ATMATM

M.C. JUAN ANTONIO GUERRERO M.C. JUAN ANTONIO GUERRERO IBAÑEZIBAÑEZ

INTRODUCCION

ATM es un estandar de la ITU-T para Cell Relay en donde mucha informacion de multiples tipos de servicios, tales como voz, datos o videos son transportadas a traves de celulas pequeñas de tamaño fijo.

Las redes ATM son orientadas a conexion.

ESTANDARES ATM esta basado en un esfuerzo del ITU

sobre el estandar B-ISDN.

Este fue originalmente pensado como una tecnologia de tranferencia de alta velocidad para video, voz y datos sobre redes publicas.

El FORUM ATM extendio la vision de ITU de ATM hacia las redes publicas y privadas.

DISPOSITIVOS Y AMBIENTE DE RED ATM es una tecnologia de

multiplexacion y conmutacion de celdas que combina los beneficios de conmutacion de circuitos (Transmision constante) y la conmutacion de paquetes (trafico intermitente).

Proporciona anchos de banda de gran velocidad (Mbps)

Por su naturaleza asincrona, ATM es mas eficiente que las tecnologias sincronas, tales como TDM.

En TDM cada usuario es asignado a un slot de tiempo y ninguna estacion puede transmitir en ese slot de tiempo.

Si se tiene mucha informacion que transmitir solamente se puede hacer en los slots de tiempo aun si todos los demas slots de tiempo estan vacios.

Si una estacion no tiene informacion para transmitir, un slot de tiempo es desperdiciado.

Debido a que ATM es asincrono, los slots de tiempo estan disponible bajo demanda con informacion identificando la fuente de transmision la cual es contenida en cada encabezado de las celulas ATM

Arquitectura de un nodo ATM ATM puede ser considerado como

una tecnologia de conmutacion de paquetes con las siguientes caracteristicas: Paquetes pequeños y constantes Es de naturaleza conmutada y

orientada a conexion Los nodos no tienen mecanismos para

el control de errores o control de flujo.

Basado en la transmision, el ATM se puede dividir en 3 niveles que se combinan en forma jerarquica.

Canal virtual.- Es la conexion unidireccional entre usuarios.

Ruta virtual.- El conjunto de CV que atraviesan multiplexadamente un tramo de la red.

Seccion fisica.- Conecta y proporciona continuidad digital entre los diferentes elementos que componen la red.

FORMATO BASICO DE LA CELDA. ATM transfiere informacion en unidades de

tamaño fijo denominadas celdas.

Cada celda consta de 53 octetos o bytes.

Los primeros 5 bytes contienen informacion del encabezado de la celda.

Los 48 bytes restantes contienen el payload (carga util) (informacion del usuario).

DISPOSITIVOS Las redes ATM estan formadas por

un switch ATM y puntos finales ATM (endpoints).

Los switches ATM son los responsables de la transferencias de las celdas a traves de una red ATM.

El trabajo de un switch esta bien definido: Acepta las celulas que provienen de un

endpoint o algun otro switch ATM. Despues lee y actualiza la informacion

de la cabecera de la celda. Rapidamente dirige la celda a una

interfaz de salida hacia su destino.

Un endpoint ATM contiene un adaptador de interface de red ATM.

Ejemplos de endpoints son: Workstation. Routers. DSU (Digital Service Unit). Switches LAN. CODECs (Coder-Decoder).

EJEMPLO DE SWITCHES ATM Y ENDPOINT EN UNA RED ATM.

DSU/CSU

Routes

LAN switch

Workstation

ATM Endpoints

ATM Switch

INTERFACES DE RED Una red ATM consta de un

conjunto de switches interconectados entre si por interfaces o enlaces punto a punto.

Los switches ATM soportan dos tipos de interfaces primarias: UNI (User Network Interface) NNI (Network Network Interface)

Las interfaces UNI conectan endpoints (tales como routers y hosts) a un switch ATM.

Las interfaces NNI conectan dos switches ATM.

Dependiendo de la localizacion de los switches, tanto las UNIs como las NNIs pueden ser subdivididas en publicas o privadas.

Un UNI privado conecta un Endpoint ATM y un switch ATM privado.

Su contraparte publica conecta un endpoint o switch privado a un switch publico.

Un NNI privado conecta dos switches dentro de la misma seccion privada.

Un NNI publico conecta dos switches dentro de la misma seccion publica.

Existe ademas una especificacion adicional, el B-ICI (Broadband Interexchange Carrier Interconnect).

Este conecta dos switches publicos de diferentes proveedores del servicio.

EJEMPLO DE INTERFACES

PRIVATE ATMNETWORK

PUBLIC ATMNETWORK AC

PUBLIC ATMNETWORK B

PRIVATE UNI

PRIVATE NNI

PUBLIC UNI

PUBLIC UNI

PUBLIC NNIB-ICI

FORMATO DEL ENCABEZADO DE LA CELDA ATM Un encabezado de celda ATM

puede ser uno de dos formatos: UNI. NNI.

El encabezado UNI es usado para comunicacion entre Endpoints ATM y switches ATM en redes ATM privadas.

El encabezado NNI es usado para comunicaciones entre switches ATM

Header(5 bytes)

Payload(48 bytes)

VPI

VPI VCI

PT CLP

HEC

VPI

VCI

PT CLP

HEC

Payload(48 bytes)

Payload(48 bytes)

53BYTES

8 BITS

ATM CELL ATM UNI CELL ATM NNI CELL

GFC

GFC (Control de flujo generico): Este campo solo aparece en las celdas

UNI. Provee funciones locales, tales como identificar estaciones multiples que comparten una interface ATM. El proposito general de este campo es llevar el control de toda la informacion que va a ingresar a la red, a fin de que todas las estaciones tengan la misma oportunidad de transmitir su informacion.

VPI (Identificador de Ruta Virtual): En conjunto con el VCI identifica el

siguiente destino de una celda. Es el que identifica a la ruta virtual empleada.

VCI (Identificador de Canal Virtual): Es el numero que identifica el canal

virtual empleado.

PT (Tipo de Informacion): Indica en el primer bit si contiene

datos de usuario o de control. Si la celda contiene datos de usuario,

el segundo bit indica congestion y el tercero indica si es la ultima de una serie de celdas que representan un frame AAL5.

CLP (Prioridad en celdas perdidas): La funcion de este bit es asegurar una

velocidad de transmision garantizada(CIR) en caso de una congestion de la red.

En ATM, la funcion es garantizar una velocidad de transmision constante (CIR), en caso de una congestionn en la red.

Esa velocidad es la que se compromete a cumplir la compañia que brinda el servicio en las horas de mayor trafico.

HEC (Control de Error del Encabezado): Este campo proporciona la verificacion

de error para los otros cuatro bytes del encabezado.

Los 8 bits de este campo proporcionan suficiente redundancia para detectar con una alta probabilidad los errores que pudiesen presentarse en los otros bytes.

SERVICIOS ATM Existen 3 tipos de servicios ATM:

Circuitos Virtuales Permanentes (PVC)

Circuitos Virtuales Conmutados (SVC)

Servicios sin conexion. (SMDS)

Un PVC permite la conectividad directa entre sitios. Es similar a una linea dedicada.

Ventaja: No requiere call setup entre los switches.

Desventaja: Conectividad estatica y configuracion manual.

Un SVC es creado y liberado dinamicamente y se usa solamente mientras exista informacion que transmitir.

Es similar a una llamada telefonica. El control de llamadas dinamicas requiere de

un protocolo entre el endpoint y el switch. Ventaja: Flexibilidad de conexion y el call

setup puede ser colgado automaticamente por los equipos.

Desventaja: Tiempo para llevar a cabo el call setup.

CONEXIONES VIRTUALES Las redes ATM son fundamentalmente

orientadas a conexion. Existen dos tipos de conexiones ATM:

Virtual Paths (VP-Rutas virtuales) Los cuales son identificados por un identificador de ruta virtual(VPI)

Virtual Channel (VC) Los cuales son identificador por una combinacion de un VPI y un identificador de canal virtual (VCI).

Un VP es un conjunto de VC, los cuales son conmutados transparentemente a traves de la red ATM como base de un VPI.

Todos los VCI y VPI tienen significado local a traves de un enlace particular y son mapeados por los diferentes switches.

Una ruta de transmision es un conjunto de VP.

Ruta de transmisionVP

VP

VP

VP

VCs

VCs

VCs

VCs

MODELO DE REFERENCIA ATM La arquitectura ATM utiliza un

modelo logico para describir la funcionalidad que soporta.

La funcionalidad de ATM corresponden a la capa fisica y parte de la capa de enlace del modelo OSI

El modelo de referencia de ATM esta formado por los siguientes planos: CONTROL:Es responsable de generar y manejar señales

de peticion.

USER: Responsable del manejo de la tranferencia de datos.

MANAGEMENT: Este plano contiene 2 componentes: Layer management: Maneja funciones especificas de la capa,

tales como deteccion de errores y problemas de protocolos. Plane management: Maneja y coordina funciones relacionadas al

sistema completo.

El modelo de referencia ATM esta formado de las siguientes capas:

Capa fisica:Similar a la capa fisica del OSI, esta maneja la transmision dependiente del medio.

Capa ATM: Combinada con la capa de adaptacion ATM, es similar a la capa de enlace de datos del OSI. Es la responsable para establecer conexiones y pasar celdas a traves de la red ATM.

Capa de adaptacion ATM (AAL): Realiza la funcion de preparar la informacion segun sus requerimientos antes de que esta pase a la capa ATM, en donde se construyen las celdas.

Finalmente las capas mas altas que residen en la parte superior de AAL aceptan datos de usuarios, los arreglan en paquetes, y los entregan al AAL.

FISICA

ENLACE DE DATOS

RED

TRANSPORTE

SESION

PRESENTACION

APLICACION

CAPA FISICA

CAPA ATM

CAPA DE ADAPTACION ATM

HIGHERLAYERS

HIGHERLAYERS

PLANO DEUSUARIO

PLANO DECONTROL

MANAGEMENT PLANE

LA

YER

M

AN

AG

EM

EN

T

PLA

NE

MA

NA

GEM

EN

T

CAPA FISICA ATM La capa fisica ATM tiene cuatro

funciones: Los bits son convertidos a celdas. La transmision y recepcion de bits sobre

el medio fisico son controlados. Los limites de las celdas son

establecidos. Las celdas son empaquetadas en los

frames adecuados para el medio fisico.

La capa fisica es dividida en 2 partes:

El PDM: Proporciona dos funciones claves: Sincroniza la transmision y recepcion a traves

del envio de un flujo de bits continuos con informacion de tiempo apropiada.

Especifica los medios de acuerdo al medio fisico utilizado.

TC (transmission-convergence):Tiene 4 funciones: Delineacion de celdas.-> Mantiene los limites

de la celda Generacion y secuencia de HEC.-> Genera la

secuencia de control de error. Cell-Rate: ->Elimina o inserta celdas idle para

mantener el rate de transmision del payload. Transmision frame adaptation:-> empaqueta

las celdas en frames aceptables.

CAPA AAL1 Es utilizado para aplicaciones de emulacion

de circuitos, tales como videoconferencia. El proceso de AAL1 prepara celdas en tres

pasos: Ejemplos sincronos son insertados en el

payload. Se inserta SN(Sequence Number) y

SNP(Sequence Number Protection) para proporcionar informacion de recepcion.

El resto de los bytes son rellenados hasta completar los 48.

CAPA AAL3/4y 5 CAPA AAL3/4

Soporta servicios orientados a la conexion y sin conexion.

Es utilizada para la transmision de paquetes SMDS sobre una red ATM.

CAPA AAL5 Soporta servicios orientados a la conexion y sin

conexion. Es utilizado para transmitir datos que no son del

tipo SMDS. Tales como IP clasica o LANE (Emulacion de LAN)

CONEXIONES ATM Soporta dos tipos de conexiones:

Punto a punto: Conecta dos puntos finales ATM y pueden

ser unidireccional y bidireccional. Punto a multipunto.

Conecta un punto final simple(conocido como root) a un conjunto de puntos finales. (conocidos como leaves).

Estas conexiones solamente son unidireccionales.

ESTABLECIMIENTO Y SEÑALIZACION ATM Cuando un dispositivo ATM quiere

establecer una conexion con otro, este envia un paquete de peticion de señalizacion a su switch ATM.

El paquete contiene la direccion del endpoint deseado, asi como tambien algunos parametros de QoS.

Los protocolos de enlace ATM varian de acuerdo al tipo de enlace que se este manejando, los cuales pueden ser señales UNI o NNI.

UNI es usado entre un sistema final ATM y un switch ATM a traves del ATM UNI.

NNI es utilizado a traves de enlaces NNI.

PROCESO DE ESTABLECIMIENTO DE CONEXION

Se utiliza el metodo conocido como one-pass.

Como funciona? Primero el sistema final fuente envia una

peticion de señalizacion de conexion. Esta peticion es propagada por la red. Las conexiones son establecidas por la red. La peticion alcanza el sistema final destino el

cual responda si acepta o rechaza la peticion.

ATMSwitch 1

ATMSwitch 2

ATMSwitch 3

Conecta a B?

Conecta a B?

Conecta a B?Conecta a B?

SI SI

SI

SI

Router B

Router A

MENSAJES DE CONEXION Una gran cantidad de tipos de mensajes de

manejo de conexion son utilizados en el proceso de establecimiento de conexion.

SETUP. Enviado por el sistema final fuente. Call Proceeding. Enviado por el switch hacia

la red en respuesta al mensaje SETUP. (Ingress switch)

Connect message. Enviado por el sistema final destino si la conexion es aceptada.

Release message. Si la conexion es rechazada.

IngressSwitch

EgressSwitch

SETUPMESSAGEC

CALL PROCEEDINGMESSAGE

SETUPMESSAGE

CONNECTO

RELEASEMESSAGE