media Access Control - padrão IEEE 802) da placa de rede do equipamento terminal. Essa estratégia permite definir facilmente os endereços ATM para os computadores de uma LAN.

• SEL: Selector. Campo de 1 byte, sem significado de roteamento. Pode ser utilizado pelos equipamentos terminais como complemento do seu endereço local.


• DCC: Data Country Code. (Codigo do País). Código de 2 bytes que identifica o país para o qual o endereço é registrado. Os códigos dos países são dados pela norma ISO 3166.

• DFI: Domain Specific Part Format Identifier. (Identificador da Parte de Domínio Específico). Determina o formato da parte menos significativa do endereço nos formatos IEEE e ISO.

• AA: Administrative Authority. (Autoridade Administrativa). Identifica a organização responsável por atribuir a parte menos significativa do endereço nos formatos IEEE e ISO.

• ICD: International Code Designator. (Designador de Código Internacional). Código de 2 bytes que identifica uma organização internacional para o qual o endereço é registrado. Os códigos das organizações internacionais são definidos pelo British Standars Institute.

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Redes ATM e B-ISDN Edgard Jamhour. ATM e FRAME RELAY 1. ATM 2. FRAME RELAY 3. INTEGRAÇÃO DE ATM/FRAME-RELAY COM IP 4. QUALIDADE DE SERVIÇO SOBRE REDES